1. PROGRAMA PRIORITÁRIO: EFICIÊNCIA ENERGÉTICA E

SEGURANÇA VEICULAR ATIVA

2. ALVO: Empresas do setor automotivo com ênfase na cadeia de

fornecedores

3. PRAZO DE VIGÊNCIA: 05 anos

4. INTRODUÇÃO GERAL

O Programa de Eficiência Energética e Segurança Ativa visa contribuir, no

âmbito do programa Rota 2030, para o desenvolvimento tecnológico do setor

automotivo no País envolvendo toda a cadeia. Ao longo dos 05 anos de sua

duração espera-se reduzir significativamente nossa dependência tecnológica do

exterior, agravada no período do programa Inovar-Auto.

O presente programa abrange linhas de atuação incluídas na linha

programática V- estímulo à produção de novas tecnologias relacionadas a

biocombustíveis (leia-se motores a combustão interna), segurança veicular

e propulsão alternativa a combustão (leia-se combustão pura), neste

documento divididas em 03 eixos:

Eixo 1: Tecnologias para motores a combustão Interna otimizando o

uso de biocombustíveis.

Eixo 2: Sistemas de propulsão híbrida/ elétrica

NOME 43.588.755/0001-61

NOME EMPRESARIAL ICT

ENDEREÇO São Paulo

ESTADO 05507-000

PESSOA DE CONTATO (11) 3132-4000

E-MAIL

NOME DO BANCO Banco do Brasil CÓDIGO DO BANCO 001 AGÊNCIA 1897-x C.C. ESPECÍFICA 18774-7

ANEXO I

TERMO DE REFERÊNCIA PARA PROPOSIÇÃO DE PROGRAMAS PRIORITÁRIOS

INSTITUIÇÃO PROPONENTE (COORDENADORA)

Fundação para o Desenvolvimento Tecnológico da Engenharia

FDTE

projetos@fdte.org.br

DADOS BANCÁRIOS PARA DEPÓSITO

CNPJ

NATUREZA JURÍDICA

CIDADE

CEP

TELEFONE

Avenida Afrânio Peixoto, 412 - butantã

São Paulo

Felipe Varela Tonella

Eixo 3: Segurança veicular ativa

No eixo 1, Tecnologias para motores a combustão interna otimizando o

uso de biocombustível:

São propostas linhas de atuação que preveem: o projeto e construção

de protótipos de um motor sobre alimentado e injeção direta com nova

topologia (exemplo: Ciclo Miller) a partir de um motor base com VVT,

modificando-se camisa, pistão e cabeçote e outros componentes,

melhoria dos motores flex fuel atuais atendendo demandas atuais das

montadoras, ampliação da utilização de gás natural veicular (GNV) e

biogás em motores através da melhoria da eficiência térmica, e

viabilização do aumento gradativo de biocombustíveis no uso de Diesel

comercial.

Trata-se de um conjunto de linhas de atuação com significativo impacto

nacional por buscar soluções tecnológicas para o uso de

biocombustíveis (etanol, biogás e biodiesel), associada a uma forte

capacitação de recursos humanos em nível de pós-graduação criando

uma competência nacional para o projeto de motores.

As linhas de atuação por abrangerem motores ciclo Otto e ciclo Diesel,

fornecem a presente proposta forte horizontalidade atingindo quase

todos os tipos de produtos automotivos relacionados no subitem 2 das

Premissas para Análise das Propostas de Programas Prioritários.

No eixo 2, Sistemas de propulsão híbrida/ elétrica:

São propostas linhas de atuação que preveem: no final de 05 anos obter

um protótipo de um sistema de propulsão híbrida operando, totalmente

validado conforme as especificações de projeto, contendo todos os

componentes, gerador, baterias (a partir das células de lítio),

conversores, inversores de acionamento e motores elétricos de

acionamento, projetados e construídos no âmbito do presente programa

e ainda todos os módulos de gerenciamento eletrônico também

desenvolvidos no âmbito do programa. . As linhas de atuação preveem

o uso de ferramentas modernas para o projeto e simulação, construção

de protótipos dos componentes e validação a partir dos requisitos de

projeto fixados.

Trata-se de um conjunto de linhas de atuação com significativo impacto

nacional, totalmente voltado para a cadeia de fornecedores do setor

automotivo, seja relativo aos fabricantes de componentes ou aos de

módulos de gerenciamento, contribuindo para que empresas nacionais

possam se preparar para lançarem novos produtos, específicos para

aplicação em veículos leves ou pesados. Associado a este

desenvolvimento ocorrerá forte capacitação de recursos humanos em

nível de pós-graduação criando uma competência nacional para o

projeto e implementação de componentes para sistemas híbridos de

propulsão veicular.

As linhas de atuação enfatizam sistemas de propulsão híbrida, mas vale

ressalvar que o sistema de propulsão puramente elétrica a menos do

módulo de carregamento de bateria é praticamente um subconjunto do

sistema híbrido, evidentemente com suas características própria que

impactam mais no gerenciamento eletrônico. Adicionalmente os

princípios gerais atendem tanto veículos leves como veículos pesados e

outros de aplicação mais específicas como empilhadeiras.

No eixo 3, Segurança veicular ativa:

São propostas linhas de atuação que preveem no final de 05 anos obter

Projeto e implementação de 5 (cinco) veículos plataformas para o

desenvolvimento de funções de segurança ativa, distribuídas

regionalmente pelo País (Sul, Sudeste, Centro Oeste e Nordeste/Norte

com pelo menos um veículo em cada região) com várias entidades

executoras no país, compreendendo resumidamente:

Sistema de direção avançada e segurança ativa

Desenvolvimento de um simulador de ambientes de rodagem

Brasileiras para desenvolvimento de produtos adaptados às nossas

condições sócio-econômico e de geografia.

Estudos de desempenho dos sensores e atuadores de segurança

ativa (Radar, LiDAR, etc.) para as condições de tráfego, geografia e

cultura do Brasileiro.

Desenvolvimento de potenciais fornecedores nacionais para os

produtos de alta tecnologia usados na segurança ativa e condução

semi-autônoma, potencialmente para o desenvolvimento de softwares

de controle e gerenciamento, e processamento de imagens em tempo

real.

Desenvolvimento de tecnologia para criação de infra-estrutura de

comunicação entre veículos (V2V) e veículo-via (V-via), com potencial

para mitigar o alto número de acidentes anuais no Brasil

As várias linhas descritas acima para o eixo da Segurança Ativa terão

significativo impacto nas novas gerações de produtos lançadas pela

indústria automotiva. Entre as grandes oportunidades que se abrem para

o Brasil são: os softwares precisam se adequar ao país de destino, o

hardware para as novas funções de segurança ativa ainda estão em

constante evolução e precisam de estudos para novos materiais ou

tecnologias.

A comunicação 5G vem sendo preparada para entrar em regime

comercial globalmente, e permitirá criar aplicações para solucionar

problemas antigos e também para os novos. A infra-estrutura para

suportar essa nova camada de comunicação gerará demandas para

comunicação V2V e V-via.

5. Estratégias

Destacamos as seguintes estratégias adotadas no presente:

Maximizar a execução das linhas de atuação (projetos) na estrutura de

rede, com grupos de pesquisa distribuídos pelas diferentes regiões do

País.

Estabelecer nos diferentes eixos linhas de atuação que criem

competência no País combinadas com outras que visam solucionar

demandas atuais.

Priorizar a implementação de protótipos e o seu funcionamento

devidamente validado.

Atuar na execução com um expressivo número de pós graduandos, seja

de mestrado ou doutorado, visando fortalecer a engenharia nacional,

hoje muito dependente do exterior.

6. INFORMAÇÕES REFENTE AS PREMISSAS ESTABELECIDAS

Como poderá ser verificado o presente programa não é voltado para uma

única empresa ou região, muito pelo contrário, ela estabelece na maioria de suas

linhas de atuação que a execução seja feita por várias instituições executoras,

distribuídas pelas diferentes regiões do País, atuando numa estrutura de rede

para aumentar a sinergia na execução visando garantir o sucesso do programa.

Consideramos que a temática abordada é atual e importante para o País,

identificando nossas demandas mais urgentes e criando uma competência

nacional no setor, com forte atenção para a cadeia produtiva.

A capilaridade pretendida será obtida na execução das linhas de atuação,

com a participação das fundações próximas aos executores, que

indubitavelmente é a forma mais eficiente de obtê-la. O executor terá a opção

por esta escolha.

Com relação a horizontalidade da proposta ela ficará clara no decorrer

deste documento. Muitas vezes a opção de utilizar componentes no porte de um

veículo leve, deve-se apenas a uma questão de custo da execução, mas em

geral os resultados e formação de competência vale para todos os tipos de

veículos.

7. GOVERNANÇA TECNOLÓGICA DO PROGRAMA

7.1 A governança tecnológica do programa Eficiência Energética e Segurança

Ativa, será exercida por um Conselho Tecnológico constituído por 18 membros

com perfil técnico coerente com o do programa, sendo 12 de empresas do setor

automotivo incluindo a cadeia de fornecedores, onde 06 serão indicados pela

AEA, 02 pela ANFAVEA, 02 pelo SINDIPEÇAS, 01 pela ANPROTEC e 01 pela

ABVCAP. Os 06 restantes serão da comunidade acadêmica sendo 03 da

engenharia mecânica e 03 da engenharia elétrica e afins, obedecendo uma

distribuição regional pelo País e serão indicados 01 pela FDTE e os outros 05

membros pela CONFIEES. O presidente do Conselho Tecnológico será um de

seus membros, eleito no âmbito do mesmo, com direito ao voto de decisão em

caso de empate.

7.2. O Conselho Tecnológico terá as seguintes atribuições:

Sugerir diretrizes técnicas complementares para os projetos (linhas de

atuação) definidos pelo programa,

Fixar critérios para acompanhamento e avaliação dos resultados e

relatórios técnicos dos projetos executados no âmbito do programa;

Avaliar a execução e resultados obtidos por cada projeto.

Elaborar as chamadas públicas para selecionar as entidades que

executarão os projetos (linhas de atuação) estabelecidas pelo programa.

Realizar através de uma comissão técnica por ela indicada a seleção

dos executores dos projetos.

7.3. A partir do programa aprovado pelo Conselho Gestor do Programa Rota

2030, que define os projetos a serem executados, o Conselho Tecnológico do

programa vai elaborar, a partir de um grupo técnico de apoio por ele constituído,

a chamada pública para a seleção dos executores. Uma vez elaborada a

chamada pública para escolha das entidades executoras, a mesma será enviada

ao Conselho Gestor do Rota 2030 para a partir do seu grupo técnico de apoio

aprovar a chamada e selecionar as entidades executoras após a publicação da

mesma. Entendemos que esta é a forma para a execução do programa ocorrer

com a maior transparência e isenção possível, mesmo que tome algum tempo.

Entendemos que o Conselho Gestor não deve se furtar a este procedimento,

pelo sucesso do programa.

Caso o Conselho Gestor não adote este procedimento caberá ao Conselho

Tecnológico do programa realizar a escolha dos executores através de chamada

pública adotando os mesmos procedimento sugerido ao Conselho Gestor.

7.4. Após a seleção das entidades executoras, estas atuarão com o apoio das

suas fundações locais (opcional) que terão coparticipação na taxa de

administração.

8. ESTIMATIVA ORÇAMENTÁRIA

Abaixo é apresentado o valor estimado total do programa e os valores

correspondentes de cada eixo.

Total do Programa R$ 84. 876.000,00

Eixo 1 Tecnologias para motores a combustão Interna otimizando o uso

de biocombustíveis. R$ 39.466.000,00

Eixo 2 Sistemas de propulsão híbrida/ elétrica R$ 26.635.000,00

Eixo 3 Segurança veicular ativa R$ 18.775.000,00

CAPTAÇÃO PRETENDIDA R$ 85.000.000,00

EIXO 1: TECNOLOGIAS PARA MOTORES A COMBUSTÃO INTERNA

OTIMIZANDO O USO DE COMBUSTÍVEL

1. Nome do Eixo 1: Aumento da Eficiência Energética de Propulsão para

Veículos Utilizando Biocombustíveis

2. Público Alvo:

Empresas montadoras e sistemistas do setor automotivo.

3. Prazo de Vigência:

05 anos

4. Objetivo Geral:

Desenvolver pesquisas para aumentar a eficiência energética e reduzir as

emissões atmosféricas de conjuntos de propulsão para veículos e de melhorar o

desempenho dos motores de combustão interna utilizando biocombustíveis.

Desenvolver pesquisas para adequar os motores de combustão interna ao

uso eficiente de biocombustíveis e suas misturas (etanol, biodiesel e biogás) nos

regimes de operação característicos de veículos híbridos.

Desenvolver pesquisas em componentes e sistemas auxiliares a serem

utilizados em plataformas de propulsão elétrica e híbrida.

5 Objetivos Específicos:

5.1 – Desenvolvimento de Plataforma de Propulsão Utilizando Eixo de

Transmissão Elétrica.

Esse projeto tem como objetivo o desenvolvimento de uma plataforma

otimizada com sistema de propulsão alternativo que utiliza um motor elétrico

provendo força motriz ao eixo de tração em conjunto com banco de baterias

alimentado por um motor de combustão interna otimizado para funcionamento

em faixa de melhor rendimento térmico. Para esse desenvolvimento foram

estabelecidos os seguintes objetivos:

- Melhoria da eficiência térmica da plataforma de propulsão de 20 a 30%

quando aplicada a ônibus urbanos;

- Melhoria da eficiência térmica da plataforma de propulsão de 15 a 25%

quando aplicada a veículos de carga;

- Redução de emissões de material particulado de 15 a 25%;

- Redução de emissões de óxidos nítricos de 15 a 30%;

- Utilização de biocombustíveis para redução das emissões de dióxido de

carbono considerando o tanque-a-roda do veículo base;

- Aplicação da plataforma de propulsão em um veículo para medição da

eficiência energética e das emissões em condições reais de uso (Real

Driving Emissions - RDE) utilizando analisador embarcado.

5.2 - Pesquisa, Desenvolvimento e Construção de Protótipo de Motor

Flex-fuel Otimizado para o Etanol

Esse projeto tem como objetivo a pesquisa, desenvolvimento, prototipagem

e teste de um protótipo demonstrador de um motor de alta eficiência a etanol,

sobrealimentado, utilizando conceitos de downsizing e downspeeding, com ciclo

Miller, flex-fuel porém otimizado para etanol, com as seguintes características:

- Melhoria de 10 a 15% que a média dos motores de mesma cilindrada quando

utilizado gasolina tipo C, 20 a 25% mais eficiente quando usado etanol

em ciclo de homologação e consumo (FTP75 e Highway);

- Redução das emissões de dióxido de carbono em ciclo de homologação

FTP75 de 15 a 25% nos motores Flex-fuel utilizando etanol hidratado em

ciclo de homologação e consumo (Highway);

- Manutenção da durabilidade em relação ao motor base após as alterações

executadas.

5.3 - Objetivos Específicos – Melhoria dos Motores Flex-fuel Atuais

Esse projeto tem como objetivo a melhoria da eficiência dos motores Flex-

fuel atualmente comercializados no mercado brasileiro, visando aumento do

rendimento térmico, redução da diferença de consumo entre gasolina e etanol,

redução das emissões e manutenção da durabilidade.

Para isso foram estabelecidos os seguintes objetivos específicos:

- Melhoria de 5 a 10% do consumo de combustível dos motores Flex-fuel

utilizando etanol hidratado;

- Redução para 15 a 20% da diferença de consumo entre etanol e gasolina

nos motores Flex-fuel;.

- Redução das emissões de dióxido de carbono em ciclo de homologação

FTP75 de 10% nos motores Flex-fuel utilizando etanol hidratado;

- Manutenção da durabilidade do motor base após as alterações executadas.

5.4 - Objetivos Específicos – Ampliação da Utilização de Gás Natural

Veicular (GNV) e Biogás em Motores

Esse projeto tem como objetivo ampliar a utilização do gás natural e biogás

em motores de combustão interna através da melhoria da eficiência térmica,

aumento da durabilidade e redução das emissões.

Para isso forma estabelecidos os seguintes objetivos específicos:

- Criação de protótipo de motor capaz de rodar em modo quadricombustível

(Flex-fuel mais GNV/Biogás) com eficiência energética de 10 a 15%

maior quando utilizado GNV/biogás purificado em comparação a

veículos com kit de conversão a gás de quinta e sexta geração e motores

quadricombustíveis já existentes.

- Desenvolvimento e aperfeiçoamento da tecnologia e kits de conversão

bicombustível(Dual-fuel) Diesel-gás para motores pesados;

- Desenvolvimento prático de protótipo de motor pesado ciclo Otto

funcionando exclusivamente com GNV ou biogás a partir da utilização

de um motor ciclo Diesel como base de desenvolvimento, visando

estabelecer um linha de pesquisa para “Ottolização” de motores Diesel.

- Teste de novos componentes como: velas de ignição, válvulas guias de

válvulas, sedes de válvulas, entre outros, dedicados a aplicações

utilizando GNV ou biogás, visando avaliação da durabilidade e

desenvolvimento de novos componentes;

- Redução das emissões de dióxido de carbono em ciclo de homologação

FTP75 para motores leves e ESC para pesados de 10 a 20% nos

motores protótipos utilizando GNV;

- Durabilidade do protótipo do motor equivalente aos motores Flex-fuel

convencionais hoje comercializados.

5.5 Objetivos Específicos: Viabilização do aumento gradativo do teor

de biocombustíveis no óleo diesel comercial

Esse projeto visa viabilizar o aumento gradativo do teor de biocombustíveis

de diversos tipos e origens no óleo diesel comercial utilizado nos motores atuais,

através da pesquisa e desenvolvimento visando a melhoria da eficiência térmica,

aumento da durabilidade e manutenção das emissões dentro dos limites

vigentes tendo como objetivo específico:

- Desenvolver sistemas de pós tratamento capazes de alcançar a durabilidade

para emissões estabelecidos por norma com níveis de biocombustíveis

de até 30%;

- Redução 50% nos períodos das janelas de manutenção de motores

operando com concentrações acima de 50% de biocombustíveis;

- Melhoria de 10% da eficiência térmica de motores utilizando altas

concentrações (superiores a 30%) de biocombustíveis;

5.6 Objetivos Específicos: Impacto da diluição de etanol em óleos

lubrificantes de baixa viscosidade no desempenho tribológico de motores

Flex-Fuel

Este projeto tem como objetivo geral a análise do efeito da diluição de

etanol na viscosidade e no desempenho dos aditivos com funcionalidades

tribológicas (e.g. modificadores de atrito, anti-desgaste, extrema pressão e

modificadores de viscosidade) de óleos de baixa viscosidade. Em particular, o

projeto visa também a investigação da influência da diluição de etanol no

desempenho tribológico do sistema anel-cilindro considerando novas

tecnologias de acabamentos superficiais de cilindros de motores de combustão

interna.

Para tanto, foram estabelecidos os seguintes objetivos específicos:

– Determinação da variação da viscosidade e reologia dos lubrificantes com

diferentes diluições de etanol compatíveis com as observadas em veículos Flex-

Fuel.

– Quantificação da variação do coeficiente de atrito dos lubrificantes na

presença de etanol em diferentes regimes de lubrificação e operação de motores

Flex-Fuel.

– Avaliação do impacto da diluição de etanol no atrito e desgaste do sistema

anel-cilindro com novas tecnologias de acabamentos superficiais.

– Melhoria da eficiência energética e garantia do funcionamento adequado

de motores Flex-Fuel a partir da adequação de novas tecnologias de óleos de

baixa viscosidade e acabamento superficial (já utilizados no mercado europeu e

japonês) com as particularidades dos combustíveis brasileiros.

6 Linhas de Atuação

6.1 - Linhas de atuação (referente ao projeto do item 5.1 - Desenvolvimento de

Plataforma de Propulsão Utilizando Eixo de Transmissão Elétrica)

Pesquisa sobre componentes e desenvolvimento de projeto para

construção de uma plataforma de propulsão da qual utilize subsistemas

otimizados para aumento da eficiência térmica e redução de emissões. As

pesquisas para alcançar tais objetivos terão diferentes frentes como:

- Pesquisa sobre baterias nos quesitos de carga, densidade energética, peso

e condições de recarga visando especificar ou desenvolver um conjunto

de baterias otimizado para a aplicação da plataforma de propulsão.

- Pesquisa sobre motores e componentes elétricos, essa linha de pesquisa

visa estabelecer os conjuntos mais eficientes de motores geradores e

inversores de potência para a aplicação de subsistemas de frenagem

regenerativa.

- Pesquisa sobre ciclos alternativos em motores de combustão interna (ciclos

Atkinson e/ou Miller) em condições de demanda e rotação, otimizadas

para aumento da eficiência térmica e otimização da recarga do banco de

baterias aliada a utilização de combustíveis alternativos.

- Pesquisa e desenvolvimento para aplicação da plataforma de propulsão

desenvolvida, em veículo visando realização da calibração de

dirigibilidade e posterior testes em condição real de uso.

6.2 Projeto de um Motor (referente ao objetivo do item 5.2 - Pesquisa,

desenvolvimento e Construção de Protótipo de Motor Flex-fuel Otimizado para

o Etanol)

Projeto, pesquisa, simulação e construção de um protótipo de motor de

combustão interna de baixa cilindrada que utilize ciclos alternativos (Atkinson

e/ou Miller) e possíveis métodos alternativos de combustão (CAI, HCCI, etc.) em

conjunto com injeção direta Flex-fuel, sobrealimentação, e duplo comando de

válvulas variável. Avaliação de componentes e tecnologias complementares que

permitam aumentar a eficiência térmica. A possível utilização de razão de

compressão variável para a melhoria da eficiência térmica com o etanol através

da utilização de comandos de válvula variáveis que permitam alteração da taxa

de compressão dinâmica do motor visando viabilizar um consumo eficiente

também na gasolina pois a taxa de compressão geométrica que será usada no

motor será a a ideal para o etanol. Para isso se realizarão estudos Adquirir

conhecimentos do estado da arte envolvendo temas como: Ciclos Alternativos

de Combustão (Atkinson e Miller ), Simulações para flex-fuel e formação da

mistura para tecnologia de injeção direta de etanol.

6.3 - Linhas de atuação (referente ao projeto do item 5.3 - Melhoria dos Motores

Flex-fuel Atuais)

Para a criação de uma base de desenvolvimento nacional para pesquisas

e desenvolvimento de novos conceitos de calibração, sistemas e componentes

para os motores Flex-fuel atuais, foi adotada uma estratégia da qual

empreenderá inicialmente no alinhamento com os setores de pesquisa e

desenvolvimento das empresas interessadas através de um ciclo de reuniões

com montadoras, sistemistas e fornecedores, visando estabelecer as bases do

projeto.

Uma vez essas bases definidas, será necessária a adequação das

instalações para pesquisa e desenvolvimento de motores de acordo com o

utilizado atualmente na indústria automotiva. Uma vez que as instalações do IPT

estejam aptas a realizar tais atividades essas instalações proverão uma base

para a aplicação do conhecimento gerado nas fases seguintes.

Para que possam os projetos de desenvolvimento ser executados a seguir

é necessária a criação de uma base de conhecimento em motores Flex-fuel

através de pesquisas teóricas sobre motores a etanol e possíveis tecnologias a

ele aplicadas assim como a necessária simulação em modelos computacionais

antes de serem prototipadas e testadas nas fases seguintes.

Uma vez simulada será necessário os testes práticos de desenvolvimento

de estratégias de calibração da central eletrônica com o motor em funcionamento

e validação das calibrações e alterações realizadas.

A última linha de atuação visa criar capacitação para calibração e testes de

desempenho emissões e durabilidade de motores utilizando os novos protótipos

de sistemas e componentes em desenvolvimento.

6.4 - Linhas de Atuação (referente ao projeto do item 5.4 - Objetivos Específicos

– Ampliação da Utilização de Gás Natural Veicular (GNV) e Biogás em Motores)

Visando difundir e ampliar a utilização de um combustível que possui um

menor custo para o usuário, e com menores emissões de gases de efeito estufa

entre eles o dióxido de carbono, somado ao fato da oferta crescente de GNV

advindo da exploração do pré-sal no Brasil e do biogás advindo do setor

agropecuário e sucroenergético, foram criadas as seguintes linhas de atuação

para chegar aos objetivos acima citados.

Para a criação de uma base de desenvolvimento nacional para pesquisas

e desenvolvimento de novos conceitos de calibração, sistemas e componentes

para os motores que utilizem GNV ou biogás, foi adotada uma estratégia da qual

empreenderá inicialmente na criação de grupos de trabalho com suas

respectivas empresas interessadas para dividir os trabalhos entre grupos para

projetos com foco em motores leves, e grupos com foco em motores pesados.

Uma vez esses grupos criados serão realizadas reuniões visando alinhar

os trabalhos a serem realizados e os recursos que as empresas interessadas

poderiam oferecer para o projeto.

Uma vez com esses alinhamentos feitos, será necessária a adequação das

instalações disponíveis para pesquisa e desenvolvimento de motores de acordo

com o utilizado atualmente na indústria automotiva. Uma vez que as instalações

estejam aptas a realizar tais atividades essas instalações proverão uma base

para a aplicação do conhecimento gerado nas fases seguintes.

Para que os projetos de desenvolvimento possam ser executados a seguir

é necessária a criação de uma base de conhecimento em motores a GNV e

biogás através de pesquisas teóricas sobre esses motores e possíveis

tecnologias a ele aplicadas.

Após a fase de das pesquisas teóricas serão realizados testes práticos de

desenvolvimento de estratégias de calibração da central eletrônica com o motor

em funcionamento e validação das calibrações e alterações realizadas.

6.5 - Linhas de Atuação (referente ao projeto do item 5.5 - Objetivos

Específicos: Viabilização do aumento gradativo do teor de biocombustíveis no

óleo diesel comercial)

Para ampliar o uso de biocombustíveis e seus benefícios para o país e o

meio ambiente, esse projeto visa através do desenvolvimento de testes, novas

calibrações e componentes, aumentar a robustez de motores que utilizem altos

teores de biocombustíveis. Permitindo que os combustíveis renováveis sejam

utilizados sem prejuízos ao usuário e a o meio ambiente ao longo da vida útil do

motor.

Para que tais pesquisas possam ser realizadas é necessário um

desenvolvimento visando avaliar os impactos dos altos teores de

biocombustíveis nos motores atuais e em seus respectivos sistemas de pós

tratamento, para isso seriam necessários novos testes de durabilidade, e

avaliação dos componentes do sistema de pós tratamento.

Uma vez analisados e definidos os impactos dessa aplicação, serão

analisadas diversas soluções para contornar ou mitigar tais impactos através da

pesquisa de novos materiais para o tratamento superficial do substrato de

sistemas de pós tratamento e do desenvolvimento de novas calibrações visando

redução de emissões e manutenção da durabilidade.

Em sua última linha de atuação esse projeto pesquisará e desenvolverá

protótipos de componentes com alterações necessárias e empregando o uso de

novos materiais visando estender a vida útil desses componentes.

6.6 - Linhas de Atuação (referente ao projeto do item 5.6 - Impacto da Diluição

de etanol em Óleos Lubrificantes de Baixa Viscosidade no Desempenho

Tribológico de Motores Flex-fuel)

Para a consolidação e aprimoramento de centros de excelência nacionais

para pesquisas e desenvolvimento (P&D) de novas tecnologias em Tribologia

aplicadas a motores Flex-Fuel e transmissões automotivas, será adotada uma

estratégia da qual empreenderá inicialmente no alinhamento com os setores de

P&D das empresas interessadas através de um ciclo de reuniões com

montadoras, sistemistas e fornecedores, visando estabelecer as bases do

projeto. Durante este ciclo de reuniões, serão avaliadas as tecnologias de

motores de combustão interna já em uso em países desenvolvidos e com maior

potencial de implementação nas próximas gerações de veículos brasileiros. Esse

tipo de avaliação é bastante importante para o direcionamento do projeto no seu

estágio inicial e determinante para o sucesso do mesmo. Adicionalmente,

pesquisas bibliográficas sobre a importância da sinergia entre óleos de baixa

viscosidade com pacotes de aditivos específicos e superfícies com

recobrimentos e/ou acabamentos superficiais não convencionais serão

realizadas.

Uma vez definida as bases do projeto, será necessária a adequação da

infraestrutura para a pesquisa de motores Flex-Fuel e de seus subsistemas,

seguindo os padrões utilizados atualmente na indústria automotiva e em outros

centros de pesquisa internacionais. Uma vez que as instalações do IPT e dos

laboratórios de pesquisa parceiros estejam aptos a realizar tais atividades, essas

instalações proverão a infraestrutura necessária para a aplicação do

conhecimento gerado nas fases seguintes do projeto. Adicionalmente, as

primeiras análises da influência da diluição de etanol na viscosidade e reologia

de óleos lubrificantes de baixa viscosidade poderão ser realizadas através de

testes em laboratório.

Posteriormente, testes tribológicos realizados em laboratório serão

conduzidos com o objetivo de se determinar a influência da diluição de etanol

nos mecanismos de atrito e desgaste atuantes nos principais componentes de

motores Flex-Fuel atuais. Simulações computacionais baseadas em modelos

matemáticos relacionados aos diferentes regimes de lubrificação serão também

realizadas para a melhor compreensão dos fenômenos tribológicos, fornecendo

assim diretrizes para novas soluções a serem avaliadas e testadas nas fases

seguintes do projeto.

Uma vez determinado o impacto da diluição de etanol no desempenho

tribológico de motores Flex-Fuel atuais, a linha de atuação seguinte consiste na

realização de testes tribológicos em laboratório para avaliar o desempenho

tribológico (atrito e desgaste) das novas tecnologias que possivelmente serão

implementadas no mercado brasileiro nos próximos anos delineadas na fase

inicial do projeto (p. ex. superfícies com recobrimentos e/ou acabamentos

superficiais não convencionais). Os resultados obtidos nessa linha de atuação

deverão ser comparados com os obtidos anteriormente para os motores atuais.

A última linha de atuação visa testar as novas soluções tecnológicas

avaliadas nas etapas anteriores através de ensaios de desempenho de

emissões e durabilidade de motores utilizando os novos protótipos de sistemas

e componentes em desenvolvimento no projeto.

7 Plano de Execução

7.1 Plano de Execução (referente ao projeto do item 5.1 - Desenvolvimento de

Plataforma de Propulsão Utilizando Eixo de Transmissão Elétrica)

Abaixo seguem as fases do projeto desde a fase inicial: Pesquisa de

subsistemas da plataforma de propulsão. Até a fase final, Aplicação da

plataforma de propulsão no veículo e testes de validação. As fases foram

dispostas em método de cascata, para a identificação do ciclo de vida do projeto.

Abaixo segue uma descrição sobre cada fase supracitada.

Fase I - Pesquisas Preliminares de Subsistemas da Plataforma de

Propulsão: Nessa fase se realizarão pesquisas sobre atuais tecnologias e

componentes de subsistemas, pesquisas de mercado junto a possíveis

fornecedores em diferentes frentes para a definição dos melhores subsistemas

da plataforma de propulsão e sua capacidade de integração com o sistema de

controle.

Fase II - Desenvolvimento de Sistemas de controle para integração dos

subsistemas: Com a definição dos componentes e subsistemas na fase anterior

será possível o desenvolvimento de um sistema de controle central do qual

integre todos os diferentes subsistemas pertencentes a plataforma, como os

Pesquisas

Preliminares

de

Subsistemas

da Plataforma

de Propulsão

Desenvolvimento

de Sistemas de

controle para

integração dos

subsistemas

Desenvolvimento

de Motor de

Combustão Interna

Otimizado para

Regimes de

Recarga de Bateria

Aplicação da

Plataforma de

Propulsão em

Veículo e Testes

sistemas de controle do motor de combustão interna, os sistemas de controle de

alimentação do banco de baterias e o sistema de controle de acionamento do

motor gerador e do motor do eixo de tração. Para isso será necessário uma

central eletrônica programável de desenvolvimento onde possam ser

desenvolvidas estratégias de programação das quais irão controlar os

subsistemas e integrá-los em um só sistema de controle ajustável.

Fase III - Desenvolvimento de Motor de Combustão Interna Otimizado para

Regimes de Recarga de Bateria: Para uma plataforma de propulsão eficaz da

qual possa extrair a máxima eficiência dos subsistemas como motor gerador e

prover o melhor compromisso visando a realimentação do banco de baterias, é

necessário a otimização do motor de combustão interna da plataforma, aplicando

conceitos de “downspeeding”(redução da rotação de trabalho do motor visando

aumento da eficiência térmica) e da utilização de combustíveis alternativos como

etanol, GNV, biogás entre outros.

Fase IV - Aplicação da Plataforma de Propulsão em Veículo e Testes: Tendo

em vista a ampliação da demanda de testes de validação em condições reais de

uso e o peculiar ciclo real de condução dos veículos no Brasil é necessário uma

fase dedicada ao desenvolvimento de calibrações eletrônicas visando o ajuste

da plataforma de propulsão ao veículo e suas condições de uso. Posteriormente

com esse item ajustado se darão início aos testes de validação e de emissões

em condições reais de uso.

7.2 Plano de Execução (referente ao objetivo do item 5.2 - Pesquisa,

desenvolvimento e Construção de Protótipo de Motor Flex-fuel Otimizado para o

Etanol)

Abaixo na seguem as fases do projeto desde a fase inicial: Alinhamento

com os setores de pesquisa e desenvolvimento das empresas interessadas. Até

a fase final, Desenvolvimento e Otimização de Componentes. As fases foram

dispostas em método de cascata, para a identificação do ciclo de vida do projeto.

Figura 1 – Ciclo de vida útil do projeto.

Abaixo segue uma descrição sobre cada fase supracitada.

Fase I - Pesquisas Preliminares: Nessa fase se realizarão pesquisas teóricas

sobre literaturas, para balizar o desenvolvimento de modelo para posterior

simulação computacional visando criar diretrizes para as próximas fases.

Fase II - Definição dos Componentes e Layout do Motor: Nessa fase se

realizarão simulações mais aprofundadas não somente do motor como um todo

como na Fase I mas também para alguns subsistemas do motor como sistema

de alimentação de combustível, sistema de alimentação de ar, e fluxo da câmara

de combustão para definição posterior das especificações técnicas dos

componentes a serem utilizados no motor;

Fase III – Pesquisa no Motor: Essa fase compreende em testes no protótipo

produzido do motor em bancada dinamométrica, para isso será necessário

diversos ciclos de teste em bancada para avaliação de diferentes parâmetros e

condições de teste do motor com a devida instrumentação para se elaborar de

relatório técnico e realizar a correta calibração dos parâmetros de controle do

motor;

Pesquisas

Preliminares

Definição dos

Componentes

e Layout do

Motor

Pesquisa no

Motor

Cronograma

7.3 Plano de Execução (referente ao projeto do item 5.3 - Melhoria dos Motores

Flex-fuel Atuais)

Abaixo na seguem as fases do projeto desde a fase inicial: Alinhamento com os

setores de pesquisa e desenvolvimento das empresas interessadas. Até a fase

final, Desenvolvimento e Otimização de Componentes. As fases foram

dispostas em método de cascata, para a identificação do ciclo de vida do

projeto.

Figura 1 – Ciclo de vida útil do projeto.

Abaixo segue uma descrição sobre cada fase supracitada.

FASE I - Alinhamento com os setores de pesquisa e desenvolvimento das

empresas interessadas: Nessa fase serão realizadas reuniões com as

empresas interessadas como montadoras e sistemistas, visando estabelecer as

bases do projeto e alinhar pontos como:

Alinhamento com

os Setores de

Pesquisa e

Desenvolvimento

das Empresas

Interessadas

Atividades

de Pesquisa

e

Desenvolvim

ento

Desenvolvimen

to de novas

estratégias de

injeção

Desenvolvimento,

Otimização e

Validação de

Componentes

Adequação das

Instalações

Laboratoriais

- Linha de pesquisa a ser adotada;

- Tecnologias a serem utilizadas/exploradas;

- Escolha do motor base a ser utilizado no desenvolvimento;

- Definição de quais sistemas e componentes do motor seriam

otimizados/desenvolvidos.

FASE II – Adequação das Instalações Laboratoriais: Nessa fase será

realizado um levantamento junto as empresas parceiras, de equipamentos que

serão necessários adquirir para o correto desenvolvimento das atividades de do

projeto. Para a obtenção desses equipamentos será necessária as seguintes

atividades:

- Visitas de instalações das montadoras e sistemistas para levantamento dos

equipamentos necessários;

- Reuniões com os fornecedores de equipamentos para levantamento de custos

e prazos;

- Aquisição dos equipamentos necessários;

- Instalação e comissionamento dos equipamentos necessários.

FASE III - Atividades de pesquisa e desenvolvimento: Nessa fase serão

realizadas as pesquisas para criação da base necessária para a aplicação do

conhecimento na fase seguinte de desenvolvimento das estratégias de

calibração.

- Pesquisa e desenvolvimento de metodologias para testes em bancada

dinamométrica aplicado a motores Flex-fuel com injeção direta;

- Pesquisa sobre termodinâmica de motores a etanol visando estabelecer

parâmetros e estratégias para calibração de recirculação de gases de

escape visando a otimização para funcionamento com etanol;

- Pesquisa sobre termodinâmica de motores a etanol visando estabelecer

parâmetros e estratégias para calibração de comandos de válvulas

variáveis visando a otimização para funcionamento com etanol;

FASE IV – Desenvolvimento de novas estratégias de injeção: Nessa fase as

será posta na prática em com um motor em real funcionamento as metodologias

de teste estabelecidas e o conhecimento gerado na fase anterior visando:

- Desenvolvimento e aplicação de estratégias para uso de sistema de

recirculação de gases do escape (EGR) com etanol;

- Desenvolvimento e aplicação de estratégias de gerenciamento eletrônico

para sistema de comandos de válvulas variáveis com etanol;

FASE V – Desenvolvimento, Otimização e Validação de Componentes e

Calibrações: Nessa fase além do desenvolvimento em conjunto com as

empresas de novos protótipos sistemas, haverá também a validação dos

mesmos e das calibrações desenvolvidas na fase anterior.

- Pesquisa e desenvolvimento de protótipos de sistemas e componentes.

- Desenvolvimento de testes em bancada dinamométrica para novos

protótipos de sistemas de alimentação de combustível e seus

componentes;

- Desenvolvimento de testes de durabilidade em bancada dinamométrica para

novos componentes e sistemas;

Cronograma

1

Alinhamento com os

setores de pesquisa e

desenvolvimento das

empresas interessadas

2Adequação das

Instalações Laboratoriais

3Atividades de pesquisa e

desenvolvimento

4

Desenvolvimento de

novas estratégias de

injeção

5

Desenvolvimento,

Otimização e Validação

de Componentes e

Calibrações

1 2 3 4 5

ANO

7.4 Plano de Execução (referente ao projeto do item 5.4 - Ampliação da

Utilização de Gás Natural Veicular (GNV) e Biogás em Motores)

Abaixo seguem as fases do projeto desde a fase inicial: Alinhamento com os

setores de pesquisa e desenvolvimento das empresas interessadas. Até a fase

final Desenvolvimento prático de estratégias de injeção. As fases foram

dispostas em método de cascata, para a identificação do ciclo de vida do projeto.

Figura 1 – Ciclo de vida útil do projeto.

Abaixo segue uma descrição sobre cada fase supracitada.

FASE I - Divisão dos grupos de trabalho e Alinhamento: Nessa fase serão

divididos os grupos entre, grupo para motores leves e grupo para motores

pesados e seus respectivos participantes visando estabelecer as bases do

projeto e alinhar pontos como:

- Tecnologias a serem utilizadas/exploradas;

- Escolha do motor base a ser utilizado no desenvolvimento;

- Definição de quais sistemas e componentes do motor seriam

otimizados/desenvolvidos.

FASE II – Adequação das Instalações Laboratoriais para Pesquisa: Nessa

fase será realizado um levantamento junto às empresas parceiras, de

equipamentos necessários para o desenvolvimento do projeto. Para a obtenção

desses equipamentos será necessária as seguintes atividades:

Divisão dos

grupos de

Trabalho e

Alinhamento

Atividades de

Pesquisa e

Desenvolvimento

Desenvolvimento

prático de

estratégias de

injeção

Adequação das

Instalações

Laboratoriais

para Pesquisa

- Visitas de instalações das montadoras e sistemistas para levantamento dos

equipamentos necessários;

- Reuniões com os fornecedores de equipamentos para levantamento de

custos e prazos;

- Aquisição dos equipamentos necessários;

- Instalação e comissionamento dos equipamentos necessários.

FASE III - Atividades de Pesquisa e Desenvolvimento: Nessa fase serão

realizadas as pesquisas para criação de uma base de conhecimento necessária

para sua aplicação na fase seguinte de desenvolvimento das estratégias de

calibração.

- Pesquisa sobre termodinâmica de motores utilizando GNV e biogás visando

estabelecer parâmetros e estratégias para calibração da vazão de ar e

combustível para funcionamento com GNV e biogás;

- Desenvolvimento de estratégias de controle para centrais de eletrônicas

quadricombustíveis; (Grupo para motores leves)

- Pesquisa sobre termodinâmica de motores a bicombustíveis (Dual-fuel)

visando estabelecer parâmetros e estratégias para calibração de kits de

conversão Diesel-gás visando a otimização para funcionamento com

GNV e biogás (Grupo para motores pesados);

- Pesquisa sobre termodinâmica de motores pesados ciclo Otto visando

estabelecer parâmetros e estratégias para calibração eletrônica visando

a otimização para funcionamento exclusivo com GNV e biogás, (Grupo

para motores pesados);

FASE IV – Desenvolvimento prático de estratégias de injeção: Nessa fase

as será posta na prática em com um motor em real funcionamento as

metodologias de teste estabelecidas e o conhecimento gerado na fase anterior

visando aperfeiçoar as calibrações do motor;

Cronograma

7.5 Plano de Execução (referente ao projeto do item 5.5 - Viabilização do

aumento gradativo do teor de biocombustíveis no óleo diesel comercial)

Abaixo seguem as fases do projeto desde a fase inicial: Pesquisa e Testes Sobre

Impactos de novos biocombustíveis. Até a fase final Desenvolvimento e

Validação de Novos Componentes. As fases foram dispostas em método de

cascata, para a identificação do ciclo de vida do projeto.

Figura 1 – Ciclo de vida útil do projeto.

Abaixo segue uma descrição sobre cada fase supracitada.

FASE I - Pesquisa e Testes Sobre Impactos de Novos Biocombustíveis:

Nessa fase serão testados motores funcionando com altos teores de

biocombustíveis em bancada dinamométrica e comparados ao funcionamento

com o óleo diesel atualmente comercializado nos quesitos:

1Divisão dos grupos de

trabalho e Alinhamento

2

Adequação das

Instalações

Laboratoriais para

Pesquisa

3Atividades de Pesquisa

e Desenvolvimento

4

Desenvolvimento

prático de estratégias

de injeção

ANO

1 2 3 4 5

Pesquisa e

Testes Sobre

Impactos de

novos

biocombustíveis

Pesquisa,

Desenvolvimento

e Testes

Desenvolvimento

e Validação de

Novos

Componentes

Pesquisa

Sobre os

Impactos

Gerados e

Suas Causas

- Ensaio de emissões comparativo em ciclo de teste;

- Levantamento comparativo de curva de potência e consumo.

FASE II – Pesquisa Sobre os Impactos Gerados e Suas Causas: Nessa fase

será realizado um levantamento sobre os resultados dos testes realizados na

fase anterior, e com esses dados identificar os principais impactos gerados no

funcionamento no motor funcionando com altos teores de biodiesel.

FASE III - Pesquisa, Desenvolvimento e Testes: Nessa fase serão realizadas

as pesquisas para criar possíveis opções a serem desenvolvidas para contornar

ou mitigar os impactos negativos que possam ocorrer com a utilização de altos

teores de biocombustíveis. Em seguida serão desenvolvidas novas calibrações

do motor e do sistema de pós tratamento visando a manutenção do desempenho

do motor quando comparado ao óleo diesel comercial;

FASE IV – Desenvolvimento e Validação de Novos Componentes: Nessa

fase serão usados os dados dos componentes avaliados nas fases anteriores

com maior desgaste ou que sofreram os maiores impactos e serão pesquisadas

novas tecnologias visando contornar ou mitigar esses impactos, após essa etapa

será necessário a prototipagem desses novos componentes e por final os testes

e validações desses componentes.

Cronograma

1Pesquisa e Testes

Sobre Impactos do

Biodiesel

2

Pesquisa Sobre os

Impactos Gerados e

Suas Causas

3

Pesquisa,

Desenvolvimento e

Testes

4

Desenvolvimento e

Validação de Novos

Componentes

ANO

1 2 3 4 5

7.6 Plano de Execução (referente ao projeto do item 5.6 - Impacto da Diluição

de etanol em Óleos Lubrificantes de Baixa Viscosidade no Desempenho

Tribológico de Motores Flex-fuel)

O fluxograma abaixo ilustra as fases do projeto desde a fase inicial até a fase

final. As fases foram dispostas em método de cascata, para a identificação do

ciclo de vida do projeto.

FASE I – Alinhamento com os setores de P&D das empresas interessadas:

Realização de reuniões e workshops com montadoras, sistemistas e

fornecedores, visando estabelecer as bases do projeto e alinhar pontos como:

– Avaliação das tecnologias de motores de combustão interna com maior

potencial de implementação nas próximas gerações de veículos

brasileiros;

– novas tecnologias a serem exploradas (p. ex. superfícies com

recobrimentos e/ou acabamentos superficiais;

– Pesquisas bibliográficas sobre a sinergia entre óleos de baixa

viscosidade e superfícies com recobrimentos e/ou acabamentos

superficiais não convencionais;

– Definição de quais subsistemas do motor seriam otimizados.

FASE II – Adequação da infraestrutura laboratorial: Levantamento junto as

empresas parceiras e outros laboratórios de pesquisa internacionais dos

equipamentos que serão necessários adquirir para o correto desenvolvimento

das atividades do projeto. Nesta etapa, são previstas as seguintes atividades:

– Visitas de instalações das montadoras, sistemistas e laboratórios

internacionais para a avaliação dos equipamentos necessários;

Alinhamento com os setores

de P&D das empresas

interessadas

Adequação da infraestrutura laboratorial

Atividades de P&D com

motores Flex-Fuel atuais

Atividades de P&D com novas tecnologias para

motores Flex-Fuel

Desenvolvimento, Otimização e Validação de Componentes

– Reuniões com os fornecedores de equipamentos para levantamento de

custos e prazos;

– Aquisição dos equipamentos necessários;

– Instalação e comissionamento dos equipamentos necessários;

– Análises iniciais da influência da diluição de etanol na reologia de óleos

lubrificantes de baixa.

FASE III – Atividades de P&D com motores Flex-Fuel atuais: Realização de

testes em laboratório para avaliar a influência da diluição do etanol nos

mecanismos de atrito e desgaste nos principais componentes de motores Flex-

Fuel atuais. Nesta etapa, são previstas as seguintes atividades:

– Pesquisa de metodologias para testes em laboratório com diluição de

etanol no lubrificante;

– Obtenção de corpos de prova e componentes antes e após uso junto as

montadoras, sistemistas e fornecedores;

– Obtenção de amostras controladas de lubrificantes de baixa viscosidade

junto a empresas formuladoras de lubrificantes;

– Realização de testes tribológicos de atrito e desgaste em pelo menos

dois tribômetros com configurações distintas;

– Caracterização das amostras antes e depois de testadas;

– Simulações computacionais para fornecer diretrizes de novas soluções

a serem avaliadas nas fases seguintes do projeto.

FASE IV – Atividades de P&D com novas tecnologias para motores Flex-Fuel:

Realização de testes em laboratório para avaliar o desempenho tribológico de

novas tecnologias que possivelmente serão implementadas no mercado

brasileiro nos próximos anos. Nesta etapa, são previstas as seguintes atividades:

– Obtenção de corpos de prova das novas tecnológicas de componentes

em desenvolvimento junto as montadoras, sistemistas e fornecedores;

– Realizada de testes tribológicos de atrito e desgaste em pelo menos dois

tribometros com configurações distintas;

– Caracterização das amostras antes e depois de testadas;

– Avaliação e comparação dos resultados obtidos com as novas

tecnologias em relação aos resultados obtidos na etapa anterior para

motores atuais.

FASE V – Desenvolvimento, Otimização e Validação de Componentes:

Desenvolvimento em conjunto com as empresas de novos protótipos de

sistemas e ensaios em dinamômetro considerando as novas soluções

tecnológicas avaliadas nas etapas. Nesta etapa, são previstas as seguintes

atividades:

– Obtenção de novos protótipos de componentes com as novas tecnologias

junto as montadoras, sistemistas e fornecedores;

– Especificação e planejamento de ensaios de desempenho de emissões e

durabilidade de motores;

– Caracterização das amostras antes e depois de testadas;

– Avaliação e comparação dos resultados obtidos com relação aos motores

atuais.

Cronograma

8 Resultados Esperados

8.1 Resultados Esperados (referente ao projeto do item 5.1 - Desenvolvimento

de Plataforma de Propulsão Utilizando Eixo de Transmissão Elétrica)

A partir do desenvolvimento desse projeto diversos resultados serão

alcançados que proverão soluções para as demandas específicas do mercado e

sociedade como:

- Disponibilização de veículos pesados com propulsão alternativa visando

redução de emissões em centros urbanos;

- Redução da poluição sonora de veículos pesados em centros urbanos;

- Capacitação nacional para desenvolvimentos de soluções em transportes,

inerentes às demandas específicas do mercado brasileiro e sociedade;

FASE

ANO

1 2 3 4 5

1 Alinhamento com os setores de P&D das

empresas interessadas

2 Adequação infraestrutura laboratoriais

3 Atividades de P&D com motores Flex-

Fuel atuais

4 Atividades de P&D com novas

tecnologias para motores Flex-Fuel

5 Desenvolvimento, Otimização e

Validação de Componentes

- Melhoria da qualidade de vida nos centros urbanos a partir da introdução de

veículos de transporte coletivo e de carga mais silenciosos e menos

poluentes.

- Redução da dependência do país de combustíveis fósseis importados e

susceptíveis a variações cambiais atreladas a eventos externos.

8.2 Resultados Esperados (referente ao objetivo do item 5.2 - Pesquisa,

desenvolvimento e Construção de Protótipo de Motor Flex-fuel Otimizado para o

Etanol)

A partir desse projeto são esperados diversos resultados benéficos ao país,

a indústria automotiva e aos produtores de combustíveis renováveis brasileiros

de maneira que alguns resultados esperam ser alcançados como:

- Valorização da indústria sucroenergética brasileira a partir do aumento da

demanda do etanol;

- A geração de mão-de-obra capacitada através de projetos da indústria

automotiva em parceria com a academia;

- Ampliação da capacidade de desenvolvimento de projetos de pesquisa da

indústria nacional disponibilizando;

- Instalações para pesquisa e desenvolvimento capacitadas de acordo com as

atuais demandas da indústria;

- Criação de capacitação para gerenciamento de projetos eficaz e alinhado às

práticas do mercado;

- Redução através da combinação dos itens supracitados, do custo para

desenvolvimento de projetos de pesquisa e desenvolvimento que visem

atender às demandas específicas do País e da indústria automotiva

brasileira no tema de motores Flex-fuel.

8.3 Resultados Esperados (referente ao projeto do item 5.3 - Melhoria dos

Motores Flex-fuel Atuais)

A partir desse projeto a indústria aliada com diferentes instituições

acadêmicas e viabilizada com a participação de ICT´s provendo as instalações,

equipe técnica capacitada e gerenciamento das atividades do projeto cria uma

linha de pesquisa visando ampliar a capacidade da indústria automotiva

brasileira para o desenvolvimento de novas tecnologias em motores

convencionais Flex-fuel dos quais serão aplicados em conjunto a novos

conceitos de motores mais modernos no futuro, como, por exemplo o item 6.1

desse programa.

Esse projeto visa através de sua execução:

- A aproximação da indústria automotiva e a realidade do mercado automotivo

e suas demandas específicas com a academia, através de projetos

conjuntos e o estreitamento de laços entre os dois setores na área de

pesquisa.

- A geração de mão-de-obra capacitada através de projetos da indústria

automotiva em parceria com a academia;

- Ampliação da capacidade de desenvolvimento de projetos de pesquisa da

indústria nacional disponibilizando:

- Mão- de-obra qualificada entre estudantes da academia e pesquisadores

do IPT;

- Instalações capacitadas de acordo com as demandas da indústria;

- Gerenciamento de projetos eficaz e alinhado às práticas do mercado.

- Redução através da combinação dos itens supracitados, do custo para

desenvolvimento de projetos de pesquisa e desenvolvimento que visem

atender às demandas específicas do País e da indústria automotiva

brasileira no tema de motores Flex-fuel.

8.4 Resultados Esperados - atuação (referente ao projeto do item 5.4 -

Ampliação da Utilização de Gás Natural Veicular (GNV) e Biogás em Motores)

A partir desse projeto a indústria aliada com diferentes instituições

acadêmicas e viabilizada com a participação de ICT´s provendo as instalações,

equipe técnica capacitada e gerenciamento das atividades do projeto, cria uma

linha de pesquisa visando ampliar a capacidade da indústria automotiva

brasileira para o desenvolvimento de novas tecnologias para a utilização do GNV

e biogás em motores dos quais serão aplicados em conjunto a novos conceitos

de motores mais modernos no futuro, como, por exemplo o item 6.1 desse

programa.

Esse projeto visa através de sua execução:

- Aumentar a demanda de gás natural através da utilização de GNV e biogás

na matriz de transporte brasileira;

- Reduzir as emissões de dióxido de carbono de veículos comerciais e

máquinas agrícolas;

- Redução do custo ao produtor agrícola através da utilização em máquinas

de um combustível com menor custo;

- Redução do custo do transporte no Brasil;

- A aproximação da indústria automotiva e a realidade do mercado automotivo

e suas demandas específicas com a academia, através de projetos

conjuntos e o estreitamento de laços entre os dois setores na área de

pesquisa.

8.5 Resultados Esperados (referente ao projeto do item 5.5 - Objetivos

Específicos: Viabilização do aumento gradativo do teor de biocombustíveis no

óleo diesel comercial)

A partir desse projeto, cria-se uma linha de pesquisa assegurar o uso de

biocombustíveis e a possibilidade de ampliação do seu uso uma vez que os

impactos da sua utilização em um motor for avaliada e seu funcionamento e

emissões estejam dentro dos padrões de emissões e consumo.

Esse projeto visa através de sua execução:

- Aumentar a utilização de biocombustíveis na matriz de transporte brasileira;

- Reduzir as emissões de dióxido de carbono de veículos comerciais e

máquinas agrícolas através do uso de biocombustíveis;

- Garantir mais segurança energética ao país e aos combustíveis nacionais

com foco nos combustíveis renováveis.

8.6 Resultados Esperados (referente ao projeto do item 5.6 - Impacto da

Diluição de etanol em Óleos Lubrificantes de Baixa Viscosidade no Desempenho

Tribológico de Motores Flex-fuel)

- Maior segurança ao usuário e custos de operação de motoroes utilizando

etanol;

- Reduzir as emissões de dióxido de carbono de veículos comerciais e

máquinas agrícolas através do uso de biocombustíveis;

- Garantir mais segurança energética ao país e aos combustíveis nacionais

com foco nos combustíveis renováveis.

9. Metas e Indicadores de Acompanhamento

Abaixo foram estabelecidos os indicadores para o acompanhamento das

atividades do projeto, dentre elas objetivos alcançados, prazos e utilização de

recursos.

Os prazos serão acompanhados mensalmente, o andamento das

atividades e objetivos alcançados bimestralmente e o cronograma de

desembolso com metas de redução de atrasos e requisições de recursos extra

atenderão aos requisitos de qualidade dos trabalhos.

Metas gerais para o programa:

- Manter a quantidade de dias de atraso em cada uma das cinco fases do

projeto atividades entre zero a dois meses no máximo até o final de 05

(cinco) anos do projeto;

- Não requisitar recursos extras para o projeto acima de 3% do valor inicial

aportado para o projeto até o final de 05 (cinco) anos do projeto;

- Atingir no mínimo 80% dos objetivos estabelecidos para cada projeto até o

final de 05 (cinco) anos do projeto.

Ao final de cada atividade inerente a cada projeto será elabora pela equipe

executora um relatório parcial de atividades realizadas para envio e análise da

entidade coordenadora.

Ao final de cada etapa para cada projeto será elaborado um relatório

gerencial com atividades realizadas, recursos empregados e orçamento

executado para envio a entidade coordenadora para fins de acompanhamento

dos resultados parciais dos projetos em execução.

Nesse relatório haverá um detalhamento e gráficos demonstrativos para

prazos, gastos e percentual de atividades realizadas.

ORÇAMENTO DO PROGRAMA

Item (R$)Valor acumulado

(R$)

1 Bolsas de mestrado 80x R$2.500x 12mesesx 2,5 anos 6.000.000

2 Bolsas de doutorado 25x R$3.500x 12mesesx 4 anos 4.000.000

3 Bolsa de Pós-Doc 15x R$6.000x 12mesesx 2 anos 2.160.000

4 Bolsa Professores 25x R$2.500x 12mesesx 5anos 3.750.000

5 Técnicos de apoio 6x R$ 6.000x 12mesesx 5anos 2.160.000 18.070.000

6 Analisadores de gás 2.000.000

7Equipamentos

(dinamômetros)10.000.000

8Instrumentos em

geral5x R$ 100.000 500.000

9

Plataformas

Eletrônicas ( Flex-

ECU,

LABCAR,National)

5x R$ 80.000 400.000

10 Computadores 30x R$ 5.000 150.000

11Componentes

Elétricos5x R$ 30.000 (diversos) 150.000

12Componentes

Eletrônicos5x R$ 30.000 (diversos) 150.000

Material de consumo

geral ( inclui

combustível)

5x R$ 100.000 500.000

13Montagens

mecânicas5x R$ 150,000 750.000

14 Pequenas obras 5x R$ 250.000 1.250.000

15Outros serviços de

terceiros5x R$ 100.000 600.000

16

Diárias e passagens

(inclui Conselho

Tecnológico)

5x R$ 200.000 1.000.000 35.520.000

17Taxa de

administração3.946.000

TOTAL 39.466.000

Recursos humanos

Descrição

Construção de protótipos e dinamômetros e outros

EIXO 2: SISTEMAS DE PROPULSÃO HÍBRIDA/ELÉTRICA

1. Nome do Eixo 2

Sistemas de Propulsão Híbrida/Elétrica

2. Prazo de Vigência: 05 anos

3. Introdução:

Neste eixo 2, Sistemas de propulsão híbrida/ elétrica, são propostas linhas

de atuação que preveem: no final de 05 anos obter um protótipo de um sistema

de propulsão híbrida operando, totalmente validado conforme as especificações

de projeto, contendo todos os componentes, gerador, baterias (a partir das

células de lítio), conversores, inversores de acionamento e motores elétricos de

acionamento, projetados e construídos no âmbito do presente programa e ainda

todos os módulos de gerenciamento eletrônico também desenvolvidos no âmbito

do programa. . As linhas de atuação preveem o uso de ferramentas modernas

para o projeto e simulação, construção de protótipos dos componentes e

validação a partir dos requisitos de projeto fixados.

Trata-se de um conjunto de linhas de atuação com significativo impacto

nacional, totalmente voltado para a cadeia de fornecedores do setor automotivo,

seja relativo aos fabricantes de componentes ou aos de módulos de

gerenciamento, contribuindo para que empresas nacionais possam se preparar

para lançarem novos produtos, específicos para aplicação em veículos leves ou

pesados. Associado a este desenvolvimento ocorrerá forte capacitação de

recursos humanos em nível de pós-graduação criando uma competência

nacional para o projeto e implementação de componentes para sistemas híbridos

de propulsão veicular.

As linhas de atuação enfatizam sistemas de propulsão híbrida, mas vale

ressalvar que o sistema de propulsão puramente elétrica a menos do módulo de

carregamento de bateria é praticamente um subconjunto do sistema híbrido,

evidentemente com suas características própria que impactam mais no

gerenciamento

4. Objetivo Geral:

Desenvolver componentes com novas topologias aliado a criação de uma

competência em gerenciamento eletrônico para sistemas de propulsão

híbrida/elétrica.

5. Estratégia para o programa:

O foco deste eixo é estudar e desenvolver componentes e sistemas, com

novas topologias e materiais, para o emprego na cadeia cinemática, energética

e de controle (powertrain) de veículos elétricos e híbridos. Dentre esses

componentes, com exceção de motores de combustão interna (MCIs), estão

incluídos diversos tipos de motores elétricos de tração e geração, seus

acionamentos eletrônicos, baterias, células a combustível e outros sistemas de

armazenamento, seus sistemas de gerenciamento e carga, conversores

eletrônicos de potência, até os diversos módulos eletrônicos de gerenciamento,

proteção, automação e controle. O desenvolvimento desses componentes

essenciais deve ser direcionado, de forma estratégica, para as particularidades

do mercado nacional, privilegiando a cadeia produtiva do setor automotivo,

promovendo: a geração de conhecimentos, a nacionalização de tecnologias e

processos produtivos, a capacitação de recursos humanos, a inovação e a

geração de patentes.

Estes estudos serão de grande valia para a cadeia produtiva do setor, uma

vez que serão criados centros de excelência, com competências especializadas,

para promover a formação profissional e o desenvolvimento de soluções,

tecnologias e assistências técnicas, relevando a importância do setor automotivo

na geração de novos empregos, e na produção de bens de alto valor agregado,

tanto para o mercado nacional como internacional.

Para uma primeira fase de 5 (cinco) anos, será dada ênfase ao

desenvolvimento de sistemas de propulsão para veículos elétricos híbridos com

topologia série, por apresentarem menor custo, menor complexidade mecânica,

e consequentemente, maior viabilidade de aplicação imediata no país. Essa

topologia também é vantajosa, uma vez que permite, no futuro, uma fácil

migração para o desenvolvimento de sistemas de propulsão puramente elétricos,

ou topologias série-paralelo, de acordo com as demandas do mercado, e das

especificidades dos diversos cenários de aplicação de veículos automotores no

país.

Nesse contexto, está previsto o projeto, criação e operação de,

aproximadamente, 5 (cinco) plataformas de propulsão híbridas e elétricas,

distribuídas em várias entidades executoras no país. Basicamente, tais

plataformas poderão ter como componentes os seguintes itens: um MCI e seu

sistema de gerenciamento, um gerador elétrico e seu conversor eletrônico de

potência para regulação de tensão, um gerador eletroquímico baseado em célula

a combustível tipo SOFC e seu conversor eletrônico de potência para regulação

de tensão, conjuntos de armazenamento de energia com baterias,

supercapacitores e seus sistemas de gerenciamento e conversores eletrônicos,

um ou mais motores elétricos de tração e seus conversores eletrônicos de

acionamento, além de um dinamômetro e outros sistemas de apoio para

sensoriamento e controle da operação. A plataforma servirá como bancada

instrumentada para desenvolvimentos, de alta flexibilidade para receber outros

componentes e alterações. Prevê-se, por exemplo, a aplicação de células a

combustível a partir de etanol, como fonte energética alternativa ao conjunto MCI

e gerador elétrico.

Por se tratar de um programa (eixo) estratégico inicial, nesta primeira fase

não há uma preocupação com a aplicação direta desses sistemas em um veículo

de testes, uma vez que isso requer outras especialidades e competências, de

uma montadora, por exemplo. Além disso, nessas condições o total dos recursos

financeiros necessário para o programa seria, aproximadamente, 4 vezes maior.

Inicialmente, a plataforma será elaborada utilizando componentes

disponíveis no mercado para permitir, tanto o desenvolvimento imediato dos

módulos de gerenciamento, como o desenvolvimento dos componentes

individuais do powertrain híbrido completo. Simultaneamente, podem ser feitos

desenvolvimentos de novos componentes para substituir os existentes, com

outras topologias e materiais, com maior eficiência, maior desempenho, redução

de peso e dimensões, e menores custos de produção. É importante ressaltar que

o estabelecimento dessa plataforma também é determinante para o

desenvolvimento de novas ferramentas de projeto e engenharia para essa área.

6. Objetivos Específicos:

No âmbito deste eixo 2 serão identificados os objetivos específicos

mencionados a seguir:

6.1 Projeto e construção de aproximadamente 5 (cinco) plataformas de

propulsão híbridas e elétricas, distribuídas em várias entidades

executoras no país, completas, compreendendo a cadeia cinemática,

energética e de controle de um sistema de propulsão híbrido elétrico,

em topologia série, com componentes de mercado, com as seguintes

características:

Motor de combustão interna (MCI), com seu sistema de controle e

gerenciamento.

Geradores elétricos, com sua eletrônica e sistemas de controle e

gerenciamento.

Geradores eletroquímicos baseados em células a combustível tipo

SOFC e seu conversor eletrônico de potência para regulação de tensão,

Baterias ou unidade de armazenamento, com seu sistema de controle,

proteção e gerenciamento.

Conversores eletrônicos DC-DC, com seus sistemas de controle e

gerenciamento.

Inversores eletrônicos e seus sistemas de controle e acionamento para

motores de tração.

Um ou mais motores elétricos de tração.

Dinamômetro, instrumentações e sistemas de proteção e controle.

6.2 Desenvolver e implantar a plataforma em diversas entidades executoras

no país, em escalas desde 6,0 até 150,0 [kW] de potência instalada, com

energias desde 3,0 até 60,0 [kWh].

6.3 Permitir o desenvolvimento de módulos de controle eletrônico que sejam

capazes de integrar os diferentes subsistemas do powertrain híbrido,

para seu gerenciamento energético, em diferentes condições de uso e

graus de solicitação (controle da fonte primária de energia,

carregamento das baterias, propulsão ativa para tração, frenagem

regenerativa).

6.4 Aplicar na plataforma híbrida um motor a combustão interna TSI com 03

cilindros sobrealimentado.

6.5 Desenvolver geradores elétricos com alta densidade potência e baixo

peso, utilizando diferentes topologias de construção.

6.6 Desenvolver sistemas geradores a base de células a combustível tipo

SOFC e seu sistema de conversão e regulagem.

6.7 Permitir o desenvolvimento de arquiteturas de baterias flexíveis, para

vários tipos de arranjos e topologias, priorizando baterias com lítio,

incluindo seus sistemas de gerenciamento e proteção, além de sistemas

de carga para as aplicações em veículos híbridos e puramente elétricos.

6.8 Desenvolver conversores para acionamento de motores de tração, com

diferentes dispositivos semicondutores, com fluxo de potência

bidirecional, de alta eficiência, com alta densidade de potência e

diferentes tecnologias de refrigeração, e conversores CC-CC compactos

e competitivos.

6.9 Desenvolver motores elétricos de tração com alta densidade de potência

e baixo peso, utilizando diferentes topologias de construção.

6.10 Desenvolver um sistema de propulsão híbrido elétrico completo,

competitivo, para ser aplicado em um veículo híbrido com topologia

série.

6.11 A formação de aproximadamente 80 (oitenta) profissionais pós-

graduados e especialistas na área de sistemas de propulsão

híbrida/elétrica abrangendo gerenciamento eletrônico, projeto de

geradores, baterias e supercapacitores, conversores de acionamento e

motores elétricos e célula combustível.

7. Linhas de Atuação

7.1 Plataformas de Propulsão Híbrida/Elétrica e Desenvolvimento de

Sistemas de Gerenciamento de Energia

Consiste na implementação de pelo menos 5 (cinco) plataformas

híbridas/elétricas distribuídas por entidades executoras no país, na topologia

série, com componentes de mercado, constituídas de motor a combustão interna

(com gerenciamento eletrônico com arquitetura aberta), gerador, retificador

controlado, conjunto de armazenamento de energia (bateria e supercapacitores),

inversor de acionamento e motor elétrico de tração, ligado a um dinamômetro.

As plataformas contam com vasta instrumentação, com sensores e sistemas de

coleta de dados. Associada a esta implementação serão desenvolvidos módulos

eletrônicos para o gerenciamento integrado de energia do veículo. O módulo

deve compatibilizar as diferentes demandas do veículo com as várias

disponibilidades energéticas (energia elétrica das baterias, energia do

combustível ou energia cinética), controlando os conversores eletrônicos,

retificadores controlados, inversores em quatro quadrantes, além de freios e

resistores de descarga. Esta plataforma deve chegar a uma primeira versão já

com um sistema de controle próprio desenvolvido no âmbito do programa. As

plataformas deverão evoluir com o constante melhoramento do software de

controle a partir da aplicação de novas técnicas de controle e aperfeiçoamento

dos modelos de seus componentes, e pela substituição de componentes por

novos, desenvolvidos em outras linhas de atuação.

7. 2 Plataformas de Propulsão Híbrida/Elétrica e Desenvolvimento de

Sistemas de Gerenciamento de Energia

Esta linha de atuação prevê o desenvolvimento de sistemas de

gerenciamento eletrônico (ECUs abertas) para motores a combustão interna

para aplicação em sistemas de propulsão híbrida. Para a primeira versão será

utilizada sistemas abertos existentes (não é ECU de calibração) para motor

aspirado convencional. Posteriormente a linha deve evoluir para aplicação em

um motor TSI sobrealimentado com 3 cilindros e substituir o motor MCI da

primeira versão, requerendo o desenvolvimento de novas estratégias para sua

aplicação em sistemas de propulsão híbrida.

7.3 Desenvolvimento de máquinas elétricas para os geradores

Essa linha de atuação objetiva o desenvolvimento de geradores elétricos

de alta densidade de potência, com peso e volume reduzidos, refrigerados de

forma ativa, com capacidade de regulação de tensão, em topologias diversas,

como um gerador síncrono com excitação controlada e retificação convencional,

gerador síncrono de imãs permanentes ou geradores de relutância variável, com

retificadores e conversores CC-CC controlados. A tendência nessa linha é o

gerador estar solidário ao bloco do motor de combustão interna, fazendo uso dos

sistemas de refrigeração do bloco, em uma montagem compacta e monolítica.

Além disso o gerador proposto deve possuir alto desempenho e capacidade de

captar energia em diversas faixas (torque, velocidade) de operação para ser

considerado compatível com aplicações em veículos híbridos.

7.4 Desenvolvimento de Sistemas de Armazenamento de Energia (SAE)

com seu respectivo módulo de gerenciamento (BMS)

Esta linha de atuação prevê o desenvolvimento de sistemas de

armazenamento de energia (SAE) com seu respectivo módulo eletrônico de

controle para atuação como fonte energética de veículos híbridos e elétricos.

Sistemas de armazenamento de Energia são dispositivos eletroquímicos

complexos com um comportamento não linear distinto, que depende de várias

condições internas e externas. O monitoramento dos SAE ou baterias se torna

complexo devido às mudanças consideráveis nas características das baterias

durante sua vida útil. Quase todas as características da bateria, incluindo, a

capacidade e a impedância, mudam significativamente durante a vida útil da

bateria devido ao envelhecimento. Nas aplicações automotivas, as baterias são

constituídas de algumas ou várias células associadas em série e paralelo

definidas de acordo com a necessidade de tensão, energia e potência de cada

aplicação. O sistema BMS deve fazer o monitoramento das tensões, correntes e

temperaturas de cada módulo interno das baterias para cálculo e controle do

State of Charge, State of Health e State of Functionality. A importância do BMS

e de sua inteligência artificial embarcada fica evidente com a corrida das

montadoras em busca da maior autonomia para os veículos híbridos e elétricos.

O desenvolvimento desta linha de atuação também inclui os elementos de

proteção ativa (EVR) controlados pelo BMS, o desenvolvimento de hardwares e

algoritmos de BMS adequados, com capacidade de comunicação com outros

módulos de gerenciamento energético do veículo (EMS), e o desenvolvimento

de sistemas de gerenciamento para supercapacitores, permitindo novos arranjos

de baterias híbridas, empregando células convencionais, supercapacitores e

outros elementos de armazenamento de alta densidade de potência como, por

exemplo, o Armazenamento Cinético Rotacional - Flywheel, para absorver altas

potências de carga durante fortes frenagens regenerativas.

7.5 Desenvolvimento de Inversores para Acionamento de Motores

elétricos de tração e conversores CC-CC

Conversores para o acionamento de motores

Nessa linha serão desenvolvidos conversores eletrônicos de potência para

o acionamento das máquinas elétricas de tração, utilizando diferentes

tecnologias de semicondutores, de elevada eficiência, com topologias diversas

(conversor de três níveis, multinível, etc.). São desejados inversores que façam

a alimentação das máquinas elétricas a partir de uma fonte de tensão contínua,

proveniente das baterias ou de um conversor CC-CC boost, com operação nos

quatro quadrantes de tensão e corrente, com controle de torque e velocidade de

rotação da máquina elétrica. O desenvolvimento do módulo de controle do

inversor será feito de forma específica para as tecnologias empregadas na

concepção da máquina elétrica rotativa de tração, compreendendo os sensores

de temperatura, tensão, corrente, rotação ou torque necessários para a sua

operação controlada. O inversor deve empregar técnicas que permitam a

racionalização e simplificação da quantidade e tipos de sensores (técnicas de

controle sensorless), com estratégias de controle de campo orientado ou de

controle de torque. Essa linha deve fazer uso também de componentes do

estado da arte, que permitam alta eficiência, integração e compactação da

eletrônica de potência, minimizando a interferência eletromagnética e dissipação

térmica, com o uso, por exemplo, de baixas frequências de chaveamento (inferior

a 5,0 [kHz]), para maiores frequências máximas de acionamento para o motor

(até 180,0 [kHz]). Uma tendência interessante dessa linha é o desenvolvimento

de inversores para motores de tração polifásicos integrados ao conjunto de

baterias, em uma topologia de conversor multinível, para aplicação em veículos

puramente elétricos. Devido à alta densidade de potência, tais dispositivos

devem ser capazes de ser refrigerados de forma ativa, com água ou outro

elemento refrigerante. Outros motores que podem ser utilizados são os motores

de relutância variável que possuem possui características de funcionamento que

permitem: a operação em uma ampla faixa de velocidade, o baixo custo de

fabricação, à baixa relação peso/potência quando comparada com outras

máquinas elétricas e a ausência de imãs permanentes.

Desenvolvimento de conversores CC-CC de alta potência

Essa linha engloba o desenvolvimento de conversores eletrônicos de

potência de corrente contínua (CC-CC) bidirecionais, que possam operar nos

quatro quadrantes de tensão e corrente, para compatibilizar o nível de tensão do

sistema de armazenamento de energia (baterias ou supercapacitores) aos níveis

desejados para os conversores de acionamento dos motores, seja durante a

aceleração do veículo, bem como durante sua frenagem regenerativa. Nessa

linha devem ser aplicadas técnicas e componentes do estado da arte, para obter

alta eficiência, baixas perdas e alta compactação, usando as mesmas

considerações feitas para os inversores de acionamento das máquinas elétricas.

Esses conversores CC-CC também podem ser integrados aos inversores para

atingir um maior grau de compactação e o compartilhamento e diminuição do

número de sensores. Topologias com transistores MOSFET de carbeto de silício

(SiC) devem ser desenvolvidas de modo a melhorar o rendimento e

desempenhos dos conversores.

Desenvolvimento de conversores CC-CC de baixa potência

Outros conversores CC-CC também são responsáveis por prover uma

tensão de carregamento, proveniente do barramento principal de corrente

contínua do veículo, para um sistema de baterias auxiliares, que mantem a

alimentação de diversos módulos eletrônicos e subsistemas do veículo durante

sua partida ou marcha. Esses conversores também podem ser integrados aos

inversores e conversores CC-CC de alta potência.

7.6 Projeto de motores elétricos com diferentes topologias:

Nessa linha de pesquisa serão projetados e construídos os motores

elétricos para utilização nos protótipos a serem desenvolvidos. A máquina

elétrica escolhida para um sistema de propulsão de veículo elétrico ou

híbrido deve satisfazer requisitos como: a) Alta densidade de potência; b)

Alta densidade de torque; c) Alto torque de partida; d) Alta razão

torque/inércia; e) Faixa larga de velocidade de operação; f) Alta eficiência;

g) Baixo ruído acústico; h) Robustez contra interferências

eletromagnéticas; i) Confiabilidade e robustez (tolerância contra faltas); j)

Baixa frequência de manutenção; k) Volume e peso reduzidos; l) Baixo

custo;.

Sendo assim, serão estudas algumas topologias de motores para as

aplicações e será realizada uma análise comparativa entre as soluções

utilizadas no mercado e as propostas do projeto.

Poderão ser estudadas as seguintes soluções:

- projeto, construção de protótipo e ensaios de motor de ímãs

permanentes de fluxo axial e configuração "yokeless".

Os motores, conhecidos como "yasa - yokeless and segmented

armature" possuem, segundo a bibliografia e alguns fabricantes (nenhum

nacional), as maiores densidades de potência dentre as máquinas

elétricas, chegando até a ordem de 6 kW/kg, ou até mais em regime

transitório. Desse modo, são bastante indicados para uso veicular, devido

à sua compacidade e peso reduzido.

- projeto, construção de protótipo e ensaios de motor elétrico de

excitação híbrida, parte provida por ímãs permanentes e parte por

enrolamentos de excitação.

Na aplicação veicular, é importante na operação no modo motor a

extensão da faixa de velocidades com potência constante, o que

pressupõe a atenuação de fluxo magnético, o que fica muito facilitado com

a excitação híbrida ao invés de puramente por ímãs permanentes, o que

contribui também para a redução da potência aparente dos conversores

de alimentação. No modo gerador a possibilidade de ajuste da excitação,

e consequentemente da tensão gerada, contribui para melhor configurar

os regimes de regeneração e recuperação da energia cinética nas

frenagens dos veículos.

- projeto, construção de protótipo e ensaios de motores elétricos de

excitação puramente elétrica, com configuração de fluxo homopolar sem

escovas ou anéis coletores para o enrolamento de campo, que é

estacionário.

Essa configuração, além das vantagens apontadas no motor de

excitação híbrida, ainda contribui para a eliminação do uso de ímãs

permanentes. Numa intensa busca bibliográfica, verificou-se a dificuldade

de obtenção, alto custo e incerteza no fornecimento dos ímãs, cuja

fabricação e reservas de matéria prima são de domínio de poucos países,

notadamente a China.

- projeto, construção de protótipo e ensaios de motores elétricos de relutância

variável.

Quando comparada às outras máquinas elétricas, o MRV (motor de

relutância variável) possui como principais vantagens: estrutura simples,

facilitando a sua construção, robustez, ausência de imãs permanentes em

sua estrutura; ausência de escovas; e possibilidade de operar em altas

temperaturas ou locais com variação intensa de temperatura. Por ter

também uma alta eficiência em conjunto com o baixo custo, facilidade de

manutenção e densidade de potência elevada, as MRVs tornam-se

atraentes ao mercado como fortes candidatas para aplicações de tração

de veículos elétricos.

7.7 Desenvolvimento sistemas geradores eletroquímicos baseados em

células a combustível

Essa linha de atuação objetiva o desenvolvimento de geradores

eletroquímicos de alta densidade de potência, com peso e volume reduzidos,

estes geradores serão baseados em novas tecnologias de células tipo SOFC

que tem alta eficiência podem trabalhar com uma grande variedade de

hidrocarbonetos destacando o GNV, o metano e o metanol. A tendência nessa

linha é o gerador estar solidário ao bloco do motor de combustão interna, fazendo

uso dos sistemas de refrigeração do bloco, em uma montagem compacta e

monolítica. Este sistema utilizará a temperatura do motor para o warm-up e

poderá trabalhar em paralelo as baterias para acionamento do motor elétrico. Na

alteração do projeto para um sistema puramente elétrico será necessária a

utilização das baterias para a inicialização do processo. Após a inicialização o

sistema é autônomo e pode manter em funcionamento o motor elétrico e o

armazenamento de energia. Também é objetivo desta linha o gerenciamento

térmico e elétrico do sistema e a otimização dos materiais utilizados na

fabricação das células a combustível

7.7.1 Desenvolvimento novos materiais

Desempenho energético é uma condição crítica em motores em veículos

híbridos ou totalmente elétricos, por afetarem diretamente a autonomia dos

veículos. Em outro viés, a contenção do ruído eletromagnético é crítica para a

estabilidade da eletrônica veicular.

Novos materiais deverão oferecer condições para melhorar o desempenho

dos motores elétricos e dos sistemas em desenvolvimento nesta proposta. Este

projeto deverá ser conduzido em sintonia com os demais, aproveitando para

incluir novos materiais nas plataformas que serão testadas. Tres novos materiais

já podem ser incluídos no programa:

U novo aço elétrico, do tipo totalmente processado, desenvolvido por

empresa brasileira para aplicação em frequência da ordem de 400Hz

Um segundo novo aço, objeto de patente da USP, também para

aplicação a 400Hz.

Avaliação da oportunidade de uso de material nanocristalino de alta

permeabilidade magnética em filtros do tipo common mode choque, para

redução do ruído eletromagnético nos circuitos elétricos do veículo.

8 Plano de Execução

8.1 Plano de execução para Implementação de Plataformas de Propulsão

Híbrida/Elétrica

8.1.1 Fases do projeto

Adquirir conhecimentos do estado da arte envolvendo temas como:

Topologia de veículos híbridos e elétricos, componentes de

armazenamento de energia, estratégias de gerenciamento de motores a

combustão interna para aplicação híbrida, inversores para acionamento

e motores elétricos para aplicação híbrida. Estabelecer requisitos

básicos para a primeira versão.

Planejamento, aquisição de componentes, dinamômetro, sensores, e

medidores, montagem estrutural da plataforma incluindo, toda a

instrumentação.

Desenvolvimento dos controles específicos associados aos

componentes.

Desenvolvimento do sistema de gerenciamento de energia (EMS)

Evolução contínua dos sistemas de controle a partir da aplicação de

novas técnicas de controle.

Evolução contínua da plataforma pela substituição de componentes,

sempre fixando novos requisitos.

8.1.2 Metodologia de intervenção/ Estratégias

Garantir a que a execução seja realizada com a participação de

aproximadamente 05 entidades de pesquisa, que atuarão paralelamente

na implementação de plataformas, buscando uma relativa convergência,

maximizando desta forma a sinergia na execução.

Contar com a assessoria de pelo menos 02 especialistas internacionais

em projeto de sistemas de propulsão híbrida e 03 em projeto de

componentes.

Adotar como meta um sistema de propulsão híbrida com topologia série.

A primeira versão tem que ser implementada com componentes

disponíveis no mercado para acelerar o início do desenvolvimento de

controle de energia e específicos para componentes.

Os protótipos de novos componentes deverão ser fabricados em

quantidade suficiente para atender as demandas de todas as

plataformas.

Entende-se que serão necessários dois anos para a conclusão da

primeira versão e cada entidade executora das plataformas deve

apresentar uma nova versão a cada 1 ano.

8.1.3 Cronograma

Na Tabela 1 apresenta-se o cronograma previsto para a execução do

programa proposto.

Tabela 1:

Ano 1 Ano2 Ano 3 Ano 4 Ano 5

Quadrimestres 1º 2 º 3 º 4 º 5 º 6 º 7 º 8 º 9 º 10 º 11 º 12 º 13 º 14 º 15 º

Estabelecimento dos requisitos do Estado da Arte

X X

Planejamento e Aquisições de Componentes

X X

Desenvolvimento de controles específicos

X X

Desenvolvimento EMS X X X

Novas Técnicas de Controle X X X X X X X

Evolução contínua X X X X X X X X X

8.2 Plano de execução para o Desenvolvimento de Sistemas de

Gerenciamento Eletrônico para Motores MCI.

8.2.1 Fases do projeto

Aplicar motor aspirado com ECU aberta disponível na montagem da

primeira versão da plataforma;

Planejamento, determinação de estratégias para aplicação em sistemas

híbridos.

Desenvolvimento do software de aplicação.

Desenvolvimento do sistema de gerenciamento eletrônico para um

motor TSI com 03 cilindros sobrealimentado.

Planejamento, determinação de estratégias para aplicação do novo

motor em sistemas híbridos.

Aplicar TSI com 03 cilindros sobrealimentado com ECU aberta

disponível na montagem da segunda versão da plataforma;

Desenvolvimento do software de aplicação do motor TSI.

8.2.2 Metodologia de intervenção/ Estratégias

Garantir a que a execução seja realizada com a participação das 05

entidades de pesquisa, que atuarão paralelamente na implementação de

plataformas, buscando uma relativa convergência, maximizando desta

forma a sinergia na execução.

Empregar motores MCI disponíveis no mercado brasileiro com

disponibilidade de ECU aberta. Adotar como meta um sistema de

propulsão híbrida com topologia série.

O desenvolvimento da ECU para motor TSI deve ser desenvolvido em

entidades que já disponham de dinamômetro de bancada.

8.2.3 Cronograma

Na Tabela 2 apresenta-se o cronograma previsto para a execução do

desenvolvimento de sistemas de gerenciamento Eletrônico para Motores MCI.

Tabela 2.

Ano 1 Ano2 Ano 3 Ano 4 Ano 5

Quadrimestres 1º 2 º 3 º 4 º 5 º 6 º 7 º 8 º 9 º 10 º 11 º 12 º 13 º 14 º 15 º

Aplicar motor Aspirado com

ECU aberta X X

Planejamento de estratégias

em sistemas híbridos X X

Desenvolvimento do Software

de Aplicação X X X

Desenvolvimento ECI motor

TSI 3 cilindros X X X X

Planejamento de estratégias

em sistemas TSI aplicados em

híbridos X X

Aplicar motor TSI com ECU

aberta X X X

8.3 Plano de execução para desenvolvimento de máquinas elétricas para

os geradores

8.3.1 Fases do projeto

Especificação da primeira versão dos geradores síncrono de excitação

controlada e síncrono de imâs permanente a serem projetados e

construídos.

Projeto e simulação utilizando ferramentas computacionais.

Construção da primeira versão dos protótipos.

Características obtidas para cada tipo de protótipo.

Aplicação dos diferentes protótipos nas plataformas.

Especificação da segunda versão dos geradores síncrono de excitação

controlada e síncrono de imâs permanente a serem projetados e

construídos.

Projeto e simulação utilizando ferramentas computacionais para a

segunda versão.

Construção da segunda versão dos protótipos.

Características obtidas para cada tipo de protótipo da segunda versão.

Aplicação da segunda versão dos diferentes protótipos nas plataformas.

8.3.2 Metodologia de intervenção / Estratégias para projeto de motores

elétricos com diferentes topologias.

Garantir que a execução seja realizada com a participação de 02

entidades de pesquisa para cada tipo de topologia, que atuarão

paralelamente na implementação de plataformas, buscando uma mínima

convergência, maximizando desta forma a sinergia na execução,

principalmente na fase de concepção e construção.

A segunda versão dos motores deve considerar a influência do processo

de regeneração de energia em frenagens.

8.3.3 Cronograma

Na Tabela 2 apresenta-se o cronograma previsto para a execução do plano

de desenvolvimento de máquinas elétricas para os geradores.

Tabela 3.

Ano 1 Ano2 Ano 3 Ano 4 Ano 5

Quadrimestres 1º 2 º 3 º 4 º 5 º 6 º 7 º 8 º 9 º 10 º 11 º 12 º 13 º 14 º 15 º

Especificação 1º versão dos

Geradores Síncrono a serem

construídos X X

Projeto e simulação em

ferramentas computacionais X X

Construção 1º Versão dos

protótipos X

Características obtidas para

cada tipo de protótipo X X

Aplicação dos diferentes

protótipos nas plataformas X X

Especificação 2º versão dos

Geradores Síncrono a serem

construídos X X

Projeto e simulação em

ferramentas computacionais X X

Construção 2º Versão dos

protótipos X

Características obtidas para

cada tipo de protótipo X X

Aplicação dos diferentes

protótipos nas plataformas X X X X

8.4 Plano de execução para o desenvolvimento dos Sistemas de

Armazenamento de Energia (SAE) com seu respectivo módulo de

gerenciamento (BMS)

8.4.1 Fases do projeto

Adquirir conhecimentos do estado da arte envolvendo temas como:

Tipos, modelos e principais parâmetros da bateria, estado de carga

(SOC), estado de saúde (SOH), estado de funcionalidade,

envelhecimento das baterias, gerenciamento térmico, balanceamento

das células, estratégias de gerenciamento de baterias para aplicação

híbrida.

Especificação da bateria a ser implementada.

Planejamento, aquisição de componentes, elementos de lítio, sensores,

circuitos integrados, microcontroladores, materiais para montagem

estrutural do PACK da bateria.

Modelamento e projetos dos controles específicos associados aos

componentes.

Desenvolvimento do sistema de gerenciamento de baterias (BMS).

Evolução contínua dos sistemas de controle a partir da aplicação de

novas técnicas de controle.

Evolução contínua do BMS pela substituição de componentes, sempre

fixando novos requisitos.

8.4.2 Metodologia de intervenção / Estratégias

Garantir a que a execução seja realizada com a participação de 03

entidades de pesquisa, que atuarão paralelamente na implementação de

plataformas, buscando uma relativa convergência, maximizando desta

forma a sinergia na execução.

Desenvolvimento de unidade BMS aberta e modular capaz de atender

baterias entre 1 e 100 KWh das mais variadas tecnologias utilizadas no

setor automotivo.

Os protótipos de novos componentes deverão ser fabricados em

quantidade suficiente para atender as demandas de todas as

plataformas.

8.4.3 Cronograma

Na Tabela 4 apresenta-se o cronograma previsto para a execução do plano

de desenvolvimento dos sistemas de armazenamento de energia (SAE) com seu

respectivo módulo de gerenciamento (BMS).

Tabela 4.

Ano 1 Ano2 Ano 3 Ano 4 Ano 5

Quadrimestres 1º 2 º 3 º 4 º 5 º 6 º 7 º 8 º 9 º 10 º 11 º 12 º 13 º 14 º 15 º

Estabelecimento dos requisitos do Estado da Arte

X X

Especificação da Bateria a ser implementada

X

Planejamento e aquisição dos componentes

X

Modelamento e projeto dos controles específicos

X X

Desenvolvimento do sistema de gerenciamento de baterias (BMS)

X X X X

Novas Técnicas de Controle X X X X X X X

Fixação de Novos Conceitos X X X X X X X X X

8.5 Plano de execução para desenvolvimento do Inversor para

Acionamento de Motores elétricos de tração e conversores CC-CC

8.5.1 Fases do projeto

Especificação da primeira versão do inversor de acionamento e dos

conversores CC-CC a serem projetados e construídos.

Projeto e simulação utilizando ferramentas computacionais.

Construção da primeira versão dos protótipos.

Características obtidas para cada a primeira versão do inversor de

acionamento e conversores CC-CC.

Aplicação do inversor de acionamento e conversores CC-CC nas

plataformas.

Especificação da segunda versão do inversor de acionamento e dos

conversores CC-CC a serem projetados e construídos.

Projeto e simulação utilizando ferramentas computacionais para a

segunda versão.

Construção da segunda versão dos protótipos.

Características obtidas para cada a segunda versão do inversor de

acionamento e conversores CC-CC.

Aplicação da segunda versão do inversor de acionamento e conversores

CC-CC nas plataformas.

8.5.2 Metodologia de intervenção / Estratégias para desenvolvimento do

Inversor para Acionamento de Motores elétricos de tração e conversores

CC-CC

Garantir a que a execução seja realizada com a participação de 04

entidades de pesquisa para cada tipo dos componentes, que atuarão

paralelamente na implementação de plataformas, buscando uma mínima

convergência, maximizando desta forma a sinergia na execução,

principalmente na fase de concepção e construção.

A segunda versão do Inversor para Acionamento de Motores elétricos

de tração e conversores CC-CC

8.5.3 Cronograma

Na Tabela 5 apresenta-se o cronograma previsto para a execução do

desenvolvimento dos conversores para acionamento de motores elétricos de

tração e conversores CC-CC.

Tabela 5.

Ano 1 Ano2 Ano 3 Ano 4 Ano 5

Quadrimestres 1º 2 º 3 º 4 º 5 º 6 º 7 º 8 º 9 º 10 º 11 º 12 º 13 º 14 º 15 º

Especificação 1º versão dos Conversores CC-CC a serem construídos

X X

Projeto e simulação em ferramentas computacionais

X X

Construção 1º Versão dos protótipos

X

Características obtidas para cada tipo de protótipo

X X

Aplicação dos diferentes protótipos nas plataformas

X X

Especificação 2º versão dos Conversores CC-CC a serem construídos

X X

Projeto e simulação em ferramentas computacionais

X X

Construção 2º Versão dos protótipos

X

Características obtidas para cada tipo de protótipo

X X

Aplicação dos diferentes protótipos nas plataformas

X X X

8.6 Plano de execução para projeto de motores elétricos com diferentes

topologias.

8.6.1 Fases do projeto

Especificação da primeira versão dos diferentes motores a serem

projetados e construídos.

Projeto e simulação utilizando ferramentas computacionais.

Construção da primeira versão dos protótipos.

Características obtidas para cada tipo de protótipo.

Aplicação dos diferentes protótipos nas plataformas.

Especificação da segunda versão dos diferentes motores a serem

projetados e construídos.

Projeto e simulação utilizando ferramentas computacionais para a

segunda versão.

Construção da segunda versão dos protótipos.

Características obtidas para cada tipo de protótipo da segunda versão.

Aplicação da segunda versão dos diferentes protótipos nas plataformas.

8.6.2 Metodologia de intervenção/ Estratégias para projeto de motores

elétricos com diferentes topologias.

Garantir que a execução seja realizada com a participação de 2

entidades de pesquisa para cada tipo de topologia, que atuarão

paralelamente na implementação de plataformas, buscando uma mínima

convergência, maximizando desta forma a sinergia na execução,

principalmente na fase de concepção e construção.

A segunda versão dos motores deve considerar o processo de

regeneração de energia em frenagens.

8.6.3 Cronograma

Na Tabela 6 apresenta-se o cronograma previsto para a execução do projeto de

motores elétricos com diferentes topologias.

Tabela 6.

Ano 1 Ano2 Ano 3 Ano 4 Ano 5

Quadrimestres 1º 2 º 3 º 4 º 5 º 6 º 7 º 8 º 9 º 10 º 11 º 12 º 13 º 14 º 15 º

Especificação 1º versão dos motores elétricos de tração a serem construídos

X X

Projeto e simulação em ferramentas computacionais

X X

Construção 1º Versão dos protótipos

X

Características obtidas para cada tipo de protótipo

X X

Aplicação dos diferentes protótipos nas plataformas

X X

Especificação 2º versão dos motores elétricos de tração a serem construídos

X X

Projeto e simulação em ferramentas computacionais

X X

Construção 2º Versão dos protótipos

X

Características obtidas para cada tipo de protótipo

X X

Aplicação dos diferentes protótipos nas plataformas

X X X

8.7 Plano de execução para Desenvolvimento de novos materiais.

8.7.1 Fases do projeto

Adquirir conhecimentos do estado da arte envolvendo temas como:

Tipos, modelos e principais parâmetros de células a combustível, estado

de funcionalidade, envelhecimento, gerenciamento térmico,

balanceamento das células, estratégias de gerenciamento de ara

aplicação híbrida.

Especificação da célula a ser implementada.

Planejamento, aquisição de componentes, placas polares, MEAs.

catalizadores, sensores, circuitos integrados, microcontroladores,

materiais para montagem estrutural do PACK da célula.

Modelamento e projetos dos controles específicos associados aos

componentes.

Desenvolvimento do sistema de gerenciamento de células).

Evolução contínua dos sistemas de controle a partir da aplicação de

novas técnicas de controle.

Estudo da deposição de nanopartículas e otimização das células a

combustível.

8.7.2. Metodologia de intervenção / Estratégias

Garantir a que a execução seja realizada com a participação de 02

entidades de pesquisa, que atuarão paralelamente na implementação de

plataformas, buscando uma relativa convergência, maximizando desta

forma a sinergia na execução.

Desenvolvimento de unidade eletroquímica aberta e modular capaz de

atender entre 0,1 e 10 KWh das mais variadas tecnologias utilizadas no

setor automotivo.

Os protótipos de novos componentes deverão ser fabricados em

quantidade suficiente para atender as demandas de todas as

plataformas.

8.7.3 Cronograma

Na Tabela 4 apresenta-se o cronograma previsto para a execução do plano

de desenvolvimento dos sistemas eletroquímico de energia (SAE) com seu

respectivo módulo de gerenciamento.

Tabela 4.

Ano 1 Ano2 Ano 3 Ano 4 Ano 5

Quadrimestres 1º 2 º 3 º 4 º 5 º 6 º 7 º 8 º 9 º 10 º 11 º 12 º 13 º 14 º 15 º

Estabelecimento dos requisitos do Estado da Arte

X X

Especificação da célula a ser implementada

X

Planejamento e aquisição dos componentes

X

Modelamento e projeto dos controles específicos

X X

Desenvolvimento do sistema de gerenciamento de células

X X X X

Novas Técnicas de Controle X X X X X X X

Fixação de Novos Conceitos X X X X X X X X X

8.8 Plano de execução para o desenvolvimento novos materiais

8.8.1 Fases do projeto

Identificação, junto aos demais coordenadores de subprojetos acima

descritos, de qual seriam as melhores oportunidades de aplicação de

materiais de melhor desempenho eletromagnético nas plataformas que

serão investigadas.

Definição, junto aos fabricantes de aços elétricos, das melhores opções

de processamento para os fins desejados.

Fabricação das lâminas nas geometrias desejadas conforme acima

definido.

Fabricação dos motores com esses materiais (de preferência pelo

menos 3 conjuntos testando motores com materiais convencionais e

novos materiais)

Testes desses motores elétricos nas condições preconizadas

Identificação da melhor especificação de aços para esses motores.

Identificação da condição mais crítica de ruído eletromagnético

vivenciada pelos circuitos aqui projetados.

Proposição de um conjunto de filtros que poderiam ser testados nos

protótipos que serão fabricados, comparando materiais convencionais

(cerâmicos) e materiais inovadores ( nanocristalinos).

Avaliação dos resultados

8.8.2 Metodologia de intervenção/ Estratégias

Garantir a que a concepção seja realizada com a participação das 05

entidades de pesquisa, que a aplicação de novos materiais seja justificada pelo

potencial de ganho de desempenho, e cuja construção seja factível e testável

nas plataformas aqui mobilizadas.

Empregar materiais disponíveis no mercado brasileiro, tanto para os aços

elétricos quanto para os nanomateriais.

8.8.3 Cronograma

Na Tabela 2 apresenta-se o cronograma previsto para a execução do

desenvolvimento de sistemas de gerenciamento Eletrônico para Motores MCI.

Tabela 2.

Ano 1 Ano2 Ano 3 Ano 4 Ano 5

Quadrimestres 1º 2 º 3 º 4 º 5 º 6 º 7 º 8 º 9 º 10 º 11 º 12 º 13 º 14 º 15 º

Fase 1 x

Fase 2 x

Fase 3 x x

Fase 4 x x

Fase 5 x x x x

Fase 6 x

Fase 7 x x

Fase 8 x x

Fase 9 x x

9. Resultados Esperados

9.1 Resultados esperados para Implementação de Plataformas de

Propulsão Híbrida/Elétrica:

No final do programa espera-se obter um protótipo de propulsão híbrida

com topologia série, funcionando conforme as especificações e

competitivo para sua aplicação em veículos.

Após dois anos termos as primeiras versões de plataforma funcionando

e depois uma atualização a cada ano contemplando evolução no

controle e agregando componentes desenvolvidos nas outras linhas de

atuação.

Domínio teórico experimental dos protótipos desenvolvidos.

9.2 Resultados esperados para o Desenvolvimento de Sistemas de

Gerenciamento Eletrônico para Motores MCI.

No final do programa obter uma ECU para motor MCI TSI com 03

cilindros para aplicação protótipo de propulsão híbrida com topologia

série, funcionando conforme as especificações e competitivo para sua

aplicação em veículos.

Após dois anos termos a ECU para motor aspirado concluída juntamente

com a primeira versão da plataforma.

No final do terceiro ano ter uma primeira versão para motor TSI

concluída, e depois uma atualização a cada ano contemplando evolução

no controle.

Domínio teórico experimental das ECUs desenvolvidas.

9.3 Resultados esperados para desenvolvimento de máquinas elétricas

para os geradores

Obter ao final do programa protótipos de geradores elétricos com diferentes

topologias, com alta eficiência e peso reduzido, atendendo as especificações

fixadas e com alto índice de competitividade.

9.4 Resultados esperados para o desenvolvimento dos Sistemas de

Armazenamento de Energia (SAE) com seu respectivo módulo de

gerenciamento (BMS)

No final do programa obter um protótipo de BMS completo aberto e

modular capaz de gerenciar e proteger baterias de todas as

eletroquímicas existentes atualmente. Operando plenamente conforme

as especificações para as aplicações em veículos elétricos e híbridos.

Após dois anos termos uma atualização a cada ano contemplando a

evolução no controle e agregando componentes desenvolvidos nas

outras linhas de atuação.

9.5 Resultados esperados para o desenvolvimento do Inversor para

Acionamento do motor elétrico de tração e conversores CC-CC

Obter ao final do programa protótipos de conversores para acionamento do

motor elétrico de tração e dos conversores CC-CC, atendendo as especificações

fixadas e com alto índice de competitividade.

9.6 Resultados esperados para projeto de motores elétricos com diferentes

topologias.

Obter ao final do programa protótipos de motores elétricos com

diferentes topologias, com alta eficiência e peso reduzido, atendendo as

especificações fixadas e com alto índice de competitividade.

9.7 Resultados esperados para o desenvolvimento sistemas geradores

eletroquímicos baseados em células a combustível

No final do programa obter um protótipo de completo aberto e modular

capaz de gerenciar as eletroquímicas desenvolvidas. Operando

plenamente conforme as especificações para as aplicações em veículos

elétricos e híbridos.

Após dois anos termos uma atualização a cada ano contemplando a

evolução no controle e agregando componentes desenvolvidos nas

outras linhas de atuação.

9.8 Resultados esperados para aplicação de novos materiais

Objetiva-se um aumento de eficiência energética da ordem de 5% nos

motores elétricos que aplicarem os novos materiais em teste, em relação

ao desempenho dos motores elétricos com aços convencionais (aços

3% silício, espessura 0,3mm) .

Objetiva-se avaliar as relações ganho x custo nma redução de ruído

eletromagnético com o uso de materiais nanocristalinos.

10. Metas e indicadores de acompanhamento

10.1 Metas e indicadores de acompanhamento para Implementação de

Plataformas de Propulsão Híbrida/Elétrica.

10.1.1 Metas:

Primeira versão funcionando em dois anos,

Segunda versão funcionado no final do 3º ano,

Segunda versão funcionado no final do 4º ano,

Versão competitiva funcionando no final do 5º ano.

10.1.2 Indicadores de Acompanhamento:

Relatório Técnico determinando os requisitos para a primeira versão e

definição de componentes para aquisição. (4º mês),

Relatório Técnico sobre o andamento da montagem da primeira versão

(12º mês),

Relatório Técnico sobre o andamento do desenvolvimento do sistema de

gerenciamento de controle de energia. (18º mês),

Relatório Técnico final da primeira versão da plataforma híbrida incluindo

características de funcionamento, atendimento aos requisitos e

descrição do sistema de gerenciamento de controle de energia incluindo

simulações e validação experimental. (24º mês),

Relatório Técnico determinando os requisitos para a segunda versão e

caracterização dos componentes que serão incluídos. (24º mês),

Relatório Técnico final da segunda versão da plataforma híbrida

incluindo características de funcionamento, atendimento aos requisitos

e descrição do sistema de gerenciamento de controle de energia

incluindo simulações e validação experimental. (36º mês),

Relatório Técnico determinando os requisitos para a terceira versão e

caracterização dos componentes que serão incluídos. (36º mês),

Relatório Técnico final da terceira versão da plataforma híbrida incluindo

características de funcionamento, atendimento aos requisitos e

descrição do sistema de gerenciamento de controle de energia incluindo

simulações e validação experimental. (48º mês),

Relatório Técnico determinando os requisitos para a versão final e

competitiva (48º mês),

Relatório Técnico final da versão final e competitiva da plataforma híbrida

incluindo características de funcionamento, atendimento aos requisitos

e descrição do sistema de gerenciamento de controle de energia

incluindo simulações e validação experimental. (60º mês).

10.2 Metas e indicadores de acompanhamento para o Desenvolvimento de

Sistemas de Gerenciamento Eletrônico para Motores MCI.

10.2.1 Metas:

Primeira versão funcionando em dois anos,

Primeira versão para motor TSI funcionado no final do 3º ano,

Segunda versão funcionado no final do 4º ano,

Versão competitiva funcionando no final do 5º ano.

10.2.2 Indicadores de Acompanhamento:

Relatório técnico determinando os requisitos para a versão ECU para

motor aspirado e definição de estratégias. (4º mês),

Relatório técnico sobre o andamento do desenvolvimento da primeira

versão (12º mês),

Relatório técnico sobre o andamento do desenvolvimento final da versão

para motor aspirado (24º mês),

Relatório técnico determinando os requisitos para a primeira versão

ECU para motor TSI e definição de estratégias. (24º mês),

Relatório técnico final da primeira versão para motor TSI incluindo

simulações e validação experimental. (36º mês),

Relatório técnico final da segunda versão para motor TSI incluindo

simulações e validação experimental. (48º mês),

Relatório técnico final da versão competitiva para motor TSI incluindo

simulações e validação experimental. (60º mês).

10.3 Metas e indicadores de acompanhamento para desenvolvimento de

máquinas elétricas para os geradores

10.3.1 Metas

Primeira versão dos protótipos funcionando em dois anos,

Segunda versão dos protótipos funcionando em quatro anos,

10.3.2 Indicadores de acompanhamento

Relatório técnico determinando os requisitos para a primeira versão dos

motores. (4º mês),

Relatório técnico sobre o andamento do desenvolvimento da primeira

versão dos protótipos (12º mês),

Relatório Técnico final da primeira versão dos protótipos. (24º mês),

Relatório técnico determinando os requisitos para a segunda versão dos

protótipos. (28º mês),

Relatório técnico sobre o andamento do desenvolvimento da segunda

versão dos protótipos (36º mês),

Relatório técnico final da segunda versão dos protótipos. (48º mês),

10.3 Metas e indicadores de acompanhamento para o desenvolvimento dos

Sistemas de Armazenamento de Energia (SAE) com seu respectivo módulo

de gerenciamento (BMS)

10.3.1 Metas:

Primeira versão funcionando em dois anos,

Segunda versão funcionado no final do 3º ano,

Terceira versão funcionado no final do 4º ano,

Versão competitiva funcionando no final do 5º ano.

10.3.2 Indicadores de Acompanhamento:

Relatório Técnico determinando os requisitos para a versão BMS para

bateria de 9.6KWh e definição de estratégias. (4º mês),

Relatório Técnico sobre o andamento do desenvolvimento da primeira

versão (12º mês),

Relatório Técnico sobre o andamento do desenvolvimento final da

versão para bateria de 9.6KWh (24º mês),

Relatório Técnico final da primeira versão para bateria de 9.6KWh

incluindo simulações e validação experimental. (36º mês),

Relatório Técnico final da versão competitiva para bateria de 9.6KWh

incluindo simulações e validação experimental. (60º mês).

10.5 Metas e indicadores de acompanhamento para desenvolvimento do

Inversor para Acionamento de Motores elétricos de tração e conversores

CC-CC

10.5.1 Metas

Primeira versão dos protótipos funcionando em dois anos,

Segunda versão dos protótipos funcionando em quatro anos.

10.5.2 Indicadores de acompanhamento

Relatório técnico determinando os requisitos para a primeira versão do

Inversor para Acionamento de Motores elétricos de tração e conversores

CC-CC.(4º mês),

Relatório técnico sobre o andamento do desenvolvimento da primeira

versão do Inversor para Acionamento de Motores elétricos de tração e

conversores CC-CC. (12º mês),

Relatório Técnico final da primeira versão do Inversor para Acionamento

de Motores elétricos de tração e conversores CC-CC. (24º mês),

Relatório técnico determinando os requisitos para a segunda versão do

Inversor para Acionamento de Motores elétricos de tração e conversores

CC-CC. (28º mês),

Relatório técnico sobre o andamento do desenvolvimento da segunda

versão do Inversor para Acionamento do motor elétrico de tração e

conversores CC-CC. (36º mês),

Relatório técnico final da segunda versão do Inversor para Acionamento

do motor elétrico de tração e conversor CC-CC. (48º mês).

10.6 Metas e indicadores de acompanhamento para projeto de motores

elétricos com diferentes topologias.

10.6.1 Metas

Primeira versão dos protótipos funcionando em dois anos,

Segunda versão dos protótipos funcionando em quatro anos.

10.6.2 Indicadores de acompanhamento

Relatório técnico determinando os requisitos para a primeira versão dos

motores. (4º mês),

Relatório técnico sobre o andamento do desenvolvimento da primeira

versão dos protótipos (12º mês),

Relatório Técnico final da primeira versão dos protótipos. (24º mês),

Relatório técnico determinando os requisitos para a segunda versão dos

protótipos. (28º mês),

Relatório técnico sobre o andamento do desenvolvimento da segunda

versão dos protótipos (36º mês),

Relatório técnico final da segunda versão dos protótipos. (48º mês).

10.7 Metas e indicadores de acompanhamento para para o

desenvolvimento sistemas geradores eletroquímicos baseados em células

a combustível

10.7.1 Metas:

Primeira versão funcionando em dois anos com células comerciais,

Segunda versão funcionado no final do 3º ano com células montadas no

âmbito do projeto.

Terceira versão funcionado no final do 4º ano utilizando membranas

desenvolvidas no âmbito do projeto,

Versão competitiva funcionando no final do 5º ano com a incorporação

de nanoparticulas e/ou nanotubos de carbono.

10.8 Metas e indicadores de acompanhamento para desenvolvimento do

novos materiais

10.8.1 Metas:

Motores construídos com novos materiais em dois anos,

Motores com novos materiais deverão estar testados ao fim do 3º ano,

Avaliação do potencial de sucesso desses novos materiais ao final do 3º

ano: alcançar 5% de aumento de rendimento energético de motores

construídos com novos materiais.

Avaliação da relação desempenho/custo do uso de materiais

nanocristalinos em filtros de ruído eletromagnético.

10.8.2 Indicadores de Acompanhamento:

Relatório Técnico tratando da Identificação, junto aos demais

coordenadores de subprojetos acima descritos, de qual seriam as

melhores oportunidades de aplicação de materiais de melhor

desempenho eletromagnético nas plataformas que serão investigadas.

(4º mês),

Relatório Técnico sobre Definição, junto aos fabricantes de aços

elétricos, das melhores opções de processamento para os fins

desejados (8º mês),

Relatório Técnico Fabricação das lâminas nas geometrias desejadas

conforme acima definido. (16º mês),

Relatório Técnico Fabricação dos motores com esses materiais (de

preferência pelo menos 3 conjuntos testando motores com materiais

convencionais e novos materiais) (24º mês),

Relatório Técnico Testes desses motores elétricos nas condições

preconizadas. (32º mês),

Relatório Técnico Identificação da melhor especificação de aços para

esses motores. (36º mês),

Relatório Técnico Identificação da condição mais crítica de ruído

eletromagnético vivenciada pelos circuitos aqui projetados. (8º mês),

Relatório Técnico Proposição de um conjunto de filtros que poderiam ser

testados nos protótipos que serão fabricados, comparando materiais

convencionais (cerâmicos) e materiais inovadores ( nanocristalinos). (8º

mês),

Relatório Técnico final da Avaliação da relação desempenho/custo do

uso de materiais nanocristalinos em filtros de ruído eletromagnético. (20º

mês).

11. Diretrizes orçamentarias para o eixo 2

O Conselho Tecnológico ao formular a Chamada Pública para a escolha

dos executores dos projetos deve conceber um formato que ao mesmo

tempo crie uma competição sadia, garanta a execução conjunta

conforme apresentado no programa. A chamada deve focar nas linhas

de atuação propostas para que não haja dispersão dos objetivos e da

metodologia, o que aumentaria o risco de insucesso do programa,

Os projetos deverão destinar pelo menos 25% do total de recursos total

dos mesmos em bolsas de mestrado, doutorado e pós-doutorado, com

valores maiores que os praticados pelos programas convencionais,

estabelecidos como padrão no âmbito de todo o Programa Rota 2030,

Os dispêndios com investimentos em equipamentos, nos projetos

relativos as plataformas, não deverão ultrapassar 20%. do total de

recursos do projeto Não inclui compra de componentes e ferramentas

computacionais para projeto. Casos excepcionais serão decididos pelo

Conselho Tecnológico do Programa,

Os dispêndios com reformas e adequações de prédios, não deverão

ultrapassar 5% do total de recursos do projeto, nos três primeiros anos.

12. Estimativa Orçamentária

ORÇAMENTO ESTIMADO do EIXO 2

13. Entidades que participaram na formulação deste eixo.

Escola Politécnica da Universidade de São Paulo,

Instituto de Pesquisas Tecnológicas

Faculdade de Engenharia Elétrica da Universidade de Campinas,

Departamento de Engenharia Automotiva da Universidade Nacional de

Brasília,

Universidade Tecnológica Federal do Paraná,

ITEM (R$) Valor acumulado (R$)

1 Bolsas de mestrado 60x R$2.500x 12mesesx 2,5 anos 4.500.000

2 Bolsas de doutorado 15x R$3.500x 12mesesx 4 anos 2.520.000

3 Bolsa de Pós-Doc 15x R$6.000x 12mesesx 2 anos 2.160.000

4 Bolsa Professores 25x R$2.500x 12mesesx 5anos 3.750.000

5 Técnicos de apoio 6x R$ 6.000x 12mesesx 5anos 2.160.000 15.090.000

1 Geradores 10x R$ 90.000 900.000

2 Motores 40kwatts 15x R$ 90.000 1.350.000

4Componentes para primeira

montagem da plataforma5x r$ 120.000 600.000

5

Elementos de lítio, componentes

para BMS e complementos (U$ 1.000

por kWatt)

5x( R$ 4.000x 10kWatts+ R$ 6.000) 230.000

6Elementos para célula de

combustível 2x 150.000 300.000

7 Dinamômetros 5x R$ 250.000 1.250.000

8 Motor MCI (completo) 5x R$ 20.000 100.000

9Plataformas Eletrônicas ( Flex-ECU,

LABCAR,National)5x R$ 80.000 400.000

10 Computadores 20x R$ 5.000 100.000

11 Componentes Elétricos 5x R$ 20.000 (diversos) 100.000

12 Componentes Eletrônicos 5x R$ 20.000 (diversos) 100.000

13 Montagens mecânicas 5x R$ 100,000 500.000

14 Pequenas obras 5x R$ 100.000 500.000

15 Outros serviços de terceiros 5x R$ 50.000 250.000

16 Diárias 5x R$ 50.000 250.000 23.972.000

17 Taxa de administração 2.663.000

TOTAL 26.635.000

3Conversores/Inversores (material

eletrônico e montagem)30x R$ 50.000 1.500.000

Descrição

Recursos humanos

Construção de protótipos e dinamômetros

EIXO 3: SEGURANÇA VEICULAR ATIVA

1. Nome do Eixo 3:

Segurança Veicular Ativa

2. Público Alvo:

Empresas Montadoras, Sistemistas do setor Automotivo, Ministério da

Infraestrutura, DNIT, ANTT, Ministério da Saúde; Secretarias de Transportes de

Estados e Municípios; Agenda 2030 para o Desenvolvimento Sustentável - ONU

Brasil; Latin Ncap.

3. Prazo de Vigência:

05 anos

4. Objetivo Geral:

Estudar e desenvolver funções de segurança ativa para veículos

automotivos incluindo veículos leves, pesados e agrícolas com ênfase nos

sistemas de gerenciamento eletrônico, bem como estudar, avaliar e avançar no

estado da arte de componentes de segurança veicular em ambiente simulado de

direção e de condução autônoma e semi-autônoma.

5. Estratégia para o programa:

Os acidentes de trânsito são responsáveis por grande parte das mortes

registradas no mundo. No ano 2000, eles foram listados como a décima primeira

causa de fatalidades no planeta, com estimativas maiores que 1 milhão de casos.

Em 2012, essa mazela da sociedade subiu duas posições no ranking geral, em

função dos mais de 1,2 milhões de registros feitos no período (WHO, 2014). Se

nenhuma medida for tomada, projeta-se que em 2030, os falecimentos

decorrentes dos desastres no trânsito subam para a quinta posição da lista global

de causas de morte (WHO, 2015).

Os acidentes fatais de trânsito são problemas enfrentados tanto em países

ricos como nas regiões em desenvolvimento. Nos Estados Unidos, eles são

considerados como uma das maiores questões de segurança nacional. Os

últimos anos apresentaram tendência de queda nos registros e na taxa de

fatalidade, naquele país, e, mesmo assim, os números ultrapassam 30.000

casos por ano. Para mudar essa realidade, a AASTHO – American Association

of State Highway and Transportation Officials – adotou a Visão Zero em seus

planos e reformulou normas técnicas associadas ao tema, e assim, pretende

reduzir as fatalidades pela metade até 2030 (FHWA, 2013). As ações para

alcançar este objetivo envolve fabricantes de veículos, universidade e órgãos

governamentais. Os estudos foram conduzidos em simuladores de direção de

diversas universidade do país.

No Brasil, em 2013, os acidentes de transportes foram responsáveis por

46.051 dos 1.181.166 óbitos registrados no Sistema de Informações sobre

Mortalidade – SIM (DATASUS, 2016). Os dados do DATASUS (2016), em

comparação com o WHO (2014), mostram que na realidade brasileira, os

acidentes de trânsito têm maior representatividade como causa de morte do que

no resto do mundo, 3,6% ante 2,3%. Somente nas rodovias federais brasileiras,

morreram 53.343 pessoas entre janeiro de 2009 e julho de 2015. Houve, nesse

período, uma queda no número absoluto de fatalidades, porém, a taxa de

mortalidade aumentou. Essas ocorreram com maior frequência em ambiente

rural e nos trechos em tangente (DPRF, 2015).

Para prevenir as ocorrências, é fundamental entender os eventos que as

antecedem, os pré-acidentes. Não é significante analisar os mecanismos que

geram acidentes sem considerar os fatores humanos, pois as pessoas reagem

de maneira diferente em suas percepções, mesmo quando estão submetidas a

uma mesma ação. Para auxiliar no ato de dirigir e diminuir os erros cometidos

pelos condutores, diversas ações de sucesso, do ponto de vista das seguranças

veicular e viária foram conduzidos em simuladores de direção em países como:

Estados Unidos, Canadá, França, Austrália, China. Adicionalmente a estes

estudos, novas investigações estão sendo conduzidas sobre dispositivos que

podem ser instalados na infraestrutura da rodovia para coletar dados sobre a

velocidade e acidentes de veículos (short-range communications (DSRC)

devices to transmit information on road conditions, traffic and closures), para

emitir os mais diversos alertas aos condutores e gerente do sistema viário. O

objetivo é tornar as viagens mais eficientes e melhorar o tráfego, informando os

motoristas e os veículos sobre os próximos perigos, na tentativa de mitigar a

ocorrência de acidentes e ou diminuir a sua severidade. O índice que mede a

qualidade do projeto de infraestrutura de via urbana e rural que suporta as

tecnologias de assistência ao motorista (cooperative adaptive cruise control to

improve traffic flow stability) e os níveis crescentes de veículos automatizados e

autônomos é denominado de Infrastructure Star Ratings for the Self-Driving Car.

A adoção destas tecnologias pode reduzir acidentes graves em rodovias, por

exemplo, em um quarto nos próximos 30 a 40 anos. No entanto, a transição, com

a passagem por período com frota mista e necessidade de um sistema viário que

os carros “possam conversar”, apresenta um gargalo em virtude das

peculiaridades da infraestrutura viária brasileira, que não tem homogeneidade e

a sua manutenção é precária.

Indiscutivelmente, há duas transições simultâneas acontecendo: uma é a

extensão em que veículos com pelo menos algum grau de automação estão se

tornando parte da frota de veículos; o outro é a proporção de carros sem

motorista. Dentro dessa transição também está o desenvolvimento de veículos

que se comunicam quer com outro(s) veículo(s) quer com a rodovia (bluetooth

and Adaptive Signal Control Data for Real-Time Safety Analysis on highways) e

o grau em que eles podem interagir com infraestrutura (cooperative adaptive

cruise control to improve traffic flow stability), uns com os outros, com outros

veículos e com usuários vulneráveis da via. Essas frentes precisam ser

estudadas e avaliadas para garantir a aplicação destas tecnologias no Brasil,

com segurança. Estes projeto, prevê o estudo, o desenvolvimento e a avaliação

dos benefícios da implantação dessas tecnologias no conjunto veículo-condutor-

infraestrutura.

6. Objetivos Específicos:

6.1 Implementação de Veículos Plataformas para o Desenvolvimento de

Funções Ativas de Segurança (Sistemas Avançados de Assistência ao

Motorista/ ADAS).

Projeto e implementação de 5 (cinco) veículos plataformas para o

desenvolvimento de funções de segurança ativa, distribuídas regionalmente pelo

País (sul, sudeste, centro oeste e nordeste/norte com pelo menos um veículo)

em várias entidades executoras no país,compreendendo:

● Sistema de controle e gerenciamento do motor “open source”.

● Freio Eletrônico com sistema de gerenciamento eletrônico desenvolvido

no âmbito do projeto (“open source”).

● Sistema de controle e gerenciamento do sistema de transmissão “open

source”.

● Direção eletrônica.

Este domínio sobre os módulos de controle dos subsistemas citados acima é

imprescindível para o desenvolvimento de funções de segurança ativa.

6.2 Avaliação da infraestrutura viária brasileira para uso das tecnologias de

comunicação e automação veicular na prevenção e mitigação de acidentes

No âmbito do programa são identificados os objetivos específicos mencionados

a seguir:

● Desenvolver um Simulador Nacional de direção com plataforma móvel,

equipado com sistema de rastreio do olhar e validá-lo com coletas naturalísticas

em ambientes reais: rodoviários e urbanos;

● Analisar a segurança veicular, em ambiente simulado de direção, por meio

do desempenho do modelo dinâmico do veículo (leve e pesado) associado à

medida da percepção de risco do condutor em trechos rodoviários críticos

(curvas) que contribuem para a ocorrência de capotamento;

● Analisar, em ambiente simulado de direção, o desempenho dos sistemas

embarcados de proteção para pedestre (Pedestrian Protection Systems) e

demais usuários vulneráveis do sistema viário, associado à medida da

percepção de risco do condutor em trechos rodoviários e urbanos;

● Desenvolver dispositivo de frenagem para identificação das condições da

superfície do pavimento em pista experimental com vistas à melhoria da

segurança veicular, por meio da avaliação em simulador HVS (Heavy Vehicle

Simulator) e em veículo-tipo;

● Identificar os elementos da infraestrutura viária brasileira que devem ser

modificados implantação de sensores de comunicação com os veículos (short-

range communications (DSRC) devices to transmit information on road

conditions, traffic and closures) para a mitigação das ocorrência de capotamento

em trechos de curva de rodovias;

● Identificar, a partir do resultados obtidos, elementos da infraestrutura

viária brasileira (safety performance) que devem ser ajustados para viabilizar de

forma mais rápida, no Brasil, o uso das tecnologias Connected and Automated

Vehicle (CAV).

6.3 Desenvolvimento de Funções de Segurança Ativa (ADAS)

Desenvolver as seguintes funções de Segurança Ativa:

● ABS (Anti-lock Braking System),

● ESC (Electronic Stability Control),

● ACC (Adaptive Cruise Control),

● “Lane Keeping”,

● “Blind Spot”,

● Anticolisão,

● Sistema de Frenagem Automática Pré-Colisão com Pedestre,

Utilizando técnicas da teoria de controle para a implementar as unidades de

gerenciamento eletrônico cujas plataformas de hardware serão desenvolvidas

no âmbito do programa e compatíveis com a ferramenta ASCET, muito

utilizada no setor automotivo (nas matrizes ).

As três primeiras serão desenvolvidas, novamente, a partir do 3º ano visando

agora aplicações em veículos pesados, O mercado brasileiro, ao contrário da

Europa, não aceita freios a disco em caminhões, impedindo a simples

transferência de tecnologia das matrizes.Trata-se de um problema típico

brasileiro dando origem a uma significativa oportunidade tecnológica para a

nossa engenharia.

6.4 Desenvolvimento de Métodos Computacionais para Sistemas

Autônomos, Semi-Autônomos e ADAS

No âmbito do programa são identificados os objetivos específicos mencionados

a seguir:

● Desenvolver software para a detecção e o rastreamento de pedestres e

veículos para sistemas de auxílio ao motorista (ADAS) e condução

autônoma/semi-autônoma utilizando câmeras monoculares, estéreo e outros

sensores.

● Desenvolver software para a detecção de sinalização vertical e horizontal

para sistemas ADAS e condução autônoma/semi-autônoma utilizando câmeras

monoculares, estéreo e outros sensores.

● Desenvolver software para a fusão das informações de diferentes

sensores como câmeras monoculares, câmeras estéreo, radares e LIDARs para

aperfeiçoar a precisão e a confiabilidade do resultado da percepção.

● Desenvolver software para controle longitudinal e lateral para condução

autônoma e semi-autônoma de veículos leves e pesados em diferentes

ambientes.

● Desenvolver sistemas de monitoramento do condutor e da condução do

veículo, de modo a registrar, analisar e apresentar alertas sobre a forma como o

veículo está sendo conduzido.

7. Linhas de Atuação

7.1 Implementação de Veículos Plataformas para o Desenvolvimento de

Funções Ativas de Segurança (Sistemas Avançados de Assistência ao

Motorista/ ADAS).

Consiste na implementação de pelo menos 05 (cinco) veículos plataformas

para o desenvolvimento de Sistemas Avançados de Assistência ao Motorista

(ADAS), distribuídos por entidades executoras distribuídas regionalmente pelo

País (Sul, Sudeste, Centro Oeste e Nordeste/Norte com pelo menos um),

atuando conjuntamente numa estrutura de rede nacional. Estes veículos serão

preparados para conter motor, transmissão automatizada ou automáticas, freios

e direção controlados eletronicamente (sem a participação do motorista ), sendo

que todos estes componentes deverão ter módulos eletrônicos de controle com

“open software”, desenvolvidos na fase inicial especificamente para o projeto.

O domínio do software de gerenciamento dos componentes citados é

fundamental para permitir o desenvolvimento de funções de assistência ao

motorista como ABS (Anti-lock Braking System), ESC (Eletrônic Stability

Control), ACC (Adaptive Cruise Control), “Lane Keeping”, “Blind Spot”,

Anticolisão, Sistema de Frenagem Automática Pré-Colisão com Pedestre.

Estes veículos serão implementados a partir de veículos leves com motores

ciclo Otto, cujo o modelo a ser escolhido será aquele que impor menor restrição

ao desenvolvimento. Veículos mais complexos, mesmo tendo as funções

desejadas, tendem apresentar uma rede CAN de comunicação com um grande

número de mensagens, praticamente inviabilizando o desenvolvimento

desejado, já que alguns subsistemas deixam de operar se não receberem

determinadas mensagens.

O desenvolvimento da ECU do motor será realizada a partir de uma

plataforma compatível com a Ferramenta ASCET ou com Matlab/Simulink,

aproveitando-se conhecimentos já desenvolvidos no âmbito da academia. A

partir deste resultado será obtido o modelo do motor utilizando-se um

dinamômetro de bancada (pelo menos um dos grupos da rede) e implementado

um Hardware in the Loop (HiL) deste motor, utilizando-se uma Plataforma

LABCAR ou outra equivalente. Esta implementação visa também colaborar com

o desenvolvimento do Simulador Nacional, que constituirá uma outra linha de

atuação neste programa.

Com relação ao desenvolvimento do módulo de controle de uma

transmissão automatizada, a partir de um modelo convencional serão

identificados os valores dos seus parâmetros. Com este modelo da planta real

será implementado um HiL utilizando-se uma Plataforma LABCAR ou outra

equivalente. A partir deste HiL será desenvolvida a Unidade Eletrônica de

Controle e calibrada no veículo.

Para o desenvolvimento do freio eletrônico será utilizado um módulo de

ESC (com sistema hidráulico básico/tradicional), independente do cilindro

mestre, para o qual será desenvolvido uma nona unidade eletrônica de controle.

Inicialmente será montada uma plataforma do sistema de frenagem que

associado a um software de simulação da dinâmica veicular dará origem a um

HiL do sistema, a partir do qual será desenvolvido o software de controle do

sistema, utilizando-se uma plataforma compatível com a Ferramenta ASCET ou

com Matlab/Simulink. O presente procedimento já cria uma infraestrutura para o

desenvolvimento dos sistemas ABS e ESC.

Finalmente, o desenvolvimento da direção controlada eletronicamente que

é responsável pelo controle lateral e longitudinal do veículo. Essa tecnologia

exige uma grande adequação para as condições Brasileiras, principalmente

pelas condições de conservação das vias, largura estreita e vias sinuosas. O

sistema de direção assistida é parte fundamental para o desenvolvimento dos

controles de estabilidade, frenagem de emergência e manutenção da faixa, e

assistência na condução. O equipamento estará integrado com outras

plataformas de gerenciamento de modo a permitir uma ação coordenada entre

a dinâmica veicular, powertrain e segurança do condutor e pedestres.

O estudo da arquitetura do sistema de direção com assistência elétrica

pode se beneficiar do desenvolvimento dos motores elétricos para o sistema

híbrido, pois ambas compartilham de equipamentos e tecnologias similares.

Pode-se também estudar como reduzir os custos de implantação dessa

tecnologia nos veículos de menor valor agregado.

7.2 Avaliação da infraestrutura viária brasileira para uso das tecnologias

de comunicação (V2V e V-Via) e automação veicular na prevenção e

mitigação de acidentes em simulador de direção

Simuladores de direção são ferramentas de pesquisa que permitem

estudar o comportamento do modelo dinâmico do veículo e do condutor de forma

ampla, segura e econômica. A inclusão do auxílio de técnicas de processamento

gráfico em ambiente tridimensional (3D) e com Realidade virtual (RV) ou não, é

avaliada pela heterogeneidade de detalhes reais inerentes a diversos elementos

de uma via terrestre, tal como a geometria, pavimento e elementos da

infraestrutura por exemplo, permitindo assim a construção de sistemas

computacionais de apoio ao condutor, durante a condução, como também para

controle autônomo do veículo, proporcionando robustez e autonomia na

dirigibilidade e manobrabilidade nas vias rurais e urbanas.

O corrente projeto contempla parte de um conjunto de pesquisas com a

aplicação de simuladores de direção de base móvel no apoio aos estudos inter,

multi e transdisciplinares das engenharias automobilística, civil, eletrônica, da

computação e a implantação de políticas públicas voltadas para segurança

veicular e viária no Brasil. Tais premissas se contextualizam com o objetivo

principal da pesquisa, com a mitigação da severidade e quantidade de acidentes

de trânsito, em conformidade com a AGENDA 2030 PARA O

DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL - ONU BRASIL; LATIN NCAP.

Ainda, em particular, é proposta a análise de como os condutores

percebem os pedestres e demais usuários vulneráveis do sistema viário, dentro

de um ambiente simulado de direção, apoiado no uso de um sistema de rastreio

ocular (percepção visual) e plataforma móvel dinâmica. Paralelo a esta análise,

com o uso de simuladores dinâmicos de direção, é pretendido o desenvolvimento

e implementação de uma arquitetura computacional para o controle de veículos

autônomos.

A pesquisa abrange: - a montagem de um Simulador Nacional de direção

com base móvel, e a sua validação; - a geração do ambiente virtual a partir da

extração de cenários reais; - experimentos para medir a percepção de risco do

condutor em trechos rodoviários críticos (em curva, por exemplo), a percepção

dos usuários vulneráveis e as associações e interação com o desempenho do

modelo dinâmico veicular no ambiente rural e urbano.

Plataformas de movimento são comumente utilizados no campo da

engenharia para análise e verificação de desempenho e design do veículo. A

capacidade de vincular um modelo dinâmico do veículo baseado em computador

de um sistema específico de movimento físico fornece ao usuário a capacidade

de sentir como o veículo responde aos controles das entradas sem a

necessidade de construir protótipos custosos. Integrado ao simulador de direção,

um sistema de rastreio ocular, o qual consiste em quatro câmeras, permite

detectar o movimento das pupilas do condutor e o local que está olhando dentro

do ambiente virtual, é integrado.

Complementar, acredita-se que as tecnologias Connected and Automated

Vehicle (CAV) possam contribuir para o aumento da segurança veicular e

consequentemente para a segurança do tráfego nas rodovias. Diversas

questões que ainda precisam ser estudadas, mundialmente, são: Até qual nível

as tecnologias de CAV poderiam reduzir os acidentes quando todos os veículos

estivessem equipados com eles? Para quais tipos de acidentes essas

tecnologias poderiam trazer o maior benefício - redução da severidade, por

exemplo? As respostas a essas perguntas poderiam fornecer orientações

importantes para políticas públicas relacionadas a CAV, alocação de recursos

de pesquisa, fabricação, divulgação e adoção desses sistemas.

No momento, poucas pesquisas foram desenvolvidas para responder a

essas perguntas. Na verdade, há muitos estudos que focalizam o desempenho

de segurança veicular separada de uma ou várias tecnologias, mas poucos

tentaram integrar todos os estudos relacionados ao CAV para fazer uma

estimativa abrangente e geral de benefícios para a segurança. A eficácia das

tecnologias CAV em condições adversas de visibilidade, por exemplo, podem

ser analisadas com simulação de direção e simulação microscópica de tráfego.

Os modelos microscópicos de fluxo de tráfego simulam unidades do conjunto

veículo-condutor, e desta forma, as variáveis dinâmicas dos modelos

representam as propriedades microscópicas como, por exemplo, a posição e a

velocidade de veículos individuais.

As características do fluxo de tráfego deterioram-se significativamente em

condições de visibilidade reduzida, resultando em alto risco de colisão. O projeto

prevê a aplicação das tecnologias de Connected Vehicle (CV) em um trecho de

uma rodovia brasileira para melhorar a segurança veicular e viária (short-range

communications (DSRC) devices to transmit information on road conditions,

traffic and closures). Dois tipos de abordagens de CV (isto é, veículos

conectados sem platooning (CVWPL) e veículos conectados com o platooning

(CVPL) serão aplicados para reduzir o risco de acidente. O projeto prevê o

estudo em simulação de direção do design do display de heads-up. Embora o

projeto se concentre nos benefícios de segurança do CV, ele também abordará

problemas relevantes na operação do tráfego, big data, gerenciamento de

tráfego ativo e comportamento do condutor.

O projeto prevê a realização do estudo utilizando simulador dinâmico de

direção com plataforma móvel, com sistema de rastreio do olhar e a sua

validação. Complementarmente, o projeto ambiciona aumentar a segurança

veicular, através dos estudo e desenvolvimento dos sistemas embarcados de

proteção para o pedestre (Pedestrian Protection Systems) em simulador de

direção e de condução autônoma. Embora o projeto se concentre nos

benefícios de segurança do CV, ele também abordará problemas relevantes na

operação do tráfego, big data, gerenciamento de tráfego ativo e comportamento

do condutor. Desta forma, o projeto envolverá o estudo utilizando simulador

dinâmico de direção com plataforma móvel, com sistema de rastreio do olhar e

a sua validação.

Com base nas recomendações do Infrastructure Star Ratings for the Self-

Driving Car o projeto prevê a medição da qualidade do projeto de infraestrutura

de via urbana e rural que suporta as tecnologias de assistência ao motorista no

futuro e os níveis crescentes de veículos autônomos. Acidentes graves em

rodovias, por exemplo, podem ser reduzidos em um quarto nos próximos 30 a

40 anos com a introdução de veículos automatizados (AVs). No entanto, a

transição, com a passagem por período com frota mista e necessidade de um

sistema viário que os carros “possam ler”, apresenta com gargalo as

peculiaridades da uma infraestrutura viária não homogênea e com manutenção

precária.

Indiscutivelmente, há duas transições simultâneas acontecendo: uma é a

extensão em que veículos com pelo menos algum grau de autonomia estão se

tornando parte da frota de veículos; outro é a proporção de carros sem

motorista. Dentro dessa transição também está o desenvolvimento de veículos

conectados e o grau em que eles podem interagir com infraestrutura, uns com

os outros, com outros veículos e com usuários vulneráveis.

A infraestrutura da via envolve a capa asfáltica, que é o elemento de

interface da via com pneu do veículo. O projeto prevê a elaboração de dispositivo

de frenagem para identificação da superfície de pavimento considerando o atrito

pneu/superfície e a influência do enrijecimento da superfície. A ideia é averiguar

experimentalmente o desempenho de veículos em diferentes condições de

estradas pavimentadas e não pavimentadas por meio simulador HVS (Heavy

Vehicle Simulator) em pista experimental. O pavimento deve apresentar

diferentes configurações compatíveis com a realidade brasileira que

frequentemente apresenta condições adversas quanto ao tipo de solo, ao clima

e também à manutenção das estradas.

O dispositivo de frenagem será composto por um sistema eletromecânico

capaz de identificar o tipo de superfície de pavimento. Esta superfície está

intimamente associada à deformação das camadas de pavimento (capa

asfáltica, base, sub base e subleito) e de suas propriedades mecânicas.

Inicialmente este dispositivo será avaliado no simulador HVS e posteriormente

em veículo-tipo. Com base na resposta do atrito pneu/superfície por meio do

dispositivo será possível fornecer automaticamente ao motorista tomadas de

decisão eficazes para a melhoria da segurança veicular, como a diminuição da

velocidade e pressão de pneus. Sendo assim, o sistema será composto por toda

a montagem eletromecânica no veículo-tipo, incluindo vasta instrumentação das

camadas de pavimento (em diferentes camadas/interfaces) na pista

experimental e a aquisição do simulador HVS.

7.3 Desenvolvimento de Funções de Segurança Ativa (ADAS)

Essa linha de atuação tem como objetivo desenvolver funções de

segurança ativa como ABS (Anti-lock Braking System), ESC (Electronic Stability

Control), ACC (Adaptive Cruise Control), “Lane Keeping” (manutenção do

veículo na faixa em estradas), “Blind Spot” (visão do ponto morto), Anticolisão,

Sistema de Frenagem Automática Pré-Colisão com Pedestre. Dividiremos esta

linha de atuação em três grupos, a saber:

● grupo 1 contendo ABS, ESC, ACC e Anticolisão,

● grupo 2 contendo as mesmas funções acima voltadas para veículos

pesados com freios a tambor (forte característica no Brasil);

● grupo 3 contendo “Lane Keeping”; “Blind Spot” e Sistema de Frenagem

Automática Pré-Colisão com Pedestre, que são funções com forte

influência de câmaras e sensor Lidar.

As funções dos grupos 1 e 3 serão desenvolvidas e aplicadas nos veículos

plataforma descritos na linha de atuação 7.1. Desta forma teremos 05 grupos de

pesquisa distribuídos por diferentes regiões do País (Sul, Sudeste, Centro Oeste

e Nordeste/Norte com pelo menos um) desenvolvendo conjuntamente estas

funções,numa estrutura de rede nacional.

Para o desenvolvimento das funções do grupo 1 serão obtidos modelos a

partir de aplicação degraus de aceleração ou de frenagem nos veículos,e

conjuntamente com os modelos dos hardwares in the loops da frenagem

eletrônica, também desenvolvido na linha de atuação citada, serão utilizados

para o projeto dos controladores com o auxílio das ferramentas Matlab e

Simulink. Com este resultado o sistema de gerenciamento será implementado

numa plataforma eletrônica desenvolvida no âmbito do projeto, compatível com

a ferramenta ASCET. Uma vez validado através de simulações, o sistema

eletrônico de controle será aplicado no Hardware in the Loop e novamente

validado. Finalmente será aplicado no veículo e testado em pista.Para o ACC

será utilizado um radar comercial já com aplicação veicular.

As funções do grupo 2 terão início a partir do terceiro ano a partir do

aprendizado obtido no desenvolvimento do grupo 1. Estes serão desenvolvidos

em até 02 veículos pesados, portanto apenas dois grupos de pesquisa atuarão

nesta sub-linha, devido ao seu alto custo. Mas seguirão a mesma metodologia

utilizada na linha de atuação 7.1 e na sub-linha do grupo 1.

Para o desenvolvimento das funções do grupo 3 será necessário iniciar os

estudos sobre direção elétrica assistida, bem como se familiarizar com as

tecnologias de sensores do tipo LiDAR, Radar Automotivo e Câmeras. A ideia

aqui será desenvolver tecnologias de baixo custo que viabilizem o conceito do

“mortes zero” no trânsito, dando ao veículo a capacidade de antever um acidente

e reagir preventivamente. Isso pode estar associado a tomadas de decisões pelo

veículo para redução autônoma de velocidade, sinalização sonora e visual para

os pedestres, e alertas para o motorista.

7.4 Desenvolvimento de Sistemas de Comunicação Veicular V2V

Inteligentes

Esta linha de atuação prevê o desenvolvimento de comunicação veicular

veículo a veículo (V2V) em ambiente de simulação e em ambiente real com

inteligência agregada.

Utilizando uma rede V2V, cada veículo é capaz de perceber a presença de

outros veículos usando um protocolo de comunicação baseado em ondas de

rádio. Desta forma, é possível enviar e receber informações relevantes em tempo

real, tais como posição, velocidade, alertas de acidentes, mau tempo ou

catástrofes, blitzes e informações sobre o trânsito em geral. Redes V2V possuem

um grande potencial para evitar acidentes e diminuir o número de mortos e

feridos no trânsito, que tem constituído uma severa ameaça à vida e ao sistemas

públicos e privados de saúde em diversos países.

Tais informações, a depender do cenário, pode demandar requisitos que

afetarão o desempenho na comunicação, tais como perda de pacotes, delay e

throughput. Nesse sentido, permitir desenvolver um modelo adaptativo que

avalie o cenário e configure o sistema para se adequar ao problema, é altamente

desejável em redes V2V. O uso de computação inteligente para encontrar o

ponto de equilíbrio com base em aprendizado passado é uma alternativa em

geral adequada ao problema.

7.5 Desenvolvimento de Métodos Computacionais para Sistemas

Autônomos, Semi-Autônomos e ADAS

Uma parte considerável dos acidentes no trânsito urbano se deve à falta de

atenção motorista. Sistemas capazes de detectar a presença de pedestres e

outros veículos em uma área de risco de colisão, emitir um alerta para o

motorista, ou frear o veículo podem evitar acidentes sérios e salvar vidas. Além

de detectar esses objetos, é interessante que os mesmos sejam rastreados para

e que seja feita uma previsão de de suas trajetórias com o objetivo de antecipar

possíveis colisões. O desenvolvimento de software que processa imagens de

câmeras, detecta objetos de interesse e faz o rastreio dos mesmos pode

contribuir significativamente para a redução de acidentes por falta de atenção do

motorista. Esse tipo de software deve ter alta eficiência computacional para ser

executado em tempo real em dispositivos de hardware de baixo custo, e alta

acurácia para detectar objetos de interesse em diferentes condições de

luminosidade com baixa taxa de falsos positivos.

A falta de atenção pode levar motoristas a não observar importantes

elementos de sinalização em uma via urbana como: placas de trânsito,

semáforos e faixas de trânsito. A não observância dessas informações podem

levar a acidentes e multas. O desenvolvimento de software que processa

imagens de câmeras e detecta e interpreta elementos de sinalização horizontal

e vertical podem ser utilizados para alertar o motorista em casos de saída de

faixa, sinal vermelho de um semáforo ou limite de velocidade ultrapassado,

evitando situações de risco. Esse tipo de software deve ter alta eficiência

computacional para ser executado em tempo real em dispositivos de hardware

de baixo custo, e alta acurácia para detectar a sinalização em diferentes

condições de luminosidade com baixa taxa de falsos positivos.

Existem diversos tipos de sensores que podem ser utilizados na percepção

de veículos inteligentes, como câmeras monoculares, câmeras estéreo, LIDARs

e radares. Cada um destes sensores tem características próprias e limitações

em sua utilização. Câmeras tem baixo custo e são capazes de obter informações

bastante detalhadas do ambiente. No entanto, elas requerem condições

favoráveis de luminosidade, demandam software de processamento complexos

e com alta demanda computacional e não são adequadas para estimar distância.

Câmeras estéreo tem a vantagem de identificar cores, texturas e estimar

distâncias, no entanto, dependem de calibração precisa e softwares de

processamento extremamente complexos. Radares tem um custo médio, são

capazes de detectar obstáculos a grandes distâncias (com pouca precisão), são

robustos e não dependem de luz para operar. LIDARs tem custo relativamente

alto, são bastante precisos para detectar obstáculos, e, dependendo do modelo,

tem restrições a operação onde há poeira excessiva, chuvas e vibração

excessiva.

Os métodos computacionais e algoritmos que processam as informações

obtidas por sensores tem um papel fundamental na interpretação dos dados

obtidos por eles e na extração de informações úteis que podem ser usadas para

notificar o motorista em sistemas ADAS, ou de tomar decisões e atuar no caso

de veículos com algum grau de autonomia. Quanto mais complexa é a tarefa que

o sistema de percepção deve desempenhar, mais sofisticados são os algoritmos

utilizados. Inclusive, é importante que o sistema computacional tenha acesso

também ao barramento de informações do veículo. Desse modo, ele pode obter

dados importantes para a tomada de decisão como: velocidade do veículo,

ângulo de esterçamento do volante, pressão exercida nos pedais de freio e

aceleração, dentre outras. Combinando dados de sensores externos e internos

do veículo, os sistemas ADAS e de condução semi-autônoma se tornam mais

inteligentes e eficientes.

Para veículos com algum grau de autonomia, as informações de sensores

internos e externos podem ser utilizadas para possibilitar o controle autônomo

de velocidade de cruzeiro (velocidade longitudinal) e o controle lateral para

manter o veículo em uma faixa de trânsito. Informações do perfil de relevo e

curvatura da via, condições do trânsito na rota desejada, e detecção local dos

demais veículos e pedestres podem ser utilizadas no controle do veículo para

proporcionar conforto aos passageiros, segurança, melhorar a utilização e

compartilhamento das vias de trânsito, e até mesmo reduzir o consumo de

combustível.

Além da operação de veículos leves em ambientes urbanos, pretende-se

desenvolver métodos computacionais e algoritmos para veículos pesados e para

a operação em ambientes parcialmente estruturados, como na mineração e

agricultura. Nesse tipo de cenário, não há presença de faixas de trânsito e

normalmente as vias são bastante irregulares. É também comum a presença de

poeira, o que dificulta a operação de alguns tipos de sensores e requer a

utilização de soluções computacionais específicas.

Atualmente, veículos pesados são responsáveis pela maior parte do

transporte de carga. Isso se deve a suas vantagens econômicas, eficiência no

transporte fretado, e alta capacidade de transporte. Entretanto, as dimensões

elevadas, configurações complexas, baixa capacidade de manobra, e a

variabilidade na quantidade de carga transportada são alguns dos aspectos

críticos que influenciam o controle do veículo com segurança e estabilidade.

A massa do veículo é um parâmetro crítico que influencia seu

comportamento dinâmico e controle, sendo que o peso da carga transportada

pode ser maior que o peso do próprio veículo. Dessa forma, o controle de

veículos pesados oferece desafios que requerem soluções robustas para lidar

com incertezas e variações de massa. Aspectos que devem ser considerados

tanto para o controle individual de veículos pesados quanto para o controle de

comboios.

Veículos articulados também são exemplos de sistemas que estão sujeitos

a instabilidades laterais tais como efeito canivete (jackknifing) e amplificação

traseira (rearward amplification) como resultado da adição de juntas de

articulação. Consequentemente, veículos pesados podem se envolver em

acidentes severos, causando perdas de vidas e perdas econômicas como

resultado desses problemas de estabilidade lateral. Diferentes estratégias de

controle lateral e longitudinal podem ser exploradas para evitar problemas de

estabilidade em veículos pesados articulados.

8 Plano de Execução

8.1 Plano de execução para Implementação de Veículos Plataformas para

Desenvolvimento de Funções Ativas de Segurança

8.1.1 Fases do projeto

● Adquirir conhecimentos do estado da arte envolvendo temas como:

funções de segurança ativa como ABS (Anti-lock Braking System), ESC

(Eletrônic Stability Control), ACC (Adaptive Cruise Control), “Lane

Keeping”(manutenção do veículo na faixa em estradas), “Blind Spot”

(visão do ponto morto), Anticolisão, Sistema de Frenagem Automática

Pré-Colisão com Pedestre. Sistemas de Frenagem envolvendo

funcionamento, componentes, modelos e gerenciamento.Ainda serão

estudados os sensores que compõem os veículos plataformas como

radares, câmeras e lidar.

● Estabelecer requisitos básicos para serem atendidos na implementação

do veículo plataforma.

● Planejamento, aquisição de componentes mecânicos, plataformas para

gerenciamento de medidores para a instrumentação prevista.

● Desenvolvimento da unidade de gerenciamento eletrônico do motor.

● Implementação de uma plataforma experimental para transmissão,

obtenção de modelos e geração de um HiL (Hardware in the Loop)

● Desenvolvimento do sistema de gerenciamento da transmissão

automatizada.

● Implementação de uma plataforma experimental para frenagem

eletrônica, obtenção de modelos e geração de um HiL (Hardware in the

Loop)

● Desenvolvimento do sistema de gerenciamento da frenagem eletrônica,

seja do módulo hidráulico, seja do sistema de frenagem.

● Desenvolvimento do sistema de gerenciamento da direção.

● Estabelecimento da base de mensagens CAN complementar para os

sensores.

● Validação da unidade de gerenciamento eletrônico do motor.

● Validação do sistema de gerenciamento da transmissão automatizada.

● Validação do sistema de frenagem eletrônica seja do módulo hidráulico

seja do sistema de frenagem.

● Validação do sistema de gerenciamento da direção.

● Instalação dos Sensores e acoplamento a rede CAN

● Testes e validação do veículo plataforma.

● Evolução contínua dos sistemas de gerenciamento a partir da aplicação

de novas técnicas de controle e pela substituição de componentes,

sempre fixando novos requisitos.

8.1.2 Metodologia de intervenção/ Estratégias

● Garantir a que a execução seja realizada com a participação de

aproximadamente 06 entidades de pesquisa, que atuarão paralelamente

na implementação dos veículos plataformas, buscando uma relativa

convergência, maximizando desta forma a sinergia na execução.

● Priorizar a execução desta linha de atuação, já que outras linhas de

atuação dependerão desses veículos plataformas.

● A primeira versão de veículo plataforma tem que apresentar resultados

em 18 meses.

8.1.3 Cronograma

Na Tabela 1 apresenta-se o cronograma previsto para a execução do

programa proposto.

Tabela 1:

Ano 1 Ano2 Ano 3 Ano 4 Ano 5

Quadrimestres 1º

2 º

3 º

4 º

5 º

6 º

7 º

8 º

9 º

10 º

11 º

12 º

13 º

14 º

15 º

Estudo básico e estabelecimento de requisitos

X

Planejamento e Aquisições de Componentes Mecânicos e Plataformas de Gerenciamento e Simulação

X

X

Desenvolvimento da Unidade de Gerenciamento Eletrônico do Motor

X X X

Implementação de HiL e de plataforma experimental da Transmissão

X X X

Desenvolvimento da Unidade de Gerenciamento Eletrônico da Transmissão

X X X

Implementação de Plataforma Experimental e HiL do Freio Eletrônico

X X X

Desenvolvimento da Unidade de Gerenciamento do Freio Eletrônico

X X X

Desenvolvimento do Sistema de Gerenciamento da Direção Eletrônica

X X X X

Estabelecimento da Base de Mensagens CAN

X X

Validação da Unidade de Gerenciamento Eletrônico do Motor

X X X

Validação da Unidade de Gerenciamento Eletrônico da Transmissão

X X

Validação da Unidade de Gerenciamento do Freio Eletrônico

X X

Validação do Sistema de Gerenciamento da Direção Eletrônica

X X

Instalação de Sensores e Acoplamento a Rede CAN

X X

Validação do Veículo Plataforma

X X

Evolução Contínua

X X

X

X X X

Organização dos Modelos Obtidos e Inclusão no Simulador Nacional

X X X X X X X X X X X X X X

8.2 Plano de execução para avaliação da infraestrutura viária brasileira para

uso das tecnologias de comunicação (V2V e V-via) e automação veicular

na prevenção e mitigação de acidentes

8.2.1 Fases do projeto

● Planejamento da aquisição de componentes, plataforma dinâmica

hexapod, sensores eye track system, hardwares, softwares: real-time

simulation, HIL, SIL, traffic simulation and ADAS, autonomous driving,

vehicle energy efficiency and tire modeling, sensores bluetooth para

instalação em trecho experimental de rodovia (bluetooth and Adaptive

Signal Control Data for Real-Time Safety Analysis on Urban);

● Montagem estrutural da plataforma incluindo, toda a instrumentação;

● Desenvolvimento do cockpit a partir de um modelo dinâmico de veículo

que a montadora irá escolher e disponibilizar seu modelo dinâmico.

● Realização de testes iniciais no Simulador Nacional de direção;

● Validação do Simulador Nacional de direção com dados coletados nos

ambientes rodoviários e urbanos, da forma naturalística de condução - 3

veículos equipados com eye track system;

● Instrumentação dos 4 veículos com sensores como: eye track system,

GPS e LIDAR para as coletas de dados naturalísticos;

● Definição das universidades parceiras que realizaram as coletas de

naturalísticas de direção no período de 1 ano e meio;

Instalação de sensores bluetooth em trecho experimental de rodovia - a ser

escolhida - etapa da pesquisa;

● Desenvolver os softwares de análise dos dados, em padrão de big, data

devido: à quantidade de dados coletados em cada coleta naturalística;

● Compartilhar com a(s) montadora(s) envolvidas as licenças dos mesmos

software definidos para serem incorporados ao Simulador Nacional de

direção para estudos e desenvolvimento dos modelos dinâmicos de

veículos e eficiência energética;

● Desenvolver os cenários reais rodoviários e urbanos para uso no

Simulador Nacional;

● Desenvolver e incorporar no Simulador Nacional de direção os softwares

para simulação de condução autônoma para testar as tecnologias

Connected and Automated Vehicle (CAV) com a rodovia que “ fala”

(bluetooth and Adaptive Signal Control Data for Real-Time Safety

Analysis on Urban);

● Adquirir conhecimentos do estado da arte envolvendo temas como:

Sistemas/dispositivos de reconhecimento das condições das estradas,

simuladores de tráfego linear móvel de pista, tipos de estradas

pavimentadas e não pavimentadas no Brasil e em países tropicais,

estatística dos acidentes em estradas tropicais considerando as

condições geotécnicas/climatológicas, tipos de camadas de pavimento e

a sua influência no atrito de interface pneu/pavimento e na durabilidade

das rodovias.

● Avaliação do atrito de interface pneu/solo e pneu/pavimento para

diferentes tipos de solos brasileiros considerando equipamento de

cisalhamento direto de grande dimensão para avaliar cargas estáticas

compatíveis a veículo-tipo. O valor do atrito de interface servirá de

referência para o atrito decorrente da frenagem em simulador HVS

(Heavy Vehicle Simulator) e em ambiente simulado de direção (veículo-

tipo)

● Planejamento, aquisição de componentes e sistema eletromecânico

para estimativa do atrito pneu/pavimento considerando a

deformabilidade das superfícies de pavimentos de estradas

pavimentadas, não pavimentadas, pavimentadas com reforço de

geossintéticos, pavimentadas com resíduos de construção e demolição,

estradas de acesso, estradas vicinais, rodovias, etc. O sistema

eletromecânico compõe todos os equipamentos/instrumentação

utilizados na montagem do dispositivo de frenagem para simulador HVS

(Heavy Vehicle Simulator) e veículo-tipo.

● Aquisição de simulador HVS (Heavy Vehicle Simulator) para avaliar

diferentes condições da pavimentação brasileira e em pista experimental

instrumentada;

● Construção de uma pista experimental para avaliação do dispositivo de

frenagem em veículo tipo considerando configurações geotécnicas do

pavimento, desempenho das misturas asfálticas, incluindo vasta

instrumentação nas camadas de pavimento para melhor avaliação da

rigidez do pavimento e sua influência no atrito pneu/pavimento;

● Evolução contínua dos controles específicos associados ao dispositivo

de drenagem no veículo tipo, sempre procurando reproduzir as

condições das estradas brasileiras e sua interferência na segurança e

eficiência veicular.

8.2.2 Metodologia de intervenção/ Estratégias

● Garantir a que a execução das etapas de validação do Simulador

Nacional seja realizada com a participação de pelo menos 03 entidades

de pesquisa (entende-se como entidade de pesquisa: universidades,

centros de pesquisa da(s) montadora(s) e programas de pós-graduação

do Brasil e/ou do exterior), que atuarão paralelamente nas 3 etapas de

validação: coleta de dados de velocidade operacional de rodovias; coleta

de dados naturalísticos (veículos serão instrumentados com sensores

eye track system; GPS e LIDAR).

● Garantir a que a execução seja realizada com a participação de pelo

menos 02 entidades de pesquisa (entende-se como entidade de

pesquisa: universidades, centros de pesquisa e programas de pós-

graduação do Brasil e/ou do exterior), que atuarão paralelamente na

implementação do dispositivo de frenagem para identificação da

qualidade/deformabilidade do pavimento e da segurança veicular, da

avaliação da frenagem de veículos e da implementação da pista

experimental instrumentada, buscando a interdisciplinaridade na

engenharia civil, mecânica e elétrica, maximizando desta forma a

sinergia na execução.

● Contar com a assessoria de pelo menos 02 especialistas internacionais

em simulação de direção e condução autônoma e 02 especialistas

internacionais em projeto de estradas pavimentadas e não

pavimentadas com utilização de polímeros e resíduos e em condições

adversas de climas.

● Capacitar uma rodovia com sensores para testes das tecnologias

Connected and Automated Vehicle (CAV) com a rodovia que “ fala”

(bluetooth and Adaptive Signal Control Data for Real-Time Safety

Analysis on Urban).

● Construir uma pista experimental suficiente para realizar os testes de

frenagem no veículo-tipo e no simulador HVS (Heavy Vehicle Simulator).

● Construir o dispositivo de frenagem com base na expertise de

profissionais ligados à engenharia elétrica, mecânica e civil.

● Equipar 4 veículos com sensores para coleta naturalística de condução

que serão executadas em 4 locais do país, pelas universidades

parceiras.

● Capacitar equipe de desenvolvimento da(s) montadora(s) nos softwares

de desenvolvimento de modelagem dinâmica veicular para integração

com a equipe de pesquisa da universidade.

8.2.3 Cronograma

Na Tabela 2 apresenta-se o cronograma previsto para a execução do programa

proposto.

Tabela 2:

Ano 1 Ano2 Ano 3 Ano 4 Ano 5

Quadrimestres

1º 2 º

3 º

4 º

5 º

6º

7 º

8 º

9 º

10 º

11 º

12 º

13 º

14 º

15 º

Estudo sobre infraestrutura rodoviária brasileira

X X X

Planejamento e elaboração da aquisição dos componentes do Simulador Nacional

XX

XX

X X

Planejamento e elaboração da aquisição dos equipamentos e sensores para validação do Simulador Nacional

XX

Instalação e integração dos softwares de modelagem dinâmica na(s) montadoras

XX

XX

x

(as), e no Simulador

Treinamento e integração das equipes da universidade (Simulador Nacional) e da(s) montadora(s)

xX

XX

Planejamento e elaboração do dispositivo de frenagem

X X X X

Implementação de pista experimental instrumentada

X X X X X

Aquisição e testes no simulador HVS

X X X X X X X X X X X X X

Validação do dispositivo de frenagem no simulador HVS e em veículo tipo

X X X X X X X X X X X X X

Aquisição e instrumentação dos veículos

xX

XX

para coletas naturalísticas - validação Simulador Nacional

Implantação dos 4 sensores bluetooth na rodovia escolhida - coleta dados tráfego e comportamento do condutor

XX

XX

XX

Desenvolvimento dos cenários rodoviários e urbanos para o Simulador

XX

XX

XX

XX

Desenvolvimento e integração Simulador com simulador de condução autônoma

XX

XX

XX

XX

XX

XX

XX

XX

Ajustes e integração do modelo dinâmico do veículo no Simulador

X X X X X X X

Coleta de dados no Simulador

X X X X

Análise de dados

X X X X X X X X

Elaboração de relatórios

X X X X X X

Auditoria X X X X

Evolução Contínua

X X X X X X X X X

8.3 Plano de execução para o desenvolvimento das funções de segurança

ativa

8.3.1 Fases do projeto

● Adquirir conhecimentos do estado da arte envolvendo temas como:

Motores a Combustão Interna envolvendo modelagem, gerenciamento

eletrônico, familiarização com ferramentas de projeto; Sistemas de

Transmissão envolvendo modelagem gerenciamento eletrônico;

Sistemas de Frenagem envolvendo funcionamentos, componentes,

modelos e gerenciamento, direção assistida, sistemas semi-autônomos

de anti-colisão contra veículos, pedestres, etc.. Ainda serão também

estudados os sensores que comporão os veículos plataformas como

radares, câmeras e LiDAR. Estabelecer requisitos básicos para serem

atendidos na implementação do veículo plataforma.

● Obtenção dos modelos para o desenvolvimento das funções de

segurança do grupo 1.

● Obtenção dos modelos para o desenvolvimento das funções de

segurança do grupo 3,

● Projeto dos controladores e simulações para a primeira validação para

as funções do grupo 1.

● Projeto dos controladores e simulações para a primeira validação para

as funções do grupo 3.

● Implementação do software de aplicação na plataforma eletrônica de

controle desenvolvida no âmbito desta linha de atuação e aplicação no

Hardware in the Loop e nova validação para as funções do grupo 1.

● Implementação do software de aplicação na plataforma eletrônica de

controle desenvolvida no âmbito desta linha de atuação e aplicação no

Hardware in the Loop e nova validação para as funções do grupo 3.

● Aplicação no veículo plataforma e teste em pista para as funções do

grupo 1 e validação final.

● Aplicação no veículo plataforma e testes em pista para as funções do

grupo 3 e validação final.

● Fase de aperfeiçoamento e aumento da segurança do software para as

funções do grupo 1.

● Fase de aperfeiçoamento e aumento da segurança do software para as

funções do grupo 3.

● Obtenção dos modelos para o desenvolvimento das funções de

segurança do grupo 2.

● Projeto dos controladores e simulações para a primeira validação para

as funções do grupo 2.

● Implementação do software de aplicação na plataforma eletrônica de

controle desenvolvida no âmbito desta linha de atuação e aplicação no

Hardware in the Loop e nova validação para as funções do grupo 2.

● Aplicação no veículo plataforma e teste em pista para as funções do

grupo 2 e validação final.

● Fase de aperfeiçoamento e aumento da segurança do software para as

funções do grupo 2.

8.3.2 Metodologia de intervenção/ Estratégias para projeto de motores

elétricos com diferentes topologias.

● Garantir que a execução referente aos grupos 1 e 3 de funções de

segurança ativa sejam realizadas com a participação de 05 entidades de

pesquisa, que atuarão paralelamente na implementação das funções,

buscando convergência, e assim maximizando a sinergia na execução,

principalmente na fase de modelamento e projeto dos controladores.

● Garantir que a execução referente ao grupo 2 de funções de segurança

ativa sejam realizadas com a participação de 02 entidades de pesquisa,

que atuarão paralelamente na implementação das funções, buscando

convergência, e assim maximizando a sinergia na execução,

principalmente na fase de modelamento e projeto dos controladores.

8.3.3 Cronograma

Na Tabela 3 apresenta-se o cronograma previsto para a execução do plano

de desenvolvimento de máquinas elétricas para os geradores.

Tabela 3.

Ano 1 Ano2 Ano 3 Ano 4 Ano 5

Quadrimestres 1º

2 º

3 º

4 º

5 º

6 º

7 º

8 º

9 º

10 º

11 º

12 º

13 º

14 º

15 º

Adquirir conhecimentos do estado da arte

X X

Obtenção dos modelos para o desenvolvimento das funções de segurança do grupo 1.

X X

Obtenção dos modelos para o desenvolvimento das funções de segurança do grupo 3.

X

X

Projeto dos controladores e simulações para a primeira validação para as funções do grupo 1.

X

X

Projeto dos controladores e simulações para a primeira validação para as funções do grupo 3.

X

X

Implementação do software de aplicação na plataforma eletrônica de controle desenvolvida no âmbito desta linha de atuação e aplicação no Hardware in the Loop e nova validação para as funções do grupo 1.

X

X

Implementação do software de aplicação na plataforma eletrônica de controle desenvolvida no âmbito desta linha de atuação e aplicação no Hardware in the Loop e nova validação para as funções do grupo 3.

X

X

Aplicação no veículo plataforma e teste em pista para as funções do

X

X

X

grupo 1 e validação final.

Aplicação no veículo plataforma e teste em pista para as funções do grupo 3 e validação final.

X

X

X

Fase de aperfeiçoamento e aumento da segurança do software para as funções do grupo 1.

X X X

Fase de aperfeiçoamento e aumento da segurança do software para as funções do grupo 3.

X X

Obtenção dos modelos para o desenvolvimento das funções de segurança do grupo 2.

X X X

Projeto dos controladores e simulações para a primeira validação para as funções do grupo 2.

X X X

Implementação do software de aplicação na plataforma eletrônica de controle desenvolvida no âmbito desta linha de atuação e aplicação no Hardware in the

X X

Loop e nova validação para as funções do grupo 2.

Aplicação no veículo plataforma e teste em pista para as funções do grupo 2 e validação final. .

X X X

Fase de aperfeiçoamento e aumento da segurança do software para as funções do grupo 2.

X X

8.4 Desenvolvimento de Sistemas de Comunicação Veicular V2V

Inteligentes

8.4.1 Fases do projeto

● Adquirir conhecimentos do estado da arte envolvendo temas como:

Redes Veiculares Ad-Hoc(VANETs), Qualidade de Serviço para redes

veiculares, Protocolos de Redes,principais parâmetros em uma rede

V2V, telemetria veicular e ECUs.

● Adquirir conhecimentos do estado da arte envolvendo computação

inteligente em temas tais como: computação evolucionária, redes

neurais artificiais, séries temporais, dentre outros aspectos.

● Especificação do sistema V2V a ser implementado.

● Preparação de Ambiente Experimental de Simulação.

● Modelagem dos algoritmos inteligentes para o problema de

comunicação V2V, considerando adaptabilidade para diferentes

cenários de uso em campo.

● Simulação intensiva de algoritmos de otimização visando melhoria na

qualidade do serviço (QoS).

● Planejamento, aquisição de componentes, equipamentos, sensores,

circuitos integrados, microcontroladores, materiais para montagem de

protótipo da ECU de telemetria veicular e comunicação V2V.

● Planejamento e aquisição de automóvel para teste em campo.

● Construção de protótipo funcional de ECU de telemetria e comunicação

V2V.

● Integração de ECU em automóveis.

● Modelagem do algoritmo de otimização indicado para ser incorporado

em ECU veicular.

● Desenvolvimento de firmware com ECU em automóvel.

● Desenvolvimento de infraestrutura de servidor, segurança e aplicação

para telemetria veicular.

● Evolução contínua dos mecanismos de otimização e comunicação.

● Teste em campo na comunicação V2V

● Análise de resultados na comunicação V2V com base em métricas de

avaliação levantados no estado da arte.

8.4.2 Metodologia de intervenção/ Estratégias

● Garantir a que a execução seja realizada com a participação de 02

entidades de pesquisa, que atuarão paralelamente na implementação de

plataformas, buscando uma relativa convergência, maximizando desta

forma a sinergia na execução.

● Desenvolvimento de unidade ECU parametrizável capaz realizar

telemetria veicular e comunicação V2V entre veículos usando uma rede

de comunicação indicada e selecionado no desenvolvimento do projeto.

● Desenvolvimento de placas de circuito impresso de circuito

condicionador.

● Compra de infraestrutura de servidores para simulação de tráfego e

redes veiculares usando os algoritmos inteligentes;

● Compra de 02 veículos para teste e avaliação em campo.

● Os protótipos de novos componentes deverão ser fabricados em

quantidade suficiente para atender as demandas de todas as

plataformas.

8.4.3 Cronograma

Na Tabela 4 apresenta-se o cronograma previsto para a execução do plano

de desenvolvimento dos sistemas de armazenamento de energia (SAE) com seu

respectivo módulo de gerenciamento (BMS).

Tabela 4.

Ano 1 Ano2 Ano 3 Ano 4 Ano 5

Quadrimestres 1º

2 º

3 º

4 º

5 º

6 º

7 º

8 º

9 º

10 º

11 º

12 º

13 º

14 º

15 º

Estabelecimento dos requisitos do Estado da Arte em V2V e Algoritmos Inteligentes

X X

Especificação do Sistema e definição dos requisitos

X

Planejamento e aquisição de Servidores para Simulação de algoritmos.

X

X

Modelamento de Algoritmos de Otimização

X X

Compra de Componentes e Aquisição de 02 veículos para construção de protótipo real

X X

Desenvolvimento de ECU de telemetria e comunicação V2V

X X X X X X X

Desenvolvimento firmware para ECU inteligente

X X X X

Integração ao Carro

X X

Teste em Campo do hardware desenvolvido

X X X

8.5 Plano de execução para o Desenvolvimento de Métodos

Computacionais para Sistemas Autônomos, Semi-Autônomos e ADAS

8.5.1 Fases do projeto

● Adquirir conhecimentos do estado da arte envolvendo temas como:

visão Computacional, processamento de imagens, fusão de sensores,

co-design software/hardware, filtros estatísticos e técnicas de controle.

● Aquisição de diferentes tipos de sensores e sistemas computacionais

embarcados para a realização de experimentos.

● Projeto e desenvolvimento de algoritmos para o processamento dos

dados obtidos por sensores

● Projeto e desenvolvimento de técnicas de fusão de sensores

● Projeto e desenvolvimento de técnicas de controle e de interface com

veículo experimental

● Avaliação de desempenho e confiabilidade dos algoritmos

desenvolvidos em diversos cenários e situações

● Avaliação de sistemas ADAS, de controle autônomo e semi-autônomo

8.5.2 Metodologia de intervenção/ Estratégias

● Garantir a que a execução seja realizada com a participação de pelo

menos 03 entidades de pesquisa, que atuarão paralelamente na

implementação dos algoritmos e sistemas computacionais, explorando a

sinergia das mesmas nas fases de desenvolvimento e testes.

● Realizar a coleta de dados para criar um benchmark de avaliação dos

algoritmos desenvolvidos, bem como utilizar bases de dados públicas

disponíveis por outros grupos de pesquisa. Os algoritmos desenvolvidos

serão comparados com estado da arte para se obter os resultados

pretendidos. Posteriormente, serão feitos experimentos com hardware in

the loop, que levará também em consideração a execução em tempo

real dos algoritmos desenvolvidos.

● Realizar testes de ADAS em simulador de direção, com diferentes tipo

de públicos, em diferentes situações.

● Realizar testes de ADAS, navegação semi-autônoma e autônoma em

plataforma experimental devidamente desenvolvida para esse propósito.

8.5.3 Cronograma

Na Tabela 5 apresenta-se o cronograma previsto para a execução do programa

proposto.

Tabela 5:

Ano 1 Ano2 Ano 3 Ano 4 Ano 5

Quadrimestres 1º

2 º

3 º

4 º

5 º

6 º

7 º

8 º

9 º

10 º

11 º

12 º

13 º

14 º

15 º

Estudo básico do estado da arte nos algoritmos e sistemas computacionais propostos

sX

XX

XX

XX

X

Planejamento do desenvolvimento dos algoritmos e sistemas computacionais

X

XX

XX

XX

XX

XX

XX

XX

XX

XX

XX

XX

X

Planejamento das aquisições necessárias para o desenvolvimento dos sistemas

XX

XX

XX

X

Coleta de dados para testes dos algoritmos

XX

XX

XX

XX

XX

X X X

X X

Desenvolvimento dos algoritmos e sistemas computacionais

XX

XX

XX

XX

XX

XX

XX

XX

XX

XX

XX

XX

XX

Realização de testes e comparação de algoritmos e sistemas com benchmarks

X XX

XX

XX

XX

XX

XX

XX

XX

XX

XX

Realização de testes com simuladores de direção

X X XX

XX

XX

XX

XX

XX

XX

XX

XX

XX

Realização de testes com plataforma experimental

X X X X XX

XX

XX

XX

XX

XX

9. Resultados Esperados

9.1 Resultados Esperados para o Desenvolvimento de Métodos

Computacionais para Sistemas Autônomos, Semi-Autônomos e ADAS

No final de 24 meses programa espera-se obter um protótipo do veículo

plataforma funcionando e validado conforme as especificações estabelecidas e

preparados para serem utilizados no desenvolvimento de funções de segurança

ativa.

● Após dois anos já ter contribuído significativamente para o projeto de

componentes para a cadeia produtiva e o desenvolvimento de Hardware

in the Loop de sistemas automotivos.

● Após dois anos já ter contribuído significativamente para o Simulador

Nacional.

● Domínio teórico experimental dos protótipos desenvolvidos.

9.2 Resultados esperados para avaliação da infraestrutura viária brasileira

para uso das tecnologias de comunicação (V2V e V-via) e automação

veicular na prevenção e mitigação de acidentes:

● Ao final de 18 meses de programa espera-se ter o Simulador Nacional

testado.

● Ao final de 18 meses espera-se que a(s) montadora (a) consiga instalar

a licença de uso de software para ajuste do modelo dinâmico do veículo.

● Ao final de 24 meses espera-se ter realizado as coletas naturalísticas na

cidade de 3 instituições, para validar o simulador.

Ao final de 24 meses espera-se ter realizado as coletas de velocidade

operacional nas rodovias utilizadas pelas 3 instituições, etapa de

validação do simulador.

● Ao final de 32 meses espera-se iniciar as coletas de dados no Simulador

Nacional.

● Ao final de 36 meses espera-se iniciar as coletas de dados de condução

autônoma e semi autônoma no Simulador Nacional;

● Após 36 meses teremos caracterizado a frenagem de diversas

condições de pavimento por meio de simulador HVS (Heavy Vehicle

Simulator).

● Ao final de 48 meses espera-se realizar coletas de dados no trecho da

rodovia-teste, equipada com 4 sensores bluetooth de comunicação com

veículos (short-range communications (DSRC) devices to transmit

information on road conditions, traffic and closures).

● Ao final de 52 meses espera-se iniciar as análises de dados dos

sensores embarcados no veículo e na rodovia, no simulador e prover

conclusão sobre: - eficiência do modelo dinâmico do veículo para

proteção ao pedestre, prevenção de capotamento, colisão na rodovia e

eficiência energética; - eficiência dos modelos de condução autônoma e

semi autônoma e o comportamento do condutor; - benefícios dos

sensores de comunicação veículo-veículo e veículo-rodovia sobre a

segurança viária.

● No final do programa espera-se obter um protótipo de dispositivo para

reconhecimento automático das condições de diferentes superfícies de

pavimento e a indicação de redução da velocidade para segurança

veicular nas estradas brasileiras e competitivo para sua aplicação em

veículos.

● Domínio teórico experimental da frenagem desenvolvida em veículo e

em simulador HVS (Heavy Vehicle Simulator).

● Relatório sobre eficiência e benefícios dos sensores analisados;

● Manual com diretrizes básicas para capacitar as rodovias existentes com

sistemas de comunicação para melhor a eficiência e segurança do

conjunto veículo-via-condutor-usuário vulnerável.

● Um Simulador Nacional validado com dados coletados em diversas

regiões do país (por meio das universidades parceiras) e que pode

trabalhar para prover políticas públicas e soluções para melhoria da

segurança veicular e viária;

● Aproximar, em definitivo, órgãos públicos gestores dos sistemas viários,

montadoras e as universidades, como ocorre em países como Estados

Unidos, Canadá, França, Holanda, Austrália, China, etc.

9.3 Resultados esperados para desenvolvimento de funções de segurança

ativa

● Obter ao final dos 03 anos resultados experimentais da implementação

das funções de segurança do grupo 1 funcionando no veículo plataforma

de acordo com as especificações de projeto.

● Obter no final do 4º ano resultados finais da validação da implementação

das funções de segurança do grupo 1, funcionando no veículo

plataforma de acordo com as especificações de projeto.

● Obter ao final dos 03 anos resultados experimentais da implementação

das funções de segurança do grupo 3 funcionando no veículo plataforma

de acordo com as especificações de projeto.

● Obter no final do 4º ano resultados finais da validação da implementação

das funções de segurança do grupo 3, funcionando no veículo

plataforma de acordo com as especificações de projeto.

● Obter ao final do 4º anos resultados experimentais da implementação

das funções de segurança do grupo 1 funcionando no veículo plataforma

de acordo com as especificações de projeto.

● Obter no final do 5º ano resultados finais da validação da implementação

das funções de segurança do grupo 1, funcionando no veículo

plataforma de acordo com as especificações de projeto.

9.4 Resultados esperados para o desenvolvimento do sistema de telemetria

e comunicação V2V

● No final do programa obter uma ECU veicular que seja capaz de realizar

telemetria e comunicação V2V entre veículos de forma inteligente em

carro real.

● Ao final do segundo ano, ter um ambiente experimental simulado capaz

de realizar simulações de tráfego e de rede veicular com integração de

algoritmos de otimização.

9.5 Resultados esperados para o Desenvolvimento de Métodos

Computacionais para Sistemas Autônomos, Semi-Autônomos e ADAS

● Após 18 meses de trabalho espera-se ter resultados de testes dos

algoritmos de percepção em bases de dados (benchmarks)

● Após 24 meses, espera-se obter resultados dos algoritmos de percepção

em bases de dados (benchmarks) com hardware in the loop.

● Após 36 meses pretende-se obter resultados dos sistemas ADAS com

simuladores de direção

● Após 48 meses pretende-se obter resultados dos sistemas autônomos

e semi-autônomos com simuladores de direção

● Após 48 meses pretende-se obter resultados dos sistemas ADAS e

sistemas semi-autônomos com plataformas experimentais

● Após 60 meses pretende-se obter resultados dos sistemas autônomos

com plataformas experimentais

10. Metas e indicadores de acompanhamento

10.1 Metas e indicadores de acompanhamento para desenvolvimento das

funções de segurança ativa

10.1.1 Metas:

● Plataformas experimentais e HiLs da transmissão e freio eletrônico

concluídas em 12 meses.

● ECU do motor, sistema de gerenciamento da transmissão, freio

eletrônico e direção eletrônica funcionando em 16 meses

● Versão validada do veículo plataforma em 02 anos.

10.1.2 Indicadores de Acompanhamento:

● Relatório Técnico determinando os requisitos para a primeira versão e

definição de componentes para aquisição. (4º mês),

● Relatório Técnico sobre a implementação das plataformas experimentais

e HiLs (12º mês),

● Relatório Técnico sobre o andamento do desenvolvimento da ECU do

motor, dos sistemas de gerenciamento da transmissão, freio eletrônico

e direção eletrônica funcionando. (18º mês),

● Relatório Técnico final da primeira versão do veículo plataforma de

Veículos Plataformas para Desenvolvimento de Funções Ativas de

Segurança. (24º mês),

● Relatório Técnico anual sobre a organização dos modelos obtidos e

inclusão no Simulador Nacional.

● Relatório Técnico da evolução contínua do veículo plataforma. (finais

dos 3° e 4º anos).

● Relatório Técnico determinando os requisitos para a versão final e

competitiva (48º mês).

10.2 Metas e indicadores de acompanhamento para Avaliação da

infraestrutura viária brasileira para uso das tecnologias de comunicação

(V2V e V-via) e automação veicular na prevenção e mitigação de acidentes

10.2.1 Metas:

● Simulador Nacional com plataforma móvel equipado com eye track

system;

● Validação do Simulador Nacional - desenvolvimento da coleta de dados

naturalísticos ;

● Implantação e integração dos 4 sensores bluetooth para Adaptive Signal

Control Data for Real-Time Safety Analysis on highways, para testes das

tecnologias Connected and Automated Vehicle (CAV) em trecho de

rodovia;

● Avaliação da eficácia de ajustes no modelo dinâmico do veículo (leve

e/ou pesado) à luz da prevenção ao capotamento, segurança do

pedestre;

● Relatório sobre eficiência e benefícios dos sensores analisados no

veículo e via;

● Avaliação da eficiência energética dos modelos dinâmicos dos veículos

em situações críticas - frenagem em curvas e frenagem bruscas -

proteção ao pedestre;

● Relatório sobre a eficácia do uso de dispositivo de frenagem através da

avaliação em simulador HVS (Heavy Vehicle Simulator) e em veículo

tipo, considerando a infraestrutura rodoviária brasileira;

● Manual com diretrizes básicas para capacitar as rodovias existentes com

sistemas de comunicação para melhor a eficiência e segurança do

conjunto veículo-via-condutor-usuário vulnerável.

10.2.2 Indicadores de Acompanhamento:

● Relatório Técnico determinando os requisitos para a definição de

componentes para aquisição.

● Relatório Técnico sobre a integração hardware - software do Simulador

Nacional.

● Relatório Técnico sobre testes de funcionamento do Simulador Nacional.

● Relatório Técnico sobre testes das licenças de softwares entregues nas

montadoras para estudo do modelo dinâmico do veículo.

● Relatório Técnico sobre os cenários virtuais de rodovia e ambiente

urbano.

● Relatório Técnico sobre o planejamento de experimento.

● Relatório Técnico - etapa 1 de validação do Simulador Nacional -

definição das universidades que irão participar das coletas naturalísticas.

● Relatório Técnico - etapa 2 de validação do Simulador Nacional - entrega

dos veículos instrumentados nas universidades parceiras.

● Relatório Técnico - etapa 3 de validação do Simulador Nacional - dados

de velocidade operacional (VO) coletados em algumas rodovias pelas

universidades parceiras.

● Relatório Técnico de implantação de 4 sensor bluetooth and Adaptive

Signal Control Data for Real-Time Safety Analysis on Urban para testes

das tecnologias Connected and Automated Vehicle (CAV) em uma

rodovia que será escolhida para testes.

● Relatório Técnico de desenvolvimento do software de condução

autônoma e integração com o software do Simulador Nacional.

● Relatório Técnico de implementação do software de condução autônoma

para testar as tecnologias Connected and Automated Vehicle (CAV) com

a rodovia que “ fala” (bluetooth and Adaptive Signal Control Data for

Real-Time Safety Analysis on Urban) no simulador direção.

● Relatório Técnico sobre e eficiência do modelo dinâmico do veículo -

aspectos relativos à: capotamento; proteção do pedestre e eficiência

energética.

● Relatório Técnico sobre os resultados analisados à luz da interface:

infraestrutura, pavimento, eficiência energética do modelo virtual do

veículo e testes em pista experimental; conectividade e automação;

eficiência dos ajustes no modelo dinâmico à capotamento e proteção do

pedestre.

● Relatório Técnico sobre os benefícios do programa ROTA 2030 para a

mitigação da acidentalidade viária no país e avanço tecnológico da

indústria automobilística em sua interface com a gestão do sistema viário

de rodovias e grandes centros urbanos.

10.3 Metas e indicadores de acompanhamento para Implementação de

Veículos Plataformas para Desenvolvimento de Funções Ativas de

Segurança

10.3.1 Metas:

● Modelos para os grupos de funções de segurança ativa 1 e 3 visando o

projeto dos controladores, obtidos em 12 meses.

● Projeto dos controladores para os grupos de funções 1 e 3 concluídos

em 20 meses

● Implementação do software de controle das funções de segurança dos

grupos 1 e 3 na plataforma eletrônica e validação no Hardware in the

Loop em 28 meses.

● Aplicação no veículo plataforma e validação das funções de segurança

dos grupos 1 e 3 em 03 anos.

● Validação final das funções de segurança dos grupos 1 e 3 em 04 anos.

● Modelos para o grupo 2 de funções de segurança ativa visando o projeto

dos controladores, obtidos ao final do 3º ano.

● Projeto dos controladores para o grupo 2 de funções concluído ao final

do 44º mês.

● Implementação do software de controle das funções de segurança do

grupo 2 na plataforma eletrônica e validação no Hardware in the Loop ao

final do 4º ano.

● Aplicação no veículo plataforma e validação das funções de segurança

do grupo 2 ao final do 52º mês.

● Validação final das funções de segurança do grupo 2 ao final do 5º ano.

10.3.2 Indicadores de Acompanhamento:

● Relatório Técnico determinando os requisitos para as funções de

segurança ativa dos grupos 1 e 3. ( 8º mês). mês),

● Relatório Técnico para os modelos obtidos para as funções de

segurança ativa dos grupos 1 e 3. (12º mês).

● Relatório Técnico para os projetos dos controladores obtidos para as

funções de segurança ativa dos grupos 1 e 3. (20º mês).

● Relatório Técnico para o software implementado na plataforma

eletrônica e validação no Hardware in the Loop obtida para as funções

de segurança ativa dos grupos 1 e 3. (28º mês).

● Relatório Técnico da aplicação no veículo plataforma e validação das

funções de segurança dos grupos 1 e 3 (3º ano)

● Relatório Técnico da validação final no veículo plataforma das funções

de segurança dos grupos 1 e 3. ( 4 º ano)

● Relatório Técnico para os modelos obtidos para as funções de

segurança ativa do grupo 2. (3º ano).

● Relatório Técnico para os projetos dos controladores obtidos para as

funções de segurança ativa do grupo 2. (44º mês).

● Relatório Técnico para o software implementado na plataforma

eletrônica e validação no Hardware in the Loop obtida para as funções

de segurança ativa do grupo 2. ( 4º ano).

● Relatório Técnico da aplicação no veículo plataforma e validação das

funções de segurança do grupo 2. ( 52º mês)

● Relatório Técnico da validação final das funções de segurança do grupo

2 no veículo plataforma ( 5º ano)

10.4 Metas e indicadores de acompanhamento para o desenvolvimento do

sistema de comunicação V2V

10.3.1 Metas:

● Primeira versão simulada funcionando em 1.5 anos,

● Primeira versão da ECU de comunicação V2V construída no final do 3º

ano,

● Segunda versão da ECU de comunicação V2V conectada ao carro real

e funcionado no final do 4º ano,

● Versão competitiva testada e funcionando no final do 5º ano.

10.3.2 Indicadores de Acompanhamento:

● Relatório Técnico determinando os requisitos para desenvolvimento da

ECU. (8º mês),

● Relatório Técnico sobre análise de mecanismos de otimização

simulados (18º mês),

● Relatório Técnico sobre o andamento do desenvolvimento da primeira

versão da ECU de telemetria e comunicação V2V(34ºmês),

Relatório Técnico sobre o andamento do desenvolvimento da segunda

versão da ECU de telemetria e comunicação V2V (48ºmês),

● Relatório Técnico final da versão competitiva da ECU de telemetria e

comunicação V2V(60º mês).

10.5 Metas e indicadores para o Desenvolvimento de Métodos

Computacionais para Sistemas Autônomos, Semi-Autônomos e ADAS

10.5.1 Metas

● Desenvolvimento de software para detecção de pedestres, veículos e

outros obstáculos para uso em ADAS, sistemas autônomos e sistemas

semi-autônomos

● Desenvolvimento de software para detecção de sinalização horizontal e

vertical para uso em ADAS, sistemas autônomos e sistemas semi-

autônomos

● Desenvolvimento de software para fusão de dados de diferentes

sensores e tomada de decisão

● Desenvolvimento de software para controle lateral e longitudinal do

veículo em sistemas autônomos e semi-autônomos

● Adaptação dos sistemas de software desenvolvidos para operação em

ambientes de mineração e agricultura

● Integração do software desenvolvido com sistemas computacionais

embarcados

10.5.2 Indicadores de acompanhamento

Relatórios técnicos elaborados a cada 12 meses com os resultados obtidos

até aquele momento.

11. Diretrizes orçamentárias para o programa

● O Conselho Gestor ao formular a Chamada Pública para projetos deve

conceber um formato que ao mesmo tempo crie uma competição sadia,

garanta a execução conjunta conforme apresentado no programa. A

chamada deve focar nas linhas de atuação propostas para que não haja

dispersão dos objetivos e da metodologia, o que aumentaria o risco de

insucesso do programa,

● Os projetos deverão destinar pelo menos 25% do total de recursos total

dos mesmos em bolsas de iniciação científica, mestrado, doutorado e

pós-doutorado, com valores maiores que os praticados pelos programas

convencionais, estabelecidos como padrão no âmbito de todo o

Programa Rota 2030,

● Os dispêndios com investimentos em equipamentos, nos projetos

relativos às plataformas, não deverão ultrapassar 20%. do total de

recursos do projeto Não inclui compra de componentes e ferramentas

computacionais para projeto. Casos excepcionais serão decididos pelo

Conselho Gestor,

● Os dispêndios com reformas e adequações de prédios, não deverão

ultrapassar 5% do total de recursos do projeto, nos três primeiros anos.

12. Estimativa Orçamentária

ORÇAMENTO ESTIMADO do EIXO 3

12. Entidades que participaram na formulação deste programa.

● Escola Politécnica da Universidade de São Paulo,

● Escola de Engenharia de São Carlos da Universidade de São Paulo,

● Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação da Universidade de

São Paulo

● Universidade Federal de Pernambuco

● Fatec Santo André - Centro Paula Souza

ITEM (R$) Valor acumulado (R$)

1 Bolsas de mestrado 50x R$2.500x 12mesesx 2,5 anos 3.750.000

2 Bolsas de doutorado 15x R$3.500x 12mesesx 4 anos 2.520.000

3 Bolsa de Pós-Doc 12x R$6.000x 12mesesx 2 anos 1.728.000

4 Bolsa Professores 25x R$2.500x 12mesesx 5anos 3.700.000

5 Técnicos de apoio 5x R$ 6.000x 12mesesx 5anos 1.800.000 13.498.000

1 Veículos leves 5x R$ 40.000 200.000

2 Veículo pesados 2x R$ 250.000 500.000

7Computadores para análise

gráfica10x R$ 20.000 200.000

10 Computadores 20x R$ 5.000 100.000

11 Componentes Elétricos 5x R$ 30.000 (diversos) 150.000

12 Componentes Eletrônicos 5x R$ 25.000 (diversos) 150.000

13 Montagens mecânicas 5x R$ 1500,000 750.000

14 Pequenas obras 5x R$ 100.000 500.000

15 Outros serviços de terceiros 5x R$ 100.000 100.000

16 Diárias 5x R$ 50.000 250.000 16.898.000

17 Taxa de administração 1.887.000

TOTAL 18.775.000

3 Componentes Automotivos 5x R$ 100.000 500.000

Recursos humanos

Construção de protótipos e

Descrição