Focado no debate sobre os desafios da eletromobilidade, o 19º Simpósio SAE BRASIL de Testes e Simulações reuniu especialistas para mostrar a evolução de hardware e aplicações de avanços tecnológicos como o conceito Digital Twin, soluções multicorpos, e novas questões que surgem com a eletrificação.
Organizado pela Seção Regional São Paulo da SAE BRASIL e sob a direção da engenheira Estela Bueno, líder de Simulação Numérica da Mahle Metal Leve, o simpósio deu foco à Eletrificação e Durabilidade com ênfase nas práticas e caminhos para o segmento ante a tendência global de eletrificação veicular.
Aludindo aos 30 anos da SAE BRASIL completados em 2021, o 1º painel começou com a apresentação de Roberto Ramos, engenheiro especializado em ferramentas de simulação com experiência em projetos nas áreas aeroespacial, veículos pesados e leves.
Ele trouxe histórico sobre o desenvolvimento do CAE (Computer Aided Engineering), sua importância para a eficiência da indústria e novas oportunidades de crescimento.
Na rota das oportunidades Ramos destacou a Indústria 4.0, com utilização crescente de internet, redes e integração de sistemas; a manufatura aditiva, mercado que tem muito potencial, estimado a partir de 2018 em US$ 12.6 bi nos próximos 10 anos; e o Digital Twin, que ainda tem muito a explorar, com os veículos elétricos e autônomos, mercado de US$7 trilhões até 2050.
Em seguida William Flynn, engenheiro de Aplicação na Siemens Software Califórnia (USA), falou sobre a Digital Image Correlation (DIC) e seu uso para aplicações dinâmicas.
De alta precisão, a correlação digital é uma técnica de medição ótico-numérica que determina campos complexos de formas, deslocamentos e deformações na superfície de objetos, e sob qualquer tipo de carga, utilizando imagens de câmeras digitais.
O recurso permite o rastreamento de padrão de manchas aleatórias com pixels de câmera dentro de pequenas áreas, em número infinito de pequenas áreas possíveis.
Segundo Flynn a DIC é um recurso importante na validação de materiais e componentes, especialmente os não homogêneos e não isotrópicos (aqueles em que as propriedades elásticas dependem da direção), metálicos, aditivos e materiais manufaturados, hiperelásticos, compósitos de matriz metálica, e em qualquer material ou superfície, melhorando a fidelidade do teste.
No fechamento do painel Mitchel Marks, Business Development na HBK Detroit (USA), apresentou o tema Medição de oscilação de torque para potência e caracterização de NVH (Noise, Vibration and Harshness) em motores elétricos e inversores.
Marks discorreu sobre a ondulação de torque de motores elétricos, suas fontes (excitação elétrica, construção de máquinas e ressonâncias mecânicas) e a importância da eficiência em operação de alta velocidade, que necessita de torque e velocidade precisos.
O especialista ressaltou que a ondulação de torque pode afetar a potência de saída, medida com tempo de medição incorreto, e os problemas que acarreta podem não ser óbvios para os engenheiros que medem a potência.
No 2º painel Alex Passos, engenheiro mecânico gerente de Aplicação e Desenvolvimento e-Mobility da WEG abordou simulações e validações em sistema de tração elétrica de veículos comerciais, sua importância na transição da matriz de energia veicular e oportunidades de negócios versus disponibilidade em recursos de análises de aplicações e projetos.
O engenheiro destacou as fases do ciclo de desenvolvimento, explicou como funciona dentro da empresa e apontou a necessidade de criar métodos e tecnologias para tornar tudo mensurável a fim de dar mais segurança e credibilidade aos projetos e produtos.
“Depois de o sistema todo validado a simulação dá várias perspectivas de aplicação desse produto. A simulação, mesmo depois do produto, é constante na vida do produto” apontou.
Jeovano de Lima, engenheiro do Produto especialista em Validação/Durabilidade e supervisor Experimental AGCO, trouxe a visão da empresa sobre tecnologia Digital Twin (DT) para a Agricultura, que leva em conta o agricultor conectado para gerenciamento da frota, e que quer a produtividade na palma da mão.
“Pelas necessidades cada vez maiores do agricultor resolvemos aplicar o DT”, disse Jeovano.
Ele apresentou projeto piloto em que as informações coletadas pela telemetria ficam armazenadas em nuvem, e chegam para a engenharia on line no produto virtual, com vantagens de acompanhamento do desempenho do produto ainda na fase de validação.
“Identificamos carregamentos possíveis e não mapeados antes, além de redução no tempo de projeto e custo da validação” apontou.
Para enfrentar desafios com a conectividade nas áreas rurais (mais de 70% sem internet), a AGCO criou o Projeto Conectar Agro, em consórcio com 8 empresas parceiras produtoras de máquinas e de telefonia.
Rafael Tedim Terra, engenheiro de CAE General Motors do Brasil, fechou o painel apresentando a influência na dirigibilidade pelo incremento de massa não suspensa decorrente de motores elétricos nas rodas.
A ideia, tema do seu trabalho de mestrado, que oferece desafios e vantagens segundo Rafael, consiste em uma peça de 53 kg colocada dentro de uma roda de 16 polegadas, e tem 350 N.m (Newton metro) de torque constante, suficiente para mover um carro compacto.
A peça, que é factível hoje do ponto de vista construtivo, tem desafios por causa do aumento da massa, e traz ganhos como, por exemplo, a eliminação do sistema de transmissão e eixo, além de uma série de perdas de massa adicional que é economizada no conjunto.
“É uma tecnologia promissora”, afirmou o engenheiro.
No segundo dia do simpósio o 3º painel abordou processos de validação, segurança nos testes da eletrificação, simulação multicorpos e análise de fluxo com foco em potência elétrica.
David Blanchard, consultor, líder da equipe de Durabilidade Horiba-Mira do Reino Unido, especialista em ensaios de durabilidade de veículos, falou sobre processo de validação de durabilidade para veículo elétrico e soluções para as novas demandas por durabilidade e confiabilidade.
Blanchard destacou os desafios dos novos powertrains eletrificados, que demandam validação com similaridade a testes físicos de alta complexidade para atendimento às variadas demandas.
De acordo com o especialista as plataformas adaptadas e novas requerem Eixo Elétrico Modular, e os sistemas avançados de assistência ao motorista precisam de validação específica para o atendimento às expectativas do cliente, como confiabilidade e interação com sistemas do veículo.
Na visão geral da Mira o processo de ferramentas de desenvolvimento da durabilidade do veículo deve incluir fases de Implementação; correlação de virtual para testes de campo e ferramentas de desenvolvimento de durabilidade para planejamento, simulação e teste de veículo completo.
“Os OEMs precisam de resultado rápido com alta confiança, têm uma expectativa de meta de durabilidade no que toca ao mercado de destino, no entanto, transformar essa expectativa em um perfil tangível para simulação e teste pode levar muito tempo”, observou.
Blanchard destacou que a durabilidade estrutural e a robustez são requisitos essenciais para novas plataformas EV, com novos materiais e processos.
Eletromobilidade – Testes de integração eletroeletrônica e segurança em eletrificação veicular foi o tema de Patrícia Silva, engenheira de Desenvolvimento do Produto e P&D na Mercedes-Benz do Brasil.
Patrícia avaliou premissas e metodologias de validação de veículos elétricos para a segurança dos sistemas e apontou que, com os sistemas cada vez mais dependentes da inteligência de software, os testes automotivos se tornaram uma tarefa complexa.
Para garantir a validação correta, a especialista mostrou o Modelo V, metodologia que permite que as etapas de desenvolvimento sejam integradas em todos os níveis.
O processo inclui etapas de verificação (avaliação que determina se o produto está sendo desenvolvido corretamente) e validação (que faz a comparação entre o que foi desenvolvido e o que foi requerido como produto final).
Logo no início do desenvolvimento de ECUs (Engine Control Unit) os testes de integração são feitos em bancada e os sistemas simulados e testados individualmente, fase em que os primeiros problemas são encontrados e rapidamente corrigidos.
Após certo número de ECUs testadas, estas podem ser integradas para criação de um sistema embarcado.
O último passo da integração é feito com o veículo real instrumentado para a coleta de dados para avaliar de forma dinâmica a aplicação das funções.
“Para garantir metodologia robusta, com rastreabilidade e reprodutibilidade é preciso definir um cenário de teste, ter todas as informações do sistema e fazer a derivação dos cases. É de grande importância buscar a validação de situações extremas em que o veículo pode operar em modo de falha”, ressaltou.
Thiago Sonoda, engenheiro de Aplicação na MSC Software especializado em CAE, apresentou simulação de veículo elétrico com solução de multicorpos, aposta da empresa para o desenvolvimento de veículos elétricos.
Segundo o engenheiro a ferramenta possibilita aumentar cada vez mais a complexidade do modelo e extrair informações muito mais precisas e valiosas para a engenharia.
Com foco na criação de modelo virtual dentro de uma solução multicorpos para veículos elétricos, Sonoda explicou que o que muda de um modelo virtual de veículo convencional para o elétrico é ter a capacidade de incorporar o propulsor, seja traseiro ou dianteiro, alimentar as informações e as propriedades do powertrain elétrico.
“Eu consigo colocar esse veículo para rodar diversos eventos e fazer análises que podem ser rodadas dentro do software de simulação, comparar duas configurações diferentes, ou informações quantitativas”, disse.
O especialista se referiu ao software de simulação MSC Adams, que incorpora template de powertrain elétrico alimentado com duas curvas de motor.
Para Sonoda as soluções CAE são ferramentas poderosas no desenvolvimento de veículos elétricos, capazes de estudar a performance veicular em nível multidisciplinar e de registrar análises e rastreamento da evolução do projeto, com menor número de protótipos físicos e consequentemente menor custo associado ao desenvolvimento do produto.
Análise de fluxo de energia para veículo elétrico com analisador de potência, foi a palestra de Rubens Vieira Da Ros, engenheiro de Aplicações e Vendas da DEWESoft Brasil, que encerrou o painel.
Ele destacou a flexibilidade do dispositivo como solução para apoiar as equipes de Pesquisa & Desenvolvimento e calibração, a fim de melhorar a eficiência energética dos veículos elétricos, e apontou sua eficácia em outras aplicações, como medição de atributos tradicionais (durabilidade, NVH, dinâmica do veículo, etc) facilitando a experiência do usuário nas demandas do teste.
O engenheiro ressaltou que os analisadores de energia podem ser aplicados em testes de veículos híbridos e movidos a célula de combustível de hidrogênio, ou simplesmente usados para testar e analisar dados.
De acordo com Rubens, os dispositivos atendem a uma nova demanda de testes decorrentes da e-mobilidade e são a ferramenta para clientes que desejam investir em uma solução única capaz de medir ao mesmo tempo atributos mecânicos ou elétricos de seus veículos.
A Mesa Redonda Eletrificação e Durabilidade em Testes e Simulações encerrou o simpósio com a visão das empresas sobre o tema.
Participaram Mauro Duarte, gerente do portfolio de soluções da Hexagon MSC Software, que destacou a importância da mobilidade elétrica no cenário atual e disse que 83% da matriz energética brasileira é renovável e favorece a adoção dessa tecnologia;
Eduardo Almeida, líder sênior de Engenharia da General Motors para a América do Sul, afirmou que a ferramenta virtual é o caminho para a e-mobility.
“Hoje temos mais simulação aplicada ao veículo elétrico e eletrificado do que nos de combustão interna, a GM tem a visão de tornar seu desenvolvimentos 100% virtuais em 2025, o que nos leva a cortar o tempo de desenvolvimento dos projetos à metade”;
Carlos Brevilieri, gerente de Desenvolvimento de Produto na Mercedes Benz do Brasil, deu foco às oportunidades de qualificação de profissionais para a validação de veículos elétricos e de sistemas de eletrificação veicular no Brasil, dado o crescimento do nível exponencial de licenciamentos de veículos elétricos no País nos últimos anos, apesar da falta de investimentos em infraestrutura; Regis Ataíde, diretor Siemens Digital Industries Software América do Sul trouxe um vídeo para demonstrar a necessidade e o valor de testes e simulações na engenharia automotiva;
Rubens Vieira da Ros, diretor na DEWEsoft Brasil de Desenvolvimento de Negócios definiu o conceito de e-mobility como algo que hoje vai muito além do carro elétrico, promovendo a mobilidade sustentável. Mostrou a visão da empresa em fazer o que chamou engenharia reversa:
“Começamos com a necessidade que o usuário enfrenta nos testes de campo e finalizamos com hardware e o software que vai ajudá-lo a entregar o resultado de que precisa, tanto com medições de atributos tradicionais quanto em medições elétricas focadas em e-mobility”.
