No final de 2005, a primeira entre as diversas variações dos caminhões da série Constellation passou pela linha de montagem em Resende, Rio de Janeiro. Apesar de todas as diferenças, os veículos têm em comum um sistema elétrico e eletrônico desenvolvido pela IVM Automotive, em parceria com a engenharia da Volkswagen Caminhões e Ônibus.
Trata-se de uma unidade lógica projetada para permitir a operação combinada dos sistemas de diferentes plataformas Volkswagen.
Os colaboradores da IVM Automotive passaram três anos dando nova vida (eletrônica) aos diferentes modelos de caminhões da Série Constellation. Uma equipe germânico-brasileira da IVM assumiu a responsabilidade de projetar, desenvolver e implementar uma arquitetura completa de sistema para veículos comerciais. Entre suas tarefas estavam o gerenciamento de mais de 10 fornecedores de serviços de desenvolvimento e produção de peças e os cuidados com o início da produção na fábrica do cliente, em Resende-RJ.
A equipe chegou a contar com até 15 integrantes que trabalharam no desenvolvimento do chicote elétrico com centenas de cabos, que somaram quase 1 km; uma unidade de controle central que transmite e controla simultaneamente até três mil sinais; e uma central elétrica denominada “E-rack”. Integrando produtos de três fabricantes de motores (Cummins, MWM e International) e de dois fabricantes de transmissões (ZF e Eaton), cada um com suas funções específicas de produto e padrões eletrônicos, os projetistas chegaram a grandes variações de caminhões oferecidas para venda e isso se tornou um grande desafio. As atuais normas legais e a legislação futura, junto com as exigências do mercado, não poderiam ser ignoradas. Assim como questões relativas à extrema confiabilidade sob difíceis condições operacionais, além do conforto e da segurança. Unidade de controle Considerando a complexidade dos sistemas elétricos a bordo dos caminhões de última geração, não é surpresa para ninguém que os cabos instalados na cabina possam facilmente atingir peso superior a 20 kg, devido à necessidade de integrar diversos módulos eletrônicos e componentes à rede. Uma das tarefas mais importantes do projeto foi maximizar a porcentagem de peças fabricadas no Brasil (conteúdo local necessário devido às altas taxas de importação) a fim de atender às sérias limitações orçamentárias. Uma unidade lógica individual, projetada especialmente pela IVM Automotive e a Volkswagen para essa aplicação, cumpre essas exigências. Além das funções-padrão, como limpadores de pára-brisa, buzina e indicadores de direção, o sistema controla funções de conforto como vidros elétricos, travamento central e iluminação interna. Essa unidade lógica serve como o portão de entrada entre os diversos módulos eletrônicos, sensores e acionadores, e integra funções previamente descentralizadas, possibilitando o autodiagnóstico. Como opção para técnicos de serviço, o sistema oferece não apenas diagnósticos off-board, através de ferramentas de conexão, mas também diagnóstico on-board, por meio de exibição no instrumento combinado. O computador de bordo, integrado ao conjunto, permite que o motorista leia as falhas sem a ajuda de outros equipamentos e responda adequadamente. O computador de bordo também fornece informações ao motorista, como consumo médio e atual de combustível e inclui um indicador de intervalo de serviço. A unidade lógica serve, entre outras coisas, como interface para a unidade de controle do motor. Possui uma interface com o tacógrafo eletrônico e usa o conjunto de instrumentos como meio de saída (para diagnóstico on-board e mais). Processa sinais de entrada do comutador da coluna de direção e controla o limpador de pára-brisa, incluindo a função de lavagem, monitora os interruptores de contato da porta e responde aos sinais dos interruptores dos vidros elétricos. As funções do chassi também são gerenciadas pela unidade lógica. Por exemplo, o interruptor de levantamento do eixo auxiliar é acionado pelo motorista e, dependendo de outras condições de segurança, uma válvula é ativada para levantar o eixo traseiro adicional ou abaixá-lo na estrada. Dependendo da topologia geométrica e elétrica, vários sensores são conectados à unidade lógica para medir, por exemplo, a pressão dos freios ou mostrar o nível de combustível, como sinal analógico, ou para detectar o nível do líquido de arrefecimento (cheio, baixo, vazio) como sinais digitais. Informações sobre o nível do líquido de arrefecimento e outros dados são preparadas e enviadas para a unidade de controle do motor através do CAN. Os sinais do CAN vindos da unidade de controle do motor são processados e exibidos como informações ao motorista no instrumento combinado. São principalmente informações relevantes para a viagem atual ou para uma viagem passada (ex. consumo de combustível), ou informações sobre o estado de operação do motor (temperatura, pressão do óleo etc.), para fins de diagnóstico (identificação de componentes de serviço) ou para fins de segurança (água no sensor de combustível). Finalmente e igualmente importante é a informação de quilometragem, que é transmitida pelo tacógrafo. A unidade lógica é o cérebro de toda a rede, combinando funções para as quais normalmente um grande número de unidades de controle é necessário, além de distribuir sinais através do CAN bus (protocolo baseado na norma SAE J1939) dentro de poucos milésimos de segundo. Isso não apenas economiza peso e unidades de controle adicionais, como reduz a quantidade de cabos e o número de módulos eletrônicos. Sistemas existentes das diferentes plataformas de veículos do cliente e até mesmo componentes de outros fornecedores, nunca ligados uns aos outros antes, podem ser operados na rede integrada. A figura 01 mostra a arquitetura do sistema com o portão de entrada eletrônico para diagnóstico on-board e off-board, através de D-CAN (diagnóstico CAN), e o portão de entrada eletrônico para prover acesso às unidades de controle de fabricantes diferentes ou aplicações originais diferentes através do V-CAN (veículo CAN), para permitir sua harmonização no instrumento. Todas essas funções são normalmente realizadas por vários módulos separados. Na série Constellation, um único módulo central cuida de todos eles enquanto observa todas as exigências de conforto e segurança, atendendo aos limites de custo estabelecidos para o desenvolvimento. Chicotes elétricos: projeto reduzido Apesar do grande número de variantes, todos os chicotes elétricos, cada um com centenas de cabos, tiveram de ser padronizados. Além disso, o número de pontos de conexão e interfaces teve de ser minimizado para cortar os custos de logística e outros fatores. Para conseguir isso, todas as funções da unidade de controle autônoma, colocadas no instrumento combinado, foram mudadas de lugar. A complexidade eletrônica do instrumento combinado foi reduzida de forma significativa transferindo as funções de controle para a unidade lógica, ficando somente responsável por exibir os diferentes sinais. Devido a isso, a conexão do instrumento combinado é feita com quatro cabos. Aumento de energia para o e-rack Projetado como unidade modular expansível, o e-rack (Figura 02), a central elétrica integrada no assoalho do motorista auxiliar pode receber 315 condutores, 30 fusíveis e 12 relés e funções simultâneas como suporte para módulos eletrônicos instalados opcionalmente, como ABS ou ECAS. O sistema teve de ser projetado para se adaptar a todas as variações da série Constellation: Versão de 8 toneladas ou 42 toneladas, LHD ou RHD. Por causa da estrutura modular pode acomodar outros módulos eletrônicos, evitando qualquer necessidade de fornecer espaço e conexões elétricas adicionais para módulos não-utilizados, e assim evitar custos. Conectores modulares garantem o uso, em conformidade com as necessidades de cada configuração de veículo, ou com funções recém-desenvolvidas, ou para aplicações expandidas de veículos, como um misturador de concreto. Um critério de projeto essencial é a resistência às influências ambientais e mecânicas. O e-rack também se destaca pela tecnologia amigável, robusta, modular e de fácil manutenção. Aqui houve novamente corte de custos, mas a qualidade e a confiabilidade foram implementadas de forma inteligente. Funções e/ou exigências futuras ditadas posteriormente pelo mercado podem ser instaladas de forma harmoniosa e segura no veículo. Teste e validação As partes elétricas e eletrônicas completas dos veículos da série Constellation cumprem os regulamentos mais importantes (ECE e Contran) e, portanto, podem ser vendidas em vários mercados, inclusive África do Sul, Europa e Oriente Médio. Para garantir qualidade e confiabilidade, cada componente esteve sujeito a abrangentes testes durante o desenvolvimento (Figura 03). Os testes foram baseados, principalmente, na norma Volkswagen VW 80101, que descreve as exigências para a operação das unidades de controle elétrico em redes integradas de veículos. Muitos testes funcionais e de integração de sistemas foram executados no escritório da IVM Automotive através de um painel de testes que representa toda a arquitetura elétrica e eletrônica do veículo. Além disso, os projetistas tiveram de considerar a aplicação de um veículo comercial em regiões tropicais, sujeitos a todos os tipos de terrenos. Vários testes de “mau uso” foram executados para validar os veículos em situações extremas. Renato Perrotta e Michael Kessler são engenheiros da IVM Automotive
