Curso: Sistemas Eletroeletrônicos Automotivos

Disciplinas: Geração, Armazenamento e Distribuição de Energia

Dispositivos de Acionamentos e Comutação

Professor: Lauro de Vilhena Brandão Machado Neto

Pós Graduação Lato Sensu Engenharia Automotiva

Objetivos:

Descrever o conjunto gerador e bateria de veículos

automotores listando suas características

Dissertar sobre a interdependência do conjunto gerador e

bateria de veículos no que concerne o fornecimento de

energia elétrica para o automóvel

Dimensionar, considerando o custo e a eficiência do

conjunto alternador e bateria, o gerador e o acumulador de

energia elétrica de sistemas eletroeletrônicos automotivos

Descrever o funcionamento dos motores de corrente

contínua e de motores de passo, dos atuadores e relés

automotivos.

Identificar, distinguir e especificar motores CC, motores de

passo e seus controladores, atuadores e relés automotivos;

Conhecer e identificar as fontes de emissões EMI/RFI.

Métodos Didáticos:

1. Metodológicos:

- Aulas expositivas

- Realizações de pesquisa como instrumento de

aprendizagem

- Promoção de trabalhos em equipe

2. Audiovisuais:

- Multimídia – Datashow e computador

- Animações e estudos visuais

- Painéis didáticos

- Quadro e pincel

Ementa 1:

O sistema elétrico automotivo. Conjunto alternador e bateria.

Acumuladores de energia. Alternadores e geradores. O

sistema de partida. Dimensionamento do sistema elétrico

automotivo.

Carga Horária: 4 horas

Ementa 2:

Motores de corrente contínua. Motores de passo. Motores

assíncronos ou de indução. Atuadores, relés, interruptores.

Carga Horária: 4 horas

Unidades de Ensino:

Unidade 1 – O Sistema Elétrico Automotivo – SEA - 0,5 h

1.1 Introdução;

1.2 Histórico do sistema elétrico automotivo;

1.3 O sistema atual e tendências.

Unidade 2 – O SEA e a Eletrônica de Potência – 1,0 h

2.1 O conjunto alternador e bateria;

2.2 Cabeamento e instalação elétrica;

2.3 O ambiente do sistema elétrico automotivo;

2.4 Chaveadores de potência;

2.5 Conversores alimentados em CA e CC;

2.6 Técnicas de Modulação.

Unidade 3 – Acumuladores de Energia – 1,0 h

3.1 Princípio de funcionamento;

3.2 Tipos de baterias e Modos de operação;

3.3 Ensaios de baterias.

Unidade 4 – Alternadores e Geradores – 1,0 h

4.1 Princípio de funcionamento do alternador Lundell;

4.2 Técnicas de projeto de alternadores e geradores;

4.3 Reguladores de tensão e proteção de sobre- tensão;

4.4 Curvas características e operação.

Unidade 5 – O Sistema de Partida – 1,0 h

5.1 O Processo e condições de partida;

5.2 Tipos de motores de partida;

5.3 Instalação e operação do sistema de partida.

Unidade 6 – Dimensionamento do Sistema Elétrico – 1,0 h 6.1 Levantamento de cargas e controle de carga multiplexado;

6.2 Dimensionamento alternador, motor de partida e bateria;

6.3 Simulação e análise de disponibilidade energética;

6.4 Tendências: alternadores inteligentes, arquitetura dual e sistemas

híbridos.

Unidade 7 – Motores de Corrente Contínua – 0,5 h 7.1 Partes constituintes e funções. Motores com indutor enrolado e com imã

permanente;

7.2 Princípio de funcionamento do motor CC com escovas. Comutação

mecânica, centelhamento e emissões EMI e RFI;

7.3 Motor CC sem escovas ou brushless;

7.4 Característica mecânica torque-velocidade;

7.5 Aquecimento, características do ambiente e regimes de serviço;

7.6 Motor de partida. Corrente de partida.

7.7 Aplicações e especificação.

Unidade 8 – Motores de Passo – 0,5 h 8.1 Princípio de funcionamento: motores de passo inteiro, de meio passo e

controles de passo, velocidade e sentido de rotação;

8.2 Tipos de Motores de Passo: relutância variável, imã permanente e

híbrido. Características de Torque;

8.3 Controles de Motores de Passo: tipos de controles (passo pleno, meio-

passo e micro-passo), tipos de controladores, Aplicações;

8.4 Especificação: parâmetros a serem considerados na seleção;

8.5 Motor de Passo Pneumático.

Unidade 9 – Motores Assíncronos ou de indução – 1,0 h 9.1 Partes constituintes e princípio de funcionamento do motor de indução;

9.2 Características de torque com a velocidade e dependência com a

frequência;

9.3 Controle de velocidade com a variação da frequência. Controle PWM e

inversor; Harmônicas.

Unidade 10 – Atuadores, Relés e Interruptores – 0,5 h 10.1 Interruptores: Tipos de interruptores, limitações elétricas na condução e

na interrupção da corrente, centelhas e características construtivas dos

contatos;

10.2 Relés: tipos e princípios de funcionamento;

10.3 Relés eletromecânicos: constituição, operação, características elétricas

das bobinas e dos contatos e emissões EMI e RFI;

10.4 Relés a estado sólido;

10.5 Escolha e critérios para especificação de relés e vida útil;

10.6 Atuadores: tipos, princípios de funcionamento, aplicações e

especificação.

Critérios de Avaliação: - Avaliação Escrita;

- Trabalho Prático (Estudo de Caso).

Referências Bibliográficas: 1. R. H. Johnston, "A history of automobile electrical systems,"

SAE Automotive Engineering, Historical Series, pp. 53-66,

Sep. 1996.

2. A. Emadi, M. Ehsani, J. M. Miller, Vehicular Electric Power

Systems: Land, Sea, Air, and Space Vehicles, 2004, Marcel

Dekker, Inc., ISBN 0-8247-4751-8

3. A Emadi, Handbook of Automotive Power Electronics and

Motor Drives, 2005, Taylor & Francis Group, CRC Press,

ISBN 0-8247-2361-9

• Histórico do sistema elétrico automotivo

• O sistema atual e tendências

• Sistemas veiculares versus estacionários;

• Sistemas de transferência de potência: mecânico, elétrico, hidraúlico e pneumático;

• Sistemas veiculares: terrestres, marítimos, aéreos e espaciais;

• Características: ecônomia de combustível, emissões, desempenho, confiabilidade, conforto, conveniência, entretenimento, segurança, comunicações, manutenção, suportabilidade, sobrevivência e custos de operação;

• Conversores chaveados do estado sólido.

1.1 Introdução

• ELETRICIDADE: Thales de Mileto, William Gilbert, Otto Von Guerick, Stephen Gray, Charles Francis Dufay, William Watson, Benjamim Franklin, Luigi Galvani, Alessandro Volta, Gaston Planche,Hans Christian Oersted, Michael Faraday, Charles Augustin Coulomb, André Maria Ampere, George Simon Ohm, William Sturgeon, Cromwell Varley, Henry Wilde, Anyos Jedlik, Moses Farmer, Wilhelm Weber, Karl Gauss, Ernst Werner Von Siemens, Samuel Morse, Alexander Graham Bell, Joseph Henry, Thomas Edison, James Maxwell, George Westhinghouse, Nikola Tesla, Elihu Thomson, Otto Blathy, Max Deri, Karl Zipernowksy, Ettiene Lenoir, Ruhmkorff, Karl Benz, Georges Bouton, Emile Mors, Robert Bosch, Fredrich Simms, Nikolaus Otto, Charles F. Kettering, Hans Leitner, R. H. Lucas

1.2 Histórico

do sistema elétrico

automotivo

Histórico:

Sistema elétrico (1913) Sistema elétrico (1958)

Sistema de ignição (1902):

.Magneto, distribuidor, bobi-

nas e velas

.Magneto (ignição),

distribuidor, bobinas, velas,

motor de partida,

iluminação e regulador

Até 1912: Magneto de baixa e alta tensão Sistemas de ignição

Até 1912: Bobina de ignição com chaveador

Sistema de ignição com chaveador

Magneto com volante de inércia

Até 1912:

Bateria com caixa de madeira

1912-1930:

Partida gasolina/ar Partida com acoplamento mecânico

1912-1930:

Sistema elétrico – Cadillac – GM

1912-1930: Partida com acionamento Bendix Gerador regulado com embreagem

Conjunto Motor/gerador e máquinas separadas

1912-1930:

Gerador 3 escova e com desconexão Reguladores de corrente e tensão

1912-1930:

Distribuidor e bobina de ignição

1912-1930:

Bateria com involucro de plástico

1930-1960:

Motor de partida com solenóide Regulador corrente/tensão

1930-1960:

Gerador CC – Dínamo (6V-12)

Distribuidor

1930-1960:

Distribuidor do V8-Ford, Circuito de ignição – 12 V e baterias 12 V

1960-1980: Motor partida com acoplamento móvel - Ford,

Gerador com diodos - Delco e Motor de

partida com redutor - Chrysler

1960-1980: Gerador com diodos da Chrysler, Gerador Delco com

regulador integrado, Regulador e circuito de ignição eletrônico

1980-2012: 1982 - Pickup Ford Truck F 350 4WD V8-400 6,6L

Connector Views

Alternator

Ignition Lock

Electrical Diagrams

Charging System

System Diagram

Alternator

Compressor HVAC

Ignition Lock

Powertrain Management

System Diagram

Computers and Control Systems

System Diagram

Camshaft Position Sensor

Crankshaft Position Sensor

Engine Control Module

Emission Control Systems

Fuel Delivery and Air Induction

System Diagram

Carburetor

Fuel Injector

Fuel Pump

Inertia Fuel Shutoff Switch

Ignition System

Wiring Diagrams

Related Powertrain Wiring Diagrams

Turn Signals

Mechanical Diagrams

Timing Marks and Indicators

1980-2012: 1982 - Pickup Ford Truck F 350 4WD V8-400 6,6L

Sistema de carga - 1982

1980-2012: 1982 - Pickup Ford Truck F 350 4WD V8-400 6,6L

Gerenciamento motor/sistema de ignição

1980-2012: 1982 - Pickup Ford Truck F 350 4WD V8-400 6,6L

Sistema de Liga/Parada/Alerta

1980-2012: 2011 – Toyota Truck Tundra 4WD V8-5,7L Air Bag Systems

Antilock Brakes / Traction Control Systems

Antitheft and Alarm Systems

Charging System

Collision Avoidance and Parking Assist Systems

Cruise Control

Garage Door Opener Transmitter

Heated Glass Element

Heating and Air Conditioning

Instrument Panel, Gauges and Warning Indicators

Lighting and Horns

Memory Positioning Systems

Mirrors

Navigation System

Power Locks

Powertrain Management

Radio, Stereo, and Compact Disc

Seats

Shift Interlock, A/T

Starting System

1980-2012: 2011 – Toyota Truck Tundra 4WD V8-5,7L

Distribuição alimentação e terra

1980-2012: 2011 – Toyota Truck Tundra 4WD V8-5,7L

Sistema de partida

1980-2012: 2011 – Toyota Truck Tundra 4WD V8-5,7L

Portas

1980-2012: 2008 – IVECO Turbo Daily – 8140.43S

Gerenciamento motor

•Arquitetura atual e tendências

•More Electric Car – MEC

•Sistema de gerenciamento de energia

• Integrated Starter Alternator - ISA

1.3 O sistema atual e

tendências

O sistema atual e tendências

More Electric Car - MEC

Sistema de gerenciamento de energia - MEC

Integrated Starter Alternator - ISA

Integrated Starter Alternator - ISA

Integrated Starter Alternator - ISA