Imagem de capa: Procura de silício para sistemas de gestão de baterias em veículos elétricos. Fonte: IDTechEx
Não é segredo que os veículos eléctricos são o futuro, com a crescente pressão para a descarbonização a ser fortemente sentida na indústria automóvel. Isto reflete-se nos recentes números de vendas de veículos elétricos que, desde aproximadamente 2020, têm apresentado um crescimento exponencial de ano para ano, indicando uma transição de uma tecnologia em fase inicial de adoção para uma tecnologia de utilização generalizada. Como resultado, a IDTechEx prevê uma taxa de crescimento anual composta (CAGR) de 15% no mercado de veículos elétricos a bateria na próxima década.
Componentes semicondutores em veículos elétricos
As tecnologias de semicondutores tornaram-se profundamente integradas nos veículos com motores de combustão interna, com os microcontroladores (MCUs) a coordenarem a complexa interação mecânica e explosiva para que cada gota de combustível proporcione a máxima autonomia. No entanto, a gestão do fluxo de eletricidade para e da bateria num veículo elétrico exige uma gestão de semicondutores significativamente maior, sob a forma de eletrónica de potência. Os dispositivos de silício (Si) e de carboneto de silício (SiC) utilizados em carregadores de bordo, inversores e conversores CC-CC desempenham um papel crucial na operação de veículos elétricos e representam uma parte significativa do valor dos semicondutores no veículo.
Os componentes eletrónicos de potência de grande dimensão, como o inversor, representam uma parcela significativa do custo de fabrico de um veículo elétrico. No entanto, o relatório da IDTechEx, "Semicondutores para Veículos Autónomos e Elétricos 2023-2033", aprofunda os detalhes ao nível dos chips e wafers individuais. Nesta perspetiva, o sistema de gestão de baterias (BMS) torna-se um dos principais responsáveis pela procura de silício nos veículos elétricos.
Componentes semicondutores encontrados em veículos elétricos autónomos. Fonte: IDTechEx
Dentro do sistema de gestão de baterias, existem dois tipos principais de chips: um controlador mestre que toma as decisões principais e uma infinidade de circuitos integrados de monitorização e equilíbrio de baterias (BMB ICs), que gerem grupos de células. Os BMB IC recolhem informações dos voltímetros, termómetros e outros sensores da bateria e enviam-nas para o controlador principal, que pode então agir em conformidade — por exemplo, ligando o frigorífico se a bateria estiver a sobreaquecer. O problema é que estas células têm normalmente 10 a 20 sensores cada, e quem conhece os carros elétricos sabe que alguns podem ter milhares de células: o resultado é uma infinidade de CI BMB espalhados por toda a bateria. Uma pesquisa da IDTechEx revela que, embora a eletrónica de potência seja um conjunto de componentes tão volumoso, o sistema de gestão de baterias representa aproximadamente um terço da procura de silício utilizada no fabrico de sistemas de propulsão elétrica.
Nada permanece estático no mundo em rápida evolução das tecnologias de semicondutores, e o BMS não é exceção às tendências do setor. Como referido anteriormente, os circuitos integrados do BMS são capazes de monitorizar entre dez a vinte células dentro da bateria, mas este número está a aumentar. Isto deve-se provavelmente à transição gradual para processos de fabrico de silício mais avançados, resultando em chips mais potentes e capazes. Isto traduz-se numa redução no número de chips necessários em toda a bateria. Além disso, há uma tendência para a redução do número de células por veículo, graças ao aumento da capacidade das células.
A eletrificação e a automação representam transições marcantes para a indústria automóvel, trazendo consigo mercados de semicondutores novos e em rápido desenvolvimento. Embora este artigo se concentre principalmente em sistemas de gestão de baterias, o relatório "Semicondutores para Veículos Autónomos e Elétricos 2023-2033" oferece uma cobertura holística e abrangente de semicondutores em todo o panorama automóvel, incluindo ADAS, autonomia, LiDAR, radar, câmaras, conectividade 4G, conectividade 5G, sistemas de propulsão elétrica, MCUs, SoCs e muito mais. A IDTechEx pode ajudar as empresas a compreender todas as novas tecnologias que estão a chegar aos veículos, as tecnologias que estão a chegar e como a evolução da indústria automóvel irá impactar os mercados de semicondutores. Para mais informações, incluindo páginas de exemplo para download, visite www.IDTechEx.com/AutoSemi.
Autor: Dr. James Jeffs - Analista de Tecnologia Sénior na IDTechEx
