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Documento de Visão

1. Introdução

Anualmente ocorre a competição Fórmula SAE Brasil, o objetivo desta é o de proporcionar uma ambiente de aprendizado para futuros engenheiros, tal competição possui seu modelo para carros a combustão e carros elétricos. Dentre os requisitos para se ter uma boa pontuação dentro da competição está o de ser aprovado em inspeções técnicas que levam em conta aspectos mecânicos e elétricos do carro, para que isso ocorra é necessário que as equipes atendam todos os pontos de seguranças exigidos nas regras da competição.

Diante de tal condição a equipe de fórmula elétrico da UnB necessita a construção de uma carro de carregamento e transporte para o acumulador de baterias, tal carro necessita fornecer os dados do estado das baterias para garantir um carregamento de maneira segura, deve garantir a segurança mecânica do acumulador, e garantir isolação galvânica para o usuário que irá manejar tal equipamento.

Portanto o grupo 10 propõe a criação do EnergyDrive, um carrinho de mão acumulador que respeite as normas da competição da FSAE, a fim de resolver o problema da FGR.

2. Definição do Produto

O EnergyDrive deve ser capaz de realizar o transporte de um pacote de baterias de forma adequada e segura, tanto eletricamente, quanto mecanicamente. Além do transporte, o carrinho deve ser capaz de realizar o carregamento do pacote de baterias de forma adequada, respeitando requisitos de isolação galvânica entre o carrinho e as baterias e também características nominais de corrente, tensão e temperatura. Por fim, o EnergyDrive deve fornecer uma telemetria robusta e segura, a fim de garantir um gerenciamento por parte do usuário que garanta uma operação do carregamento dentro da faixa de segurança exigida das baterias.

2.1. Perspectiva do Produto

O foco central do projeto é ajudar a FGR na competição da FSAE, assim desenvolvendo o EnergyDrive dentro das normas da competição e assegurar que as células de baterias estejam carregando e sendo transportadas de maneira segura.

2.2. Resumo dos Recursos

Os recursos do EnergyDrive foram pensados para garantir o transporte das células de bateria, o carregamento seguro das celulas a partir do monitoramento de tensão e temperatura das células, além da possibilidade desse monitoramento ser remoto. Para isso, destacam-se quatro componentes essenciais da solução:

  • Mobilidade: O EnergyDrive deve ser capaz de se deslocar com o pacote de baterias de maneira segura e com o menor esforço possível para o usuário, mesmo em terrenos com muita inclinação e adversidades. Além de possuir um sistema de frenagem de segurança.

  • Monitoramento e Controle: O EnergyDrive deverá ter um sistema de software embarcado que permita o monitoramento da carga, previsão de necessidades energéticas e controle remoto das operações de carregamento.

  • Segurança e confiabilidade: O EnergyDrive deve ter um sistema de segurança que evita sobrecargas e garanta uma operação estável. Além de um compartimento específico para alocação de um extintor próprio para células de lítio.

  • Visualização remota dos dados: O EnergyDrive deverá ter um sistema de software capaz de receber os dados do carregamento, armazenar, alertar em caso de emergência e desligar o sistema de recarga remotamente.

3. Restrições

As restrições do EnergyDrive que podem ser críticas afetando diretamente a eficácia e utilidade do equipamento. Sendo elas:

3.1. Restrições de Implementação

Considerando as restrições de implementação para o produto, podemos identificar várias áreas que podem influenciar seu desenvolvimento e produção:

  • Recursos financeiros: Em vista o custo elevado dos módulos que monitoram as células (BQ75616-Q1), do controlador LAUNCHXL2-TMS57012 e do carregador Longrun Lifepo4. Podem ter limites de orçamento para as outras aréas, em vista do central do projeto ser o monitoramento do carregamento das baterias.

  • Programação do sistema embarcado: O sistema de controle e monitoramento dos módulos BMS é de alta complexidade em vista da dificuldade que é manter o carregamento de 21 células de baterias em série.

  • Materiais: O sistema mecânico será projetado com um chassi otimizado para minimizar o peso, sem comprometer a resistência da estrutura.

  • Prazos: O tempo limite da matéria em decorrer a um semestre reduzido em virtude a greve dos professores e a complexidade do projeto.

3.2. Restrições de Uso

Em relação às principais restrições de uso do produto, podem ser observadas:

  • Manuseio sem destravar o freio: Ficar forçando o EnergyDrive a de deslocar com o freio acionado pode desgastar as rodas e destruir o sistema de freios.

  • Peso fora do padrão estabelecido: Tentativas de transportar outros objetos além do carregador e das células no EnergyDrive, como uma pessoa, pode resultar em um compromentimento crítico da estrutura do carrinho com possível ruptura total ou parcial do material.

  • Tipo de baterias diferentes: A restrição está relacionada com o carregador utilizado (Longrun Lifepo4), em caso de uso de outro tipo de bateria diferente da restringida pelo carregador, o carregamento nao será realizado.

  • Não é aprova d'água: É essencial que o usuário não exponha o EnergyDrive à água, para não comprometer o sistema de controle do carregamento e as próprias baterias.

4. Identificação de solução comerciais

Após uma análise detalhada dos tópicos 1, 2 e 3, conclui-se que não existe uma solução comercial disponível que atenda especificamente às necessidades das equipes de competição da Fórmula SAE. O EnergyDrive foi pensado e desenvolvido para preencher essa lacuna, oferecendo uma solução personalizada que garante o transporte seguro e o carregamento eficiente das células de bateria, conforme as normas da competição. Este projeto visa proporcionar às equipes uma ferramenta que não só atende aos requisitos técnicos e de segurança, mas também facilita o gerenciamento e monitoramento das baterias, algo essencial para o sucesso na Fórmula SAE.

5. Objetivo geral do projeto

O objetivo do projeto é realizar a construção de um carrinho de mão acumulador (“EnergyDrive”) que respeite as normas da competição da FSAE. O EnergyDrive deverá ser uma maneira segura de transportar e carregar as células de bateria, monitorando tensão e temperatura, presencialmente e remotamente, e em caso de emergência, parar por completo a recarga.

6. Objetivo específicos do projeto

  • Criação de Protótipo Funcional: Desenvolver um protótipo funcional que esteja nas normas da competição de FSAE e que atenda o propósito da equipe FGR.

  • Definição da Arquitetura dos Sistemas: Estabelecer uma arquitetura de software robusta e escalável para o sistema ScanPoint, que permita uma integração eficiente de todos os módulos e componentes. Isso inclui a definição de interfaces de comunicação entre os diferentes subsistemas e a escolha das tecnologias adequadas para implementação.

  • Desenvolvimento do Sistema de Controle: Implementar o sistema de controle para administrar o carregamento através do monitoramento de tensão e temperatura das células, podendo desligar por completo em caso de emergência.

  • Comunicação entre sistemas eletrônicos e software: Transimitir os dados do sistema de BMS (Battery Management System) com o software desenvolvido, a fim de analisar e processar a tensão e a temperatura e conseguir realizar o monitoramento de maneira remota.

  • Validação do Sistema: Submeter o sistema do EnergyDrive a testes de validação para garantir que ele atenda aos objetivos e requisitos estabelecidos. Isso incluirá a verificação do sistema de controle, validação do software e teste do carregamento completo de células.

  • Documentação: Preparar documentação detalhada sobre o funcionamento e operação do EnergyDrive bem como materiais de treinamento para usuários e técnicos. Isso garantirá que os usuários estejam devidamente capacitados para utilizar o sistema de forma eficaz e segura.

7. Posicionamento

7.1. Oportunidade de Negócio

O EnergyDrive é uma solução inovadora para o transporte e carregamento seguro de pacotes de baterias, especialmente desenvolvida para atender às necessidades das equipes de competição da Fórmula SAE. Nosso objetivo é oferecer uma ferramenta que não só garante a segurança e eficiência no manuseio das baterias, mas também facilita o gerenciamento e monitoramento remoto, proporcionando uma vantagem competitiva significativa.

7.2. Instrução de Posição do Produto

  • Para: Equipes de competição da Fórmula SAE
  • Que: Necessitam de uma solução segura e eficiente para o transporte e carregamento de pacotes de baterias
  • O EnergyDrive: É um carrinho de mão acumulador
  • Que: Permite o transporte seguro e o carregamento eficiente das baterias, com monitoramento de tensão e temperatura
  • Diferente de: Soluções comerciais genéricas que não atendem às normas específicas da competição
  • Nosso produto: Oferece uma interface amigável para monitoramento remoto, garantindo segurança e conformidade com as regras da competição, além de ser uma solução personalizada para as necessidades das equipes.

7.3. Ambiente do Usuário

O EnergyDrive será utilizado principalmente em ambientes de competição e oficinas de equipes da Fórmula SAE. O sistema de monitoramento e controle pode ser acessado localmente ou remotamente, permitindo que os usuários acompanhem o estado das baterias e realizem ajustes conforme necessário. A interface do sistema é projetada para ser intuitiva e fácil de usar, mesmo em condições de alta pressão durante as competições.

8. Viabilidade de Mercado

O EnergyDrive apresenta diversas características que o tornam viável no mercado:

  • Simplicidade de Uso: O EnergyDrive é projetado para ser intuitivo e fácil de usar, mesmo em condições de alta pressão durante as competições. A interface amigável do sistema de monitoramento e controle facilita a interação do usuário, permitindo o acompanhamento do estado das baterias e ajustes conforme necessário.

  • Custo Acessível: Utilizando componentes otimizados e um chassi projetado para minimizar o peso sem comprometer a resistência, o EnergyDrive pode ser desenvolvido com custos relativamente baixos em comparação com outras soluções de transporte e carregamento de baterias disponíveis no mercado. Isso torna o EnergyDrive uma opção atraente para equipes de competição que buscam uma solução eficiente e econômica.

  • Flexibilidade e Customização: O EnergyDrive pode ser facilmente adaptado e personalizado de acordo com as necessidades específicas das equipes de competição. Além disso, o sistema de software embarcado pode ser atualizado e aprimorado com novos recursos e funcionalidades à medida que o projeto evolui.

  • Potencial de Mercado: Com o crescente interesse em competições como a Fórmula SAE e a necessidade de soluções seguras e eficientes para o transporte e carregamento de baterias, o EnergyDrive tem um amplo mercado-alvo que inclui equipes de competição, instituições educacionais e entusiastas de engenharia. Além disso, o projeto pode encontrar aplicações em áreas como pesquisa e desenvolvimento de veículos elétricos.

  • Suporte à Segurança e Sustentabilidade: A capacidade de monitorar e controlar o carregamento das baterias de forma segura contribui para a redução de riscos e incentiva práticas mais sustentáveis. O EnergyDrive apoia a segurança das operações e a conformidade com as normas da competição, promovendo um ambiente de aprendizado seguro e eficiente para futuros engenheiros.

9. Referências

IBM Knowledge Center - Documento de Visão: A estrutura de tópicos do documento de visão. Disponível em: https://www.ibm.com/support/knowledgecenter/pt-br/SSWMEQ_3.0.1/com.ibm.rational.rrm.help.doc/topics/r_vision_doc.htm. Acesso em: 03 dez. 2024;

MIGUEL, Alexandre; ALVES, Dani; GUEDES, Gabriela; GOULART, Helena; ROBSON, João; MENEZES, Leticia; GUILHERME, Luiz; SCHADT, Renan; VINICIUS, Rômulo; HUGO, Victor. Projeto translate.me: Documento de Visão. Disponível em: https://translate-me.github.io/docs/documentos/projeto/doc_de_visao/. Acesso em: 03 dez. 2024;

Souza, P. (2014). Lean Inception: Como Alinhar Pessoas e Construir o Produto Certo. São Paulo: Editora Casa do Código. Acesso em: 03 dez. 2024;

10. Histórico de Revisão

Versão Data Descrição Autor
1.0 03/12/2024 Produção do Documento Matheus Neubern
1.1 03/12/2024 Produção do Documento Erick levy e Matheus Neubern
1.2 12/01/2025 Correções do texto em relação a entrega C2 Erick levy e Rodrigo Carvalho
1.3 12/01/2025 Remoção de documentos errados Lean Inception. Luís Furtado