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DENY TAKEHIRO TOGUCHI
A aplicação da metodologia do valor na avaliação tecnológica de
um sistema automotivo
São Paulo (SP)
2008
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DENY TAKEHIRO TOGUCHI
A aplicação da metodologia do valor na avaliação tecnológica de
um sistema automotivo
Trabalho de Conclusão de Curso
apresentado à Escola Politécnica da
Universidade de São Paulo para
obtenção do Título de Mestre
Profissional em Engenharia Automotiva.
Área de concentração:
Engenharia Automotiva
Orientador:
Prof. Dr. Marcelo Massarani
São Paulo (SP)
2008
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FICHA CATALOGRÁFICA
Toguchi, Deny Takehiro
A aplicação da metodologia do valor na avaliação de um sis-
tema automotivo / D.T. Toguchi. -- São Paulo, 2008.
119 p.
Trabalho de conclusão de curso (Mestrado Profissional em
Engenharia Automotiva) - Escola Politécnica da Universidade de
São Paulo.
1.Engenharia e análise do valor (Metodologia) 2.Inovações
tecnológicas 3.Aprendizagem organizacional I.Universidade de
São Paulo. Escola Politécnica II.t.
DEDICATÓRIAS
Dedico este trabalho
À minha esposa Paula, pelo seu grande amor e
dedicação.
Aos meus filhos Yasmin e Erik, que
compreenderam o meu esforço neste desafio.
Aos meus pais Jorge e Tesuko, pelo amor e
educação aos seus filhos.
Aos meus irmãos Denilson e Denise, que me
apoiaram em todos os momentos.
À minha avó Haru, pela sua dedicação à
família.
Às minhas tias Olga e Alice, pelas suas sábias
palavras.
AGRADECIMENTOS
Ao Prof. Dr. Marcelo Massarani, pela prontidão e confiança, nas sábias
orientações que muito contribuíram na condução deste trabalho.
A todos os professores do Mestrado Automotivo, que se dedicaram nos
ensinamentos nesses dois anos e às secretárias que sempre nos atenderam com
muita presteza e cordialidade.
À Delphi Automotive Systems, pela oportunidade de realizar o Mestrado.
Aos meus amigos da Engenharia de Produto, que me incentivaram e
ajudaram nas oportunas observações sobre o assunto.
Às minhas mentoras Mirna e Norma, que sempre me aconselharam com
sabedoria.
“Para reagir com êxito à miríade de
mudanças que agitam o mundo, a
transformação em um novo estilo de gestão
é necessária. O caminho a trilhar é o que eu
chamo de conhecimento profundo.”
(Deming)
RESUMO
O lançamento de novos modelos de veículos no mercado estimula
consumidores cada vez mais exigentes em produtos com melhor qualidade,
menores preços e aumento do valor. Essa situação conduz a um aumento de
competitividade entre os fabricantes de automóveis. Com o desenvolvimento
dos produtos eletrônicos veiculares e a busca de inovação tecnológica como
alternativa aos produtos existentes, a arquitetura eletro-eletrônica é o sistema
mais afetado nesse processo. Porém, são necessários novos métodos,
estudos e desenvolvimentos que resultem em produtos mais adequados aos
consumidores. Este trabalho visa a aplicação da metodologia do valor para
avaliar a arquitetura eletro-eletrônica, de modo que se possa ter uma visão
inicial e ampla das tendências e oportunidades tecnológicas. O método do
valor será executado através do Plano de Miles: coleta de informação
pertinente ao assunto, análise do sistema, geração de alternativas, análise e
julgamento das propostas, finalizando com a organização e sistematização de
um banco de dados para estimular soluções novas, aplicáveis e eficazes.
Devido à dificuldade das empresas em obter soluções inovadoras radicais no
setor automotivo, nessa dissertação apresenta-se uma aplicação que
contribua com o desenvolvimento do conhecimento tecnológico e
aprendizagem organizacional.
Palavras chaves: Engenharia e análise do valor (Metodologia), Inovações
tecnológicas e Aprendizagem organizacional.
ABSTRACT
New vehicles launches on the market stimulates consumers that require
perfect products with better quality, low prices and higher value, this situation
increases competitiveness between automakers. As on-board electronic
devices progress and technological innovation looks for an alternative to
actual products, electrical electronic architecture is the most affected system
in this process. However, new methods, studies and development are needed
to bring more suitable products for consumers. This dissertation aims for
applying value methodology to evaluate electrical electronic architecture, so
that it can be an initial and broad view of technological trends and
opportunities. The value method will be implemented by Miles Plan: gather
relevant information about the subject, analyze the system, generate
alternatives, analyze and judge proposals, concluding with the organization
and systematization of a database to stimulate new, applicable and effective
solutions. Due to the difficulty of companies to obtain radical innovation
solutions on the automotive segment, this study introduces an application that
contributes with development of technological knowledge and learning
organization.
Key Words: Value engineering and analysis (Methodology), Technological
innovations and Learning organization.
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1.1. - Exemplo de arquitetura eletro-eletrônica veicular .................. 18
Figura 1.2. - Exemplo de arquitetura eletro-eletrônica no futuro................. 20
Figura 2.1. - Arquitetura eletro-eletrônica convencional 14V...................... 34
Figura 2.2. - Progresso da tecnologia eletro-eletrônica e software............. 35
Figura 3.1. - Exemplo de bateria chumbo-ácido (convencional)................. 46
Figura 3.2. - Exemplos de baterias livre de manutenção............................ 46
Figura 3.3. - Exemplos de aparelhos utilizando fontes de energia humana 55
Figura 3.4. - Controles remotos utilizando energia humana....................... 56
Figura 3.5. - Arranjo físico de um motor de combustão interna de um veícu-
lo ............................................................................................ 61
Figura 3.6. - Honda FCX............................................................................. 63
Figura 3.7. - Toyota Prius........................................................................... 64
Figura 3.8. - Esquema da buzina................................................................ 66
Figura 3.9. - Lâmpada de Edison ............................................................... 68
Figura 3.10. - Exemplo de led na cor branca................................................ 69
Figura 3.11. - Exemplo de faróis utilizando leds........................................... 72
Figura 3.12. - Exemplo de instrumentos individuais ..................................... 73
Figura 3.13. - Exemplo de instrumentos combinados analógicos................. 74
Figura 3.14. - Exemplo de instrumentos combinados digitais....................... 74
Figura 3.15. - Exemplo de instrumentos analógicos combinados com mostra-
dores digitais .......................................................................... 75
Figura 3.16. - Exemplo de mostrador convencional complementado por mó-
dulo gráfico............................................................................. 76
Figura 3.17. - Exemplo de mostrador com módulo gráfico........................... 76
Figura 3.18. - Exemplo de HUD automotivo................................................. 77
Figura 3.19. - Exemplo de integração da telemática .................................... 79
Figura 3.20. - Comparação entre recepção do sinal do programa: no sistema
analógico (ao fundo) e digital (frente) com ônibus em movimen-
to ............................................................................................ 80
Figura 3.21. - Redes de comunicação através da Internet........................... 81
Figura 3.22. - Impressão digital e sensor de aquisição de imagem.............. 85
Figura 3.23. - Máquina de aquisição de imagem da íris............................... 85
Figura 3.24. - Aplicação automotiva de um leitor de impressão digital......... 86
Figura 3.25. - Simulador do ambiente de condução através do comportamen-
to humano .............................................................................. 87
Figura 3.26. - Exemplo de sistema de detecção de pedestre....................... 92
Figura 3.27. - Exemplo de chicote elétrico automotivo................................. 94
Figura 3.28. - (a) Exemplo de arquitetura com sistema convencional
(b) Exemplo de arquitetura com comunicação através de linha
de potência............................................................................. 95
Figura 3.29. - Tela inicial da base de dados............................................... 103
Figura 3.30. - Tela da base de dados do modo consulta com as opções das
funções..................................................................................103
Figura 3.31. - Exemplo de descrição da função ......................................... 104
Figura 3.32. - Tela da base de dados do modo consulta com as alternativas
tecnológicas ..........................................................................105
Figura 3.33. - Exemplo de análise crítica da função................................... 105
Figura 3.34. - Tela da intranet da empresa com as divisões das funções da
arquitetura eletro-eletrônica...................................................106
Figura 3.35. - Tela da intranet da empresa com as alternativas tecnológicas
da arquitetura eletro-eletrônica..............................................106
Figura 3.36. - Tela da intranet da empresa com as referências bibliográficas
da função: armazenar energia – alternativa: bateria ............107
LISTA DE TABELAS
Tabela 2.1. - Exemplo de tabela de pontuação do método FIRE.................27
Tabela 3.1. - Análise funcional da arquitetura eletro-eletrônica................... 40
Tabela 3.2. - Lista limpa das funções da arquitetura eletro-eletrônica ........ 43
Tabela 3.3. - Diferentes fontes de energia do ambiente.............................. 54
Tabela 3.4. - Classificação dos dispositivos de energia de colheita............ 55
Tabela 3.5. - Método de obtenção de hidrogênio........................................ 62
Tabela 3.6. - Tabela de alternativas da arquitetura eletro-eletrônica .......... 97
Tabela 3.7. - Tabela de pontuação utilizada no método FIRE......................98
Tabela 3.8. - Tabela de pontuação FIRE – armazenar energia....................98
Tabela 3.9. - Tabela de pontuação FIRE – converter em energia elétrica ..99
Tabela 3.10. - Tabela de pontuação FIRE – mover veículo .........................100
Tabela 3.11. - Tabela de pontuação FIRE – sinalizar advertência sonora...100
Tabela 3.12. - Tabela de pontuação FIRE – sinalizar advertência visual e
iluminar ambiente..................................................................101
Tabela 3.13. - Tabela de pontuação FIRE – mostrar informação.................101
Tabela 3.14. - Tabela de pontuação FIRE – fornecer conveniência.............101
Tabela 3.15. - Tabela de pontuação FIRE – fornecer segurança veicular....102
Tabela 3.16. - Tabela de pontuação FIRE – fornecer segurança pessoal....102
Tabela 3.17. - Tabela de pontuação FIRE – interagir sistema .....................102
LISTA DE GRÁFICOS
Gráfico 2.1. - Crescimento e previsão das vendas de veículos mundiais ao
longo das décadas ................................................................. 30
Gráfico 2.2. - Crescimento da concentração de CO2 versus décadas......... 31
Gráfico 2.3. - Produção de combustível global ............................................ 32
Gráfico 2.4. - Consumo de energia no transporte, histórico e cenário......... 32
Gráfico 2.5. - Número de veículos registrados mundialmente ..................... 36
Gráfico 2.6. - Panorama do número de acidentes e vítimas em acidentes de
trânsito.................................................................................... 37
Gráfico 2.7. - Panorama do número de acidentes e vítimas em acidentes de
trânsito nos países membros da ECMT ................................. 37
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
A – Função Agregada
ABS – Anti-lock Braking System – sistema anti-blocante
AEE – Arquitetura Eletro-Eletrônica
AM/FM – Amplitude Modulation/ Frequency Modulation – Amplitude
Modulada/Frequência Modulada
AV – Análise do Valor
CARB – California Air Resources Board
CET – Companhia de Engenharia de Tráfego
CO2 – Dióxido de carbono
Denatran – Departamento Nacional de Trânsito
DVD – Digital Video Disc – Disco de Vídeo Digital
E – Função de Estima
ECMT – European Conference of Ministers of Transport
EPA – Environmental Protection Agency
GPS – Global Position System – Sistema de posicionamento global
HDTV – High Definition TeleVision – Televisão com imagens de alta
definição
HUD – Head Up Display – Visor frontal acima da cabeça
IMA – Integrated Motor Assist – Auxílio ao motor Integrado
ISA – Integrated Starter Alternator – Integração do motor de partida e
alternador
ISG – Integrated Starter Generator – Integração do motor de partida e
gerador
IPVA – Imposto sobre a Propriedade de Veículos Automotores
I – Função Identificadora
IN – Função Indesejável
IR – Função Irrelevante
LED – Light Emitting Diode – Diodo emissor de luz
MEMS – MicroElectroMechanical systems – sistemas micro-eletro-
mecânicos
MIT – Massachusetts Institute of Technology
OECD – Organisation for Economic Co-operation and Development
PEM – Proton Exchange Membrane – membrana para troca de prótons
PPMV – Partes Por Milhão por Volume
R – Função Relevante
RENAEST – Registro Nacional de Estatísticas de Trânsito
SINET – Sistema Nacional de Estatísticas de Trânsito
SOFC – Solid Oxide Fuel Cell – célula a combustível de óxido sólido
THS – Toyota Hybrid System – Sistema Híbrido Toyota
U – Função de Uso
UV – Ultra Violeta
V – Volts (unidade de medida de tensão)
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO
..........................................................................................................
18
1.1. OBJETIVOS............................................................................................21
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
..................................................................................
22
2.1. METODOLOGIA DO VALOR..................................................................22
2.1.1. Introdução ....................................................................................22
2.1.2. Histórico da análise de valor (AV) ................................................22
2.1.3. Definições.....................................................................................23
2.1.4. Componentes básicos da metodologia.........................................23
2.1.4.1. Função.............................................................................24
2.1.4.2. Abordagem funcional.......................................................24
2.1.4.3. Técnica verbo mais substantivo.......................................24
2.1.4.4. Classificação de funções.................................................25
2.1.4.5. Lista limpa........................................................................26
2.1.4.6. Método FIRE....................................................................27
2.2. PLANO DE TRABALHO DE MILES........................................................27
2.2.1. Fase de informação......................................................................27
2.2.2. Fase de análise............................................................................28
2.2.3. Fase de criação............................................................................28
2.2.4. Fase de julgamento......................................................................28
2.2.5. Fase de desenvolvimento do plano..............................................29
3. APLICAÇÃO DA METODOLOGIA................................................................30
3.1. FASE DE INFORMAÇÃO.......................................................................30
3.2. FASE DE ANÁLISE................................................................................40
3.3. FASE DE GERAÇÃO DAS ALTERNATIVAS ........................................44
3.3.1. Armazenar energia.......................................................................44
3.3.1.1. Baterias............................................................................44
3.3.1.1.1.Baterias de chumbo-ácido................................44
3.3.1.1.2.Baterias de níquel hidreto metálico (Ni-MH).....48
3.3.1.1.3.Baterias de lítio-íon (Li-íon) ..............................48
3.3.1.1.4.Baterias de níquel-cádmio (Ni-Cd) ...................48
3.3.1.1.5.Baterias de níquel-zinco (Ni-Zn).......................49
3.3.1.2. Super-capacitores ou ultra-capacitores ...........................50
3.3.1.3. Volante de Inércia...........................................................51
3.3.2. Converter em energia elétrica ......................................................52
3.3.2.1. Alternador........................................................................52
3.3.2.2. Integração motor de partida e alternador.........................52
3.3.2.3. Energia de colheita..........................................................54
3.3.2.4. Célula à combustível .......................................................59
3.3.3. Mover veículo...............................................................................60
3.3.3.1. Propulsão de combustão interna .....................................60
3.3.3.2. Propulsão elétrica............................................................61
3.3.3.3. Propulsão através de células a combustíveis..................62
3.3.3.4. Propulsão híbrida.............................................................63
3.3.4. Sinalizar advertência sonora ........................................................66
3.3.4.1. Buzina..............................................................................66
3.3.4.2. Alto-falantes.....................................................................66
3.3.5. Sinalizar advertência visual e iluminar ambiente..........................68
3.3.5.1. Lâmpadas halógenas ......................................................70
3.3.5.2. Lâmpadas de descarga de gás........................................71
3.3.5.3. Diodo emissor de luz (LED).............................................71
3.3.6. Mostrar informação.......................................................................73
3.3.6.1. Instrumentos individuais ..................................................73
3.3.6.2. Instrumentos combinados analógicos..............................73
3.3.6.3. Instrumentos combinados digitais....................................74
3.3.6.4. Instrumentos analógicos convencionais combinados com
mostradores digitais .....................................................................75
3.3.6.5. Mostrador convencional complementado por módulo
gráfico. .........................................................................................75
3.3.6.6. Mostradores com módulo gráfico.....................................76
3.3.6.7. Visor frontal acima da cabeça (HUD) ..............................77
3.3.7. Fornecer conveniência.................................................................78
3.3.7.1. Telemática de tráfego......................................................79
3.3.7.2. TV digital..........................................................................80
3.3.7.3. Internet.............................................................................81
3.3.7.4. Comando por reconhecimento de sons...........................82
3.3.7.5. Comando por reconhecimento de voz.............................82
3.3.8. Fornecer segurança veicular........................................................84
3.3.8.1. Sistema de entrada com acesso remoto .........................84
3.3.8.2. Identificação biométrica...................................................84
3.3.8.3. Sistema através da modelagem dinâmica do compor-
tamento humano...........................................................................87
3.3.9. Fornecer segurança pessoal........................................................89
3.3.9.1. .Segurança passiva.........................................................89
3.3.9.2. .Segurança ativa.............................................................90
3.3.9.3. .Detecção de pedestre....................................................91
3.3.10. Interagir sistema...........................................................................93
3.3.10.1.Sistema convencional – chicote elétrico ........................93
3.3.10.2.Comunicação através de linha de potência ...................94
3.3.10.3.Redes sem fio................................................................95
3.4. FASE DE JULGAMENTO.......................................................................98
3.5. FASE DE DESENVOLVIMENTO DO PLANO......................................103
4. CONCLUSÕES
.......................................................................................................
109
5. SUGESTÃO PARA TRABALHOS FUTUROS
.................................................
111
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
..................................................................
112
18
1 INTRODUÇÃO
A indústria automotiva está sempre pressionada pelas forças competitivas
que determinam a rentabilidade e a sustentabilidade do negócio no mercado. São
fontes destas forças: a proteção ambiental, a segurança, a qualidade, a
produtividade, o conforto, o valor, a regulamentação, a inovação e o custo. Segundo
Ploss, Mueller e Leteinturier (2008), um dos potenciais para manter a
sustentabilidade e a rentabilidade é a eletrônica, com o desenvolvimento das
indústrias de informática, telecomunicação e microeletrônica. Os automóveis não
estão negligenciando esta evolução, pois os dispositivos dos veículos estão
utilizando cada vez mais o avanço destas tecnologias.
Portanto, um dos sistemas do veículo que terá maiores oportunidades de
desenvolvimento é a arquitetura eletro-eletrônica (Fig. 1.1), por englobar todos os
subsistemas que tenham controles, sensores, atuadores e comandos elétricos ou
eletrônicos, além do subsistema de interação dos componentes.
Figura 1.1 - Exemplo de arquitetura eletro-eletrônica veicular.
Fonte: Material da Delphi Automotive Systems.
Um outro fator de pressão no setor é a competitividade global que está cada
vez mais acirrada. As montadoras que no final dos anos 80 restringiam sua atuação
a mercados internos, com a abertura dos mercados mundiais a partir dos anos 90
tiveram a oportunidade de ultrapassar as fronteiras dos continentes (Veloso e Roth,
2001). A presença global das montadoras e por conseqüência dos fornecedores,
19
foram intensificando-se. Um bom exemplo é o mercado asiático, principalmente a
China, que devido ao seu grande potencial de mercado consumidor, tem atraído
muitos investimentos das grandes organizações americanas, européias e japonesas.
O fato das empresas ultrapassarem as fronteiras reflete no aumento do
volume de produção global, aumento da capacidade instalada nos países, aumento
dos investimentos em desenvolvimento de novos produtos e maior quantidade de
opções aos consumidores. Segundo Veloso e Roth (2001), a indústria automotiva
tem passado por um período que pode ser caracterizado por quatro maiores
tendências: produtos globais, padronização, desverticalização e consolidação.
Essas tendências têm afetado diretamente os mercados em franco
crescimento. Segundo Ploss, Mueller e Leteinturier (2008), o mercado BRIC (Brasil,
Rússia, Índia e China) tem a mais rápida taxa de crescimento de produção do
mundo. Mais do que nunca o mercado automotivo exige produtividade e excelência
operacional. A excelência de qualidade eletrônica no setor automotivo difere do
mercado consumidor de produtos eletrônicos. Automóveis exigem zero defeito,
ampla gama de temperatura e longa durabilidade. O setor automotivo é também uma
área de inovação, tendo que buscar soluções para satisfazer as necessidades dos
clientes, os requisitos legais e uma concorrência mundial agressiva. A complexidade
da arquitetura eletro-eletrônica pressiona os fornecedores a especializarem-se e
tornarem-se profundos técnicos. Ao mesmo tempo, estes especialistas necessitam
manter uma visão ampla para definir corretamente os componentes da arquitetura
eletro-eletrônica (Ploss, Mueller e Leteinturier, 2008).
Para os fornecedores de chicote elétrico ou as fabricantes de automóveis não
é somente uma questão de ter o conhecimento, mas uma necessidade que poderá
acarretar decisões errôneas e precipitadas. Como o chicote é um produto de
integração na arquitetura eletro-eletrônica, é essencial para o desenvolvimento de
novos produtos, a capacitação nos conceitos básicos de funcionamento dos
dispositivos do sistema elétrico.
Devido à complexidade dos sistemas no veículo, a inovação tecnológica
nunca ocorre de forma isolada, é necessário um estágio de maturidade tecnológica
de vários componentes do sistema, de modo que se possa substituir o sistema atual
com eficácia.
20
Figura 1.2 - Exemplo de arquitetura eletro-eletrônica no
futuro.Fonte: Material da Delphi Automotive Systems.
Para atender o novo cenário competitivo e fornecer condições de
desenvolvimento aos especialistas, as grandes empresas do setor automotivo estão
reestruturando-se, a fim de obter a capacitação necessária para a inovação de seus
produtos (Fig.1.2). A importância do produto e da tecnologia na estratégia das
empresas é apontada como um dos pilares para a obtenção de vantagens
competitivas (Fleury e Fleury, 2003).
21
1.1 Objetivos
Este trabalho tem como objetivo principal aplicar a metodologia do valor para
avaliar a arquitetura eletro-eletrônica, de modo que se possa ter uma visão inicial e
ampla das tendências e oportunidades tecnológicas que subsidiem a aprendizagem
organizacional. O desenvolvimento do trabalho dará a oportunidade em
desdobramentos de pesquisas, dos quais serão destacados:
uma nova abordagem e utilização da metodologia do valor aplicada à
análise tecnológica e não como originalmente aplicada por Miles (1972) na
otimização de custos;
apontar as tendências tecnológicas do sistema elétrico veicular;
analisar a arquitetura eletro-eletrônica sob o ponto de vista funcional;
buscar tecnologias que estão inseridas ou poderão,no futuro, estar inseridas
em aplicações automotivas;
avaliar as alternativas tecnológicas levantadas;
armazenar de forma organizada as alternativas levantadas;
fornecer informações à aprendizagem organizacional;
estimular o aprendizado em grupo;
manter o conhecimento de inovação tecnológica na organização.
A arquitetura eletro-eletrônica é um sistema complexo e possui uma ampla
gama de referências bibliográficas, portanto não é objetivo deste trabalho esgotar a
pesquisa sobre o assunto. Entende-se que este processo é dinâmico e o que se
pretende é iniciar uma pesquisa, organizando e armazenando informações para que
outras pessoas possam contribuir e usufruir do assunto.
22
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 Metodologia do valor
2.1.1. Introdução
O futuro tecnológico é o que qualquer organização gostaria de prever
antecipadamente, a fim de planejar a estratégia de produtos vencedores em um
mercado competitivo. Isso é praticamente impossível pois existem muitas variáveis,
como a maturidade da tecnologia, a vontade e o poder aquisitivo do consumidor, o
custo adequado ao mercado, a confiabilidade do produto, a estratégia das
empresas, a política do governo, as leis e regulamentações e os incentivos fiscais
que influenciam na implantação da inovação tecnológica.
As empresas necessitam de informações que possam auxiliar no
desenvolvimento tecnológico de seus produtos. O plano de Miles e a metodologia do
valor analisam as tecnologias da arquitetura eletro-eletrônica do veículo de uma
maneira diferente do tradicional, ou seja, por funções.
2.1.2. Histórico da análise do valor
A análise de valor (AV) teve início durante a segunda guerra mundial, devido
ao problema de escassez de materiais, como níquel, cromo e platina, que eram
todos prioritariamente reservados para fins bélicos. A utilização de novos materiais,
de custos menos elevados, que pudessem substituir os mais nobres naquele
momento, durante os anos de conflitos.
Com o fim da guerra, os materiais de custos mais elevados tornaram-se
novamente acessíveis, porém percebeu-se que os produtos do período da guerra
atendiam às especificações originais.
Com o objetivo de explorar este novo potencial de melhoria no produto, a
General Eletric Company solicitou em 1947, ao seu funcionário Lawrence Miles, que
sistematizasse uma metodologia que trouxesse ganhos à empresa (Massarani e
Mattos, 2007).
Miles desenvolveu uma série de conceitos e técnicas que trouxeram
resultados expressivos de redução de custos nos produtos. Esse conjunto de
técnicas ficou conhecido como Análise do Valor (AV).
23
2.1.3. Definições
A metodologia do valor é o conjunto de técnicas e métodos utilizados na
aplicação dos princípios de análise do valor, engenharia do valor e gerenciamento
do valor.
A idéia básica na análise do valor, segundo Massarani e Mattos (2007),
consiste em uma abordagem na análise de funções de um determinado produto ou
sistema, propondo formas alternativas de desempenho das mesmas, garantindo um
resultado adequado às necessidades, sem que haja degradação das características
de desempenho inicialmente existentes, caso elas sejam realmente necessárias.
Segundo Heller (1971), a engenharia do valor é a aplicação sistemática e
consciente de um conjunto de técnicas, que identificam funções necessárias,
estabelecendo valores e desenvolvendo alternativas para desempenhá-las ao
mínimo custo.
Com o aumento da utilização da análise do valor foram surgindo novas
aplicações e denominações diferentes como a engenharia de valor e gerenciamento
do valor. Uma classificação que foi adotada para a análise do valor é que esta seria
utilizada para produtos em produção, a engenharia de valor para produtos em
desenvolvimento e o gerenciamento do valor para problemas gerenciais. Porém
como a metodologia empregada não tinha alteração significativa, os autores
consideram as três denominações sendo similares.
2.1.4. Componentes básicos da metodologia
A metodologia do valor baseia-se em alguns conceitos fundamentais que
determinam a eficácia de sua aplicação. Serão apresentadas algumas definições
que contribuem para o entendimento da metodologia: função, abordagem funcional,
técnica verbo mais substantivo, classificação das funções e lista limpa.
24
2.1.4.1. Função
A palavra função é definida conforme o dicionário Houaiss (2007), como
sendo a atividade natural ou característica de algo (elemento, componente, produto,
objeto) que integra o conjunto ou o próprio conjunto. Obrigação a cumprir, papel a
desempenhar. Uso a que se destina algo; utilidade, emprego, serventia.
2.1.4.2. Abordagem funcional
A abordagem funcional analisa todas as coisas (componentes, serviços,
sistemas) sob o prisma de requisitos de projeto denominado funções, liberando o
pensamento criativo dos bloqueios constituídos pela forma física e concepção dos
produtos (Massarani e Mattos, 2007).
A abordagem funcional pode ser definida como a determinação da natureza
essencial de uma finalidade, considerando que todo objeto ou toda ação, para
existir, tem uma finalidade. (Csillag, 1991).
A abordagem funcional tem na sua parte de contribuição para o método, o
desmembramento do produto a ser analisado em funções, que impulsiona o
pensamento criativo em novas soluções que determinaram novos produtos e novas
concepções para a mesma função.
2.1.4.3. Técnica verbo mais substantivo
Segundo Csillag (1991), Massarani e Mattos (2007), a técnica consiste em
uma análise crítica da função a ser desempenhada, definindo em duas palavras um
verbo (uma ação, processo da função) mais um substantivo (objeto que sofrerá a
ação ou processo da função).
O processo da técnica é simples, porém o cuidado com a sua aplicação é
fundamental para a eficácia do resultado a ser alcançado. É necessário antes de
definir a função, uma análise crítica do resultado esperado, pois esta fase do
processo impactará no desenvolvimento da geração de alternativas. Depende muito
da abrangência do escopo que se deseja para o processo, como por exemplo, um
rádio de pilha, se a função for ouvir música, pode-se finalizar em alternativas como
walkman, ipod, cd player; se a função for fornecer entretenimento, os resultados
poderão ser mais abrangentes, como televisão, vídeo, dvd.
25
2.1.4.4. Classificação de funções
Após a definição das funções através da técnica verbo mais substantivo, a
próxima etapa é a classificação das funções. Esta etapa permite um melhor
entendimento de cada função identificada, de modo que ações adequadas sejam
tomadas para cada uma delas.
De acordo com Massarani e Mattos (2007), as funções podem ser
classificadas segundo três critérios:
funções identificadoras e agregadas;
funções de uso e de estima;
funções relevantes, irrelevantes e indesejáveis.
Funções identificadoras, segundo Massarani e Mattos (2007), são as funções
que consistem na razão de ser do produto, pois sem elas o produto perderia o valor
para o usuário, estaria descaracterizado da sua essência.
Segundo Csillag (1991), que tem a denominação de função básica ou
primária, esta função é aquela sem a qual o produto ou serviço perderia o valor e,
em alguns casos, a identidade.
Para o processo do valor, esta função é a primordial para a essência do
produto, sem a qual não faz sentido a sua existência.
De acordo com Massarani e Mattos (2007), “são aquelas que possibilitam o
desempenho da função identificadora ou ainda que ajudem na venda de um
produto”.
Para Csillag (1991), que denomina esta função como secundária, esta função
ajuda o produto a ser vendido, possibilita ou ajuda no desempenho das demais
funções.
Esta função auxilia a função identificadora ou básica através do fator
mercadológico, é um componente adicional às demais, por si só não será efetivo em
reter a atenção do consumidor para a compra do produto.
26
A função de uso, para Csillag (1991), Massarani e Mattos (2007), possibilita o
funcionamento do produto, sendo que para os últimos autores esta função também é
definida por verbos e substantivos mensuráveis.
A função de uso exerce a possibilidade de execução da função do produto. O
fato de adicionar uma unidade de medida a esta função, é ter uma referência de
desempenho desta, pois em uma etapa posterior da metodologia do valor, serão
propostas alternativas para a execução das funções. Serão realizáveis aquelas em
que o valor seja superior à condição atual.
A função de estima, para Csillag (1991), Massarani e Mattos (2007), é aquela
que resulta da vontade da posse por parte do usuário, de possuir o produto.
A função de estima, opondo-se à função de uso, tem no apelo mercadológico
o seu ponto forte, pois a compra do produto, componente, sistema e serviço,
dependerá da vontade do consumidor ou usuário.
As funções nas quais os consumidores ou usuários querem encontrar
desempenhadas pelo produto, são denominadas relevantes por Massarani e Mattos
(2007) e denominadas necessárias por Csillag (1991).
Já aquelas que darão o suporte para a realização da função relevante ou
necessária sob o ponto de vista do produto ou processo, são denominadas por
Csillag (1991) de desnecessária ou irrelevante (Massarani e Mattos, 2007).
Existe uma outra função que foi citada em aula por Massarani, a função
indesejável, onde o consumidor ou usuário não gostaria que esta existisse no
produto consumido ou que tivesse desempenho minimizado.
2.1.4.5. Lista limpa
Uma vez classificadas as funções, deve-se agora separar aquelas que são
relevantes, isto é, as que o usuário quer encontrar desempenhadas pelo produto e
indesejáveis, as que o usuário não quer encontrar no produto (Massarani e Mattos,
2007).
27
2.1.4.6. Método FIRE
Segundo Massarani e Mattos (2007), uma das técnicas apropriadas para
seleção de alternativas é o método FIRE, culos critérios de avaliação baseiam-se em
quatro parâmetros: (F)unção, (I)nvestimento, (R)esultado e (E)xeqüibilidade. Todos
os parâmetros têm o mesmo peso, o que simplifica a aplicação da técnica.
A pontuação final é resultado da multiplicação de cada pontuação individual,
sendo que a alternativa que obtiver o maior valor, será a que melhor representa a
avaliação dos entrevistados.
Valor (F)unção (I)nvestimento (R)esultado
(E)xeqüibilidade
F x I x R x E
10
Exerce todas
as funções
necessárias
Nenhum
Economia/
simplificação
acima do estimado
Extremamente fácil de
executar ou implantar
10000
8
Não se aplica Até R$...
Conforme
estimado
Muito fácil
512
6
Não se aplica Até R$...
Levemente abaixo
do estimado
Razoavelmente fácil
216
3
Não se aplica Até R$...
Razoavelmente
abaixo do
estimado
Muito difícil
27
1
Não se aplica Acima de R$ ...
Muito abaixo do
estimado
Extermamente difícil
1
0
Não exerce
todas as
funções
necessárias
Não se aplica Não se aplica Não se aplica
0
Tabela 2.1 - Exemplo de tabela de pontuação do método FIRE (Massarani e
Mattos, 2007).
2.2 Plano de Trabalho de Miles
2.2.1 Fase de informação
Segundo Miles (1972), que denomina esta fase de informação, é a fase na
qual deverão ser coletadas todas as informações pertinentes ao assunto a ser
estudado, ou seja, o produto, o processo, a manufatura, o mercado, a qualidade e o
custo. É a fase que se determina as condições em torno do problema analisado.
Todas as informações podem ser classificadas sob três aspectos: fatos,
hipóteses e informações necessárias mas não conhecidas, evitando-se
interpretações, análises ou geração de idéias.
Para o tema proposto, esta fase irá mostrar uma avaliação do direcionamento
das tecnologias da arquitetura eletro-eletrônica veicular. Quais são os fatores que o
28
meio automotivo entende como impulsionadores de desenvolvimento de soluções
tecnológicas para atendimento das necessidades dos consumidores.
2.2.2
Fase de análise
Para Miles (1972), nesta fase as funções são determinadas, analisadas e
agrupadas com o objetivo de encontrar a melhor solução. A etapa anterior é um
requisito essencial para a definição do problema de forma precisa e definitiva.
Nesta fase, para a realização do trabalho, será executada a análise funcional
através da determinação, classificação e lista limpa das funções.
2.2.3 Fase de criação
Quando se obtém a árvore de funções de um produto, surge o momento de
gerar as alternativas para o desempenho destas funções. Podem ser alteradas as
formas de atender algumas ou todas as funções, dependendo dos objetivos do
trabalho previamente definidos.
Segundo Miles (1972), as fases anteriores são as bases de informações e
conhecimento para a aplicação de várias técnicas de geração de todas as possíveis
soluções para os problemas globais envolvidos, para as partes dos problemas, bem
como para problemas individuais. Para extrair o máximo benefício do poder criativo,
nesta fase é necessário incentivar o uso gratuito da imaginação.
A geração de alternativas para o desempenho das funções vem do processo
criativo das pessoas envolvidas nas atividades de Engenharia de valor e de outras
que podem atuar somente nesta fase (Massarani e Mattos, 2007).
2.2.4 Fase de julgamento
Para Miles (1972), esta é a fase de verificação das abordagens que se
mostram como a maior promessa de rendimento e realização. Não descartar as
idéias, porém desenvolver e melhorar as que se mostram com maior potencial de
implementação. Estudar intensamente essas idéias, determinar as suas limitações
com grande objetividade e, em seguida, procurar eliminar, superar ou minimizar os
obstáculos.
29
As diversas alternativas geradas são analisadas cuidadosamente,
comparando-se os requisitos e as dificuldades de implementação. Finalmente é
escolhido o conjunto de alternativas que será implementado (Massarani e Mattos,
2007).
2.2.5 Fase de desenvolvimento do plano
Esta fase para Miles (1972), consta em fornecer todas as informações
necessárias para especialistas e fornecedores, com o objetivo de estimular soluções
novas, aplicáveis e eficazes. Perseguir os caminhos criados para a fase de
planejamento até que as soluções possam ser apreciadas e avaliadas de forma
constante, regular, minuciosa e intensa. Fornecer mais informações e encorajamento
para os especialistas e os fornecedores, de modo a auxiliar a ultrapassagem dos
problemas encontrados na aplicação de novos materiais ou processos. Trabalhar
com especialistas e fornecedores, até que surjam as soluções ou caso contrário
terminar os seus esforços, concluindo que não vale para o momento continuar a
investigação de novas soluções.
30
3
APLICAÇÃO DA METODOLOGIA
3.1 Fase de informação
Embora o automóvel tenha mais de um século desde a sua invenção, é um
produto que ainda fascina a maioria da sociedade, exercendo um papel fundamental
na vida das pessoas, seja pela sua função como meio de transporte, produto de
consumo, beleza estética, peça de colecionadores, fornecimento de status,
segmento importante na economia de um país na geração de empregos em toda a
cadeia industrial, mas também como objeto de evolução tecnológica.
Não há como descartar o fato de que o automóvel sempre proporcionou aos
pesquisadores e engenheiros grandes desafios tecnológicos, que sempre
impulsionaram a procura de soluções que pudessem atender as exigências dos
mercados, aspectos ambientais, itens de conforto e conveniência, segurança,
regulamentações governamentais e os aspectos financeiros, estratégicos e
marketing das empresas.
Mercado automotivo mundial
Vendas de veículos (milhões)
Gráfico 2.1 - Crescimento e previsão das vendas de
veículos mundiais ao longo das décadas.
Fonte: Emadi e Williamson (2006).
A tendência desses desafios será de um aumento constante, com o
crescimento do poder aquisitivo da população, impactando no aumento do consumo
de automóveis, ou seja, no crescimento da quantidade das vendas de veículos no
mundo, como ilustrado no gráfico 2.1, agravando uma série de condições no futuro.
De acordo com Turton (2006) e Khan (2006), essas tendências de aumento
da quantidade do transporte afetam as condições climáticas do mundo e a
manutenção dos recursos naturais.
31
Segundo Phaal et. al. (2004), o sistema de transporte contribui com as
mudanças das condições climáticas com 22% das emissões de CO2, sendo que a
redução de emissões é uma atividade importante e necessária para os sistemas de
propulsão veicular, pois são medidas de regulamentações do governo que devem
ser cumpridas.
Há indícios de que a interferência humana na Terra modifica as condições do
sistema climático, onde as temperaturas sofrem variações fora do padrão para uma
determinada estação do ano e o excesso ou escassez de chuva por um período
prolongado.
Como mostrado no gráfico 2.2 e segundo OECD Energy (2007), a
concentração de CO2 para 2005 é de 379 partes por milhão por volume (PPMV) e
as projeções para 2100 são de 550 PPMV de concentração de CO2 na atmosfera,
considerando o efeito da mitigação das mudanças climáticas, através da redução de
emissões de poluentes, uma outra análise sem este efeito a projeção para 2100
alcançaria a 800 PPMV (Turton, 2006). Isto demonstra que ações deverão ser
tomadas pelos governos que acarretarão novos desenvolvimentos tecnológicos, com
a finalidade de garantir as condições de qualidade de vida no futuro.
Gráfico 2.2 - Crescimento da concentração de CO2
versus décadas. Fonte: Adaptado de Turton (2006).
Concentração de Dióxido de Carbono
(CO2) na atmosfera
(ppmv: partes por milhão por volume)
Um outro aspecto abordado é a relação entre produção e o consumo de
combustíveis fósseis para o abastecimento da propulsão dos veículos. A situação
mundial é de dependência total do petróleo.
32
A preocupação com a escassez do petróleo e o aumento dos preços dos
combustíveis são fatores que promovem a procura de alternativas por outras fontes
de energia que possam substituí-lo. Outras fontes alternativas estão sendo
desenvolvidas, como os biocombustíveis e as células de hidrogênio, porém são
soluções que ainda não alcançaram a eficiência econômica e tecnológica, em
comparação com a fonte de energia proveniente do petróleo.
4
Biomassa para H2
3
Gas para H2
2
Biomassa para álcool
1
Petróleo refinado
Legenda
Petróleo refinado (EJ)
Gráfico 2.3 - Produção de combustível global.
Fonte: Adaptado de Turton (2006).
Outros combustíveis (EJ)
1
2
1
2
3
4
5
H2 - Célula à combustível
4
H2 - Combustão
3
Álcool - Combustão
2
Gás - Combustão
1
Petróleo - Combustão
Legenda
Consumo de energia (EJ)
Gráfico 2.4 - Consumo de energia no transporte,
histórico e cenário. Fonte: Adaptado de Turton (2006).
1
2
4
3
5
Conforme o gráfico 2.3, todo recurso natural se não for bem cuidado, um dia
tende a acabar, mas a projeção do gráfico mostra uma situação de pico de produção
de combustível global a partir do petróleo em 2040. Após este momento, ocorre uma
redução da produção. Em situação inversa, no gráfico 2.4, o consumo de energia no
33
transporte, mostra sempre um aumento até o ano de 2060 que tende a uma
permanência no patamar de 210 exajoule.
De acordo com Phaal et. al. (2004), Turton (2006) e Khan (2006), o consumo
de petróleo continua a aumentar, sendo que os mercados consumidores ficam
expostos à instabilidade dos países produtores, como por exemplo os conflitos
políticos e econômicos em que se envolveram os países produtores do Oriente
Médio. Novas fontes de energia não derivadas do petróleo são requeridas, que
impacta no desenvolvimento de alternativas como os biocombustíveis e o
hidrogênio.
Melhorias na propulsão convencional através do aumento da eficiência das
unidades termodinâmicas serão necessárias prosseguirem com atenção ao
desenvolvimento de técnicas avançadas, de combustíveis e motores eficientes.
Avanços em lubrificantes e estudo dos efeitos da tribologia são necessários para
reduzir o atrito, diminuição do peso do veículo, melhoria da eficiência energética
global, materiais e estruturas mais leves.
Um terceiro fator importante é a mobilidade de tráfego, necessitando de
desenvolvimento de tecnologias auxiliares para minimizar seus efeitos,
principalmente nas grandes cidades em certos horários, os denominados “horários
de pico”.
Na cidade de São Paulo, a CET (Companhia de Engenharia de Tráfego) faz
esse monitoramento do trânsito na Marginal Tietê, Pinheiros e nos eixos norte-sul e
leste-oeste, de segunda a sexta-feira, das 7h00 às 20h00 a cada 30 minutos, que
mostra como resultado um mapa orientativo de fluidez do trânsito na cidade.
Foram tomadas medidas paliativas como o rodízio na circulação dos veículos,
através do número final de placa e a construção de uma rodovia que circundaria a
cidade de São Paulo para minimizar a circulação de veículos que somente utilizam
as vias de acesso como passagem para outras rodovias do estado.
As tecnologias veiculares devem ter a sua parcela de contribuição para
minimizar esses efeitos, proporcionando aos condutores e passageiros condições
mais confortáveis e menos estressantes para a sua locomoção.
34
A quarta abordagem é um consumidor mais exigente, por produtos que
excedam as suas necessidades, supram os desejos intrínsecos de consumo e sejam
compatíveis com o poder aquisitivo.
Figura 2.1 - Arquitetura eletro-eletrônica convencional 14V. Fonte: Miller et. al. (1999).
Motor de
combustão
interna
Alternador
Bateria 12V
Motor de
partida
Relês e
interruptores
Barramento principal
de 14V
cargas do veículo
No início do século XX, segundo Hartop e Greenstreet (1973) e Afridi,
Tabors e Kassakian (1994), com o desenvolvimento dos componentes elétricos
surge o primeiro sistema elétrico automotivo com tensão de 6V composto pela
bateria, ignição, faróis com lâmpadas e buzina. Após a Segunda Guerra Mundial, os
sistemas elétricos começaram a crescer rapidamente, adicionando funções ao
veículo, como o rádio, limpadores de pára-brisas com multi-velocidade, vidros
elétricos e para satisfazer as necessidades do aumento das cargas elétricas, a
tensão do sistema passou para 12V (figura 2.1) em meados dos anos 50 (Afridi,
Tabors e Kassakian, 1994).
O avanço das tecnologias ao longo dos anos tem proporcionado grandes
impactos na arquitetura elétrica automotiva, novas tecnologias de baterias sendo
desenvolvidas, a necessidade no aumento de fornecimento de cargas elétricas ao
sistema devido ao desenvolvimento de novos produtos (Figura 2.2).
Esses produtos serão concebidos através de soluções tecnológicas que
segundo Cook et. al. (2007) realizar-se-ão através da computação, controle e
comunicação, que serão tecnologias em evidência durante o século XXI, certamente
afetando a arquitetura eletro-eletrônica veicular, que é definida pelo conjunto de
todos os componentes, produtos, subsistemas e sistemas do veículo e todas as suas
interações através da condução de potência, sinais, dados e aterramento.
35
Figura 2.2 - Progresso da tecnologia eletro-eletrônica e software.
Fonte: Adaptado de Gharavi, Prasad e Ioannou (2007).
AnalógicoPainel
No. de rede de comunicação
No. de linhas de código de software
No. de unidades de controle eletrônico
Aplic. Antenas
Carga
Compr. cabos
KM
metros
Bateria
Ácido chumbo
Veículos elétricos
Veículos flex comb.
Telemática
Controle de estabilidade em oscilação lateral
Aparelhos portáteis (celular,MP3, navegadores) conectividade
Radio
satélite
hibridos
Veículos
Radar - baseado na veloc. de adaptação controle de cruzeiro (ACC)
O cenário atual contempla uma série de tecnologias emergentes de nicho em
veículos mais luxuosos que no futuro poderá ser implantado e massificado em
veículos populares brasileiros, como ocorreu com a tecnologia de módulos de
injeção eletrônica, introduzido no Brasil em 1989 no Gol Gti, segmento esportivo
luxuoso da época. No sentido oposto têm os itens de segurança como o Anti-Block
System (ABS) e Air bag, que apesar das montadoras oferecerem como itens
opcionais, em alguns veículos populares não têm grande representação no volume
de vendas no Brasil. Em outros países com uma maior conscientização, os itens de
segurança são obrigatórios por regulamentação.
Segundo Gharavi, Prasad e Ioannou (2007), a leitura da inovação tecnológica
do automóvel pode ser visualizada sob dois aspectos: o primeiro como um dos
componentes de um sistema de infra-estrutura de informação, comunicação e
computação, onde as interações ocorrem intra-veículo, como no caso de um telefone
celular conectado aos alto-falantes instalados no veículo para fazer e receber as
ligações, mas também através da condição inter-veículo, onde um condutor de um
automóvel poderia se comunicar com outros através de um radioamador, ou a
condição de interação entre o veículo e o meio externo, como o exemplo do pedágio
sem parar, ou a verificação de irregularidades com o automóvel, débito de imposto
36
sobre a propriedade de veículos automotores (IPVA) ou multas não pagas, somente
parando os condutores infratores.
O segundo aspecto é a análise do automóvel como um sistema completo,
dividido em subsistemas, dentre vários que os veículos possuem, tais como: motor,
chassis, transmissão, segurança dos ocupantes, segurança do veículo, conforto e
conveniência, entretenimento, iluminação, informação e comunicação.
Uma quinta abordagem é a necessidade da segurança dos ocupantes, pelo
aumento da quantidade de veículos em circulação, como mostrado no gráfico 2.5,
aumentando a probabilidade de ocorrência de acidentes de trânsito.
No. de registros
Gráfico 2.5 - Número de veículos registrados mundialmente.
Fonte: Adaptado de Gharavi, Prasad e Ioannou (2007).
Quantidade de veículos
registrados no mundo
Carros
Veículos comerciais
Sem dados (2a.
Guerra mundial
O Denatran (Departamento Nacional de Trânsito) publica os Anuários
Estatísticos através do RENAEST (Registro Nacional de Acidentes e de Estatísticas
de Trânsito), que entrou em operação em 2007. A consolidação das estatísticas de
todos os estados e municípios envolvidos está progredindo, porém ainda não é
completa. Mesmo assim, estes Anuários fornecem indicações importantes sobre o
perfil dos acidentes e das vítimas (Associação por vias seguras, 2008).
Os dados obtidos no anuário do Denatran 2002 – 2006, mostram no gráfico
3.6 uma queda de 2005 para 2006, que corresponde ao primeiro ano de substituição
do SINET (Sistema Nacional de Estatísticas de Trânsito) pelo RENAEST. Os
37
números de vítimas fatais constando nestas estatísticas correspondem aos
falecimentos ocorridos no local dos acidentes. A prática internacional é incluir
também nas estatísticas, os falecimentos ocorridos até 30 dias após o acidente.
Vários estudos mostram que isto pode levar a um acréscimo de 65% (Associação
por vias seguras, 2008).
Gráfico 2.6 - Panorama do número de acidentes e vítimas em acidentes de trânsito.
Fonte: Anuário Denatran.
Anuário Denatran 2002-2006 (fonte vias seguras)
318.000
439.000
474.000
514.000
404.000
19.000
23.000
26.000 26.000
19.000
252.000
334.000
349.000
383.000
320.000
2002 2003 2004 2005 2006
Ano
No. vítimas
N0. acidentes
Vítimas não fatais Vítimas fatais Acidentes com vítimas
Gráfico 2.7 - Panorama do número de acidentes e vítimas em acidentes de trânsito dos países da ECMT
(
Albania, Áustria, Azerbaijão, Bielorrússia, Bélgica, Bulgária, República Checa, Dinamarca, Estônia, Alemanha, Finlândia, França, Hungria, Irlanda, Islândia,
Japão, Letônia, Lituânia, Luxemburgo, Marrocos, Holanda, Noruega, Polônia, Portugal, Romênia, Eslovênia, Espanha , Suécia, Suiça, Turquia, Ucrânia e
Yugouslavia
). Fonte: Adaptado de OECD Transport (2003).
Dados estatísticos dos países membros do ECMT
2.399.694 2.441.012
2.450.699
2.423.753
106.810
105.868 105.221
102.464
2.066.860
2.160.036
2.158.286
2.160.847
1997 1998 1999 2000
Ano
No. de vítimas
No. de acidentes
Vítimas não fatais Vítimas fatais Acidentes com vítimas
Com os dados obtidos no gráfico 2.6 e 2.7, o que se pretende demonstrar é a
quantidade enorme de vítimas por acidentes de trânsito. Não se abordará neste
38
trabalho uma discussão sobre conscientização da população, a precisão na medição
dos dados e as medidas governamentais para a redução deste índice, mas sim a
contribuição que o desenvolvimento de tecnologias veiculares de segurança poderá
proporcionar à mitigação dos índices de vítimas em acidentes de veículos.
Todas estas abordagens afetam a vida de toda a população: as emissões de
poluentes causando prejuízo à saúde, agressão à camada de ozônio impactando no
aquecimento global e modificando as condições climáticas no mundo; a diminuição
da quantidade de jazidas de petróleo e o aumento nos preços dos combustíveis; os
grandes centros com tráfego intenso causando stress nas pessoas, sendo exigida
uma melhor condição de conforto, conveniência e entretenimento, visto que o
motorista deverá estar mais tempo dentro do veículo; um consumidor exigente com
tendências de produtos que tenham cada vez mais personalização; a diminuição da
relação de atendimento às necessidades do consumidor versus seu poder de
aquisição; maior probabilidade na quantidade do número de acidentes devido ao
aumento da circulação de veículos.
Segundo o artigo de Miyazaki e Kijima (2000), numa análise da evolução
tecnológica do setor automotivo japonês, mostrou-se que as empresas foram
construindo competências em áreas-chave relacionadas com a segurança, ambiente
e conforto na condução veicular durante um longo tempo, para satisfazer as
expectativas de mudança social e as pressões ambientais. Em algumas áreas em
particular, como meio ambiente e segurança, a competência foi construída pela
influência dos novos regulamentos.
Essa realidade é uma situação constante. As montadoras estão enfrentando
crescentes desafios devido a vários fatores, tais como: as mudanças energéticas de
propulsão, os novos regulamentos relativos à segurança e ao ambiente, e as
incertezas dos mercados. Mesmo no caso do setor automotivo, um segmento de
produção em massa, que sempre procurou desenvolver tecnologias inovadoras, está
procurando formar alianças com empresas dos segmentos de eletrônicos e
informática, tais como Microsoft, IBM, Apple.
As recomendações para as pessoas que tomam decisões estratégicas nas
empresas seriam: detectar os próximos regulamentos e mudanças sociais com a
devida antecedência e, ao mesmo tempo, criar competências tecnológicas durante
um longo período em tecnologias genéricas e componente-chave. As empresas
39
devem ter êxito na execução sistêmica de inovações e isso requer capacitações em
áreas de competências a ser explorado (Miyazaki e Kijima, 2000).
Todas essas razões geram uma pressão no setor automotivo, provocando
uma maior responsabilidade dos especialistas em encontrar soluções tecnológicas
sustentáveis, que possam dar condições a uma boa qualidade de vida à sociedade e
vantagens competitivas às organizações.
40
3.2 Fase de análise
Nesta fase, a arquitetura eletro-eletrônica é dividida em componentes e para
cada um deles as funções serão determinadas, classificadas e agrupadas.
Num primeiro momento ficou a dúvida sobre qual veículo ou veículos
poderiam representar a arquitetura eletro-eletrônica, de maneira a atender a
complexidade de todos os veículos, ou qual seria esta arquitetura padrão.
Analisando o primeiro sistema elétrico, percebeu-se que a bateria, a ignição, os
faróis com lâmpadas e a buzina, poderia ser definida nas seguintes funções:
armazenar energia, fornecer conveniência e fornecer segurança. Essa divisão pode
ser aplicada nos veículos atuais, até naqueles com funções eletro-eletrônicas mais
complexas.
Para este trabalho, optou-se por uma divisão numa quantidade maior de
funções, de modo a ter um melhor direcionamento e facilitação na geração das
alternativas encontradas.
A arquitetura eletro-eletrônica foi dividida em funções através da técnica verbo
mais substantivo, classificadas em identificadora (I), agregada (A); uso (U) e estima
(E); relevante (R), irrelevante (IR) e indesejável (IN); e identificada a unidade de
referência para as funções de uso (Tab. 3.1).
Tabela 3.1 – Análise funcional da arquitetura eletro-eletrônica (continua).
Componente Função I/A U/E R/IR/IN Unidade
Armazenar energia A U
R
Ah
Ocupar espaço A U
IN
m2
Gerar peso A U
IN kg
Gerar volume A U
IN
m3
Gerar manutenção A U
IN vezes
Agredir meio ambiente A E
IR
Converter em energia elétrica A U
R
A
Regular tensão A U
IR
Gerenciar tensão A U
IR
Retificar corrente A U
IR
Produzir energia A U
IR
Ocupar espaço A U
IN
m2
Gerar peso A U
IN kg
Gerar volume A U
IN
m3
Produzir ruído A U
IR
Propulsar veículo A U
R
km/l
Transformar energia A U
IR
Produzir torque A U
IR
Ocupar espaço A U
IN
m2
Gerar peso A U
IN kg
Gerar volume A U
IN
m3
Consumir energia A U
IN
J
Motor do veículo
Arquitetura eletro-eletrônica automotiva
Bateria
Alternador
41
Tabela 3.1 – Análise funcional da arquitetura eletro-eletrônica (continuação).
Componente Função I/A U/E R/IR/IN Unidade
Sinalizar advertência sonora A U
R
dB
Comutar sinal A U
IR
Ocupar espaço A U
IN
m2
Gerar peso A U
IN
kg
Gerar volume A U
IN m3
Consumir potência A U
IN
kW
Irritar motorista A E
IR
Sinalizar advertência visual A U
R lux
Comutar sinal A U
IR
Temporizar sinal A U
IR
Ocupar espaço A U
IN
m2
Gerar peso A U
IN
kg
Gerar volume A U
IN m3
Consumir potência A U
IN
kW
Sinalizar advertência visual A U
R
lux
Comutar sinal A U
IR
Temporizar sinal A U
IR
Ocupar espaço A U
IN
m2
Gerar peso A U
IN
kg
Gerar volume A U
IN
m3
Consumir potência A U
IN kW
Sinalizar advertência visual A U
R
lux
Comutar sinal A U
IR
Ocupar espaço A U
IN m2
Gerar peso A U
IN
kg
Gerar volume A U
IN
m3
Consumir potência A U
IN kW
Sinalizar advertência visual A U
R
lux
Comutar sinal A U
Ir
Ocupar espaço A U
IN
m2
Gerar peso A U
IN
kg
Gerar volume A U
IN m3
Consumir potência A U
IN
kW
Sinalizar advertência visual A U
R
lux
Comutar sinal A U
IR
Ocupar espaço A U
IN
m2
Gerar peso A U
IN
kg
Gerar volume A U
IN
m3
Consumir potência A U
IN
kW
Iluminar ambiente A U
R lux
Comutar sinal A U
Ir
Ocupar espaço A U
IN
m2
Gerar peso A U
IN kg
Gerar volume A U
IN
m3
Consumir potência A U
IN
kW
Iluminar ambiente A U
R
lux
Comutar sinal A U
IR
Ocupar espaço A U
IN
m2
Gerar peso A U
IN
kg
Gerar volume A U
IN
m3
Consumir potência A U
IN kW
Iluminar ambiente A U
R
lux
Comutar sinal A U
IR
Ocupar espaço A U
IN m2
Gerar peso A U
IN
kg
Gerar volume A U
IN
m3
Consumir potência A U
IN
kW
Mostrar informação A U
R
qtde de informações
Comutar sinal A U
IR
Regular luminosidade A U
IR
Ocupar espaço A U
IN
m2
Gerar peso A U
IN kg
Gerar volume A U
IN
m3
Consumir potência A U
IN
kW
Luz de placa de licença
Sistema de painel de instrumentos
Luz de estacionamento
Luz de ré
Iluminação interna, de porta-malas
e de porta luvas
Sistema de faróis e lanternas
Luz de freio
Sistema de buzina (buzina, sw.,
relê)
Sistema de seta (seta, sw, relê
temporizado)
Sistema de pisca-alerta
42
Tabela 3.1 – Análise funcional da arquitetura eletro-eletrônica (continuação).
Componente Função I/A U/E R/IR/IN Unidade
Fornecer conveniência A E
R
Comutar sinal A U
IR
Receber sinal A U
IR
Ocupar espaço A U
IN
m2
Gerar peso A U
IN kg
Gerar volume A U
IN
m3
Consumir potência A U
IN
kW
Fornecer conveniência A E
R
Comutar sinal A U
IR
Ocupar espaço A U
IN
m2
Gerar peso A U
IN kg
Gerar volume A U
IN
m3
Consumir potência A U
IN
kW
Fornecer conveniência A E R
Comutar sinal A U
IR
Ocupar espaço A U
IN
m2
Gerar peso A U
IN
kg
Gerar volume A U
IN
m3
Consumir potência A U
IN
kW
Fornecer conveniência A E R
Comutar sinal A U
IR
Ocupar espaço A U
IN m2
Gerar peso A U
IN
kg
Gerar volume A U
IN
m3
Consumir potência A U
IN kW
Fornecer conveniência A E
R
Comutar sinal A U
IR
Ocupar espaço A U
IN m2
Gerar peso A U
IN
kg
Gerar volume A U
IN
m3
Consumir potência A U
IN
kW
Fornecer segurança pessoal A U
R
intensidade de visão
Comutar sinal A U
IR
Temporizar sinal A U
IR
Ocupar espaço A U
IN
m2
Gerar peso A U
IN kg
Gerar volume A U
IN
m3
Consumir potência A U
IN
kW
Fornecer segurança pessoal A U
R intensidade de visão
Comutar sinal A U
IR
Ocupar espaço A U
IN
m2
Gerar peso A U
IN kg
Gerar volume A U
IN
m3
Consumir potência A U
IN
kW
Fornecer segurança veicular A U
R
qtde roubos de veículos
Comutar sinal A U
IR
Ocupar espaço A U
IN
m2
Gerar peso A U
IN
kg
Gerar volume A U
IN
m3
Consumir potência A U
IN kW
Fornecer segurança veicular A U
R
qtde roubos de veículos
Comutar sinal A U
IR
Ocupar espaço A U
IN m2
Gerar peso A U
IN
kg
Gerar volume A U
IN
m3
Consumir potência A U
IN kW
Fornecer segurança pessoal A U R qtde de acidentes
Ocupar espaço A U
IN
m2
Gerar peso A U
IN kg
Gerar volume A U
IN
m3
Consumir potência A U
IN
kW
Aquecimento do vidro traseiro
Sistema de alarme
Sistema de imobilização
ABS
Espelho elétrico
Trava elétrica
Sistema de ar condicionado
Limpador e lavador de pára-brisa
Rádio e antena, CD, DVD
Vidro elétrico
43
Tabela 3.1 – Análise funcional da arquitetura eletro-eletrônica (conclusão).
Componente Função I/A U/E R/IR/IN Unidade
Fornecer segurança pessoal A U R qtde de acidentes
Captar impacto A U
IR
Ocupar espaço A U
IN
m2
Gerar peso A U
IN
kg
Gerar volume A U
IN
m3
Consumir potência A U
IN
kW
Interagir sistema I U
R
A
Ocupar espaço A U
IN
m2
Gerar peso A U
IN kg
Gerar volume
A
U
IN
m3
Air Bag
Chicote elétrico
Após classificar as funções, estas foram separadas em funções relevantes e
indesejáveis, onde as relevantes, nas quais as montadoras (clientes) querem
encontrar desempenhadas pelo produto e indesejáveis que as montadoras desejam
eliminar ou reduzir o desempenho pelo produto (Tab. 3.2).
Tabela 3.2 – Lista limpa das funções da arquitetura eletro-eletrônica.
Função I/A U/E R/IR/IN Unidade
1
Armazenar energia
A
U
R
Ah
2
Converter em energia elétrica
A
U
R
A
3
Mover veículo
A
U
R
kW
4
Sinalizar advertência sonora
A
U
R
dB
5
Sinalizar advertência visual
A
U
R
lux
6
Iluminar ambiente
A
U
R
lux
7
Mostrar informação
A
U
R
qtde de informações
8
Fornecer conveniência
A
E
R
9
Fornecer segurança veicular
A
U
R
qtde roubos de veículos
10
Fornecer segurança pessoal
A
U
R
qtde de acidentes
11
Interagir sistema
I
U
R
A
12 Ocupar espaço A U
IN
m2
13 Gerar peso A U
IN
kg
14 Gerar volume A U
IN
m3
15 Consumir altas potências A U
IN
kW
16
Consumir potência
A
U
IN
kW
44
3.3 Fase de geração das alternativas
Na fase de criação, serão geradas alternativas para as seguintes funções:
armazenar energia, converter em energia elétrica, mover veículo, sinalizar
advertência sonora, sinalizar advertência visual, iluminar ambiente, mostrar
informação, fornecer conveniência, fornecer segurança veicular, fornecer segurança
pessoal e interagir sistema.
3.3.1 Armazenar energia
Armazenar, que por definição no dicionário da língua portuguesa Houaiss
(2008) é acumular, juntar; e energia que significa a capacidade que um corpo, uma
substância ou um sistema físico tem de realizar trabalho. Portanto, armazenar
energia é a capacidade de acumular certa forma de energia que pode ser utilizada
mais tarde como trabalho. Existem várias opções de armazenamento de energia,
dentre elas, podem ser citadas e classificadas como mecânicas, elétricas, químicas,
biológicas, nucleares e térmicas.
No caso da energia elétrica, onde a necessidade de utilização não é
constante ao longo do tempo, torna-se indispensável a utilização de um dispositivo
que possa suprir esta carência do sistema.
3.3.1.1 Baterias
As baterias são dispositivos que através de um processo eletroquímico
disponibilizam energia elétrica e podem ser compostas de uma ou mais células
eletroquímicas. O processo eletroquímico ocorre sempre na presença de dois
eletrodos: o cátodo e o ânodo, e um catalisador do processo, que é o eletrólito.
3.3.1.1.1 Baterias de chumbo-ácido
Bateria de chumbo-ácido é o tipo mais comum de bateria utilizada no veículo.
Neste caso, a tensão (teórica) nominal de uma única célula é definida em 2 volts (V),
sendo a tensão nominal total da bateria resultante da multiplicação da tensão das
células individuais pelo número de células conectadas em série. A tensão nominal
das baterias de partida para automóveis é de 12 volts, portanto são usadas 6 células
45
individuais. Para os caminhões e ônibus são necessárias 12 células individuais,
resultando numa tensão total de 24 volts para os sistemas elétricos, sendo estes
fornecidos através da conexão em série de duas baterias de 12 volts.
Para a especificação do produto adequado ao veículo, é necessária a
determinação das seguintes características elétricas: capacidade de carga, taxa de
reserva de carga e capacidade de partida a frio (Bosch, 2008).
A capacidade de carga é medida através do produto da corrente e do tempo
(ampere-hora, Ah). Essa grandeza mostra a quantidade de potência que a bateria
consegue fornecer em determinadas condições de solicitações do veículo. A
capacidade de carga varia conforme a temperatura do eletrólito e a corrente de
descarga.
A taxa de capacidade de reserva é o período de tempo em minutos durante o
qual uma bateria nova e totalmente carregada consegue fornecer 25 A em 27º C,
mantendo uma tensão de terminal de 1,75 V ou maior por célula (10,5 V para uma
bateria de 12 V). Essa taxa representa o período de tempo durante o qual a bateria
consegue operar acessórios essenciais, se o alternador do veículo falhar.
Para uma bateria que fornece energia elétrica ao motor de partida, a
capacidade de partida em temperaturas baixas é muito importante, pois as reações
eletroquímicas são mais lentas. A corrente de partida a frio ou os amperes de partida
a frio são a medida da sua capacidade de partida, uma vez que eles representam
uma drenagem de corrente em temperaturas baixas.
Ao selecionar a bateria de partida correta para um carro, a capacidade e o
desempenho de partida a frio devem estar corretos, o que significa que a bateria não
deve ser pequena demais. Caso contrário, se a bateria tiver o tamanho errado, há
um risco de que ela não tenha energia suficiente para dar partida no motor.
O desempenho de partida a frio é indicado em amperes. Ela depende muito
da área de superfície total do material ativo (número de placas, área de superfície
das placas), pois quanto maior for a área de contato entre o material de chumbo e o
eletrólito, mais alta será a corrente que pode ser fornecida por um curto período. O
espaçamento entre as placas e o material do separador são duas variáveis que
afetam a velocidade do processo químico do eletrólito e que também determinam os
amperes da partida a frio.
Uma evolução das baterias com ligas das grades de chumbo-antimônio
(convencional – fig. 3.1), são as baterias chumbo-cálcio que possuem uma vida útil
46
1,4 vezes maior e as chumbo-cálcio-prata com vida útil 3 vezes maior, são as
denominadas baterias livre de manutenção, ou seja, aquelas que não exigem a
reposição de água destilada durante a sua vida útil (Bosch, 2008).
Figura 3.1 - Exemplo de bateria chumbo-ácido (convencional).
Fonte: Material da Bosch.
Figura 3.2 - Exemplos de baterias livre de manutenção.
Fontes: Materiais da Bosch, AC Delco, Heliar e Monroe
As baterias livre de manutenção (fig. 3.2), em comparação com as
convencionais, apresentam vantagens quanto aos valores de desempenho e
características de recarga, pois este tem pequena variação durante a vida útil;
elimina-se o problema de esquecimento de reposição de água destilada e constante
manutenção da bateria.
Um outro tipo de bateria que está tornando-se popular na Europa são as
baterias de chumbo-ácido tipo gel, cujo o eletrólito ao invés de ser líquido é
preenchido com um gel, diminuindo a probabilidade de vazamento (US Department
of Energy, 2008).
Na aplicação veicular de propulsão de combustão interna, existe a
necessidade que o processo de transformação seja reversível, o que significa que a
bateria pode ser carregada e descarregada por várias vezes. Esse processo ocorre
da seguinte forma: quando o veículo está em funcionamento, a bateria desempenha
o papel de uma unidade de armazenamento de energia gerada pelo alternador. Essa
energia deve estar disponível para fornecer uma alta corrente por um tempo limitado
ao motor de partida, depois que este tenha sido desligado. Por esse motivo, a
bateria também é chamada de bateria de partida (Bosch, 2008).
47
Na condição que o motor estiver funcionando sem marcha, desligado ou
quando o alternador não produz energia suficiente para cobrir a necessidade de
todos os consumidores, a bateria deve fornecer uma parte da energia elétrica aos
outros componentes importantes do sistema elétrico do veículo. A bateria também
absorve os picos de voltagem do sistema elétrico do veículo para que eles não
danifiquem os componentes eletrônicos sensíveis (Bosch, 2008).
Um fator limitante da tecnologia de bateria chumbo-ácido é na aplicação,
onde a necessidade de densidade energética e densidade de potência é elevada,
impactando no tamanho e no peso da bateria, pois seriam necessárias várias células
de 2 volts para atender a potência requerida. Esta aplicação ocorre no uso de fonte
primária de energia dos motores elétricos dos veículos híbridos e elétricos, no qual a
utilização das baterias de chumbo-ácido não são eficazes, pois para satisfazer as
necessidades energéticas de potência do veículo seriam requeridas um conjunto
grande de baterias (Williamson, et. al., 2005 e Thermoanalytics, 2008).
Densidade energética ou energia específica é uma medida da quantidade de
energia que pode ser extraída de uma bateria por unidade de peso (Wh/kg) ou
volume (Wh/m3) (Williamson, et. al., 2005), ou seja, quanto maior a densidade
energética da bateria, menor será o seu tamanho ou peso, considerando a mesma
energia armazenada.
Densidade de potência ou potência específica é uma medida da quantidade
de potência que pode ser extraída de uma bateria por unidade de peso (W/kg) ou
volume (W/m3) (Williamson, et. al., 2005), ou seja, quanto maior a densidade de
potência da bateria, maior a rapidez de carga e descarga da bateria.
De acordo com Khan (1996), uma tecnologia de bateria que possa satisfazer
os requerimentos de energia e potência de um sistema de 42V ou para aplicações
dos veículos híbridos e elétricos com significativa redução de peso e tamanho, em
comparação com a bateria de chumbo-ácido, estão sendo amplamente estudados.
Os exemplos de baterias sendo amplamente pesquisados para as aplicações
incluem lítio-ion, níquel-cádmio, níquel-hidreto metálico, níquel-zinco.
48
3.3.1.1.2 Baterias de níquel hidreto metálico (Ni-MH)
Conforme Burke (2007), a maior parte das baterias testadas e
comercializadas até 2006 em veículos híbridos são baterias de níquel hidreto
metálico (Ni-MH). Esta bateria é composta por uma liga de metais no ânodo, óxido
de níquel no cátodo e um eletrólito de hidróxido de potássio. Seus componentes não
agridem o meio ambiente e podem ser recarregadas rapidamente (Thermoanalytics,
2008). Segundo Balch, Burke e Frank (2001), este tipo de bateria tem o dobro da
densidade energética, maior capacidade de potência e maior tempo de ciclo de vida
(anos) em comparação com as baterias de chumbo-ácido. Seus componentes
podem ser recicláveis e são seguros. De acordo com Williamson, et. al. (2005) e
Thermoanalytics (2008), além da aplicação automotiva, são utilizadas em
computadores, equipamentos médicos, telefones celulares.
3.3.1.1.3 Baterias de lítio-íon (Li-íon)
De acordo com Burke (2007), o desenvolvimento da tecnologia lítio-íon tem
avançado para estágios próximos a ser considerada no uso em veículos elétricos e
híbridos. Conforme Gao e Ehsani (2002),
este tipo de bateria tem elevada energia
específica, alta potência específica, alta eficiência energética, bom desempenho em
alta temperatura e baixa taxa de auto-descarga. Segundo Williamson, et. al. (2005),
a aplicação de lítio-íon está aumentando em mercados de baterias pequenas em
dispositivos portáteis como notebooks, câmaras digitais e telefones celulares devido
à sua elevada densidade energética. Outras características importantes também são
encontradas neste tipo de bateria: componentes podem ser recicláveis, o manganês
que é utilizado como base desta bateria tem alta energia, eficiência na carga e
descarga, tensão alta em uma única célula, são características que a tornam
adequada à aplicação nos veículos híbridos.
3.3.1.1.4 Baterias de níquel-cádmio (Ni-Cd)
Segundo Williamson, et. al. (2005), as baterias de níquel cádmio (Ni-Cd) têm
sido utilizadas há muitos anos, têm um longo ciclo de vida e podem ser recicladas.
Estas pilhas têm uma energia específica de cerca de 55 Wh/ kg, que é superior a
bateria de chumbo-ácido, porém não tem grande potência específica. A maior
49
desvantagem destas pilhas é o seu custo, dependendo do tamanho do banco de
bateria do veículo, pode custar entre US $ 20.000 e US $ 60.000. As baterias devem
durar em condições normais, pelo menos 160.900 km. O cádmio é também um metal
pesado, que é tóxico e reduz a sua conveniência para uso em aplicações híbridas.
3.3.1.1.5 Baterias de níquel-zinco (Ni-Zn)
Conforme Williamson, et. al., 2005, a bateria de níquel-zinco tem em suas
características alta densidade energética, grande densidade de potência, necessita
melhoria na capacidade do ciclo de vida, abundantes materiais de baixo custo, um
ambiente químico não nocivo, é um sistema atraente para uso em dispositivos
eletrônicos portáteis, veículos elétricos (EVs), desenvolvimento de um sistema de
armazenamento de energia renovável. Eles podem operar a partir de -10 ° C a 50 °
C, em intervalos de carga e níveis de desempenho normais. Devido ao baixo custo
inicial e alta capacidade por ciclo, juntamente com nenhuma manutenção na vida da
bateria, baterias Ni-Zn proporcionam uma boa economia, quando comparadas a
outras tecnologias. No entanto, o ciclo de vida pobre é uma desvantagem para o
desenvolvimento da bateria de Ni-Zn em aplicações comerciais.
50
3.3.1.2 Super-capacitores ou ultra-capacitores
De acordo com Burke (2007), os ultra-capacitores são dispositivos eletrônicos
com uma enorme potência específica, mas baixa densidade energética, ou seja, são
componentes que conseguem carregar e descarregar rapidamente, porém somente
armazenam pequena quantidade de energia, sob a forma de um campo
eletrostático, enquanto as baterias armazenam grande quantidade de energia
através de um processo eletroquímico, porém tem baixa densidade de potência,
podem demorar muito tempo para ser carregada ou descarregada.
Burke (2007) e Williamson, et. al. (2005), citam em seu artigo que os ultra-
capacitores para aplicação em veículos têm sido desenvolvidos desde 1990. A maior
parte do desenvolvimento foi em capacitores de dupla camada utilizando carbono
micro poroso em ambos os eletrodos. Mesmo tendo evoluído ao longo dos anos,
ainda os ultra-capacitores são mais caros por unidade energética em comparação
com as baterias.
Segundo Williamson, et. al. (2005), a única preocupação de segurança do
ultra-capacitor é um acidente em contato próximo com os terminais de saída. A baixa
resistência interna pode resultar em grandes correntes de saída. Portanto, os
terminais devem ser isolados para evitar contato acidental. Além disso, a única
preocupação ambiental é que a composição dos eletrodos possa ser difícil de
reciclar. No entanto, muitas aplicações podem beneficiar-se dos ultra-capacitores, se
eles exigirem potência de pulsos curtos ou baixa potência, como apoio a sistemas
críticos. Ultra-capacitores podem ser dispositivos de suporte de energia durante a
aceleração e rotas em aclive, bem como para a recuperação de energia de
frenagem. A utilização dos ultra-capacitores de frenagem regenerativa pode
melhorar significativamente a eficiência de combustível sob condições de parada-e-
saída em condução urbana. Apenas ultra-capacitores podem capturar e armazenar
grandes quantidades de energia elétrica (gerada por frenagem) e liberá-la
rapidamente para reacelerar.
51
3.3.1.3 Volante de Inércia
Volante de inércia é um cilindro que gira em velocidades muito altas, para
armazenar energia cinética (movimento), combinado com um dispositivo que
funciona tanto como um motor elétrico que acelera o volante de inércia para
armazenar energia, ou como um gerador que produz eletricidade a partir da energia
armazenada no volante de inércia (Hebner, Beno e Walls, 2002).
As vantagens da aplicação do volante de inércia estão no fornecimento de
grandes quantidades de energia num curto espaço de tempo, ou seja, capacidade
de rápida carga de energia; é pouco afetada pela variação de temperatura; ocupa
pouco espaço; tem menor manutenção do que a bateria e tem uma longa vida útil.
Por outro lado, tem a desvantagem de rápida descarga de energia e o alto custo,
tanto que a aplicação está sendo considerada inicialmente apenas para grandes
veículos híbridos (ônibus), porque a bateria tem um elevado impacto no custo. Por
exemplo, um volante de inércia, para substituir a bateria em um ônibus elétrico
híbrido, está sendo testado na Universidade do Texas em Austin (Hebner, Beno e
Walls, 2002).
52
3.3.2 Converter em energia elétrica
Para o pai da química moderna, Antoine Laurent Lavoisier, com a célebre
frase "na natureza, nada se cria, nada se perde e tudo se transforma", foi o
precursor do princípio básico da lei de conservação de Energia. Nos veículos atuais,
a principal fonte utilizada para conversão em energia elétrica é o alternador.
3.3.2.1 Alternador
O sistema atual de geração de energia elétrica é composto principalmente da
bateria e alternador. O alternador é o dispositivo de conversão de energia mecânica
em energia elétrica, quando o motor está em funcionamento e dependendo das
condições de velocidade do alternador e do número de consumidores de energia do
veículo, a energia gerada é suficiente para alimentar todos os componentes elétricos
e ainda carregar a bateria, porém quando o motor está parado, a bateria é fonte
geradora das cargas utilizadas (Bosch, 2008).
O alternador mais utilizado e mais conhecido é o tipo Lundell nos motores de
combustão interna e segundo Lorilla, et. al.(2005), foi aquele que demonstrou maior
eficácia e rentabilidade de custo em comparação com outros tipos, além de ser
amplamente conhecida e experimentada pela indústria automobilística. Reunindo
todas estas condições que Lorilla, et. al. (2005) concluiu em seu artigo, que o tipo
Lundell continuará sendo o selecionado para as aplicações em sistemas mais
avançados, em comparação com alternadores de outros tipos de máquinas elétricas.
3.3.2.2 Integração motor de partida e alternador
Segundo Miller e Nicastri (1998), Kassakian (2000), Ehsani (2004), há uma
tendência no futuro de aumento do consumo de cargas nos veículos, devido a
produtos como a direção elétrica, suspensão ativa, conversores catalíticos,
atuadores de válvulas eletromecânicas, freios atuados eletricamente.
De acordo com Koot, et. al. (2005), para limitar o aumento do consumo de
combustível e o nível de emissões de poluentes, serão utilizadas estratégias
inteligentes de produção, armazenamento, recuperação, distribuição e consumo de
energia elétrica. Esses dois fatores impactam em novos sistemas e produtos para a
conversão de energia através do maior controle, eficiência e eficácia.
53
A integração do motor de partida e o alternador é um produto que contribui
para essas novas exigências estabelecidas. O motor de partida e gerador integrado
(ISG) é um subsistema elétrico em que as funções do motor de partida e os
geradores de energia elétrica são executados por uma máquina elétrica no veículo.
Segundo Cai (2004), pode-se considerar que o conceito inicial do ISG é
contemporâneo à invenção do motor de partida inventado em 1930. Os engenheiros
da época notaram a relação entre o princípio de conversão de energia
eletromecânica e a partida do veículo e tentaram usar uma máquina elétrica de
corrente contínua (DC) para executar as duas funções. Porém, devido às diferenças
nas especificações e complexidade do sistema de controle, essa alternativa de
desenvolvimento foi abandonada.
O ISG é também chamado de ISA - motor de partida e alternador integrado -
devido à substituição nos veículos modernos do alternador, produto que trabalha em
corrente alternada (AC) com retificação eletrônica substituindo os geradores de
corrente contínua (DC). O sistema ISA executa a função de parada e repartida no
trânsito urbano e semáforos, assistência ao motor durante a condução e aceleração
em ultrapassagem ou subidas íngremes, regeneração de energia ao veículo durante
a desaceleração. Essas funções estão muito além do que o nome ISA propõe,
portanto uma nova nomenclatura foi utilizada: o “Mild Hybrid Electric Vehicle” (Cai,
2004).
O ISA pode ser conectado com motor à gasolina ou diesel, pode ser
diretamente ao virabrequim ou indiretamente por um sistema de cinta, sendo
chamada de “Belt-driven alternator starter (BAS)”, motor de partida e alternador
integrado por cinta.
54
3.3.2.3 Energia de colheita
Energia de colheita é definida como a conversão de energia ambiente em
energia elétrica. Quando comparada com a energia armazenada em elementos
tradicionais de armazenagem, tais como baterias e similares, o meio ambiente
representa uma fonte inesgotável de energia. Porém, os métodos de energia de
colheita devem ser caracterizados pela sua potência específica, em vez da energia
específica. Energia solar, por exemplo, pode ser uma fonte significativa de energia,
mas é altamente dependente da aplicação e exposição na qual o dispositivo está
sujeito (Torres e Rincón-Mora, 2005).
Segundo Mateu e Moll (2005), um dispositivo de colheita de energia elétrica
gera energia a partir de seus arredores para usar algum método na qual é
denominada na literatura de técnica de Conversão de Energia Direta. Portanto, os
dispositivos de colheita de energia não consomem combustíveis ou qualquer
substância, para o qual problema de escassez ou consumo em excesso do
combustível não se aplica à manutenção deste sistema. Por outro lado, como os
níveis de ambiente energético são muito baixos (Tabela 3.3), o uso de modelos
conforme a Lei de Moore é muito importante, pois o resultado é uma redução no
consumo de energia devido à redução do tamanho dos componentes, o que torna
este processo estudado para aplicações em sistemas eletrônicos autônomos, como
na tecnologia da microeletrônica e nanotecnologia.
Fontes de Energia Desafio Potência estimada
Solar Pequenas superfícies
10 µW - 15 mW
(Ambiente externo: 0.15 - 15 mW)
(Ambiente interno: <10 µW)
Vibração Variabilidade das vibrações
1 - 200 µW
(Piezoelétrica: ~ 200 µW)
(Eletrostática: 50 - 100 µW)
(Eletromagnética: < 1µW)
Térmica Pequenos gradientes térmicos
15 µW
(10°C gradiente)
Tabela 3.3 - Diferentes fontes de energia do ambiente.
(Adaptado de Torres e Rincón-Mora, 2005)
Conforme Mateu e Moll (2005), a classificação dos diferentes dispositivos de
energia colheita pode ser de duas formas: fonte de energia e qual o tipo de energia
são convertidos (Tabela 3.3). O primeiro sistema de classificação pode ser
55
distinguido entre dois tipos de fontes: que utilizam parte da energia do usuário,
denominado dispositivo de energia Humana e o segundo tipo de energia colheita
obtida a partir do meio ambiente, e, portanto, denominada de dispositivo de energia
do Meio Ambiente. No segundo sistema de classificação podem ser considerados
três tipos de energia: cinética, as radiações eletromagnéticas (incluindo luz e rádio
freqüência) e térmicas.
Tabela 3.4 - Classificação dos dispositivos de energia de colheita
Adaptado de Mateu e Moll (2005)
Fontes de Energia Tipos de Energia
Humana Cinética, Térmica
Ambiente
Cinética, Térmica, Radiação (Solar e Rádio Freq
ü
ência)
Para dispositivos de energia humana (Fig. 3.4), o conceito já foi utilizado em
várias aplicações através do esforço do giro manivela para ignição nos veículos ou
no relógio de pulso, com mecanismo automático que utilizavam a movimentação
natural do corpo como fonte de energia. Este conceito está sendo reativado, em
lanternas elétricas, carregadores de bateria de telefone e rádios.
Figura 3.3 - Exemplos de aparelhos utilizando fontes de
energia humana. Fonte: freeplayenergy.com.
Segundo Mateu e Moll (2005) e Paradiso e Starner (2005), dentre os produtos
comerciais, o relógio de pulso foi o primeiro dispositivo a utilizar a fonte de energia
humana natural, ou seja, não havia a necessidade de um movimento exclusivo do
usuário para atuar como fonte de energia. Devido ao baixo consumo de energia, a
própria movimentação do corpo era capaz de atuar como fonte de energia. Foi
comercializado utilizando tanto a energia cinética como a térmica. As empresas que
fabricavam dessa forma, nos dias atuais utilizam a energia cinética como tecnologia.
Outra aplicação já comercializada são os interruptores dos controles remotos. O
princípio é utilizar a força mecânica necessária para acionar o dispositivo através de
56
um material piezoelétrico de modo que este movimento gere energia para uma
comunicação sem fio.
Figura 3.4 - Controles remotos
utilizando energia humana
(a) - Controle remoto sem fio de
televisão Zenith (1956)
(b) - Controle remoto sem fio
desenvolvido no MIT .
Fonte: Paradiso e Starner (2005)
Robert Adler, em 1956, havia concebido um controle remoto sem fio e sem a
necessidade de bateria (Adler, Desmares e Spracklen, 1982) para televisores Zenith,
que foi denominado Space Commander (Figura 3.4a). A transmissão era por ultra-
som e quando decodificado na televisão, tinha-se o controle de mudar os canais e
silenciar o volume. Após 25 anos do modelo de Adler, os controles passaram a ser
ativados por infravermelho.
Joe Paradiso e Mark Feldmeier retomaram este tema em 2001, com
tecnologia digital em um dispositivo mais compacto, utilizando um elemento
piezoelétrico e controladores digitais (como um interruptor de luz), sem necessidade
de cabos ou baterias e os problemas de manutenção devido a esses componentes
(Figura 3.4b).
Para os dispositivos onde a fonte de energia é o ambiente, o princípio de
conversão da energia cinética em energia elétrica é o deslocamento de um elemento
móvel ou a deformação mecânica de alguma estrutura de um dispositivo de energia
de colheita. Esse deslocamento ou deformação pode ser convertido em energia
elétrica por três métodos: por um material piezoelétrico, através de energia
eletrostática e por indução magnética (Mateu e Moll, 2005).
57
O efeito piezoelétrico foi descoberto por Jacques e Pierre Curie em 1880. Os
irmãos Curie descobriram que certos materiais, quando submetidos a esforços
mecânicos, sofrem uma polarização elétrica proporcional ao esforço aplicado. Os
dois tipos mais comuns de materiais piezoelétricos são o Fluoreto de Polivinilideno
(PVDF) e titanato zirconato de chumbo (PZT).
Conforme as patentes de Snyder (1985) e Triplett (1985) podem-se elucidar
as aplicações em veículos automotivos dos dispositivos piezoelétricos como fonte de
energia ao monitoramento de condições anormais dos pneus. O princípio básico é
aproveitar a energia da compressão do pneu com o solo para gerar energia a um
sistema elétrico que faz o monitoramento das condições de pressão do pneu e
através de sensores sem fio, fornecer informação ao usuário do veículo.
Segundo Mateu e Moll (2005), conversores piezoelétricos têm maiores
vantagens na quantidade de energia produzida (Tabela 3.1) do que os métodos
indutivos e geradores eletrostáticos e também são muito robustos. Por outro lado,
conversores piezoelétricos são difíceis de aplicar em tecnologia MEMs e, por
conseguinte, nos processos de miniaturização de componentes.
Uma outra forma de obter-se energia do ambiente é o princípio de geradores
eletrostáticos, onde um elemento móvel do conversor move contra um campo
elétrico, gerando energia.
O artigo de Meninger, et. al. (2001), propõe um sistema de conversão de
energia das vibrações mecânicas de um ambiente em energia elétrica para utilização
na alimentação de sistemas eletrônicos autônomos de baixa potência. A energia é
transformada através da utilização de um capacitor variável usando a tecnologia dos
sistemas microeletromecânicos (MEMS).
A terceira forma de obtenção de energia do ambiente é a conversão por
indução magnética que se baseia na Lei de Faraday. A variação no fluxo magnético,
Φ m através de um circuito elétrico provoca um campo elétrico. A variação do fluxo
pode ser realizada com um ímã em movimento, cujo fluxo está relacionado com uma
bobina fixa ou com um ímã fixo, cujo fluxo está relacionado com uma bobina em
movimento. A geração de energia com este método é muito baixa em comparação
58
com os anteriores, porém podem-se encontrar alguns trabalhos na literatura que
utilizam este princípio. (Mateu e Moll, 2005).
Segundo Mateu e Moll (2005), a energia solar é uma tecnologia madura para
a produção de energia em grande escala. Sistemas fotovoltaicos são encontrados a
partir de miliwatts até megawatts produzindo eletricidade a uma ampla gama de
aplicações.
Um exemplo na área automotiva é o artigo de Huang, et. al. (2005), onde se
utiliza a energia solar como fonte auxiliar do sistema de ventilação do veículo.
Quando um automóvel está ao ar livre, a sua temperatura sobe rapidamente com a
incidência dos raios solares. Um módulo de energia solar, que é coberta por uma
camada transparente receptora, deverá ser colocado na parte superior do painel.
Pode-se então evitar que uma parte da radiação de calor seja transmitida para o
automóvel através de componentes mecânicos, enquanto a absorção e
armazenamento de energia solar serão utilizados como fonte de alimentação
auxiliar. Além disso, o módulo pode acionar a ventoinha de ventilação de escape do
ar quente e suprimir o efeito estufa dentro do veículo.
A fonte de energia da radiação eletromagnética através de radiofreqüência
apresenta nível tão baixo que não é comumente utilizado nem pelos dispositivos
eletrônicos. No entanto, tecnologias futuras podem permitir a fabricação de
dispositivos de baixíssima potência, que poderiam utilizar a energia reciclada de um
ambiente de radiofreqüência (Hagerty, et. al., 2004).
Energia térmica é a outra forma de energia prontamente presente no meio
ambiente. Os dispositivos de colheita podem utilizar a energia térmica de diferentes
fontes: pessoas e animais, máquinas ou outras fontes naturais.
Uma forma alternativa de fonte de energia é através da recuperação da
dissipação do calor. A maioria das técnicas de recuperação da dissipação de calor é
a conversão da energia térmica em elétrica, através de uma usina de conversão do
vapor. Uma outra abordagem é a conversão direta do desperdício da energia térmica
em elétrica. O artigo descrito por Haidar e Ghojel (2001), investiga uma aplicação
dos geradores termoelétricos para a recuperação de dissipação de calor residual
para temperatura médio-baixa de um motor diesel estacionário.
59
No artigo de Ikoma, et. al. (1998), é descrito um módulo termoelétrico
desenvolvido para aplicações em veículos com propulsão de motores à gasolina,
podendo também ser aplicado em veículos elétricos e híbridos elétricos. O princípio
do estudo é o reaproveitamento da energia térmica dissipada pelo escape de gases
como fonte de energia elétrica, onde cerca de 30% é dissipada sob a forma de calor
pelo veículo com motor à gasolina. Como parte da energia elétrica é proveniente da
força motriz do motor, existe a possibilidade de redução de cerca de 10% no
consumo combustível fóssil do veículo e mais uma alternativa de energia de colheita
na conversão em energia elétrica.
3.3.2.4 Célula à combustível
De acordo com Rajashekara (2005), a célula à combustível é reconhecida
como um das mais promissoras tecnologias para solucionar os futuros requisitos de
geração de energia. As células à combustível convertem diretamente o combustível
e um oxidante em eletricidade, através de um processo eletroquímico, podendo
alcançar eficiências operacionais com o dobro da eficiência dos motores de
combustão interna convencional e produzir baixos níveis de emissões de poluentes.
Há vários tipos de células de combustível, distinguidos pelo tipo de material
do eletrólito utilizado, porém dois tipos são os mais estudados em aplicações
automotivas: a membrana para troca de Prótons (PEM) para aplicações como
unidade de energia principal, em substituição ao motor de combustão interna e a
célula à combustível de óxido sólido (SOFC), em aplicações de energia auxiliar,
atuando em conjunto com os sistemas híbridos e motores de combustão
(Rajashekara, Macbain e Grieve, 2006).
Segundo Emadi, Lee e Rajashekara (2008) e Rajashekara, Macbain e Grieve
(2006), a célula à combustível SOFC, como aplicação de energia auxiliar em
algumas configurações híbridas, poderá substituir o alternador, com a vantagem de
produzir energia independente do funcionamento do motor à combustão, baixando o
nível de emissões e aumentando a economia de combustível em baixa velocidade e
em condições de marcha lenta. Como este tipo de célula não requer hidrogênio
puro, a infra-estrutura necessária para a conversão em hidrogênio é mais facilitada,
embora exista necessidade de evolução nos estudos em redução de custos e
melhoria no desempenho do sistema.
60
3.3.3 Mover veículo
Desde o século 19, o homem vem desenvolvendo tecnologias para a
movimentação do veículo e a forma encontrada é através da propulsão dos motores.
Segundo Cook (2002), considerando que o século 19 foi o século do motor à vapor e
o século 20 foi do motor de combustão interna, é provável que o século 21 seja da
célula à combustível. A maioria das montadoras mundiais tem suas versões com a
tecnologia de célula à combustível, porém grandes esforços dos pesquisadores
estão sendo feitos para a introdução em grandes volumes de produção e
revolucionar a forma de produzir energia. Células à combustível podem utilizar o
hidrogênio como combustível, oferecendo uma perspectiva de abastecimento com
uma tecnologia limpa e de energia sustentável.
3.3.3.1 Propulsão de combustão interna
Durante meados da década de 1950, a indústria automotiva decidiu optar
pelo sistema de energia elétrica de 14V (bateria 12V) para veículos, uma vez que o
sistema de 6V não estava mais atendendo à crescente demanda de energia
requerida pelos veículos da época (Emadi, Williamson e Khaligh, 2006).
Conforme citado no artigo de Kassakian (2000), uma nova revolução na
concepção do sistema elétrico poderá ocorrer, com o objetivo de melhoria na
eficiência do sistema, conforto e segurança dos ocupantes, sendo necessário uma
nova alteração do sistema de 14V para 42V (bateria de 36V), resultando na
introdução de novos componentes controlados eletricamente em substituição dos
atuadores mecânicos, tais como, o X by wire, direção elétrica, suspensão ativa.
Porém, as montadoras ainda não conseguiram adequar a razão custo versus
melhoria no desempenho, para viabilizar a implantação do sistema de 42V.
Segundo Emadi e Williamson (2006), o principal inconveniente do arranjo da
figura 3.5 é a ineficiência da conversão do combustível fóssil em trabalho útil para as
rodas. Assim sendo, tendo em vista os recursos limitados de petróleo no mundo,
bem como os efeitos nocivos das emissões de poluentes, a indústria automotiva está
procurando alternativas para a propulsão dos veículos. Uma das soluções de melhor
viabilidade é a tecnologia híbrida, onde se procura obter o maior valor das
tecnologias de propulsão veicular.
61
Figura 3.5 - Arranjo típico de um motor de combustão interna de um veículo.
Fonte: Adaptado de Emadi e Willianson (2006).
Transmissão
Motor de combustão
interna
Combustível
3.3.3.2 Propulsão elétrica
É denominado veículo elétrico aquele que usa somente o motor elétrico como
propulsão. A potência para o motor provém de uma bateria. Segundo Khan (2006),
automóveis e outros veículos grandes utilizam motores de corrente alternada (AC),
enquanto veículos pequenos elétricos, tais como carrinhos de golfe e de transporte
interno dentro de empresas, utilizam motores de corrente contínua (DC). Um
conversor de corrente contínua para alternada (DC-AC), também chamado de
inversor, é utilizado para converter a energia da bateria (DC) para alimentação em
corrente alternada do motor elétrico. Na aplicação para os veículos elétricos é
utilizado um inversor bidirecional, que permite uma frenagem regenerativa, onde a
energia de frenagem do veículo recarregará sua bateria.
De acordo com Khan (2006), os veículos com propulsão elétrica são
significativamente mais eficientes que os motores de combustão interna. Os veículos
elétricos não produzem emissões de gases de escape e são veículos de zero de
emissão de poluentes. Apesar destas características desejáveis, os veículos
elétricos não se tornaram populares, pois a principal limitação dos veículos elétricos
está relacionada ao armazenamento da energia. A tecnologia da bateria não oferece
uma boa autonomia ao veículo e também o tempo necessário para carregar a
bateria é muito longo. Um automóvel elétrico lançado em 1996, pela General Motors,
o EV1 tinha uma autonomia de 88 a 153 km utilizando bateria de chumbo-ácido e de
120 a 210 km utilizando bateria de níquel hidreto metálico, sendo que o tempo de
recarga seria na média de 6 horas na primeira condição e 7 horas na segunda
condição, o que não oferece a praticidade ao usuário do veículo.
62
Toda a experiência com a tecnologia adquirida com a melhoria das baterias e
sistemas de controle eletrônico de potência está sendo útil para a evolução da
propulsão híbrida e propulsão através de células à combustível.
3.3.3.3 Propulsão através de células à combustíveis
O potencial de eficiência superior e de zero (ou quase zero) de emissões tem
atraído o interesse das células à combustível para aplicações em propulsão. Apesar
de a tecnologia ser ainda bastante cara, as células à combustível oferecem
benefícios, incluindo alta eficiência global e operação mais silenciosa devido as
poucas peças móveis (Emadi, et. al., 2005).
Conforme Emadi, Williamson e Khaligh (2006), para a utilização das células à
combustível como fonte de propulsão, existem duas formas de se obter o
combustível: com o processamento do hidrogênio fora do veículo e abastecimento
similar ao posto de combustível de gasolina convencional. Porém nesta forma, o
hidrogênio gasoso fica armazenado em um cilindro pressurizado, devendo ter o
cuidado com a segurança do veículo.
Para a obtenção do hidrogênio fora do veículo, existem várias formas como
demonstrado na tabela 3.5.
Tabela 3.5 - Método de obtenção do hidrogênio - Fonte: Frank (2007)
Método Opções de combustível Processo
Gás natural Reforma a vapor
Etanol/ Metanol Oxidação Parcial
Óleo e carvão Gaseificação
Calor e reagentes Quebra molécula d´água
Biomassa Pirólise
4. Fotoeletroquímico Solar Semicondutores imersos em água, iluminados
5. Biológico Algas Modificação metabólica
6. Fotobiológico
Solar + algas
Fotossíntese
Eletrólise
3. Termoquímico
Solar, eólica, geotérmica,
hidroelétrica e nuclear
1. Químico
2. Eletroquímico
Conforme Emadi, Williamson e Khaligh (2006), a outra forma é a utilização
dos hidrocarbonetos, como a gasolina, etanol, metanol, gás natural como fonte de
energia, sendo que é necessário um reformador (processador do combustível em
hidrogênio). O hidrogênio gasoso do reformador alimenta o ânodo da célula à
combustível e o oxigênio alimenta o cátodo da célula à combustível, ocorrendo o
processamento na célula e obtendo como resultado a água e a eletricidade.
63
As células à combustível poderiam ser vistas como fontes substitutas das
baterias nos veículos elétricos. Mas devido à evolução das topologias desenvolvidas
pela indústria automotiva, o que está tornando-se mais popular é a utilização como
energia secundária, auxiliando o uso da bateria e ultra-capacitores. Isto é devido ao
fato da célula à combustível não responder às mudanças bruscas na carga e
sistemas transitórios, além de não aceitar o sistema energia regenerativa (Emadi, et.
al., 2005).
Conforme Chan (2007), o Honda FCX (Fig. 3.6), em 2002 foi certificado pelo
“U.S. Environmental Protection Agency (EPA)” e a” California Air Resources Board
(CARB)”, que são órgãos do governo americano de proteção ao meio ambiente e
qualidade do ar, tornando-se o primeiro veículo com propulsão através de célula à
combustível da história a ser aprovado para uso comercial. A viabilidade técnica do
veículo de célula à combustível é indiscutível, porém o desafio das montadoras é a
adequação do custo da tecnologia empregada e a estrutura de armazenamento,
distribuição e uso do combustível (Frank, 2007) ao mercado de produção em massa.
Legenda
1 - Sistema de tração nas rodas e mudança de velocidade
2 - Célula à combustível
3 - Bateria de íon lítio
4 - Tanque de combustível pressurizado
Figura 3.6 - Honda FCX. Fonte: Chan (2007).
4
3
2
1
3.3.3.4 Propulsão híbrida
Um veículo híbrido utiliza tanto o motor à combustão interna como o motor
elétrico. O motor de combustão interna e o motor elétrico podem impulsionar o
veículo separadamente ou simultaneamente, em função da estratégia de gestão de
energia utilizada no veículo. O uso do motor elétrico permite uma otimização na
utilização do motor à combustão, que consome menos combustível e produz menos
64
emissões de gases de escape. Reduz a limitação de armazenamento de energia de
um veículo elétrico e ainda proporciona maior economia de combustível e menor
escape de emissões, em comparação com um veículo que emprega um motor à
combustão interna.
A gestão da energia é um importante elemento da tecnologia de veículo
híbrido. Diferentes veículos híbridos podem empregar estratégias diferentes de
gestão de energia, mas o tema fundamental de todas as estratégias de gestão de
energia é a elevada eficiência de combustíveis e baixas emissões de gases de
escape. De acordo com Khan (2006), têm-se como exemplos de veículos híbridos o
Toyota Prius e Honda Insight. O sistema utilizado no Prius é chamado de Sistema
Híbrido Toyota (THS). O veículo utiliza somente a energia elétrica na partida e em
baixa velocidade e utiliza um sistema de desligar o motor à combustão quando está
na condição ociosa. Sob condições normais de condução, tanto o motor à
combustão interna e o motor elétrico fornecem potência de propulsão ao veículo. A
força é dividida entre os motores para maximizar eficiência, porém a atuação dos
motores pode ocorrer de forma independente, ou seja, somente um motor
isoladamente ou a combinação de ambos. Qualquer excesso de potência do motor é
usado para carregar a bateria através de um gerador. Durante a aceleração, o motor
elétrico tem a função de auxiliar o motor à combustão a obter maior impulso, como
no caso de uma ultrapassagem. Durante a desaceleração e frenagem, o motor
elétrico atua como um gerador de energia e fornece energia para carregar a bateria.
Figura 3.7 - Toyota Prius. Fonte: Chan (2007).
O sistema utilizado no Honda Insight (Fig. 3.7) é chamado de sistema de
Auxílio ao Motor Integrado (IMA). O princípio do Insight é a utilização do motor à
combustão interna como fonte primária de energia e o motor elétrico ser usado
somente como fonte auxiliar. Ao contrário do Prius, o motor elétrico do Insight não
tem atuação isolada. Insight também utiliza um sistema de desligar o motor à
65
combustão quando está na condição ociosa, sendo que o motor elétrico é usado
para reiniciar o motor à combustão. Durante a condução normal, o motor elétrico é
usado para aumentar a potência do motor à combustão sempre que for necessário.
Tal como no Prius, o motor elétrico do Insight funciona como um gerador para
carregar a bateria durante a desaceleração e frenagem.
A Toyota tornou-se o primeiro fabricante de automóvel a produzir
comercialmente um veículo híbrido Prius, quando o introduziu no Japão em 1997. A
Honda foi a primeira montadora de automóvel a introduzir um veículo híbrido, o
Insight nos Estados Unidos em 1999. A introdução do Toyota Prius no mercado e o
acentuado aumento de vendas dos veículos híbridos, principalmente no mercado
americano, tem motivado os demais fabricantes, principalmente os europeus a
investir em suas versões híbridas. Como o aumento do preço do petróleo tem forte
influência nas vendas de automóveis nos mercados e o apelo ambiental sobre a
camada de ozônio impacta nas decisões governamentais, os veículos híbridos
passam a ser considerados uma ótima alternativa para a propulsão dos motores.
66
3.3.4 Sinalizar advertência sonora
A sinalização de advertência sonora é uma regulamentação da lei, porém só é
permitido seu uso para advertir do perigo. O uso de sirenes, campainhas e similares
não são permitidos, tampouco a reprodução de melodias através de geradores de
som ativados sequencialmente (Bowe, 2005).
3.3.4.1 Buzina
Os dispositivos de sinalização sonora devem ser instalados nos veículos
virados para frente e, segundo Lemaitre, Letinturier e Gazengel (2008), devem
atender um requisito específico de 105 dB a uma distância de 2 metros. Conforme
Bowe (2005), devem ser projetados para atender temperaturas entre -40º C e 90º C,
resistir à umidade, névoa de salmoura, choques e vibrações. Quando a buzina for
acionada eletricamente, deve-se ter a preocupação de isolá-la da carroceria, pois a
ressonância da carroceria pode afetar na qualidade da tonalidade e do volume.
3.3.4.2 Alto-falantes
Conforme Lemaitre, Letinturier e Gazengel (2008), a tecnologia das buzinas
dos veículos foi construída utilizando excitadores eletromagnéticos acoplados a um
conjunto mecânico e uma corneta acústica (ver fig. 3.8). Infelizmente, esta tecnologia
não permite uma concepção de novos sons, a menos que o fabricante da buzina
adapte um dispositivo. Os alto-falantes eletrodinâmicos têm sido utilizados durante
muitos anos para fornecer sinais de áudio e demonstraram sua capacidade de
reproduzir sons diferentes.
Figura 3.8 - Esquema da buzina. Fonte Lemaitre, Letinturier e Gazengel (2008).
Canal de propagação do som
Corneta de compressão
Magnet
o
Corpo
Bobina de
som
Diafragma
Tampa
67
O artigo de Lemaitre, Letinturier e Gazengel (2008), tratam de um modelo
unidimensional que permite prever a eficiência dos alto-falantes e um método
específico para estimar experimentalmente os parâmetros do modelo. Em primeiro
lugar, o modelo visa reduzir o tempo gasto na concepção do processo de
desenvolvimento do produto e em segundo lugar, visa corrigir o som emitido pelo
sintetizador, a fim de que possa garantir as especificações legais, que situa-se na
faixa entre 1,8 e 3,55 kHz (Bowe, 2005).
Segundo Lemaitre, Letinturier e Gazengel (2008), existem duas famílias de
modelo físico para tais sistemas: o linear e os modelos não-lineares. Nos modelos
lineares há maior facilidade de se identificar os parâmetros que regem o fenômeno,
enquanto que nos modelos não lineares esses são complexos, tornando-se muito
difícil o controle das distorções do modelo. Através do método linear foi apresentado
um modelo matemático com 14 parâmetros (não informado os valores pelo autor), a
equação matricial, bem como as condições de contorno, as impedâncias dos
diferentes elementos da buzina: elétrico, mecânico e acústico.
Os resultados obtidos mostraram uma eficiência dos alto-falantes até uma
freqüência de 2,5 kHz (Lemaitre, Letinturier e Gazengel, 2008), estando dentro do
permitido do requisito legal. Porém, para a implantação deste produto no mercado, é
necessário atender outros fatores de marketing, custos, legislação de trânsito,
requerimentos técnico-ambientais (umidade, temperatura) e também gerar valor para
a segurança das pessoas, na melhoria da condução do veículo através da
sinalização de advertência sonora, proporcionando uma melhor comunicação entre
os condutores e mensagens de alerta para os pedestres.
68
3.3.5 Sinalizar advertência visual e iluminar ambiente
A utilização do filamento de carvão para a lâmpada incandescente (Fig. 3.9),
não foi descoberta de Thomas Alva Edison como a maioria das pessoas imagina.
Sua grande descoberta foi no processo de manufatura com filamentos de carbono
de alta resistência em um invólucro de vidro à vácuo, que aumenta a durabilidade do
filamento dentro do vidro (Edison, 1880). Desde a aplicação de Edison não se tem
uma tecnologia tão revolucionária como a utilização dos leds.
Figura 3.9 - Lâmpada de Edison.
Fonte: Edison (1880).
Em 1900, Peter Cooper Hewitt patenteou a lâmpada de vapor de mercúrio e
em 1938, a GE e Westinghouse Electric Corporation introduziram novas cores e as
lâmpadas brancas de descargas de mercúrio de baixa pressão (Shur e Zukauskas,
2005).
Já o led é um componente eletrônico semicondutor, que através de um
processo de energização em seus terminais tem a propriedade de transformar
energia elétrica em luz visível, porém de forma diferente em relação às lâmpadas
convencionais que usam filamentos, descarga de gás ou radiação ultravioleta, pois
essa transformação ocorre na matéria do semicondutor tipo p-n.
69
Mais de 80 anos após a patente de Thomas Edison, dois pesquisadores
desenvolveram um emissor de junção p-n de luz visível na cor vermelha (Holonyak e
Bevacqua, 1962), que seria o início dessa nova tecnologia. Um ano após, um outro
pesquisador, em artigo publicado, mostrou o led de alto brilho (Kroemer, 1963), onde
foi proposto um semicondutor com dupla hetero estrutura da matéria, na qual a
eficiência dos Leds em relação ao brilho são superiores aos das lâmpadas
incandescentes.
Curiosamente, ambos os desenvolvimentos acima foram primeiramente para
a melhoria dos semicondutores à laser. Atualmente o alto brilho dos leds invoca três
ou quatro materiais hetero-estruturados, que são AlGaAs, AlGaInP, e AlInGaN. A
mais recente evolução do sistema com materiais nitrito rendeu aos Leds a cor azul e
azulada sem UV, o que tornou possível a geração da luz branca (Fig. 3.10). Este
desenvolvimento baseia-se na vanguarda dos trabalhos da década de 1970 e um
avanço no desenvolvimento LEDs azuis (Nakamura e Fasol, 1997).
Figura 3.10 - Exemplo de led na cor branca.
Fonte: Material da Philips Lumileds lighting.
Esta função será apresentada pela aplicação das tecnologias das lâmpadas
em faróis automotivos. Duas tecnologias de lâmpadas são usadas na maioria dos
faróis dos veículos atuais. A mais popular é a iluminação com lâmpadas halógenas,
um avanço da lâmpada incandescente utilizada desde o início do século e também
aquela que apresenta o custo mais competitivo. A outra tecnologia é a de lâmpadas
de descargas de gás, ou mais comumente conhecido como lâmpadas de xenônio,
devido ao gás utilizado no processo. Apesar de apresentar uma melhor eficácia de
luminosidade, o custo ainda é alto, sendo que a sua aplicação atual é em veículos
mais luxuosos (Martins, 2005). A terceira tecnologia será de leds, que está em
processo de evolução e amadurecimento tecnológico.
70
3.3.5.1 Lâmpadas halógenas
No trabalho de Martins (2005), alguns fatores são apontados na aplicação das
lâmpadas halógenas nos faróis automotivos: alta temperatura interna, expectativa de
vida menor, faróis embaçados, infiltração de água, perda de energia e danos aos
materiais.
Alta temperatura interna - a lâmpada halógena é fabricada com um filamento
de tungstênio, que atinge altas temperaturas de operação. Em conseqüência deste
fator, o calor irradiado no interior do farol provoca a necessidade de materiais mais
resistentes para os componentes internos, tais como: lentes, refletores, vedações e
molduras.
Expectativa de vida menor - a expectativa de vida das lâmpadas
incandescentes é menor que as lâmpadas de descarga de gás, principalmente
devido à alta temperatura de operação.
Faróis embaçados - de acordo com a termodinâmica, a expansão do gás
ocorre quando se aumenta a temperatura. Esse processo ocorre com o ar interno no
farol, onde a vedação não é hermética devido ao problema térmico. O fluxo de ar
ocorre de dentro para fora, quando o farol é ligado e no sentido inverso, quando
desligado. Porém, nos dias que a umidade é alta, este processo tem como resultado
o embaçamento dos faróis, prejudicando o desempenho do produto.
Infiltração de água - como a vedação dos faróis não é hermética, devido ao
problema de alta temperatura no interior, existe a possibilidade de infiltração de água
no interior do farol, ocasionando problemas nas lâmpadas.
Perda de energia e danos aos materiais - nem toda energia das lâmpadas
incandescentes é utilizada para a iluminação automotiva. As componentes dos
espectros de luz ultravioleta e infravermelha, não são capazes de serem vistas pelo
olho humano, portanto não executam a função de iluminar. Um outro fator é que
estes componentes trazem danos aos materiais dos componentes dos faróis, como
a sua degradação.
71
3.3.5.2 Lâmpadas de descarga de gás
Para as lâmpadas de descarga de gás, os fatores que são apontados por
Martins (2005) na aplicação dos faróis automotivos são: componentes adicionais,
peso do farol, custo elevado e desconforto dos condutores de outros veículos, fluxo
luminoso.
Componentes adicionais - esta tecnologia exige do farol, um sistema
eletrônico para controle do gás no interior do bulbo da lâmpada para que este
trabalhe em regime contínuo e também uma ignição de partida.
Peso do farol - devido aos componentes adicionais, ocorre um aumento no
peso do farol, que não contribui com a visão da indústria automotiva em reduzir peso
do veículo para melhorar o desempenho no consumo de combustíveis.
Custo elevado - o sistema desta tecnologia tem um custo maior do que o
sistema com lâmpadas halógenas.
Desconforto dos condutores de outros veículos - devido à luz emitida pela
lâmpada de descarga de gás, ser com uma tonalidade azulada, o brilho é maior,
portanto há o desconforto ao condutor em sentido contrário e também ao condutor à
frente, quando olha pelo retrovisor.
Fluxo luminoso – Superioridade do fluxo luminoso com um menor consumo de
potência, proporcionando uma melhoria no desempenho visual do condutor do
veículo.
3.3.5.3 Leds
Com a aplicação do leds nos faróis, alguns fatores apresentam vantagens em
relação a outras tecnologias, porém ainda é necessária uma melhoria no
atendimento de algumas especificações atuais (Martins, 2005).
Infiltração de água - a luz emitida pelo led não transmite calor, portanto o farol
poderá ser hermeticamente vedado, embora o processo de transformação de
energia elétrica em luz gere calor, sendo que este calor deverá ser liberado ao meio
ambiente, porém no projeto do farol poderá dividir a parte interna da iluminação do
led com a do corpo do led que ficará na parte externa do farol.
Perda de energia e danos aos materiais - como a emissão de luz dos leds
depende dos materiais utilizados, os leds para faróis em tons azulados, não emitem
72
ondas infravermelho, portanto não há perda de energia e danos aos materiais dos
faróis.
Confiabilidade mecânica - pelo fato do led não utilizar filamento, sendo o
processo intrínseco ao material, a confiabilidade em relação a solicitações
mecânicas como vibração e impactos são maiores.
Design - pelas características construtivas dos leds com o volume menor que
as lâmpadas halógenas, este fato proporciona uma maior flexibilidade de design aos
projetistas, maiores possibilidades de criação em novos desenhos e formatos.
Segundo Krames (2007), o uso dos leds nos faróis permite maior compactação nos
desenhos de projetos, além de outros benefícios na integração das funções de farol
baixo e alto. Serão necessários novos conceitos de desenhos e a criatividade dos
projetistas será novamente estimulada a novas formas, como mostra a figura 3.11.
Figura 3.11 - Exemplos de faróis utilizando
leds. Fonte: Kang, et. al. (2007).
Desempenho técnico - vários testes comparativos estão sendo executados
para as características fotométricas, intensidade de luminosidade, sensibilidade,
coloração e intensidade de fonte de luz ofuscante. Com as normas e métodos de
testes para as lâmpadas halógenas, os leds tem menor desempenho.
73
3.3.6 Mostrar informação
Para a condução segura e adequada do veículo, o motorista necessita
receber informações sobre o seu próprio veículo. O fornecimento dessas
informações será tratado através da evolução da tecnologia dos mostradores de
informações.
A evolução dos mostradores é exposta pelos seguintes estágios: instrumentos
individuais, instrumentos combinados analógicos, instrumentos combinados digitais,
instrumentos analógicos convencionais combinados com mostradores digitais,
mostrador convencional complementado por módulo gráfico e mostradores com
módulo gráfico (Knoll; Herzog, 2005).
3.3.6.1 Instrumentos individuais
Os instrumentos individuais (Fig. 3.12), são na sua maioria de forma circular,
encapsulados em caixas metálicas e plásticas. As informações fornecidas aos
motoristas são as básicas, velocidade instantânea, nível de combustível e distância
percorrida pelo veículo. As montadoras no Brasil utilizaram-se desta tecnologia por
vários anos, até a abertura do mercado, onde as grandes empresas multinacionais
trouxeram novas tecnologias.
Figura 3.12 - Exemplo de instrumentos
individuais. Fonte: Material da
Volkswagen.
Relógio
3.3.6.2 Instrumentos combinados analógicos
Os instrumentos combinados analógicos (Fig. 3.13) são as unificações dos
vários instrumentos de informação numa só carcaça. A unificação dos instrumentos
74
proporcionou um novo produto, novos materiais e um novo processo de fabricação,
resultando em um produto de baixo custo. Abriu-se a possibilidade de
monitoramento de novas informações do veículo com aumento da quantidade de
mostradores e lâmpadas indicadoras.
Figura 3.13 - Exemplo de instrumentos combinados
analógicos. Fonte: Material da General Motors
3.3.6.3 Instrumentos combinados digitais
Segundo Knoll e Herzog (2005), uma evolução dos instrumentos combinados
analógicos seriam os instrumentos digitais (Fig. 3.14), empregados parcialmente até
os anos 90, que exibiam as informações através de mostradores de fluorescência à
vácuo (VFD) e mais tarde através de mostrador de cristal líquido (LCD), que
desapareceram da produção em larga escala, pois esta tecnologia isolada não
produzia o aumento do valor do produto.
Figura 3.14 - Exemplo de instrumentos combinados digitais. Fonte:
store-garage34.locasite.com.br/loja/produtos_info.php
75
3.3.6.4 Instrumentos analógicos convencionais combinados com mostradores
digitais
Os mostradores digitais tornam-se mais eficazes quando combinados com
os instrumentos analógicos convencionais (Fig. 3.15), permanecendo nas funções
simples e de visualização permanente ao motorista, como medição da velocidade
instantânea, nível de combustível e temperatura do motor. A tecnologia com
instrumentos analógicos proporciona o melhor custo-benefício; porém os
mostradores digitais são mais eficazes quando se deseja apresentar várias
informações de necessidade não permanentes no visor ao motorista, como
temperatura interna e externa, e informações do rádio (volume, estação sintonizada).
Figura 3.15 - Exemplo de instrumentos combinados
analógicos e mostradores digitais. Fonte:
www2.uol.com.br/bestcars/comp2/pfff-4.htm.
3.3.6.5 Mostrador convencional complementado por módulo gráfico
A chegada dos sistemas de navegação e telemática acarretaram um
aumento na quantidade das informações geradas. Isso exige um módulo adicional
de visualização gráfica (Fig. 3.16), que apresente uma liberdade e flexibilidade ao
motorista de escolha de visualização conforme a necessidade.
Além das informações de rotas do sistema de navegação, de acordo com
Knoll e Herzog (2005), o módulo gráfico no painel de instrumentos permite a
apresentação de funções relevantes para o veículo e para o motorista, como, por
exemplo, intervalos de manutenção, funções de checagem sobre as condições
operacionais, inclusive diagnóstico do veículo para a oficina.
76
Figura 3.16 - Exemplo de mostrador convencional complementado
por módulo gráfico. Fonte: Material da Delphi Automotive Systems
3.3.6.6 Mostradores com módulo gráfico
Esta tecnologia ainda está em processo de maturidade tecnológica. Foi
apresentada em 2007, no salão de Los Angeles, no carro conceito da Volkswagen, o
Space Up Blue.
O monitor central do painel do veículo é “touch-screen” (Fig. 3.17), onde o
usuário pode acessar as várias funções com um simples toque na tela. Conforme
Knoll e Herzog (2005), por motivos de custos, esta tecnologia irá substituir a
convencional, de maneira bastante gradual.
Figura 3.17 - Exemplo de mostradores com módulos gráficos. Fonte: Material da Volkswagen.
77
3.3.6.7 Visão frontal acima da cabeça (HUD)
Head up display (HUD) ou visor frontal acima da cabeça trata-se de um visor
transparente, que apresenta informações refletidas nos pára-brisas dos veículos na
linha de visão do motorista. Foi introduzida na aviação militar e está se expandindo
para os aviões comerciais e automóveis.
As informações do Hud (Fig. 3.18) não podem ocorrer de modo excessivo,
prejudicando o campo de visão do motorista, sendo este um fator limitante para
aplicações diversas, portanto não é um substituto do painel de instrumentos
convencional. Segundo Knoll e Herzog (2005), é uma tecnologia bastante adequada
para informações relevantes na segurança, como indicação da distância segura em
relação ao veículo à frente ou informações do sistema de navegação.
Figura 3.18 - Exemplo de HUD automotivo.
Fonte: Automotive engineering international (AEI).
78
3.3.7 Fornecer conveniência
Nesta função, considera-se conveniência os dispositivos que passaram de
acionamento manual para o acionamento elétrico ou eletrônico, bem como os itens
relacionados com comunicação, informação e entretenimento.
O acionamento elétrico de alguns dispositivos, como o vidro, o travamento
das portas, o posicionamento do espelho externo, o aquecimento do vidro, entre
outros que estão presentes nos veículos, são itens de conforto mais comuns.
Subsistemas um pouco mais sofisticados que utilizam o comando através do
monitoramento automático, como o sensor de chuva, o sensor de pressão dos
pneus, o sensor para verificação da espessura da pastilha de freio, são tecnologias
dominadas, porém disponíveis em veículos de maior conteúdo de opcionais.
O rádio tornou-se um componente comum de informação e entretenimento no
carro há algum tempo. A evolução do segmento está mudando rapidamente do
tradicional rádio de amplitude modulada/freqüência modulada (AM/FM), para
módulos avançados de funcionalidades multimídia.
Tradicionalmente, a indústria automotiva tem sido muito lenta na adoção de
novas funcionalidades. No entanto, os consumidores querem consumir e ter acesso
à informação. Enquanto isso, os dispositivos portáteis estão se tornando parte
integrante do veículo. Com o aumento da expectativa dos consumidores de utilizar
os seus equipamentos eletro-eletrônicos também no automóvel, as montadoras têm
de adaptar-se rapidamente ao mercado (Klecha e Drude, 2007).
No entanto, o foco de desenvolvimento é muito diferente nos dois domínios.
Na indústria automotiva, características como qualidade, confiabilidade, segurança e
um longo ciclo de vida são de importância primordial. O foco na indústria dos
consumidores de produtos eletrônicos são produtos de baixo custo e rapidez no
lançamento de novos modelos (Glas, 2008).
A evolução dos subsistemas de navegação, vídeo e áudio, DVD, televisão
móvel, telemática, jogos e entretenimento no banco traseiro, trouxeram grandes
desafios aos engenheiros da indústria automotiva. Os desafios são de fornecer
interfaces para uma grande variedade de dispositivos com propriedades muitas
vezes não s no momento do desenvolvimento. Para o consumidor, a operação do
sistema deve ser fácil, flexível, produto com custo baixo, qualidade e confiabilidade
(Glas, 2008).
79
3.3.7.1 Telemática de tráfego
A telemática é derivada da contração das palavras telecomunicações e
informática. O significado é a transmissão de informações através de sistemas de
telecomunicações (Bosch, 2008).
A telemática de tráfego é a conexão do veículo com serviços externos. Várias
aplicações para área automotiva estão se desenvolvendo. Para Li, et. al. (2006), a
telemática de tráfego pode ser classificada em três categorias de aplicações
relacionadas ao transporte: serviços de navegação, serviços de monitoramento e
serviços de informação de tráfego. Conforme Cook, et. al. (2007) e Zhao (2002),
dentre as aplicações têm-se: para os órgãos governamentais, auxiliam na verificação
do não pagamento de impostos no monitoramento da gestão do tráfego. Para os
usuários, são prestados vários serviços: auxílio em caso de emergência, como a
notificação automática em caso de colisão de veículos, monitoramento do veículo
roubado, diagnóstico remoto do veículo, pagamento de pedágio e podem ser
completadas com informações gerais de navegação e entretenimento através de
serviços sem fio prestados por operadoras contratadas.
Para Zhao (2006), um sistema de telemática do futuro será um sistema
integrado (Fig. 3.19), onde todas as funções de telefonia celular, internet,
navegação, monitoramento, informação e entretenimento irão se interagir em um
mesmo produto.
Figura 3.19 - Exemplo de integração da telemática.
Fonte: Automotive engineering international (AEI).
80
3.3.7.2 Televisão Digital
A tecnologia da TV digital vem substituindo aos poucos os programas
emitidos com sinais analógicos. Conforme Itoh e Tsuchida (2006), vários programas
no Japão já são transmitidos para HDTV, onde existe uma grande oportunidade de
desenvolvimento do sistema, de modo que os usuários possam desfrutar dos
programas em HDTV em qualquer lugar. O grande desafio em tornar possível a
exibição dos programas em HDTV no veículo é a recepção dos sinais.
Em uma residência ou em um edifício, a recepção de sinais é através de uma
antena direcional com um ganho elevado na recepção de sinais. No caso de um
objeto móvel como o veículo, é necessária uma antena omnidirecional, ou seja, a
recepção de sinais é proveniente de todas as direções, porém com uma pequena
gama de recepção de sinais. Além disso, a condição de recepção é variável ao
longo da trajetória do veículo, o que torna difícil manter a qualidade de recepção de
sinais.
Figura 3.20 - Comparação entre a recepção do sinal do programa: no sistema
analógico (ao fundo) e digital (frente) com ônibus em movimento.
Fonte: Itoh e Tsuchida (2006).
É necessário melhorar as técnicas de recepção de sinais na condição de
mobilidade. O trabalho de Itoh e Tsuchida (2006) e Sanda, et. al. (2006),
demonstram técnicas com este objetivo. Porém, com os resultados alcançados é
possível considerar o uso dos programas em HDTV em transportes públicos como
ônibus (Fig. 3.20) e trens e para passageiros nos bancos traseiros dos veículos, com
a evolução da recepção de sinais dos celulares. Em pouco tempo se alcançará uma
melhoria de qualidade significativa.
81
3.3.7.3 Internet
Existem vários usuários que gostariam de acessar os serviços da Internet, de
dentro de seus veículos. As grandes cidades, com seus congestionamentos,
propiciam às pessoas a utilização do tempo ocioso que permanecem dentro do
veículo, para executar uma atividade que deveriam fazer ao longo do dia.
Segundo Franz, Hartenstein e Bochow (2001), o acesso poderia ser feito por
um sistema de comunicação inter plataforma denominado de Fleetnet. O sistema é
baseado em uma rede utilizando vários pontos estacionários e móveis, sendo que os
móveis seriam os próprios veículos e os pontos estacionários seriam alguns pontos
como postos de combustíveis, supermercados, lojas, hotéis, aeroportos. Estes
pontos seriam a porta de entrada para a Internet.
Figura 3.21 - Redes de comunicação através de Internet.
Fonte: Franz, Hartenstein e Bochow (2001).
1 - Direto de carro para carro
2 - De carro para carro, via um veículo intermediário
3 - Do carro para ponto da rede estacionária
4 - Do carro para Internet, via ponto de rede estacionária
Segundo Bechler, et. al. (2003), são várias as dificuldades que devem ser
abordadas em tal cenário. Exemplos disso são a interoperabilidade dos protocolos
de comunicação, o apoio à mobilidade, a eficiência da comunicação, os pontos
estacionários da Internet, a soberania da transferência de conexões a partir de uma
porta de entrada para o próximo ponto.
Muitos estudos deverão ser executados para o desenvolvimento do uso da
Internet (Fig. 3.21) nos veículos, como meio de comunicação. Um outro artigo
também encontrado na literatura abordando o assunto é do Baroody, et. al. (2004),
sobre os protocolos de acesso à Internet.
82
3.3.7.4 Comando por reconhecimento de sons
O artigo de Beritelli, et. al. (2006), descreve um sistema de reconhecimento
automático do sinal de emergência, como as sirenes das ambulâncias, bombeiros ou
qualquer outro veículo de serviço de emergência, para auxílio das pessoas na
condução de um veículo com dificuldades auditivas ou surdas.
O sistema proposto é um algoritmo, baseado nas técnicas de reconhecimento
de voz, para identificação automática das sirenes dos veículos de emergência. Foi
criado um banco de dados armazenando vários tipos de sirenes usados nos serviços
de emergência na Itália e em várias condições ambientais na quais os sons são
produzidos. Para aumentar a condição de validação do experimento, foram
consideradas as condições do veículo com os vidros abertos e fechados, na rodovia
a uma velocidade de 100 km/h, em estradas secundárias e na cidade com o veículo
parado com tráfego intenso. Os sons foram captados a uma distância de 5, 15 e 25
metros das sirenes dos veículos. O tempo de resposta foi de 400 ms e uma
eficiência de 99% (Beritelli, et. al., 2006). O aviso de alerta para o usuário é indicado
de forma textual em um mostrador no painel do veículo.
O trabalho do autor pode ser aplicado no desenvolvimento de outros sons
importantes para a condução do veículo, como a buzina de uma moto que trafega
nas faixas entre os veículos. Além das pessoas com dificuldades auditivas, outro
público alvo seriam as pessoas idosas, com maior dificuldade de percepção, e
aquelas que por natureza, são descuidadas no trânsito.
3.3.7.5 Comando por reconhecimento de voz
A busca pela introdução de novos dispositivos nos veículos para gerar o
conforto, conveniência é o desafio das fabricantes de automóveis para atender as
exigências dos consumidores, porém a manipulação destes dispositivos pode gerar
a distração da atenção na condução do veículo, pois na maioria das vezes é
necessária a retirada de uma das mãos da direção.
Segundo Xinfeng, Diange e Xiaomin (2006) e Hansen, Wooil e Angkititrakul
(2008), para a solução deste problema poderá ser adotada a tecnologia do
reconhecimento automático da voz, ou seja, os dispositivos poderão ser
comandados pela voz do usuário. Na arquitetura eletro-eletrônica atual não é
83
possível utilizar esta tecnologia para os dispositivos elétricos que são acionados por
interruptores convencionais e relês. Existe a necessidade de uma mudança na
arquitetura para o controle ser executado através de um módulo eletrônico de
comando.
Geralmente a maioria das aplicações do reconhecimento automático de voz
são em sistemas de navegação, anti-furto, celular, rádio e DVD (Hansen, Wooil e
Angkititrakul, 2008). Porém, no artigo de Xinfeng, Diange e Xiaomin (2006), as
aplicações são para os dispositivos comuns dos veículos, como limpador e lavador
de pára-brisa, sistema das portas, espelho, vidro e ar condicionado.
Os artigos de Xinfeng, Diange e Xiaomin (2006) e Hansen, Wooil e
Angkititrakul (2008), mostram que a tecnologia de reconhecimento automático de
voz ainda tem muito a evoluir para se tornar madura. Existem problemas com a
captação da fala devido a interferência do som ambiente, um sistema que seja capaz
de reconhecer diferentes tipos de pronúncia, entonação e timbre de voz.
84
3.3.8 Fornecer segurança veicular
A função fornecer segurança veicular refere-se ao furto de automóveis, bem
como a objetos dentro do veículo. Não é só no Brasil que se tem essa preocupação.
Segundo Liu e He (2005), infelizmente existe uma tendência crescente na
quantidade de furtos e roubos, chegando a proporções significativas em países da
Europa e Ásia. O tipo de furto pode variar de país para país, de grupos não
organizados, com o objetivo de furto de objetos, como rádio, DVD e até
organizações criminosas que utilizam peças do veículo para abastecer o mercado de
revenda, mais conhecido como “desmanche”.
3.3.8.1 Sistema de entrada com acesso remoto
A alternativa do sistema de entrada com acesso remoto abrange duas
funções: fornecer segurança veicular e fornecer conforto. O sistema basicamente
consiste em duas unidades: a primeira unidade seria um dispositivo de identificação
do proprietário do veículo, que pode ser um cartão de identificação ou uma chave
com controle remoto; a segunda unidade é um receptor localizado no interior do
veículo. A comunicação entre o veículo e o dispositivo identificador pode ser através
de radiofreqüência (RF) ou um sinal infravermelho (IR). A maior parte dos sistemas é
de transmissão unidirecional, ou seja, transmissão do dispositivo identificador para o
receptor no veículo. O receptor após o comando da função, ativa o módulo de
controle que comandará a função a ser executada, tais como: o travamento e o
destravamento das portas e também o sistema de alarme (Alrabady e Mahmud,
2003).
3.3.8.2 Identificação biométrica
Segundo Lupu e Lupu (2007), para a aplicação de controle de acesso no
veículo, os principais identificadores usados nestes sistemas são o reconhecimento
de: impressão digital, íris e voz.
A impressão digital é o método mais utilizado para reconhecimento pessoal. O
processo começa com a aquisição das imagens das impressões digitais e, em
seguida, o sistema marca automaticamente alguns pontos de interesse sobre a
imagem para a descrição da impressão digital. Os pontos marcados são
85
armazenados em coordenadas cartesianas em um banco de dados, para futura
comparação.
Na figura 3.22, é apresentada a impressão digital com os pontos de interesse
marcados e um sensor de aquisição de imagem.
Figura 3.22 - Impressão digital e sensor de aquisição de
imagem. Fonte: Lupu e Lupu (2007).
De acordo com Lupu e Lupu (2007), o sistema de reconhecimento e
verificação pessoal através da íris é um dos métodos com maior acuracidade. Em
comparação com as impressões digitais, o número de características que podem ser
comparadas são maiores como ligamentos, sulcos, cumes, anéis, o que torna menor
a probabilidade de ter uma íris com características semelhantes de pessoas
diferentes. O processo de coleta de imagem é o mesmo que das impressões digitais,
ou seja, uma câmara (ver fig. 3.23) fotografa as imagens e armazena-as em um
banco de dados.
Legenda: 1 - Imagem capturada pela câmara
2 - Imagem da malha da íris
3 - Imagem digital da íris
4 - Código algarítmico da íris
Figura 3.23 - Máquina de aquisição da imagem da íris, Panasonic BM-ET330 e algumas imagens da
íris. Fonte: Lupu e Lupu (2007).
1 2
3 4
Conforme Lupu e Lupu (2007), a tecnologia de verificação da voz utiliza as
diferentes características de uma pessoa para fazer uma distinção entre a voz do
orador. Estas características são baseadas nos componentes fisiológicos e
comportamentais. A forma física do aparelho vocal é o principal componente
fisiológico. O aparelho vocal é feito das passagens de ar de maneira oral e nasal que
trabalham com o movimento da boca, mandíbula, língua, faringe e laringe para
86
articular e controlar a produção da fala. As características comportamentais são
compostas do movimento, forma e pronúncia da fala.
A combinação única dos aspectos fisiológicos e comportamentais do uso da
palavra permite a verificação da identidade da pessoa que está falando. A tecnologia
de verificação da voz funciona através da conversão de uma frase falada, do formato
analógico para o digital e da extração das características distintivas vocais como
timbre, cadência e de tom. Estabelece-se então um modelo de impressão da voz do
orador. Esse modelo é gerado e armazenado para futuras comparações. De todas
as metodologias apresentadas, o reconhecimento de voz é aquela que apresenta a
maior dificuldade de captação e coleta das informações necessárias, pois depende
muito da qualidade do microfone, do ambiente que se encontra o orador, do estado
de saúde e emocional no momento.
Um exemplo de aplicação de controle de acesso através do reconhecimento e
verificação de características biométricas é apresentado no artigo de Lupu e Lupu
(2007). O dedo indicador é colocado no dispositivo de verificação da impressão
digital (Fig. 3.24), montado no painel do veículo para dar a partida no mesmo, ou na
porta para dar acesso ao usuário. A informação coletada pelo dispositivo é
comparada com um banco de dados que contêm as impressões digitais do usuário e
das demais pessoas que foram autorizadas pelo proprietário do veículo. Se o
sistema der permissão de acesso ou ignição do veículo, o usuário poderá entrar no
veículo e dar a partida, caso contrário, poderá ser acionado um alarme, ou uma
mensagem para um centro de segurança privada. O sistema também poderá ser
desbloqueado, no caso de utilização em estacionamento, ou algum outro local que
deverá ser dado acesso temporário a uma pessoa.
Figura 3.24 - Aplicação automotiva de um leitor de impressão digital. Fonte Lupu e Lupu (2007).
87
Um outro artigo encontrado na literatura que aborda o assunto é o descrito
por Liu e He (2005), que utiliza o reconhecimento e verificação da face para
sistemas de alarme e anti-furto de veículo. O sistema capta imagem do condutor
através de um vídeo ativado por uma iluminação infravermelha. Em seguida localiza
os olhos do condutor e reconhece a face do usuário usando um algoritmo. Foram
testadas várias condições de iluminação e indivíduos de diferentes idades, com ou
sem óculos e os resultados mostraram-se confiáveis.
3.3.8.3 Sistema através da modelagem dinâmica do comportamento humano
Uma outra alternativa para aplicação de segurança veicular foi apresentada
por Meng, Lee e Xu (2006). Este trabalho descreve um sistema de segurança
veicular inteligente para o problema de furto através da modelagem da dinâmica do
comportamento humano. O primeiro passo foi a construção de um sistema
experimental para capturar e analisar o comportamento humano que simulasse o
ambiente de condução do motorista.
No sistema de simulação apresentado (Fig. 3.25), procurou-se desenvolver o
ambiente com real semelhança na condução de um veículo, embora alguns
aspectos de uma real tarefa de condução não ter sido possível modelar bem, com
todos os controles de condução e as várias condições de dirigibilidade diferentes.
Figura 3.25 - Simulador do ambiente de
condução através do comportamento
humano. Fonte: Meng, Lee e Xu (2006).
O próximo passo foi a coleta de dados. Estes foram coletados a partir de
vários experimentos e, em seguida, foram tratados por meio do Modelo Oculto de
Markov (HMM), para o modelamento da dinâmica do comportamento humano. Por
último, foi avaliado o desempenho dos experimentos do sistema proposto e
88
verificados os resultados do método proposto. Segundo Meng, Lee e Xu (2006), a
eficiência do método utilizado atingiu 80% de sucesso no reconhecimento através da
dinâmica do comportamento humano.
Os próprios autores citam no artigo, que serão necessários novos
experimentos e artigos na literatura para o desenvolvimento do método, com
sistemas mais precisos e aumento das aplicações.
89
3.3.9 Fornecer segurança pessoal
A função segurança pessoal será abordada por três tópicos: a segurança
passiva, a segurança ativa e a detecção de pedestre. Os sistemas de segurança
passiva referem-se à mitigação das conseqüências dos acidentes aos ocupantes. Os
sistemas de segurança ativa têm o objetivo de evitar potenciais colisões dos veículos
e a detecção de pedestre refere-se à sistemas de auxílio aos condutores com o
objetivo de melhorar a visualização dos pedestres.
3.3.9.1 Segurança Passiva
Conforme Chan (2007), a indústria de airbag tem tido enorme crescimento
nas últimas duas décadas. Ao mesmo tempo que aumenta a popularidade dos
aplicativos de segurança veicular passiva, a indústria de proteção aos ocupantes
tende a evoluir a novos conceitos e produtos inovadores.
Um sistema integrado de proteção passiva gerencia a detecção (sensor), a
discriminação (sensor), a implantação (componente inflável) e a notificação
(comunicação de emergência) funcionam em uma ordem cronológica, sendo que o
sistema de proteção passiva somente atua a partir do momento da colisão.
No futuro próximo, uma maior penetração no mercado dos sistemas de
segurança ativa, permite uma mudança no sentido da realização de um ambiente de
condução mais segura. A introdução de sistemas de segurança ativa fornece o
estímulo para a integração de componentes seletivos e capacitação para o
desenvolvimento do sistema passivo. Segundo Chan (2007), o foco da melhoria da
segurança passará do conceito de mitigação das conseqüências nas colisões para
evitar os acidentes, apesar de as duas funções não serem totalmente separadas. A
atuação da proteção passiva será de forma conjunta com a proteção ativa, fazendo
parte de um único sistema. Esse sistema será inteligente, com funções de avisos de
colisão e dispositivos para evitar a colisão.
A disponibilidade de segurança avançada e de sistemas de mobilidade irá
facilitar um maior nível de integração entre os múltiplos sistemas veiculares, servindo
diversas funções.
90
3.3.9.2 Segurança ativa
Um sistema de segurança ativa para evitar colisões integra diversas
tecnologias em um veículo para advertir o condutor de uma colisão iminente e para
apoiar as manobras do condutor para evitar a colisão. As tecnologias de segurança
fundamentais empregadas em um automóvel para evitar colisões inclui, em geral,
sistema de frenagem anti-bloqueio, controle de tração, controle de estabilidade
dinâmica, controle de cruzeiro adaptável, detecção do ponto cego, advertência de
mudança de pista, suspensão adaptável, iluminação adaptável e visão noturna. O
sistema poderá empregar um radar na parte traseira do veículo para detectar a
aproximação de veículos. O sistema também poderá utilizar o GPS e o sistema de
mapeamento para determinar a posição do veículo e avisar o condutor sobre as
condições da estrada à frente, tais como curvas e túneis.
Conforme Khan (2006) pode-se considerar como exemplo, o sistema de
segurança pré-colisão que a Toyota anunciou em 2002 e pela primeira vez
introduzida em 2003 no Toyota Harrier. Desde então, a Toyota tem atualizado
constantemente o sistema. Foi instalada uma nova versão no Toyota Lexus, lançado
em setembro de 2006 no Japão. O sistema utiliza controle de cruzeiro adaptável e
tecnologia de visão noturna. O sistema aplica o freio automaticamente em caso de
colisão ou situação de emergência, uma câmera ajuda a detectar pedestre, um radar
faz o monitoramento da parte traseira. O sistema ajusta automaticamente o encosto
de cabeça em caso de colisão iminente.
O sistema de pré-segurança desenvolvido por Mercedes-Benz e pela
primeira vez introduzida em 2002 no veículo Sclass, é outro exemplo de tecnologia
de segurança usada em um sistema para evitar colisão. O sistema aperta o cinto de
segurança e a posição do banco para o máximo de proteção em caso de colisão
iminente. O sistema fecha o teto solar, no caso de um iminente tombamento (Khan,
2006).
Os sistemas descritos acima são apenas alguns exemplos e a introdução de
tais sistemas nos veículos é relativamente recente e somente o tempo irá dizer se o
sistema é eficaz e provar que alcançaram os objetivos e são bem aceitos pelos
consumidores. Outros avanços da eletrônica, sensores e computação são obrigados
a aumentar a eficácia do sistema.
91
3.3.9.3 Detecção de pedestre
Conforme Gandhi e Trivedi (2007), sistemas de proteção dos pedestres (Fig.
3.26) oferecem muitos pontos a serem pesquisados, tais como: o desenvolvimento
de diferentes tipos de sensores, o processamento de informações dos sensores para
extrair as características relevantes, análises e classificações destas características
para detectar e localizar os pedestres, as análises do comportamento e intenção dos
motoristas e pedestres, bem como os fatores humanos e de interfaces.
A fim de assegurar desempenho robusto e confiável em todos os tipos de
condições ambientais, torna-se necessário proceder a validação experimental
sistemática. Comparando o desempenho de diferentes sistemas, também é
importante testar-se os sistemas utilizam conjuntos de dados padronizados e
métricas de desempenho. Capturar e disponibilizar grandes conjuntos de dados
padronizados dos pedestres em diversas condições ambientais, portanto, é
importante acelerar esses desenvolvimentos de sistemas confiáveis de proteção dos
pedestres.
Novos tipos de sensores de luz não visível, tais como os térmicos de
infravermelho e de varredura a Laser mostram promessas de melhoria na detecção,
em situações nas quais os sensores de luz visível seriam menos eficazes. Embora
esses sensores sejam atualmente caros, a produção em massa é suscetível a
reduzir os custos desses dispositivos. A pesquisa sobre fusão sensorial também
seria muito importante para garantir a melhoria de desempenho, utilizando a
combinação de sensores (Gandhi e Trivedi, 2007).
A infra-estrutura dos sensores nos veículos também é foco de pesquisa, pois
afeta a qualidade de informação captada pelos sensores gerando uma imagem
completa dos arredores, preenchendo os ângulos mortos dos veículos. A condição
de aplicação normal dos sensores é menos complexa devido ao cenário estático. Em
um sistema eficaz de proteção dos pedestres é preciso estar atento não só aos
pedestres, mas também prever a possibilidade de colisão, que se baseia na
modelagem de comportamento dos pedestres. Um dos desafios na modelagem de
comportamento, especificamente para a previsão de colisão, é a escassez de dados
do mundo real, uma vez que realizar os experimentos para coleta de dados
implicaria em situações potencialmente perigosas para os seres humanos. Assim,
um grande número de experimentos utiliza a simulação, pois além dos dados
92
disponíveis sobre acidentes do mundo real seria o único método aceitável para
desenvolver e caracterizar tais sistemas (Gandhi e Trivedi, 2007).
Por último, além da extração de informações sobre os objetos circulantes,
também é importante verificar o estado do condutor, a fim de gerar avisos ou ações
adequados, de modo que o sistema ajude o motorista, ao invés de causar distração.
É visto que a investigação sobre sistemas de proteção dos pedestres está
em processo de atingir a maturidade. O sucesso desta investigação deverá
eventualmente encontrar, no futuro, sistemas de automóveis que ajudem salvar
vidas e reduzir lesões aos pedestres na estrada.
Figura 3.26 - Exemplo de sistema de detecção de pedestre.
Fonte: Automotive engineering international (AEI).
93
3.3.10 Interagir sistema
A função interagir sistema é uma das mais complexas da arquitetura eletro-
eletrônica, onde se faz a integração de todos os componentes do sistema elétrico do
veículo. A definição deste produto no sistema depende do conteúdo técnico dos
demais componentes. Portanto, a evolução desta função também dependerá de
vários fatores técnicos, além dos econômicos, de regulamentação governamental,
entre outros.
3.3.10.1 Sistema convencional – chicote elétrico
Conforme Rensburg e Ferreira (2003), a forma tradicional de interação do
sistema de um veículo automotivo é usar um cabo de cobre isolado para fornecer
potência (12V DC) a todos os componentes que precisam ser comutados através de
um interruptor ou relê. Além disso, todos os atuadores ou sensores enviarão
informações de retorno através de um outro circuito, ou seja, para qualquer
dispositivo simples é necessário pelo menos dois circuitos para o funcionamento. Em
alguns casos, o circuito de aterramento (retorno) é compartilhado e em outros o
próprio corpo metálico do veículo é utilizado como ligação de aterramento. Todos
esses circuitos são agrupados em conjunto com a maior eficácia possível para
minimizar o processo, tempo e custo de montagem.
Os chicotes elétricos automotivos (Fig. 3.27) utilizam mão de obra intensiva
para a fabricação e instalação. Cada fio tem que ser cortado no tamanho correto
antes da montagem. Nas pontas dos circuitos são aplicados os terminais para a
condução da corrente e posteriormente estes terminais são inseridos nos
conectores, já no processo de montagem. O chicote é enfitado e colocado itens de
acabamento como clipes, tubos corrugados, entre outros.
No processo de montagem do veículo, o chicote é encaminhado e fixado em
diferentes pontos e, finalmente, os conectores são ligados a sua contra-peça. O
processo tanto na montagem do chicote, como na montagem do veículo, é
praticamente manual.
94
Figura 3.27 - Exemplo de chicote elétrico automotivo.
Fonte: Material da Delphi Automotive Systems.
3.3.10.2 Comunicação através de linha de potência
Segundo Rensburg e Ferreira (2003), a comunicação através de linha de
potência engloba os sinais de controle e os sinais de potência: a onda de
comunicação se sobrepõe a uma onda de potência, utilizando a linha de potência,
tanto para a distribuição da energia, bem como a informação. A comunicação
através de linha de potência é a solução que apresenta a mais simples arquitetura
eletro-eletrônica automotiva possível. A razão fundamental para esta arquitetura
simplificada, é que nenhuma rede de comunicação ou de cabo adicional é
necessária, porque independente dos dispositivos adicionais na arquitetura, a
interação se dará sempre por apenas um cabo. Contudo, deve ser enfatizado que o
número de transmissores e receptores é diretamente proporcional ao número de
dispositivos, que devem ser baratos, de produção em massa e módulos integrados.
Além das vantagens de um sistema simples, fácil de instalar, de fabricar e
encontrar falha, de tal modo que até mesmo o diagrama elétrico é desnecessário. A
razão é que o sinal de comunicação e o sinal de potência partem de uma mesma
rede física, que pode ser testado por uma verificação de tensão 12V DC em um
barramento. Para a localização da falha é necessária a verificação em quatro fases:
na rede do cabo, na carga (por exemplo, uma lâmpada), no transmissor e no
receptor através de um software de registro e diagnóstico do sistema.
95
Figura 3.28 - (a) Exemplo de arquitetura com sistema
convencional (chicote elétrico). (b) Exemplo de
arquitetura com comunicação através de linha de
potência. Fonte: Rensburg e Ferreira (2003).
a
b
A comunicação através de linha de potência detém o potencial de reduzir
drasticamente o peso e o custo do chicote elétrico dos automóveis, porém é
necessário analisar o custo adicional dos dispositivos de transmissão e recepção de
sinais e potência.
3.3.10.3 Rede sem fio
A tecnologia sem fio em aplicações automotivas é um contexto único, tanto
pela ótica do consumidor, como sob a visão da indústria pois alguns fatores são
exclusivos deste segmento, diferente das demais aplicações móveis (Cook, 2007).
-
A comunicação sem fio na função de segurança é útil na notificação
automática de colisão, porém o serviço deve estar sempre disponível e ser contínuo
(por exemplo, no caso de horário de pico do sistema), além de ser confiável em
termos de qualidade e serviços. No caso de serviços que não são de emergência, a
criticidade é de relevância menor.
- A atualização do sistema é outra preocupação, pois no escritório ou em
casa tem-se a flexibilidade deste procedimento, mas no caso do automóvel podem
ou não ser viável, não devido ao software, mas principalmente ao hardware que no
96
caso dos veículos tem um ciclo de vida em torno de 10 anos e poderá não ser
simples esta operação.
- A compatibilidade e a interferência eletromagnética são dois pontos que as
montadoras se preocupam na aplicação dos serviços sem fio. As fontes de ruído de
radiofreqüência são encontradas em sistemas eletrônicos do veículo, como por
exemplo, no módulo de controle da propulsão do veículo ou no módulo de ignição.
As montadoras têm várias opções para minimizar esses efeitos, como as soluções
envolvendo blindagem eletromagnética de fontes de ruído de radiofreqüência e
aplicação de software com mecanismos que desligam temporariamente a tecnologia
sem fio.
Em resposta às oportunidades e desafios colocados à conectividade, as
montadoras de automóveis estão começando adotar soluções sob a forma de
módulos de conectividade. Um exemplo desta situação é um módulo de Bluetooth,
ou seja, permite a interação da telefonia móvel do usuário com o veículo. Esta
solução é uma forma de dissociar o ciclo de desenvolvimento automotivo dos
produtos eletrônicos adquiridos pelos consumidores, de tal forma que se possam
atualizar por aparelhos eletrônicos mais novos sem alterar a arquitetura eletro-
eletrônica do veículo.
97
Algumas alternativas foram determinadas para cada função da arquitetura
eletro-eletrônica. O resumo pode ser verificado na Tabela 3.6 a seguir:
Tabela 3.6 – Tabela de alternativas da arquitetura eletro-eletrônica.
Função
Armazenar energia Baterias
Super-capacitores
ou ultra-capacitores
Volante de Inércia
Converter em energia
elétrica
alternador
Integração motor de
partida + alternador
Energia de colheita Célula à combustível
Propulsar veículo
Propulsão de
combustão interna
Propulsão elétrica
Propulsão através de
célula à combustível
Propulsão híbrida
Sinalizar advertência
sonora
Buzina Alto-falantes
Sinalizar advertência
visual e iluminar
ambiente
lâmpadas halógenas
lâmpadas de
descarga de gás
Leds
Instrumentos
individuais
Instrumentos
combinados
analógicos
Instrumentos
combinados digitais
Instrumentos
analógicos
convencionais
combinados com
mostradores digitais
Mostrador
convencional
complementado por
módulo gráfico
Mostradores com
módulo gráfico
HUD
Telemática de
tráfego
TV digital Internet
Controle
reconhecimento de
sons
Controle
reconhecimento de
voz
Fornecer segurança
veicular
Sistema de entrada
com acesso remoto
identificação
biométrica
Sistema através da
modelagem dinâmica
do comportamento
humano
Fornecer segurança
pessoal
Segurança passiva Segurança ativa
Detecção de
pedestre
Interagir sistema
Sistema
convencional -
chicote elétrico
Comunicação
através de linha de
potência
Sistema sem fio
Mostrar informação
Opções
Fornecer conveniência
98
3.4 Fase de julgamento das alternativas
Esta fase é de avaliação das alternativas levantadas. Esta atividade será
executada através do Método FIRE, pelos seguintes parâmetros de avaliação:
função, investimento, resultado e exeqüibilidade.
Neste trabalho serão adotados os seguintes critérios de julgamento e análise
para as funções da arquitetura eletro-eletrônica para este método (Tab. 3.7):
Função Investimento Resultado Exeqüibilidade
Atende =10 Muito baixo = 10 Excelente = 10
Extremamente fácil de
executar ou aplicar = 10
Não atende = 0 Baixo = 8 Ótimo = 8 Muito fácil = 8
Moderado = 6 Bom = 6 Razoavelmente fácil = 6
Alto = 3
Ruim = 3
Muito difícil = 3
Muito alto = 1 Péssimo = 1 Extremamente difícil = 1
Tabela 3.7 - Tabela de pontuação utilizada no método FIRE.
O parâmetro função significa que as alternativas levantadas cumprem o que
foi estabelecido, ou seja, a pontuação é restrita a duas notas, atende ou não a
função.
O parâmetro investimento está relacionado também ao custo do produto,
tecnologia e sistema.
O parâmetro resultado está relacionado ao valor que a tecnologia, sistema
ou produto podem adicionar ao atendimento da função, isto é, se continuará a ser
útil no futuro ou para as tecnologias ainda não maduras e qual será o potencial de
desenvolvimento.
No parâmetro exeqüibilidade se analisa a capacidade de execução ou
implantação das alternativas.
Avaliação das alternativas de armazenar energia.
Função Alternativas Função Investimento Resultado Exeqüibilidade F x I x R x E
Bateria
10 8 8 8
5120
Ultra capacitor
10 6 6 6
2160
Volante de Inércia
10 3 6 3
540
Armazenar energia
Tabela 3.8 - Tabela de pontuação FIRE - armazenar energia.
A tecnologia da bateria é madura; o tipo de armazenamento de energia mais
comum nos veículos atuais; há várias opções de eletrólitos (catalisador) para
atender diferentes aplicações automotivas; há grande variação de custo devido aos
99
diferentes eletrólitos utilizados, porém o tipo chumbo-ácido é a que detém o melhor
custo nas aplicações automotivas.
A tecnologia dos super-capacitores ou ultra-capacitores possuem alta
capacidade de carga e descarga, porém com baixa capacidade de autonomia do
veículo; utilização em aplicação específica de frenagem regenerativa.
A tecnologia de volante de inércia, como os capacitores, possuem alta
densidade de potência e baixa densidade energética; aplicação em frenagem
regenerativa; alto custo; menor manutenção que a bateria e alto ciclo de vida.
As pontuações refletem a condição da bateria como produto mais utilizado e
com uma grande gama de aplicações, sendo que o ultra-capacitor e volante de
inércia têm aplicação específica.
Avaliação das alternativas de converter em energia elétrica.
Função Alternativas Função Investimento Resultado Exeqüibilidade F x I x R x E
alternador
10
8
6
10
4800
Integração motor de
partida + alternador
10 6 6 8 2880
Energia de colheita
10
3
8
3
720
Célula à combustível 10 3 8 3 720
Converter em
energia elétrica
Tabela 3.9 - Tabela de pontuação FIRE - converter em energia elétrica.
A tecnologia do alternador é a mais utilizada nos veículos; maior eficácia e
rentabilidade de custo; tendência de fazer parte de sistemas mais avançados em
aplicações futuras.
A tecnologia de integração do motor de partida e alternador é utilizada nas
aplicações com maior controle eletrônico para otimização do consumo de energia e
tendo como conseqüência a redução do consumo de combustíveis e níveis de
emissões.
A tecnologia de energia de colheita é pouco aplicada no setor automotivo.
Existem alguns estudos em aplicações específicas no sistema de ventilação e
reaproveitamento da energia térmica do motor; grande potencial na utilização da
microeletrônica devido à baixa potência energética; como utiliza energia do
ambiente, tem uma fonte inesgotável de energia.
A tecnologia da célula à combustível é promissora devido a sua alta
eficiência operacional; poderá substituir o alternador, com a vantagem de
funcionamento independente do motor à combustão.
100
A pontuação final demonstra o alternador ainda com uma grande atuação,
porém a energia de colheita e célula à combustível com um grande potencial de
evolução em aplicações futuras.
Avaliação das alternativas de mover veículo.
Função Alternativas Função Investimento Resultado Exeqüibilidade F x I x R x E
Propulsão de combustão
interna
10 8 6 8 3840
Propulsão elétrica 10 6 3 3 540
Propulsão através de
célula a combustível
10 3 6 6 1080
Propulsão híbrida 10 6 8 8 3840
Propulsar veículo
Tabela 3.10 - Tabela de pontuação FIRE - mover veículo.
A tecnologia de motor à combustão é dominada, porém existe a
preocupação ambiental com a redução da taxa de emissões e a dependência na
utilização de combustíveis fósseis, mas alternativas estão sendo utilizadas como o
caso do etanol no Brasil.
A tecnologia de motor elétrico tem a vantagem de não produzir emissão de
gases, porém o grande inconveniente tecnológico é a capacidade de autonomia e
tamanho da bateria na aplicação do veículo.
A tecnologia da célula à combustível tem alta eficiência operacional e
também como a elétrica tem zero na taxa de emissões.
A tecnologia híbrida é altamente promissora devido a sua flexibilidade na
combinação das melhores práticas das tecnologias anteriores.
A pontuação demonstra o motor de combustão e tecnologia híbrida em
condições semelhantes e isto é devido à maturidade da tecnologia do motor à
combustão e grande potencial da tecnologia híbrida.
Avaliação das alternativas de sinalizar advertência sonora.
Função Alternativas Função Investimento Resultado Exeqüibilidade F x I x R x E
Buzina 10 10 10 10
10000
Alto-falantes 10 10 8 10
8000
Sinalizar
advertência sonora
Tabela 3.11 - Tabela de pontuação FIRE - sinalizar advertência sonora.
A função de sinalizar advertência sonora é regulamentada por lei, que
restringe a utilização somente para advertir do perigo, porém a utilização da
tecnologia de alto falantes daria a opção de sinais sonoros diferentes para criação
de um novo sistema de sinalização sonora.
101
Avaliação das alternativas de sinalizar advertência visual e iluminar ambiente.
Função Alternativas Função Investimento Resultado Exeqüibilidade F x I x R x E
lâmpadas halógenas 10 8 6 8
3840
lâmpadas de descarga
de gás
10 6 8 8 3840
Leds 10 6 8 8
3840
Sinalizar
advertência visual
e iluminar ambiente
Tabela 3.12 - Tabela de pontuação FIRE - sinalizar advertência visual e iluminar ambiente.
A função sinalizar advertência visual e iluminar ambiente demonstrou uma
pontuação semelhante nas três alternativas e isto é devido ao potencial das duas
últimas tecnologias e a massificação das lâmpadas halógenas.
Avaliação das alternativas de mostrar informação.
Função Alternativas Função Investimento Resultado Exeqüibilidade F x I x R x E
Instrumentos individuais 10 8 3 6 1440
Instrumentos
combinados analógicos
10 8 6 6 2880
Instrumentos
combinados digitais
10 8 3 6 1440
Instrumentos analógicos
convencionais
combinados com
mostradores digitais
10 8 6 8 3840
Mostrador convencional
complementado por
módulo gráfico
10 6 8 6 2880
Mostradores com
módulo gráfico
10 3 8 6 1440
HUD 10 3 8 3 720
Mostrar informação
Tabela 3.13 - Tabela de pontuação FIRE - mostrar informação.
Mostrar informação é uma função que dependerá do desenvolvimento de
outras funções, como por exemplo, a função fornecer conveniência, com a
massificação dos sistemas de navegação, telemática de tráfego, entre outros,
aumentará o número de informações fornecidas ao usuário. Portanto, mostradores
que utilizam módulo gráfico poderão ter um crescimento.
Avaliação das alternativas de fornecer conveniência.
Função Alternativas Função Investimento Resultado Exeqüibilidade F x I x R x E
Telemática de tráfego
10
3
8
3
720
TV digital
10
3
8
3
720
Internet
10
3
8
3
720
Controle de
reconhecimento de sons
10 3 8 3 720
Controle de
reconhecimento de voz
10 3 8 3
720
Fornecer
conveniência
Tabela 3.14 - Tabela de pontuação FIRE - fornecer conveniência.
102
As alternativas para a função fornecer conveniência ainda não se
apresentaram maduras para a produção de veículos em série, são necessários
novos desenvolvimentos para as evoluções das tecnologias.
Avaliação das alternativas de fornecer segurança veicular.
Função Alternativas Função Investimento Resultado Exeqüibilidade F x I x R x E
Sistema de entrada com
acesso remoto
10 8 6 8 3840
Identificação biométrica 10 6 6 6 2160
Sistema através da
modelagem dinâmica do
comportamento humano
10 3 6 3 540
Fornecer
segurança veicular
Tabela 3.15 - Tabela de pontuação FIRE - fornecer segurança veicular.
As alternativas de identificação biométrica e modelagem dinâmica do
comportamento humano estão em desenvolvimento e as aplicações ainda não
demonstram vantagens sobre o sistema de acesso remoto
Avaliação das alternativas de fornecer segurança pessoal.
Tabela 3.16 - Tabela de pontuação FIRE - fornecer segurança pessoal.
Função Alternativas Função Investimento Resultado Exeqüibilidade F x I x R x E
Segurança passiva 10 6 6 8
2880
Segurança ativa 10 6 8 8
3840
Detecção de pedestre 10 3 8 6
1440
Fornecer segurança
pessoal
As alternativas de fornecer segurança pessoal são complementares,
portanto, uma pontuação demonstra somente aquela com o maior potencial de
desenvolvimento.
Avaliação das alternativas de interagir sistema.
Função Alternativas Função Investimento Resultado Exeqüibilidade F x I x R x E
Sistema convencional -
chicote elétrico
10 8 6 8 3840
Comunicação através de
linha de potência
10 6 8 6 2880
Sistema sem fio 10 3 6 6
1080
Interagir sistema
Tabela 3.17 - Tabela de pontuação FIRE - interagir sistema.
Ainda o sistema convencional – chicote elétrico, apresenta o melhor valor
para as aplicações atuais. Outras tecnologias serão complementares em aplicações
específicas, como por exemplo, o sistema sem fio na tecnologia de telemática. Na
comunicação através de linha de potência é necessário melhorar o custo dos
transmissores e receptores para contribuir com a arquitetura eletro-eletrônica.
103
3.5 Fase de desenvolvimento do plano
A fase será desenvolvida com objetivo de fornecer informações à
aprendizagem organizacional para estimular soluções novas, aplicáveis e eficazes
das tecnologias da arquitetura eletro-eletrônica. Esta atividade será efetuada com a
organização e sistematização de uma base de dados tecnológica.
O banco de dados apresenta dois módulos: consulta e atualização (Fig.
3.29), referente à coleta de informações da arquitetura eletro-eletrônica. No módulo
consulta, os usuários acessam o conteúdo bibliográfico das tecnologias disponíveis
pela escolha da função e altenativas tecnológicas. No módulo atualização, após a
verificação no módulo consulta que a tecnologia ou a função que o usuário deseja,
não se encontra na base de dados, ele poderá incluí-la através do ícone na tela
inicial como mostra a Fig. 3.29.
Figura 3.29 - Tela inicial da base de dados. Fonte: Delphi Automotive Systems.
A próxima tela mostra as opções disponíveis para o usuário das funções da
arquitetura eletro-eletrônica (Fig. 3.30). Caso o usuário tenha dificuldade em
compreender o significado da função, basta pressionar o botão do mouse sobre a
função escolhida para que o sistema apresente a descrição da mesma, como
exemplo, a função armazenar energia, na qual o conteúdo disponível é o da página
44 deste trabalho (Fig. 3.31).
104
Figura 3.30 - Tela da base de dados do modo consulta com as opções das funções.
Fonte: Delphi Automotive Systems.
Figura 3.31 - Exemplo de descrição da função
Armazenar, que por definição no dicionário Houaiss da língua portuguesa
é
acumular, juntar
; e energia que significa a capacidade que um corpo, uma
substância ou um sistema físico tem de realizar trabalho. Portanto, a
rmazenar
energia é a capacidade de acumular certa
forma de energia que pode ser utilizada
mais tarde como trabalho. Existem várias opções de armazen
amento de energia,
dentre elas, podem ser citadas e classificadas como mecânicas, elétricas, químicas,
biológicas, nucleares e térmicas.
No caso da energia elétrica, onde a necessidade de utilização
não é
constante ao longo do tempo, torna-se indispensável a
utilização de um dispositivo
que possa suprir esta carência do sistema.
Ao selecionar a opção da função (Fig. 3.32), o usuário terá acesso a uma
análise crítica. Para tanto, basta pressionar o botão do mouse sobre a escolha para
que o sistema mostre-a, como exemplo, a função armazenar energia na qual a
análise crítica disponível é o da página 98 deste trabalho (Fig. 3.33). O banco de
dados disponibilizará as opções com as alternativas tecnológicas.
105
Figura 3.32 - Tela da base de dados do modo consulta com as opções de alternativas tecnológicas.
Fonte: Delphi Automotive Systems.
Figura 3.33 - Exemplo de análise crítica da função
Avaliação das alternativas de armazenar energia.
Função Alternativas Função Investimento Resultado Exeqüibilidade F x I x R x E
Bateria
10 8 8 8
5120
Ultra capacitor
10 6 6 6
2160
Volante de Inércia
10 3 6 3
540
Armazenar energia
Tabela 3.8 - Tabela de pontuação FIRE - armazenar energia.
A tecnologia da bateria é madura; o tipo de armazenamento de energia
mais
comum nos veículos atuais; há várias opções de eletrólitos (catalisado
r) para
atender diferentes aplicações automotivas; há
grande variação de custo devido aos
diferentes eletrólitos utilizados, porém o tipo chumbo-ácido é a que deté
m o melhor
custo nas aplicações automotivas.
A tecnologia dos super-capacitores ou ultra-capacitores
possuem alta
capacidade de carga e descarga, porém com baixa capacidade de autonomia do
veículo; utilização em aplicação específica de frenagem regenerativa.
A tecnologia de volante de inércia, como os capacitores,
possuem alta
densidade de potência e baixa densidade energética;
aplicação em frenagem
regenerativa; alto custo; menor manutenção que a bateria e alto ciclo de vida.
As pontuações refletem a condição da bateria como produto mais utilizado e
com uma grande gama de aplicações, sendo que o ultra-
capacitor e volante de
inércia têm aplicação específica.
Ao selecionar a alternativa tecnológica (Fig. 3.32), o usuário terá acesso ao
conteúdo bibliográfico, basta pressionar o botão do mouse “visualizar ref.
bibliográficas” para que a base de dados acesse o conteúdo na intranet da empresa,
a figuras 3.34, 3.35 e 3.36, na qual mostra a maneira que está organizada o banco
de dados tecnológico da arquitetura eletro-eletrônica da empresa.
106
Esta tela mostra a primeira divisão com todas as funções da arquitetura
eletro-eletrônica (Fig. 3.34).
Figura 3.34 - Tela da intranet da empresa com as divisões das funções da AEE.
Fonte: Delphi Automotive Systems.
A tela a seguir mostra a subdivisão com todas as alternativas da função
armazenar energia (Fig. 3.35).
Figura 3.35 - Tela da intranet da empresa com as alternativas tecnológicas da AEE.
Fonte: Delphi Automotive Systems.
107
A última tela mostra o conteúdo bibliográfico levantado referente à função
armazenar energia e alternativa bateria (Fig. 3.36).
Figura 3.36 - Tela da intranet da empresa com as referências bibliográficas da função: armazenar
energia - alternativa: bateria. Fonte: Delphi Automotive Systems.
108
O fluxograma sistematiza o processo de consulta e atualização da base de
dados da arquitetura eletro-eletrônica.
Fluxograma de consulta/atualização do banco de dados
Consulta de informações de tecnologia,
produto e sub-sistema da AEE
É armazenar energia?
É converter em energia
elétrica?
É propulsar veículo?
É sinalizar advertência
sonora?
É sinalizar advertência
visual ou iluminar
ambiente?
É fornecer
conveniência?
É fornecer segurança
veicular?
É fornecer segurança
pessoal?
É interagir sistema?
Adicionar a nova função e tecnologia ou produto
ou sub-sistema no banco de dados, bem como as
referências bibliográficas
Não
FIM
Não
Não
Não
Não
Não
Não
Não
Não
Sim
Escolher
alternativa.
Escolher
alternativa.
Escolher
alternativa.
Escolher
alternativa.
Escolher
alternativa.
Escolher
alternativa.
Escolher
alternativa.
Escolher
alternativa.
Escolher
alternativa.
Sim
Sim
Sim
Sim
Sim
Sim
Sim
Sim
Baterias
Volante de inércia
Super-capacitores
Alternador
Integração motor de partida e alternador
Energia de colheita
Célula à combustível
Propulsão de combustão interna
Propulsão através de células à combustíveis
Propulsão elétrica
Lâmpadas de descarga de gás
Alto-falantes
Buzina
Leds
Lâmpadas halógenas
Instrumentos combinados analógicos
Instrumentos individuais
Instrumentos combinados digitais
Mostrador convencional
complementado por módulo gráfico
Instrumentos analógicos convencionais
combinados com mostradores digitais
Mostradores com módulo gráfico
HUD
Telemática de tráfego
TV digital
Internet
Propulsão híbrida
Comando por reconhecimento de sons
Comando por reconhecimento de voz
Sistema de entrada com acesso remoto
Identificação biométrica
Segurança passiva
Segurança ativa
Comunicação através de linha de potência
Sistema sem fio
Sistema convencional - chicote elétrico
Sistema através da dinâmica do
comportamento humano
É mostrar informação?
Sim
Escolher
alternativa.
Não
Detecção de pedestre
Consulta as referencias bibliográficas
armazenadas no banco de dados
109
4 CONCLUSÕES
A configuração otimizada da arquitetura eletro-eletrônica é difícil de ser
determinada. O desenvolvimento envolve a interação de todos os componentes
elétricos e eletrônicos do veículo, como os atuadores, sensores, interruptores,
módulos eletrônicos, redes de circuitos de sinais e potência. A definição do sistema
elétrico veicular depende da interação dos seus componentes e outros fatores, como
a combinação do conteúdo de opcionais do veículo, os diferentes mercados
consumidores, as regulamentações dos países e a concorrência no mercado.
Por este motivo, torna-se necessário: um conhecimento das tecnologias da
arquitetura eletro-eletrônica, as condições que envolvem o mercado, os
consumidores e as legislações para a aplicação no desenvolvimento do veículo.
Nessa dissertação limitou-se à avaliação tecnológica, utilizando a metodologia do
valor, não sendo analisadas as demais condições. A utilização da metodologia do
valor que originalmente é aplicada com objetivo de otimização de custo, foi
executada de uma forma diferente, como uma avaliação tecnológica. Esta
abordagem foi eficiente principalmente na análise funcional, onde se extraem os
bloqueios de uma visão pragmática através de produtos ou subsistemas. A
abordagem funcional simplifica a compreensão do sistema através de uma visão
genérica, aumentando a possibilidade de soluções tecnológicas inovadoras; a
abordagem por produto restringe as opções tecnológicas, dificulta o entendimento
global e a visão é específica do veículo analisado.
Neste trabalho foi possível ter uma visão ampla das tendências e
oportunidades tecnológicas, os motores à combustão embora tenham a pressão das
questões ambientais são competitivos no custo e poderão auxiliar a massificação
dos veículos híbridos, que têm a flexibilidade de combinar as vantagens das demais
tecnologias. Os produtos eletrônicos de conveniência devido a sua rápida
atualização no mercado deverão ser conectados ao veículo por interatividade.
Conforme os usuários da base de dados tecnológica contribuam com os conteúdos
bibliográficos, será obtida uma melhor análise crítica das funções.
A função e classificação das alternativas tecnológicas levantadas para a
arquitetura eletro-eletrônica provocaram debates informais e críticas construtivas na
organização, contribuindo com a validação da metodologia empregada e criando um
ambiente propício para o aprendizado.
110
No etapa de classificação das funções, os critérios de uso e estima e função
identificadora e agregada, não foram relevantes para a execução do trabalho,
podendo ser suprimidas.
O parâmetro Função do método FIRE não foi eficaz na análise para a
aplicação proposta da arquitetura eletro-eletrônica. Todas as alternativas atendem a
esse parâmetro, portanto não foi relevante sua pontuação. Nos demais parâmetros,
o método apresentou os resultados esperados pela análise do conhecimento
adquirido.
Outros métodos em substituição a metodologia do valor podem ser
realizados para atender uma análise da arquitetura eletro-eletrônica, porém a
importância do aprendizado organizacional é fundamental.
A base de dados tecnológica apresenta uma estrutura simples. É necessário
instituir um sistema de busca eficiente, aperfeiçoar os acessos de consulta,
padronizar as descrições das funções e das análises críticas.
Para Canongia, et. al.(2004), a competitividade engloba dois fatores: a
excelência de desempenho ou eficiência técnica das empresas ou produtos e a
capacidade de desenvolver processos sistemáticos de busca por novas
oportunidades tecnológicas, via produção e aplicação de conhecimento.
Esta nova aplicação da metodologia do valor mostra uma sistemática que
agrega valor à informação através da análise crítica, estimula o aprendizado
contínuo nas discussões em grupo e provoca a troca de experiências entre as
pessoas para fortalecer o conhecimento tecnológico da organização.
O sucesso da sistemática depende da interação e vontade das pessoas em
adicionar valor pessoal, ao grupo e à organização. A aprendizagem não depende
somente de disponibilizar as informações, é fundamental a dinâmica da troca de
idéias e experiências entre as pessoas.
Para Rozenfeld, et. al. (2006), o ambiente criado para o desenvolvimento do
conhecimento não é de responsabilidade dos gestores, depende da interação dos
profissionais, cabe aos gestores gerar ações e condições que estimulem essa
prática.
A manutenção do ambiente ideal à aprendizagem depende da continuidade
dos objetivos pessoais e da organização, pois a permanência da sistemática
apresentada dependerá das contribuições e consultas às referências da base de
dados tecnológica.
111
5 SUGESTÃO PARA TRABALHOS FUTUROS
A sugestão para trabalhos futuros compreende a continuidade do assunto e
ampliação dos conceitos de aprendizagem organizacional.
Como visto no início das conclusões deste trabalho, uma das dificuldades do
projeto do sistema elétrico veicular é a definição da arquitetura eletro-eletrônica
ideal. Um dos trabalhos que podem ser desenvolvidos é a definição dos parâmetros
e o algoritmo que definirá a arquitetura eletro-eletrônica ideal para uma determinada
condição de contorno.
Uma verificação comparativa com a aplicação de outros métodos em
substituição à metodologia do valor, como workshops e entrevistas com
especialistas, monitoramento tecnológico, análise competitiva para a avaliação do
sistema elétrico veicular.
A aplicação de outras técnicas de avaliação das alternativas tecnológicas,
com diferentes formas de análise ou pontuação, como análise por custo e análise
ponderacional. A aplicação da sistemática utilizada neste trabalho para outros
sistemas automotivos como motores, carroceria, suspensão e também para outros
sistemas complexos como navios, trens e aviões.
A criação de um algoritmo para melhorar o gerenciamento das informações
e facilitar as consultas, as atualizações e as buscas do conteúdo bibliográfico da
base de dados tecnológica da arquitetura eletro-eletrônica.
112
6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ADLER, R.; DESMARES, P.; SPRACKLEN, J. An Ultrasonic Remote Control for
Home Receivers. Consumers Electronics, IEEE Transactions on. v. 28, n.1, p.
123-128, fevereiro 1982.
AFRIDI, K.K.; TABORS, R.D.; KASSAKIAN, J.G. Alternative electrical distribution
system architectures for automobiles. Power Electronics in Transportation, 1994.
Proceedings, Dearborn, MI, USA. p.33-38,
20-21 de outubro 1994
.
ALRABADY, A.I.; MAHMUD, S.M. Some attacks against vehicles' passive entry
security systems and their solutions. Vehicular Technology, IEEE Transactions
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