Blog de Engenharia Elétrica Moderna | E3.Series

As dificuldades enfrentadas em um Projeto Elétrico de Veículos

Written by Lucas Leão | nov 1, 2017
A eletrônica veicular é um aspecto importante do projeto de engenharia de transporte. Ônibus, caminhões, motocicletas e carros possuem diversos componentes que interagem simultaneamente com o objetivo de fornecer dados e energia. Veículos modernos usam dados em tempo real para que o operador possa executar funções corretamente. Esses sistemas incluem direção, travões, HVAC, gestão do motor e muito mais.
 
O desenvolvimento desses sistemas demanda grande atenção aos detalhes, visto que muitos desenvolvedores exploram diversas formas de engenharia e exigem várias pessoas para desenvolver e fabricar os componentes separadamente. Vamos abordar algumas das operações que um engenheiro automotivo tem de enfrentar, bem como alguns aspectos sobre a criação, concepção e melhorias da parte elétrica.

Visão geral de eletrônica Interior e Exterior 

          O sistema elétrico automotivo externo é geralmente relacionado a dois tipos: existem os sistemas dedicados à funcionalidade e aqueles destinados à segurança.

Sistemas de funcionalidade são aqueles que permitem a circulação adequada do veículo quando conduzido: 

  • Sistema de ignição (bobina de ignição, pacotes de bobina, velas de ignição e fiação).
  • Sistema de gestão do motor (injeção de combustível, sistema de resfriamento, controle de aceleração, etc).
  • Transmissão Eletrônica (Caixa Automática Móvel).
  • Chassis Eletrônicos (ABS, TCS, EBD, ESP).
  • Eletrônica de assistência ao condutor (Limpadores, Espelho ajustável, luzes indicadoras).

            Veículos modernos possuem sensor para tudo, desde a verificação da pressão dos pneus, até a tensão da bateria. Componentes eletrônicos internos são aqueles, geralmente, voltados para o conforto dos passageiros, unidade de assistência e fins de entretenimento. O rádio, os controles de climatização, o painel e controles de direção estão todos incluídos nesta categoria.

Espaço limitado e espaço livre

            A valorização dos veículos econômicos no mercado trouxe a necessidade de diminuição de peso e alta quilometragem por litro. As empresas estão cada vez mais competitivas na elaboração de veículos mais leves, que requerem demanda mínima de combustível. Isso geralmente significa que os componentes e estruturas estão sendo criados menores, o armazenamento interno está mais compacto e o espaço para colocação de componentes está cada vez mais limitado.

            Sistemas eletrônicos estão sendo alocados por função, por local padrão (luzes, limpadores) ou por disponibilidade de um local (baterias e caixas de relé). Esses sistemas são necessários para operar simultaneamente, ou de forma independente, e estão ligados uns aos outros por meio de uma fonte de alimentação comum, sendo que os fios que atravessam a totalidade do veículo são comuns e podem se tornar um desafio aos engenheiros eletricistas.

            Em um sentido prático, existem 4 tipos comuns de problemas com a fiação:

  • Espaço livre para instalação
  • Espaço para o cabeamento
  • Espaço para a Operação
  • Espaço para Serviço

            Indo além na questão de espaços a serem encontrados, especificamente em veículos modernos, surge-nos uma série de questões que devem ser abordadas na fase de projeto, como:

Espaço livre para instalação

            Uma questão de espaço físico. Existe espaço suficiente para o componente onde ele deve ser alocado? Existem alguns obstáculos? As portas, capô e outros organismos móveis podem operar através de sua gama de movimento, sem interferência? Há uma ordem específica de instalação dos componentes a fim de evitar interferências durante a instalação?

Espaço para cabeamento

            Uma vez que o componente é instalado, é possível ligar a fiação associada a ele? Há espaço suficiente para os conectores? Há espaço suficiente para a manutenção a ser realizada? Existe espaço suficiente para a fiação após os conectores serem instalados? Existe espaço para as curvaturas do chicote elétrico?

Espaço para a Operação

           Se o componente é um interruptor ou botão, é possível acessá-lo a partir de uma posição normal de operação? Um componente adjacente pode vir a causar interferência? É possível operar quando o operador estiver usando luvas? As operações dos componentes interferem entre si?

Espaço para o Serviço

           Se um componente eventualmente falhar, é possível substituí-lo? Existe espaço em torno do componente para fazer ajustes? Existe espaço para desligar os conectores de fio para testar as razões?

Impacto Ambiental

           Veículos produzem grandes quantidades de calor, podendo danificar a fiação e seus componentes, caso o devido cuidado durante a execução do projeto não for tomado. Sensores para os freios, suspensão e transmissão absorvem grande quantidade de movimento, podendo quebrar a fiação e componentes com carga mínima. Desenvolver sistemas para diferentes cenários é crucial para manter o sistema intacto.

Calor gerado pelo motor

            O calor gerado pelo motor pode derreter em segundos os conectores, caso haja contato direto. A temperatura de um motor pode facilmente exceder a temperatura de fusão dos conectores de plástico. Designar a localização apropriada de componentes para uma distância segura do motor é crucial, levando em conta especialmente, a limitação de espaço abaixo do capô.

A falha de componentes através do movimento mecânico

            Os sensores são posicionados perto, ou no interior, do aro da roda para determinar a velocidade de rotação que informa a unidade de velocidade dos veículos. Esses pequenos e frágeis dispositivos precisam ser posicionados de forma a evitar colisão e causar danos ao sensor.

           O uso do sistema de amortecimento é puramente mecânico e funciona sem a necessidade de assistência eletrônica. Hoje, os sistemas de amortecedor mola estão utilizando feedback dinâmico de condições da estrada, onde os sensores veiculares monitoram e alteram amortecendo com base nas configurações pessoais e as condições de condução. O sistema de amortecimento requer uma grande variedade de deslocamentos para mover os componentes e a fiação. Comprimento adequado do fio, interferência e projeto de qualidade são necessários para manter a integridade do sistema e evitar os componentes danificados.

Como podemos tornar isso mais fácil para engenheiros

            A Zuken está no topo do mercado automobilístico, quando se trata de desenvolvimento e integração de componentes veiculares - da elétrica até a engenharia mecânica. O E3.series é uma plataforma de engenharia que oferece recursos que mesclam as duas disciplinas em um programa comum. Integra os projetos mecânicos do veículo com os sistemas elétricos para produzir um modelo com o melhor dos dois mundos.

         O processo de projeto automatizado ajuda na concepção e modelagem de veículos melhores. Os projetos abordam os dados de desenho esquemático, cabeamento, criação de lista de materiais e formato de produção. A arquitetura instantânea - orientada a objeto - garante que todos os elementos do projeto, atributos e modificações sejam corretamente integrados até a fase de produção.

E3.Cable - Projeto e Documentação

            O módulo E3.cable é usado para desenhar e documentar o planejamento de cabos e o layout de chicote elétrico. Condutores individuais são combinados em conjunto no projeto para desenvolver novos cabos e chicotes. Blindagens e pares-trançados de estruturas podem ser adicionados aos cabos e serem relatados automaticamente no desenho esquemático.

E3.3D Routing Bridge

            O E3.series possibilita ampla integração com os principais softwares MCAD (CAD mecânico) do mercado, permitindo a criação de um modelo de projeto totalmente integrado, possibilitando:

  • Transferência de informações de componentes para MCAD (conectores, pinos, emendas)
  • Transferir dados para MCAD
  • Verificar se há colisão ou conflitos
  • Verificar raios de curvatura de fios
  • Calcular automaticamente comprimento dos fios e segmentos em MCAD
  • Criar automaticamente Documentação de manufatura com o E3.formboard

Os principais softwares mecânicos possíveis à integração com E3.series são:

  • CATIA V5
  • SolidWorks
  • PTC Creo (Pro/Engineer)
  • Autodesk Inventor
  • Siemens NX
  • Solid Edge
  • NX I-deas

O sistema elétrico veicular demanda profundas considerações quanto ao seu projeto e desenvolvimento para a fabricação. Tomar as medidas corretas para compreender os prós e contras de dispositivos e alocações de fiação irá ajudar na determinação do futuro sucesso do projeto. Ter as melhores ferramentas disponíveis para seus engenheiros será sempre uma vantagem e desenvolver a melhor qualidade para os consumidores será sempre o principal objetivo.