Os componentes de energia e a interligação são fundamentais para o avanço dos veículos e de muitos outros meios de transporte. Três especialistas em componentes automóveis de duas empresas líderes em eletrónica — Shawn Luke, diretor de marketing técnico da DigiKey, e Matt McWhinney e Kirk Ulery, diretores de desenvolvimento de negócios da Molex — discutiram recentemente os fatores que impulsionam o design automóvel atual.
À medida que os fabricantes de automóveis se apressam a construir carros mais inteligentes e conectados, o número de componentes eletrónicos necessários para os alimentar continuará a crescer. De facto, segundo a Statista, prevê-se que a electrónica represente 50% do custo de um automóvel novo até 2030.
"A explosão de recursos electrónicos nos veículos oferece um campo fértil para inovações", afirma Ulery. "Independentemente do rumo que tomarmos com os veículos elétricos e outros sistemas de propulsão, a eletrónica continuará a ser, de longe, um dos componentes mais cruciais dos veículos no futuro.".
A eletrificação impulsiona a inovação.
A eletrificação dos automóveis abriu as portas a designs de veículos novos e inovadores. Sem a necessidade de incorporar um motor de combustão interna tradicional, os fabricantes de automóveis têm mais flexibilidade na distribuição de baterias e pontos de recarga, aumentando o espaço para passageiros ou carga, e assim por diante.
Isto levou à entrada de mais fabricantes de veículos elétricos no mercado, oferecendo uma grande variedade de marcas e modelos. Neste momento, muitos ainda são caros e carecem de normalização em todo o segmento. No entanto, esta maior variedade oferece aos consumidores mais opções de estilo e personalização, e o custo dos veículos irá provavelmente diminuir à medida que a tecnologia avança e a produção aumenta.
"Ainda vai demorar algum tempo até que haja um design comum para os veículos elétricos, porque é uma corrida feroz por novas tecnologias e inovações", previu McWhinney. "Os designs da indústria automóvel tendem a ser muito robustos, fiáveis e bem testados, mas neste período de rápidas mudanças, existem muitas plataformas que ainda estão na sua infância — essencialmente protótipos muito caros."
Independentemente do fabricante, marca ou modelo, todos os veículos elétricos requerem uma transmissão de energia fiável e uma transmissão de dados a alta velocidade para permitir a tomada de decisões em tempo real guiada por software.
Os avanços nos microprocessadores também levaram a uma mudança de paradigma no design automóvel com a introdução da plataforma de veículo definida por software (SVP), que gere a funcionalidade e o comportamento dos sistemas do veículo. Ao depender menos do hardware, a modularidade, a flexibilidade e a conectividade aumentam: são necessárias menos peças e fios para gerir um sistema extremamente complexo.
"Estamos num ponto de inflexão em que já não podemos adicionar mais fios aos veículos", explica Ulery. "O setor automóvel começou a inspirar-se no setor das TI, uma vez que agora temos um padrão Ethernet de dois fios que pode operar na gama dos gigahertz, permitindo reduzir a quantidade de cablagem no veículo.
O sistema elétrico de 48 volts é outro exemplo: agora pode ser substituído por cabos mais pequenos e, com arquiteturas zonais definidas por software no veículo, é possível ter um controlador e todos estes dispositivos no mesmo barramento, ligados por um único cabo. Veremos menos conectores de cobre, mas os veículos serão concebidos de forma mais eficiente e mais capazes de requisitos de conectividade de alta velocidade dos veículos do futuro."
É elétrico.
Na Europa, o mercado dos veículos elétricos está a crescer rapidamente, à medida que os fabricantes de automóveis e os consumidores procuram cumprir os rigorosos padrões de emissões de dióxido de carbono para evitar penalizações e cumprir regulamentos como as zonas de baixas emissões. Em 2023, a Transport & Environment informou que as vendas de veículos elétricos a bateria na Europa aumentaram 28%.
"A eletrificação vai mudar o jogo", diz Luke. "As pessoas estão a perceber as vantagens."
Ao contrário dos Estados Unidos, muitos países europeus realizaram investimentos significativos em infraestruturas de carregamento em toda a região, oferecendo postos de carregamento públicos e privados, tornando os veículos elétricos uma opção mais viável para a maioria dos consumidores. Um dos principais obstáculos para os veículos elétricos nos países europeus é que o padrão de energia CA é baseado em 240 volts em toda a região.
"Sei por experiência própria", disse Ulery, "que a energia CA de 120 volts (carregamento de Nível 1) na América do Norte proporciona aproximadamente 8 km de autonomia por hora de carregamento. Um carregador de Nível 2 de 240 volts proporciona mais de 40 km de autonomia por hora de carregamento."
“Preocupamo-nos muito com o uso inteligente da energia, e as interligações podem desempenhar um papel na sustentabilidade”, afirmou Luke. “A última coisa que queremos é carregar uma bateria e ter perdas no processo, seja pelo carregador de bordo ou pelo desperdício de energia.”
Especificações dos componentes automóveis:
Os automóveis de passageiros modernos contêm, em média, 80 sensores, 100 unidades eletrónicas e uma grande quantidade de cablagem. Cada um destes componentes deve cumprir um conjunto rigoroso de normas para funcionar bem nos ambientes exigentes que um automóvel enfrenta: clima e humidade, condições variáveis da estrada, altas temperaturas, vibrações e muito mais.
"A durabilidade e a fiabilidade são essenciais para o transporte", diz Luke. "Alguns componentes de veículos precisam de durar décadas. Com prazos de entrega tão longos, pode demorar muito tempo até que uma frota esteja preparada para as mudanças que estão a ocorrer com componentes, como o padrão USB-C para cabos de carregamento, que os consumidores esperam encontrar quando viajam de carro ou de avião."
Diversos organismos de certificação estabelecem normas para as peças utilizadas pelos fabricantes de automóveis, como o Conselho de Eletrónica Automóvel (AEC) e o Conselho de Investigação Automóvel dos Estados Unidos (USCAR). Estas organizações definem os requisitos de desempenho e analisam e certificam cuidadosamente os componentes aprovados para utilização automóvel.
Reconhecidos mundialmente, os componentes qualificados pela AEC (AECQ) são tipicamente peças de alta qualidade, duráveis e fiáveis, capazes de suportar condições de estrada severas sem comprometer o desempenho. Outras considerações na seleção de componentes para projetos automóveis incluem:
• Modularidade: A peça é fácil de substituir para o proprietário ou para uma oficina de automóveis, se necessário?
• Geometrias de contacto: Quantas vezes pode o componente ser ligado e desligado? Em síntese, o conector cumpre a sua função?
• Eficiência: A peça utiliza a energia de forma inteligente ou dissipa energia em excesso? •
Caso de utilização: A peça foi fabricada de acordo com as especificações para se adequar ao caso de utilização? As peças com especificações insuficientes podem apenas sobreviver em vez de funcionar, e as peças com especificações excessivas podem limitar a flexibilidade do design.
• Facilidade de montagem: A linha de montagem consegue instalar a peça repetidamente, à escala, com base na sua localização no veículo?
• Segurança: Se a peça falhar enquanto o veículo estiver em movimento, existem dispositivos de segurança para evitar acidentes?
“A avaliação de riscos e a especificação de componentes automóveis são duas faces da mesma moeda”, afirma McWhinney. “Com o advento não só da capacidade de sobrevivência, mas também da funcionalidade, as especificações têm por vezes de ser redefinidas ou atualizadas. Por outro lado, as especificações podem ser excessivas, levando a custos elevados ou limitando a flexibilidade do projeto. As especificações estão a tornar-se cada vez mais importantes à medida que as arquiteturas evoluem”.
“A grande vantagem do espaço de interligação é que pode criar peças modulares e intercambiáveis”, acrescenta Luke. “Parece que os riscos são elevados, mas a importância da interligação no design automóvel é muitas vezes subestimada.”
Acima de tudo, os especialistas concordaram que a segurança deve estar em primeiro lugar no design automóvel.
“Nunca é demais enfatizar a importância da segurança”, diz Ulery. "Quando um computador tem um defeito, basta reiniciá-lo. Isto não é possível quando se tem um barramento de computador no veículo e se está a conduzir a alta velocidade. É um nível completamente diferente que precisamos de considerar em tudo o que fazemos.
Estamos sempre à procura dos componentes mais recentes e avançados: como podemos adicionar as características mais modernas para obter o melhor desempenho, e queremos fazê-lo rapidamente, mas estamos a lidar com a vida das pessoas, por isso precisamos de garantir que a fiabilidade é absoluta."
Olhando
para o futuro, é provável que os consumidores continuem a exigir características de segurança e conforto cada vez mais avançadas, bem como veículos eléctricos e outros meios de transporte que reduzam a dependência dos combustíveis fósseis.
"A eletrificação simplesmente não vai parar", disse McWhinney. "Na verdade, provavelmente está a acelerar."
Ainda assim, a tendência de miniaturização da eletrónica automóvel vai manter-se, segundo McWhinney.
"Os avanços na microelectrónica levaram à instalação de mais microprocessadores nos veículos que estão a migrar para uma plataforma de veículos definida por software", afirma. "Isto não significa que todos os elementos de um veículo serão controlados dinamicamente por software nesse momento, mas a reestruturação dos sistemas de controlo nesta direção tem implicações enormes."
Um maior número de microprocessadores nos veículos poderá impulsionar diversas inovações que dependem fortemente do processamento de dados extremamente rápido na extremidade da rede, incluindo a autonomia. Embora ainda faltem alguns anos para tal, os veículos autónomos poderão ser comuns até 2030. A maioria das pessoas já está familiarizada e confortável com a utilização de funcionalidades semiautónomas, como o cruise control nos automóveis ou o piloto automático nos aviões. Nos anos que se seguem, o controlador ou o piloto provavelmente ainda precisará de estar envolvido e trabalhar no processo.
Os setores dos transportes e automóvel continuarão a impulsionar a inovação durante muitos anos, e fornecedores como a Molex e a DigiKey continuarão a fornecer os componentes e serviços necessários para acelerar este progresso.
Autores: Matt McWhinney, diretor de desenvolvimento de negócio do grupo, e Kirk Ulery, diretor de desenvolvimento de negócio de distribuição, da Molex; Shawn Luke, engenheiro técnico de marketing, da DigiKey.
Matt McWhinney e Kirk Ulery são diretores de desenvolvimento de negócios da Molex. Como fornecedor líder global em soluções de conectores, a Molex oferece excelência em engenharia, relações de confiança e um compromisso incomparável com a qualidade e a fiabilidade para ajudar os clientes de todos os setores a melhorar as suas vidas. Com mais de 80 anos de tradição, a Molex oferece design e fabrico de classe mundial e um portefólio de mais de 100.000 produtos inovadores.
Shawn Luke é engenheiro técnico de marketing na DigiKey. A DigiKey é líder e inovadora na distribuição global de componentes eletrónicos de alta qualidade e produtos de automação, fornecendo mais de 15,3 milhões de componentes de mais de 2.900 fabricantes de marcas de renome.
