A Fiat Chrysler Automobiles (FCA), em parceria com a Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais, inaugurou em Belo Horizonte seu Centro de Excelência em Simulação de Dinâmica e Segurança Ativa Veicular, situado no campus “Coração Eucarístico” daquela universidade. O AE foi convidado para conhecer as novas instalações e seus equipamentos.

Batizado de SIMCenter (Simulation Center), o sistema, primeiro do gênero da FCA no mundo, é formado por um conjunto que inclui uma plataforma flutuante em colchão/filme de ar, com nove atuadores elétricos que agem em um “cockpit”, reproduzindo um veículo real, com todas as suas reações e movimentos. Um aparato de áudio complementa o conjunto, reproduzindo os sons do motor e das derrapagens dos pneus com o solo. Uma tela curva, com ângulo de visão de 230 graus, reproduz o ambiente em que o veículo está sendo avaliado.

Base do equipamento e atuadores elétricos

O motorista se sente como se estivesse pilotando um veículo real, sentindo as acelerações e desacelerações atuantes no banco, os esforços e vibrações no volante de direção e as reações no cinto de segurança, apoiando o corpo em acelerações e desacelerações. Os movimentos do cockpit são integrados às imagens da tela e alinhados com os comandos realizados pelo motorista — sempre em tempo real — monitorados por técnicos e instrumentos na sala de controle.

SIMCenter operando

Por meio das simulações é possível definir as características técnicas e funcionais de cada componente do veículo que determinam a sua dinâmica, como os amortecedores, molas, buchas, pneus, direção, freios e barras estabilizadoras. Uma vez definidas nas simulações, essas características tornam-se especificações técnicas para a construção de peças físicas que irão compor o veículo.

No SIMCenter é possível avaliar, por exemplo, diferentes geometrias da suspensão em tempo real, num ambiente totalmente controlado, sem ter que ir a uma pista para teste. “Temos condições de identificar imediatamente qual é o impacto daquela alteração no desempenho e na segurança do veículo, a fim de projetar a melhor sensação de dirigir. Não precisamos mais esperar a construção de um protótipo para testá-lo”, explica Gustavo Costa, supervisor de Análise Virtual da Engenharia de Chassis da FCA.

Sala de controle operacional do equipamento

 

Conceitos importantes

Antes de continuar o detalhamento do SIMCenter e seus equipamentos, vale a pena lembrar alguns conceitos e métodos relacionados à dinâmica veicular.

São três os sistemas básicos que integram o automóvel: aquele que o movimenta, que o freia e que o direciona. Dinâmica em seu sentido mais amplo significa o estudo do movimento e dos esforços que o originam, posições, velocidades, acelerações, forças e momentos, lembrando sempre o principio básico da engenharia automobilística que é tornar os veículos mais seguros, fáceis de operar, confortáveis e com relação custo-benefício adequada.

A dinâmica vertical atua em função das irregularidades da pista, a longitudinal em resposta ao torque aplicado às rodas, e a lateral, como resultado da atuação no volante de direção. A dinâmica vertical envolve a isolação das vibrações do chassis/carroceria e principalmente a manutenção do contacto dos pneus com o solo; a longitudinal traduz as variações de atitude do veículo durante as acelerações e desacelerações, e a lateral atua nas características de estabilidade direcional.

O princípio de um bom projeto de dinâmica veicular é aquele feito sem levar em consideração nenhum auxilio autônomo. Em outras palavras, o veículo deve ser seguro e fácil de dirigir em seu estado puro, sem contar com ABS, EBD (distribuição eletrônica das forças de frenagem), controle de estabilidade, controle de tração, etc. Todo este pacote vem somente complementá-lo, ou seja, são as cerejas de um bolo bem feito.

Tenho enorme admiração pelos engenheiros de desenvolvimento que, com sensibilidade absoluta, conseguem deixar o veículo confortável, seguro e fácil de dirigir nas várias situações de rodagem, entendendo que o consumidor não é um piloto e muito menos um especialista na área.

Existe um programa sofisticado de computador batizado ADAMS (Advanced  Dynamic Analysis of Mechanical Systems), utilizado na maioria das indústrias automobilísticas, que analisa virtualmente/matematicamente o veículo em termos de sua dinâmica. O veiculo é modelado em suas dimensões, carga por roda, suspensões, direção, freios, pneus e o programa resolve o conjunto com bom grau de confiança. Então o veículo é avaliado/testado fisicamente nas pistas para a certificação das informações obtidas via computador.

As situações mais críticas para o motorista são, de maneira geral, nos desvios de obstáculos em simples e dupla mudança de faixa, onde o veículo deve manter as quatro rodas apoiadas no pavimento durante as manobras e sem apresentar reações bruscas, inesperadas, que possam comprometer a segurança. Nas manobras o motorista desvia de um obstáculo em uma das faixas e também de outro obstáculo na outra faixa, retornando à primeira.

Teste de dupla mudança de faixa

Nos testes reais, todo o cuidado é pouco. Normalmente os veículos são equipados com braços de apoios especiais (outriggers) que evitam a capotagem nos testes.

Teste real em pista com os outriggers para evitar a capotagem do veiculo

Outras considerações a respeito do SIMCenter

E vem a pergunta, por que o equipamento adotado pela FCA é mais fácil de ser correlacionado? A resposta é simples: porque o piloto interage com o sistema, como se estivesse dirigindo um veículo fisicamente, com todas as sensações sendo transmitidas em tempo real. Esta tecnologia de ponta permite que o piloto possa ser “transportado” para qualquer circuito de teste, campos de prova e/ou qualquer outra situação desejada, sem sair do cockpit, bastando configurar o local e pronto.

É possível manter nos bancos de memória uma variedade de dados do comportamento do veículo e do condutor em vários ambientes escolhidos. Da mesma maneira, a substituição de um amortecedor ou qualquer componente das suspensões e direção se passa em tempo real nos bancos de dados, permitindo rápidas comparações entre eles.

A sala de controle, com os técnicos especializados, interage com todas as informações e comandos necessários para a simulação. O grande diferenciador é a participação física do motorista ao ambiente virtual sem a necessidade de grande quantidade de testes reais nas pistas físicas.

Tive, na qualidade de editor do AE, oportunidade de avaliar o equipamento dirigindo o Renegade na pista virtual e as sensações foram realmente espetaculares.  Outro ponto importante que me chamou a atenção foi uma demonstração de passagem em pistas especiais como buracos desencontrados, ondulações e paralelepípedos, com total realismo do comportamento de conforto do veículo.

Criado em um ambiente colaborativo e multidisciplinar, o SIMCenter será utilizado em parceria com profissionais do grupo FCA e dos alunos e pesquisadores de diferentes disciplinas da PUC Minas, colocando o Brasil em posição de destaque no desenvolvimento de conhecimento, inovação e tecnologia de ponta.

Perguntei se trabalhos iriam ser oferecidos a terceiros e a resposta foi sim, exceto para as fabricas concorrentes da FCA. Os fornecedores de componentes poderão se utilizar dos trabalhos que a FCA possa oferecer, sempre, através um pacote tecnológico a ser discutido caso a caso.

Enfim, a FCA está de parabéns, pois soube mesclar sua engenharia com o meio universitário, somando conhecimento e tecnologia.  Investiu aproximadamente 18 milhões de reais neste projeto, mesmo em um período difícil da economia brasileira, mostrando arrojo e determinação.

CM

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