15ª Fórmula SAE BRASIL | Patrocínio Mathworks e apoio OPENCADD
29 nov 2018 - 02 dez 2018
Fórmula SAE Brasil 2018
Este ano, a Fórmula SAE aconteceu entre os dias 29 de novembro e 2 de dezembro, no Esporte Clube Piracicabano de Automobilismo – Piracicaba – SP, aberto ao público e com entrada gratuita.
A mais importante competição da Engenharia Automobilística, para estudantes, é sem dúvida a Fórmula SAE Brasil. Com 15 anos de existência, tem como proposta propiciar aos estudantes de Engenharia a oportunidade de aplicar na prática os conhecimentos adquiridos em sala de aula, desenvolvendo o projeto completo e construindo um carro tipo Fórmula.
A FSAE teve um grande crescimento e seu reconhecimento é mundial, com participação de faculdades de outros países. Em 2018, são 53 carros com motor à combustão e 19 com motor elétrico.
Este ano, a Mathworks foi mais uma vez patrocinadora oficial do evento e a OPENCADD apoiou tecnicamente a equipe da Fórmula Tesla, da Universidade de Minas Gerais (UFMG) e também a FSAE Unicamp com os softwares MATLAB® e SIMULINK®, aprimorando a performance dos carros de corrida construídos pelos estudantes.
Assista abaixo as entrevistas com participantes e organizadores da Fórmula SAE 2018 e entenda como o MATLAB e o Simulink foram utilizados para o desenvolvimento dos carros da competição.
Destaque para os depoimentos de Ana Flávia Rangel e Irving Martins, ambos da equipe Tesla da UFMG que conquistou a 2a colocação na categoria de elétricos e recebeu o apoio técnico da OPENCADD durante a temporada. Destaque também para o depoimento de Gabriel Rigo da FSAE UNICAMP que pelo segundo ano recebe dicas dos engenheiros OPENCADD para melhorar seu carro com motor à combustão.
Confira também como as equipes das universidades UNB, UFPB, UFMG, Senai Cimatec e Instituto Mauá de Tecnologia utilizaram o MATLAB e o Simulink em seus projetos.
Ronaldo Bianchini, coordenador da Fórmula SAE e Cintia Tamires, juiza da competição compartilham suas impressões sobre o evento. E finalmente, Vinicius Antunes, gerente da engenharia da OPENCADD conta porque a Mathworks e a OPENCADD patrocinam e apoiam a Fórmula SAE.
INFORMAÇÕES DAS EQUIPES APOIADAS
Fórmula Tesla UFMG
Robustez, confiabilidade, peso, durabilidade, segurança, conectividade, baixo custo de construção e manutenção, uso de materiais alternativos. Estes foram alguns dos conceitos, para a execução do carro.
O veículo 2018 foi baseado na estrutura do primeiro protótipo da equipe. São dois motores elétricos nacionais WEG, de 24 Kw máximos cada, com autonomia de 22 km e um BMS (Sistema de monitoramento de baterias) próprio, desenvolvido e fabricado pela equipe. Além disso, conta com um diferencial eletrônico, também item de pesquisa, projeto, fabricação e testes da equipe.
Para desenvolver o carro, a equipe se propôs a utilizar dois veículos elétricos nacionais, com diferencial eletrônico próprio. Além disso, no banco de baterias, o BMS (sistema de monitoramento da bateria) é, também, projeto desenvolvido pelos alunos.
Foram utilizados: aço, alumínio 7075 T6 (Alumínio aeronáutico), fibra de carbono, fibra de vidro, tela náutica, fibra de aramida, honeycomb de aramida. Os materiais foram escolhidos de acordo com a opção que apresentasse o menor peso, dada a resistência requerida, facilidade de fabricação e preço do conjunto.
A aerodinâmica possui geradores de vórtices e geometria otimizadas inteiramente por simulações, visando um menor arrasto. A suspensão e a direção foram projetadas para os pneus específicos usando dados de testes. A telemetria avançada foi, também, projetada pelos alunos.
Palavra da capitã
A capitã da equipe , Ana Flávia Rangel, explicou que o projeto teve como proposta a otimização das peças, para reduzir peso, garantindo alta confiabilidade nos sistemas e segurança do veículo. Para mostrar que é possível fazer um projeto de baixo custo, optou-se por materiais alternativos e resistentes.
"Queremos ser mais do que uma equipe de competição. Nosso foco é o desenvolvimento de novas tecnologias para veículos elétricos. Entendemos que é importante ter incentivos, neste segmento, inclusive para desenvolver mão-de-obra qualificada", comentou a estudante.
Com relação a 2017, carro é aprimorado
O projeto de mecânica foi incrementado, através de melhoria de geometria por testes, simulações e otimização estrutural de peças e chassis para perda de massa. Além disso, houve maior aquisição de dados do veículo e eletrônica mais desenvolvida. Assim sendo, podemos citar como novas implementações:
– Rodas de porca central, análise considerando dados de pneu, validação aerodinâmica em túnel de vento e frenagem regenerativa;
– Dirigibilidade e capacidade de realizar manobras, por meio de motorização dupla com diferencial eletrônico em controle de malha fechada é um dos grandes diferenciais do veículo.
– Além disto, há rápida resposta à aceleração por se tratar de um veículo elétrico com alto torque inicial.
– O design foi feito de maneira compacta, oferecendo assim alto nível de otimização de geometria e massa.
– A segurança está em alto nível, pois é feita por sistemas de controle eletrônicos de tensão, corrente e temperatura.
– BMS: sistema de gerenciamento de baterias modular e de baixo custo. Apresenta-se mais adaptável e versátil para uso em veículos elétricos de última geração. Este projeto está em melhoria e análise de patenteamento. Projeto, placa e sistema desenvolvido e fabricado pela equipe.
– Diferencial Eletrônico: com o uso de dois motores elétricos nacionais, a equipe aplicou o melhor torque a cada uma das rodas traseiras. Isso foi possível medindo-se o esterçamento do volante, velocidade das quatro rodas e outras aquisições de dados, após análise, considerando todo o sistema do veículo e dinâmica veicular. Com isso, este sistema se apresentou como controle de malha fechada o que é incomum em carros elétricos de passeio. "Acreditamos que a redução da massa de um diferencial mecânico comum e o melhor controle do veículo são a opção mais adequada para o alto desempenho".
– Frenagem Regenerativa: já utilizado já na Fórmula E. A equipe utilizou um sistema que recupera a energia por meio da parada dos motores, alcançando, assim, maior autonomia e menor peso em baterias.
Peso: 320 Kg sem piloto, para 245 Kg sem piloto
Perda de 23,43 %
Aceleração: 7,2 segundos para 6,5 segundos
Diminuição de 10 %
Velocidade máxima: 70km/hr para 92 km/hr
Aumento de 31,4 % na velocidade máxima
Pelo segundo ano consecutivo…
Este é o segundo ano que a equipe FSAE UNICAMP é apoiada tecnicamente pela OPENCADD.
Alberto Shimahara, engenheiro de aplicação da OPENCADD, acompanhou a equipe em 2017 e 2018. Segundo ele, a princípio, a grande aplicação em 2018 foi no desenvolvimento de suspensão, onde os cálculos eram feitos em MATLAB®. "Neste ano a equipe implementaou o modelo baseado em Simulink® com o uso do SimScape Multibody. A sequência será aplicar o estudo de traçado com o Vehicle Dynamics e um 3rd(Carmaker). A calibração de motor ainda está inicial, já que trocaram o fornecedor do controlador. A ideia é aplicar o Model Based Calibration; para otimizar a calibração".
A FSAE Unicamp recebeu da OPENCADD licenças do software MATLAB e SIMULINK que possibilitaram o desenvolvimento e evolução dos projetos da Equipe. "Com isso, foram realizados projetos nas mais diversas áreas de engenharia automobilística, desde calibração de motores até aquisição de dados em pista. Sem essa parceria, muitos desses projetos seriam inviáveis", agradeceu Vitor Lima, líder da equipe.
TrackTracer – com a dificuldade de implementação no sistema de aquisição de dados e a imprecisão de sensores GPS, a equipe desenvolveu uma ferramenta que indica o traçado do carro em pista utilizando dados de aceleração lateral e velocidade aquisitados. Futuramente, será implementada uma função que relaciona o traçado da pista com outras informações aquisitadas, como por exemplo velocidade do motor, acionamento dos freios, trocas de marcha, entre outras.
Modelo Dinâmico – a análise dinâmica de um veículo é imprescindível para o projeto do sistema de suspensão e do pacote aerodinâmico, além de auxiliar no desenvolvimento das outras áreas. Inicialmente, foi criado um modelo simples e parametrizado que permite, por meio de interações, encontrar parâmetros de projeto do sistema de suspensão. Tudo desenvolvido no ambiente Simulink – SimScape.
"Após validação do modelo, pretende-se implementar outros sistemas do veículo, como o pacote aerodinâmico, powertrain, drivetrain e freios. Com isso, todo o projeto do veículo será desenvolvido com base nos parâmetros retirados do modelo dinâmico", explicou Lima.
Calibração de Motores – essa ferramenta permite uma análise mais detalhada de dados do motor aquisitados em pista, podendo relacionar qualquer variável com a rotação e carga do motor. Isso possibilita a avaliação dos mapas de calibração e facilita a criação de novos mapas.
Vitor explicou que o próximo passo no desenvolvimento dessa ferramenta é tornar o processo iterativo de calibração mais automatizado. Isso diminuirá o número de iterações necessárias e, por consequência, o tempo que se leva para calibrar o motor. "Posteriormente, a ferramenta irá analisar as tendências do comportamento do motor e irá propor novos mapas, assim, a cada iteração, irá comparar os dados com mapas antigos para encontrar um padrão e chegar na configuração mais adequada", finalizou.