Uma contribuição para a avaliação das novas tecnologias e arquiteturas para o sistema elétrico automotivo

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1 Uma contrbução para a aalação das noas tecnologas e arquteturas para o sstema elétrco automoto Fernando de Brto Santos General Motors do Brasl Prof. Dr. Carlos Antono França Sartor Escola Poltécnca da Unersdade de São Paulo RESUMO Este artgo apresenta os prncpas aspectos relaconados às noas tecnologas e arquteturas elétrcas aplcáes aos eículos automotores, analsando suas característcas técncas face aos sstemas atuas. Em partcular, destaca-se a comparação entre a aplcação de sstemas elétrcos em 36V / 42V, em corrente contnua (CC), e o sstema elétrco em 12V / 14V CC. Apresenta-se, assm, uma resão da lteratura sobre este tema. As característcas técncas das arquteturas para aplcação de tas sstemas elétrcos, propostas na lteratura dsponíel, são apresentadas, e os dferentes pontos de sta, relaconados à adoção desta noa tecnologa, são consderados no desenolmento deste artgo. A análse destas arquteturas consdera índces de mérto, defndos de acordo com crtéros específcos sugerdos neste artgo, e a aplcação de uma metodologa de aalação, permtndo, assm, que o compêndo fnal desta análse seja apresentada e dscutda de forma conclusa. INTRODUÇÃO O desenolmento de motores de combustão nterna (MCI), ocorrdo no fnal do século 19, deu níco a um dos maores desafos da ndústra automoblístca: a gnção da mstura ar-combustíel. A melhor solução encontrada para este desafo fo a mplementação de um dsposto que gerasse uma descarga elétrca dentro da câmara de combustão [1]. Durante os prmeros anos da exstênca dos automóes, o sstema elétrco fo somente utlzado para fornecer energa para esta fnaldade. Lâmpadas a óleo e acetleno eram amplamente utlzadas, sendo posterormente substtuídas por ncandescentes nos noos modelos de automóes. As bateras empregadas eram do tpo secas e chumbo-ácdo, sendo necessára sua troca ou recarga em locas específcos, dedo à ausênca de geradores CC para fns automotos [1]. Em 1912, com o desenolmento dos prmeros motores de partda elétrcos pela Dayton Electrcal Laboratory Company (DELCO), o prmero eículo com partda elétrca fo lançado e uma noa era na hstóra do sstema elétrco automoto se ncou. Nesta mesma época, os prmeros geradores de CC, com tensão nomnal em 7V, foram desenoldos com o objeto de fornecer energa para os sstemas de lumnação, gnção e para a carga da batera [2]. Por olta de 1955, o desenolmento de um MCI V8 de alta taxa de compressão fo responsáel pela transção do sstema elétrco em 6V/7V CC para 12V/14V CC, dedo a crescente necessdade de um sstema de gnção mas confáel, face aos requstos mas exgentes de energa durante a partda dos noos motores [3]. Nos das atuas, aproxmadamente cnco décadas após a mplementação do sstema elétrco em 12V/14V CC, e-se um cenáro semelhante. A fm de lustrar este fato, a Fgura 1 Consumo elétrco nos eículos reproduz, para o período de 1970 até 2010, a eolução e a expectata de potênca consumda nos eículos automotores [4]. 1

2 Potênca (kw) Cargas Elétrcas Médas (Hstórco e Presão) Modelo Valor Médo de Consumo Elétrco Fgura 1. Consumo elétrco nos eículos [4] Dentre os fatores que contrbuem para a crescente demanda por energa nos últmos projetos de automóes, um dos maores, certamente, é a substtução de sstemas mecâncos ou hdráulcos por sstemas elétrcos [4]. Como exemplo, ctam-se os sstemas de freos ABS e os sstemas break-by-wre, dre-by-wre e steer-by-wre. Preê-se, desta forma, que a demanda por energa elétrca nos eículos automotores superará a capacdade de geração de um alternador do tpo Lundell 14V CC [5]. Na busca de possíes soluções para este desafo, o aumento da tensão do sstema elétrco dos automóes, apresenta-se como uma solução atraente, entretanto complexa. Desde o níco dos anos 90, Insttutos e Socedades nternaconas, como o MIT (Industry consortum on adanced automote electrcal / electronc components and systems) e a SAE (Dual / hgher oltage study group), êm promoendo encontros entre os fabrcantes de eículos e os prncpas fornecedores automotos. Dentre os prncpas estudos publcados a partr destes fóruns, destaca-se o estabelecmento do barramento de tensão em 42V CC como o futuro padrão para o setor automoto, bem como a defnção da faxa de regulação da tensão deste barramento [4]-[6]. Fnalmente, destacam-se dos fatores que possuem eleado peso na decsão da eentual transção do sstema elétrco automoto: Redução no consumo de combustíel, que pode ser obtda atraés do aumento da efcênca dos equpamentos elétrcos atuas, e a conformdade com as les ambentas, obtda atraés do controle de emssões de poluentes [7]. O barramento de tensão em 42V CC permtra dsponblzar meos para alcançar os objetos ctados, atraés da ntrodução de noos equpamentos elétrcos nos automóes. METODOLOGIA A metodologa utlzada neste artgo tem como objeto aalar as dersas arquteturas propostas, atualmente, para o sstema elétrco automoto, entre estas os sstemas elétrcos em 42V CC. Prmeramente, serão abordados os crtéros que conduzram a defnção de índces de mérto. Em seguda, os índces de mérto serão defndos. Por fm, será apresentada uma bree descrção do método a ser aplcado na aalação das arquteturas propostas para o sstema elétrco automoto. CRITÉRIOS PARA A DEFINIÇÃO DOS ÍNDICES DE MÉRITO Um dos prncpas aspectos consderados na defnção dos índces de mérto fo a eolução hstórca da tecnologa dos sstemas elétrcos automotos. Tas aspectos, amplamente encontrados na lteratura exstente, conduzram à defnção dos crtéros utlzados para a proposção dos índces de mérto. Assm, os índces de mérto ncluem os prncpas fatores atualmente exgdos pelos consumdores, além de outros fundamentados na experênca profssonal de membros da ndústra automoblístca. Embora exsta a possbldade de consderar dersos índces de mérto nesta aalação, apresenta-se na Tabela 1 alguns pré-seleconados dedo a sua grande mportânca nos das atuas [8]. Área de Interesse Mercado Qualdade Engenhara Regulamentação Aspectos Estratégcos Tabela 1. Defnção dos índces de mérto Índce de Mérto Custo agregado Consumo de combustíel Payback Confabldade Requstos de compatbldade eletromagnétca (CEM) Redução na emssão de poluentes Expansbldade DEFINIÇÃO DOS ÍNDICES DE MÉRITO Uma ez ntroduzdos os índces de mérto, segue uma bree defnção de cada índce, com o objeto de permtr sua dferencação na aalação das arquteturas para o sstema elétrco automoto. Custo Agregado Refere-se ao custo adconal total decorrente da eentual adoção da arqutetura elétrca em aalação, consderando-se todos os requstos para seu correto funconamento. 2

3 Consumo de Combustíel Refere-se à nfluênca que a arqutetura elétrca em aalação exerce no consumo de combustíel de um eículo, leando-se em consderação suas potencas funconaldades, como por exemplo, o sstema start-stop. Payback Refere-se ao período de tempo de uso de um eículo, equpado com a arqutetura elétrca em aalação, que é necessáro para que o retorno fnancero obtdo com a redução no consumo de combustíel, seja equalente ao custo adconal pago pelo mesmo. Confabldade Refere-se a capacdade do sstema elétrco de um eículo, equpado com a arqutetura elétrca em aalação, executar a função para a qual fo projetado, quando solctado, por um período de tempo prédetermnado, sob condções ambentas específcas [9]. Requstos de Compatbldade Eletromagnétca Refere-se ao estudo do sstema elétrco de um eículo, equpado com a arqutetura elétrca em aalação, quanto ao atendmento de crtéros de projeto relaconados à CEM como, por exemplo, níes de mundade e de emssão conduzda e rradada. Redução na Emssão de Poluentes Refere-se a possbldade de reduzr a emssão de poluentes de um eículo atraés da utlzação de um sstema elétrco formado pela arqutetura elétrca em aalação. Expansbldade Refere-se a capacdade de expandr o sstema elétrco de um eículo, equpado com a arqutetura elétrca em aalação, no sentdo de ntroduzr noos equpamentos elétrcos, mantendo-se a tecnologa de geração de energa nalterada. MÉTODO PARA AVALIAÇÃO DAS ARQUITETURAS O método seleconado para a aalação das arquteturas dee consderar a exstênca de índces de mérto representados por aráes técncas qualtatas, além de quanttatas, uma ez que os índces de mérto seleconados contemplam tal característca. Dentre os métodos de apoo à decsão exstentes na lteratura, destaca-se o método de agregação adta por permtr a aalação de todas as arquteturas smultaneamente, atraés da somatóra do alor que cada índce de mérto representa em cada alternata [10]. O desempenho global de uma arqutetura é calculado atraés de uma fórmula de agregação adta, dada por: n V ( a) = w ( a) (1) = 1 onde: V (a)! Desempenho global da arqutetura a. ( ),..., (a)! Desempenho local da arqutetura a 1 a w 1,..., n nos índces de mérto 1,..., n. w! Taxa de substtução dos índces de mérto n 1,..., n. n! Número de índces de mérto do modelo. A equação 1 fornece a soma ponderada dos desempenhos locas obtdos por uma determnada arqutetura nos dersos índces de mérto, sendo que a ponderação é feta atraés das taxas de substtução de cada índce de mérto. Nos próxmos tens serão apresentados os meos de obtenção dos desempenhos locas de cada arqutetura (função de alor), bem como suas correspondentes taxas de substtução. Função de Valor Uma função de alor pode ser defnda como uma ferramenta utlzada como auxílo na artculação de preferêncas, de forma numérca, permtndo aalar alternatas segundo um determnado ponto de sta [11]. O método da pontuação dreta fo adotado neste artgo para a obtenção das funções de alor dedo a sua smplcdade, rapdez e ausênca de transformações matemátcas que possam afetar os resultados a serem obtdos [10]. Assm, a segur são mostradas as funções de alor ( ) para cada índce de mérto do modelo proposto. Tabela 2. Função de alor Custo agregado Descrção Custo nferor ao sstema elétrco em 14V CC 1,00 Custo até 50% superor ao sstema elétrco em 14V CC 0,50 Custo superor a 100% do sstema elétrco em 14V CC 0 Descrção Tabela 3. Função de alor Consumo de combustíel Consumo nferor a 80% do sstema elétrco em 14V CC sem auxílo de equpamentos adconas 1,00 Consumo nferor até 80% do sstema elétrco em 14V CC 0,50 Consumo superor ao sstema elétrco em 14V CC 0 Descrção Tabela 4. Função de alor Payback Payback de um ano 1,00 Payback até três anos 0,50 Payback maor do que três anos 0 3

4 Descrção Tabela 5. Função de alor Confabldade Faz uso de componentes conhecdos, com redundânca e dspostos de proteção 1,00 Faz uso de componentes conhecdos, sem redundânca 0,50 Faz uso de componentes noos, sem redundânca 0 Tabela 6. Função de alor Requstos de CEM Descrção Níel de IEM equalente ao sstema elétrco em 14 CC 1,00 Requer adção de dspostos supressores 0,50 Níel de IEM ncompatíel com os requstos de CEM 0 Tabela 7. Função de alor Redução na emssão de poluentes Descrção Emssões nferores a 80% do sstema elétrco em 14V CC Emssões equalentes ao sstema elétrco em 14V CC Emssões superores ao sstema elétrco em 14V CC Descrção Tabela 8. Função de alor Expansbldade 1,00 0,50 Faclmente expansíel 1,00 Requer alterações moderadas no sstema nstalado 0,50 Requer desenolmento de noa tecnologa 0 Taxa de Substtução As taxas de substtução podem ser defndas como parâmetros que agregam, de forma compensatóra, desempenhos locas em um desempenho global [12]. O método swng weghts fo adotado neste artgo para a obtenção das taxas de substtução dedo a sua smplcdade e rapdez [10]. Deste modo, a Tabela 9 lustra os alores das taxas de substtução. Aalação das Alternatas Uma ez obtdos os desempenhos locas de todas as arquteturas, atraés das funções de alor, aplca-se a equação 1 para o cálculo de seus respectos desempenhos globas, com base das taxas de substtução defndas. 0 Tabela 9. Taxas de substtução Taxa de Substtução Índce de Mérto Normalzada Relata ( w ) Custo agregado 1,0 0,175 Consumo de combustíel 0,8 0,140 Payback 0,9 0,158 Confabldade 0,8 0,140 Requstos de CEM 0,7 0,123 Redução na emssão de poluentes 0,7 0,123 Expansbldade 0,8 0,140 Somatóra: 5,7 1,00 Análse de Sensbldade A análse de sensbldade ndca a robustez do modelo de aalação construído frente a alterações nos parâmetros do mesmo [11]. Assm, o objeto desta aalação neste artgo será estudar a establdade das respostas do modelo perante arações de ±10% nas taxas de substtução. Ressalta-se que a análse de sensbldade será executada atraés de dos métodos: um de forma numérca e outro de forma gráfca [10]. O método numérco estabelece a defnção de um índce de mérto que possurá sua taxa de substtução alterada em ±10%, por exemplo. As demas taxas de substtução deem ser recalculadas, de forma a manter a proporconaldade entre elas, atraés da segunte equação: w ' = w ' ( 1 w ) S ( 1 w ) S onde: w! Taxa de substtução recalculada para o índce. ' w! Taxa de substtução orgnal do índce. ' w S! Noa taxa de substtução para o índce defndo. w! Taxa de substtução orgnal do índce defndo. S De posse das taxas de substtução recalculadas, aplca-se a equação 1 para a obtenção dos noos desempenhos globas de todas as arquteturas. O modelo será consderado robusto, caso o resultado fnal não se modfque sgnfcatamente, em decorrênca da aração das taxas de substtução. Já o método gráfco estabelece a construção de retas para a representação do desempenho global de cada arqutetura. Cada reta será defnda por dos de seus pontos, sendo um deles formado pela taxa de substtução orgnal do índce de mérto defndo para a análse, e o outro com seu alor alterado para um, caso partcular onde o desempenho global se guala ao desempenho local das arquteturas [10]. De posse das coordenadas, traça-se um gráfco onde as abscssas representam a taxa de (2) 4

5 substtução do índce defndo e as ordenadas representam o desempenho global das arquteturas. de ser consderada por dersos autores uma das arquteturas mas atratas [5], [6], [15]. ARQUITETURAS As arquteturas seleconadas para a análse proposta encontram-se dsponíes, de forma abrangente, na lteratura dsponíel. Assm, as arquteturas elétrcas sugerdas pelos prncpas Insttutos e Socedades nternaconas serão consderadas neste artgo. Noamente, embora exsta uma grande quantdade de propostas para as arquteturas elétrcas, a segur serão apresentadas somente aquelas consderadas mas atratas, utlzando-se a smbologa descrta na Tabela 10 [8]. Tabela 10. Smbologa para representação das arquteturas elétrcas Símbolo Descrção Motor de partda Alternador Conersor CC-CC Batera Dspostos elétrcos Alternador e motor de partda ntegrados Fgura 3. Arqutetura elétrca proposta por Mller, Sla e Huang [5], [6], [15] ARQUITETURA 3 A arqutetura elétrca lustrada pela Fgura 4 Arqutetura elétrca proposta por Kassakan e Altes se dferenca da arqutetura anteror atraés da elmnação da batera de 12V, com o conseqüente projeto do conersor CC-CC pelo alor de pco da demanda de energa no barramento de 14V CC [16], [17]. ARQUITETURA 1 A arqutetura elétrca lustrada pela Fgura 2 Arqutetura elétrca proposta por Becker e Dwyer se destaca pela sua smplcdade e por ser a prmera a utlzar o barramento de tensão em 42V CC [13], [14]. Fgura 4. Arqutetura elétrca proposta por Kassakan e Altes [16], [17] ARQUITETURA 4 A arqutetura elétrca lustrada pela Fgura 5 Arqutetura elétrca proposta por Ncastr se dferenca das demas arquteturas por possur um únco barramento de tensão, obrgando a adequação de todos os dspostos elétrcos à tensão de 42V CC [4]. Fgura 2. Arqutetura elétrca proposta por Becker e Dwyer [13], [14] ARQUITETURA 2 A arqutetura elétrca lustrada pela Fgura 3 Arqutetura elétrca proposta por Mller, Sla e Huang se destaca por ser a prmera a utlzar o conceto de alternador e motor de partda ntegrados (AMPI), além ARQUITETURA 5 A arqutetura elétrca lustrada pela Fgura 6 Arqutetura elétrca de grande parte dos eículos atuas fo ncluída na aalação para fornecer os parâmetros necessáros de modo a dferencar as dersas arquteturas perante uma referênca conhecda. Assm, todas as arquteturas poderão ser aaladas pelos índces de mérto em termos absolutos, e, em termos relatos, atraés da referênca representada por esta arqutetura. 5

6 A Fgura 7 Desempenho global das arquteturas, por outro lado, lustra, de forma gráfca, o mesmo resultado obtdo anterormente, permtndo uma melhor comparação entre os desempenhos globas das arquteturas. 1,0 Desempenho Global das Arquteturas Fgura 5. Arqutetura elétrca proposta por Ncastr [4] Soma Ponderada 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 0,79 0,76 0,73 0,69 0,57 Arqutetura 1 Arqutetura 2 Arqutetura 3 Arqutetura 4 Arqutetura 5 Arqutetura 1 Arqutetura 2 Arqutetura 3 Arqutetura 4 Arqutetura 5 Fgura 7. Desempenho global das arquteturas Já a Fgura 8 Desempenho local das arquteturas, lustra o resultado de uma comparação dreta entre as aalações locas das arquteturas perante os índces de mérto, agrupados conforme sua área de nteresse. Fgura 6. Arqutetura elétrca de grande parte dos eículos atuas RESULTADOS AVALIAÇÃO DAS ALTERNATIVAS A Tabela 11 lustra os desempenhos locas e globas das arquteturas, obtdos, respectamente, atraés das funções de alor e da equação 1. Desempenho Local das Arquteturas - Agrupado Melhor Mercado Qualdade Engenhara Arqutetura 1 Arqutetura 2 Arqutetura 3 Arqutetura 4 Arqutetura 5 Regulamentação Aspectos Estratégcos Índces de mérto Tabela 11. Desempenho global das arquteturas Taxa de substtução Arqutetura 1 Arqutetura 2 Arqutetura 3 Arqutetura 4 Arqutetura 5 Custo agregado 0,175 0,5 0,6 0,7 0,3 1,0 Consumo de combustíel 0,140 0,4 1,0 1,0 1,0 0,3 Payback 0,158 0,3 0,5 0,6 0,2 0,7 Confabldade 0,140 0,3 0,6 0,6 0,6 1,0 Requstos de CEM 0,123 0,8 0,7 0,7 1,0 1,0 Redução na emssão de poluentes 0,123 0,7 1,0 1,0 1,0 0,3 Expansbldade 0,140 0,9 1,0 1,0 1,0 0,7 V (a) 0,57 0,76 0,79 0,69 0,73 Por Mercado Qualdade Engenhara Regulamentação Aspectos Estratégcos Fgura 8. Desempenho local das arquteturas ANÁLISE DE SENSIBILIDADE O índce de mérto custo agregado fo seleconado para a execução da análse de sensbldade atraés dos métodos propostos, pos representa o índce mas sgnfcato, conforme os dados da Tabela 9. Assm, para a análse numérca de sensbldade, a taxa de substtução deste índce de mérto terá seu alor modfcado em ±10%, exgndo o cálculo das noas taxas de substtução para os demas índces de acordo com a equação 2. A Tabela 12 mostra os resultados destes cálculos. Já a Tabela 13, mostra os noos alores do desempenho global das arquteturas, quando a taxa de 6

7 Arqutetura 1 Arqutetura 2 Arqutetura 3 Arqutetura 4 Arqutetura 5 substtução do índce de mérto custo agregado apresenta uma aração de ±10%. Tabela 12. Varação nas taxas de substtução Índces de mérto Taxa de substtução Orgnal +10% -10% Custo agregado 0,175 0,193 0,158 Consumo de combustíel 0,140 0,137 0,143 Payback 0,158 0,155 0,161 Confabldade 0,140 0,137 0,143 Requstos de CEM 0,123 0,120 0,125 Redução na emssão de poluentes 0,123 0,120 0,125 Expansbldade 0,140 0,137 0,143 Total 1,00 1,00 1,00 Tabela 13. Análse numérca de sensbldade Desempenhos globas V (a) Desempenho global com taxa de substtução Orgnal +10% -10% Arqutetura 1 0,572 0,570 0,573 Arqutetura 2 0,758 0,755 0,761 Arqutetura 3 0,791 0,789 0,793 Arqutetura 4 0,695 0,686 0,703 Arqutetura 5 0,726 0,732 0,720 A Fgura 9 Resultado da análse numérca de sensbldade lustra, de forma gráfca, o mesmo resultado obtdo anterormente, permtndo uma melhor comparação entre os desempenhos globas das arquteturas. Desempenho Global das Arquteturas 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 Análse de Sensbldade Numérca Aalação Orgnal Varação de + 10% Varação de - 10% Arqutetura 1 Arqutetura 2 Fgura 9. Resultado da análse numérca de sensbldade Já com relação ao método gráfco da análse de sensbldade, segundo-se o procedmento descrto anterormente, obtém-se as coordenadas dos pontos que formam as retas que, por sua ez, representam o desempenho global das arquteturas. A Tabela 14 mostra o resultado deste processo. Arqutetura 3 Arqutetura 4 Arqutetura 5 A Fgura 10 Resultado da análse gráfca de sensbldade lustra o resultado desta análse, nclundo algumas referêncas como, por exemplo, os pontos de ntersecção entre os desempenhos globas das arquteturas e a stuação da análse proposta por este artgo, representada pela taxa de substtução orgnal do índce de mérto custo agregado. Tabela 14. Análse gráfca de sensbldade Desempenhos globas V (a) (com taxa de substtução orgnal) V (a) (com taxa de substtução do índce custo agregado gual a um) Arqutetura 1 0,572 0,500 Arqutetura 2 0,758 0,600 Arqutetura 3 0,791 0,700 Arqutetura 4 0,695 0,300 Arqutetura 5 0,726 1,00 Desempenho Global das Arquteturas 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 Análse Gráfca de Sensbldade 0,175 0,236 0,322 0,2 Arqutetura 1 Arqutetura 2 0,1 Arqutetura 3 Arqutetura 4 Arqutetura 5 Aalação Atual 0,0 Pontos de Intersecção Pontos de Intersecção 0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00 Taxa de Substtução do Índce de Mérto Seleconado Fgura 10. Resultado da análse gráfca de sensbldade DISCUSSÃO O resultado do método de agregação adta, utlzado neste artgo, ndca que a arqutetura 3 representa a alternata mas atrata, dentre as dsponíes, com base nos parâmetros do modelo de aalação construído. A arqutetura 3 é formada por um sstema elétrco com duplo barramento de tensão (14V CC e 42V CC), que são conectados entre s atraés de um conersor CC-CC. Esta arqutetura utlza somente uma batera, conectada ao barramento de 42V CC. Esta arqutetura fo concebda orgnalmente como uma arante da arqutetura 2 com o objeto de possur um custo agregado nferor. Atualmente, algumas montadoras como, por exemplo, a Toyota possuem eículos com esta confguração de sstema elétrco [7]. 7

8 O resultado do método de análse proposto dentfcou, também, na tercera posção, a arqutetura 5, formada pelo sstema elétrco atualmente em uso nos eículos automotores (14V CC). A posção ocupada por este sstema elétrco, prncpalmente consderando o escopo deste artgo e as arquteturas concorrentes, é justfcado dedo a recentes ncatas relaconadas à expansão da capacdade de geração de energa dos alternadores do tpo Lundell [18]. Nas últmas colocações se encontram as arquteturas 1 e 4. A arqutetura 4, apesar de representar, a prncípo, a alternata mas realsta para os sstemas elétrcos em 42V CC, é uma das menos atratas dedo ao eleado custo de adequação de todos os equpamentos elétrcos atuas à este noo padrão de tensão. Já com relação à arqutetura 1, pode-se afrmar que o contínuo desenolmento de soluções mas efcentes para o sstema de geração de energa tornou esta alternata menos atrata. A análse de sensbldade executada no modelo construído ndcou sua robustez, uma ez que seus resultados não foram sgnfcatamente alterados perante uma aração de ±10% na taxa de substtução do índce de mérto custo agregado. Com o auxílo de uma planlha de cálculo, é possíel dentfcar que o resultado do modelo construído passa a se alterar a partr de uma aração de +23% no mesmo índce de mérto. Ressalta-se, anda, a grande mportânca do resultado da análse gráfca de sensbldade como ferramenta de sualzação do resultado do modelo construído. De níco, pode-se dentfcar dretamente as arquteturas mas atratas atraés dos pontos de ntersecção entre as retas que representam as arquteturas e uma reta que representa o alor da taxa de substtução do índce de mérto seleconado para a análse, neste caso, o índce custo agregado. Por outro lado, ao forçar uma aração posta da taxa de substtução do índce de mérto custo agregado, nota-se que o desempenho global da arqutetura 3 é reduzdo até que se guala ao desempenho global da arqutetura 5, quando a taxa de substtução deste índce é gual a 0,322. Isto sgnfca que para taxas de substtução do índce de mérto custo agregado superores a 0,322, o modelo construído passa a dentfcar a arqutetura 5 como a mas atrata, uma ez que este índce de mérto se torna mas desejáel. CONCLUSÃO Os prncpas aspectos técncos relaconados às noas tecnologas e arquteturas elétrcas aplcáes aos eículos automotores foram apresentados, assm como uma bree resão da lteratura sobre a aplcação de sstemas elétrcos em 36V / 42V CC, em comparação com o sstema elétrco em 12V / 14V CC. As característcas técncas de algumas das prncpas arquteturas elétrcas propostas na lteratura exstente foram apresentadas, e os dferentes pontos de sta, relaconados a este tema, foram consderados durante a aplcação da metodologa proposta. Os índces de mérto consderados neste artgo foram apresentados e justfcados dedo ao seu eleado grau de mportânca nos das atuas. As funções de alor, as taxas de substtução e o própro método de agregação adta, da mesma forma, também, foram apresentados. O método de agregação adta, utlzado na aalação das arquteturas, fo seleconado dedo a sua capacdade de aalar smultaneamente dersas alternatas, atraés de parâmetros qualtatos. Tal método se mostrou muto efcente por permtr uma aalação dnâmca da análse proposta perante qualquer modfcação dos parâmetros exstentes. A análse de sensbldade mostrou a robustez do modelo construído, pos seu resultado permaneceu nalterado após uma aração de ±10% na taxa de substtução do índce de mérto custo agregado. Com sto, pode-se afrmar que o modelo construído é consstente e seu resultado ndca a tendênca de arqutetura elétrca a ser eentualmente adotada para o sstema elétrco automoto. Apesar da robustez e consstênca do modelo construído e da mportânca dos índces de mérto seleconados, coném ressaltar que não exste uma solução defnta para o tema em questão. A metodologa adotada é apenas uma ferramenta que propca uma abordagem sstemátca sobre as dersas propostas de arquteturas para o sstema elétrco automoto, com base nos prncpas crtéros consderados na lteratura. Ressalta-se, por fm, que a proposta apresentada neste artgo engloba uma parte da quantdade substancal de opções dsponíes para o estudo de sstemas elétrcos em 42V CC. Na lteratura exstente é possíel encontrar estudos semelhantes ao proposto por este artgo, que consderam uma maor quantdade de índces de mérto e arquteturas para a construção do modelo de apoo à decsão [8]. SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS Apesar das taxas de substtução e das funções de alor terem sdo obtdas atraés da experênca profssonal de membros da ndústra automoblístca, qualquer método que sugra quantfcar numercamente dersos níes de preferênca resulta em determnado grau de mprecsão, como conseqüênca da própra natureza humana. 8

9 Desta forma, com o objeto de se complementar este artgo, sugere-se que, em trabalhos futuros, as mprecsões geradas pelo processo de defnção das taxas de substtução e das funções de alor, sejam consderadas como um dos áros possíes cenáros para a análse do tema proposto. Cada um dos eentuas cenáros deerá, anda, ser ponderado atraés de uma análse probablístca, de modo a ndcar sua possbldade de ocorrênca. Assm, o modelo a ser construído englobará uma sére de cenáros, resultando em uma análse mas abrangente, com a possbldade de consderar fatores externos ao estudo como, por exemplo, osclações da economa mundal. REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA [1] Johnston, R. H. A hstory of automoble electrcal systems. Automote Engneerng Internatonal, Warrendale,.104, n.9, p.53-66, setembro [2] Gens, L. A techncal hstory of the automoble Part 1. Automote Engneerng Internatonal, Warrendale,.98, n.6, p.61-67, junho [3] Mller, J. M. Multple oltage electrcal power dstrbuton system for automote applcatons. Proceedngs of the 31 st Intersocety Energy Conerson Engneerng Conference, Washngton, D.C.,.3, p , agosto [4] Ncastr, P.; Huang, H. 42V powernet: prodng the ehcle electrcal power for the 21 st century. Future Transportaton Technology Conference. Costa Mesa, Calforna, agosto, SAE paper [5] Mller, J. et al. Makng the case for a next generaton automote electrcal system. SAE Conergence Transportaton Electroncs Assocaton Congress. Dearborn, Mchgan, outubro, SAE paper 98C006. [6] Sla, W.; Paula, P. 12V/14V to 36V/42V automote system supply oltage change and the new technologes. Congresso SAE Brasl São Paulo, São Paulo, noembro, SAE paper [7] Itagak, K. et al. Deelopment of Toyota mld-hybrd system (THS-M). SAE 2002 World Congress. Detrot, Mchgan, março, SAE paper [8] Santos, Fernando B. Uma contrbução para a aalação das noas tecnologas e arquteturas para o sstema elétrco automoto p. Dssertação (Mestrado) Escola Poltécnca, Unersdade de São Paulo. São Paulo, [9] Souza, G. F. M. Confabldade de produtos e sstemas. São Paulo: PME/EPUSP, / Apostla da dsc. de Confabldade de Produtos e Sstemas / [10] Enssln, L. et al. Apoo à decsão: metodologas para estruturação de problemas e aalação multcrtéro de alternatas. Floranópols: Insular, [11] Keeney, R.; Raffa, H. Decsons wth multple objectes: preferences and alue tradeoffs. New York: John Wley & Sons Inc., [12] Shmzu, T. Decsão sem rsco, com múltplos objetos e múltplos cenáros. In: Shmzu, T. Decsão nas organzações ntrodução aos problemas de decsão encontrados nas organzações e nos sstemas de apoo à decsão. São Paulo: Edtora Atlas S.A., P [13] Becker, J. Dual-oltage alternators. SAE Internatonal Truck and Bus Meetng and Exposton. Toledo, Oho, noembro, SAE paper [14] Dwyer, J. O. et al. Dual oltage alternator. IEEE Colloquum on Machnes for Automote Applcatons. Londres, p.4/1-4/5, noembro, 1996 (Dgest No. 1996/166). [15] Huang, H. et al. Automote electrcal system n the new mllennum. SAE Internatonal Truck & Bus Meetng & Exposton. Detrot, Mchgan, noembro, SAE paper [16] Kassakan, J. G. Automote electrcal systems the power eletroncs market of the future. Proceedngs of the 15 th Annual IEEE Appled Power Electroncs Conference and Exposton. New Orleans, Los Angeles, p.3-9, feerero, [17] Altes, J. M. et al. Analyss of the most approprate electrcal archtecture and communcatons bus for the new dual oltage 14/42 system. Proceedng of the 28 th Annual Conference of the Industral Electroncs Socety. Selha, Espanha, p , noembro, [18] Jost, K. IR hgh-output arr for maybach. Automote Engneerng Internatonal, Warrendale,.111, n.4, p.56, abrl CONTATO Autor: Fernando de Brto santos General Motors do Brasl Engenhero de Produtos Endereço: A. Goás, 2769 São Caetano do Sul S.P. Brasl CEP: Telefone: (55-11) Fax: (55-11) Emal: Co-autor: fernandobrto.santos@gm.com Prof. Dr. Carlos Antono França Sartor Escola Poltécnca da Unersdade de São Paulo Endereço: A. Prof. Lucano Gualberto, tra. 3, 158 Prédo da Engenhara Elétrca São Paulo S.P. Brasl ZIP: Telefone: (55-11) Emal: sartor@pea.usp.br sartor@pucsp.br 9