O Software Está Engolindo o Carro

As previsões de cortes na produção global de veículos causadas pela contínua escassez de semicondutores continuam a fazer notícia. Em janeiro, analistas previram que 1,5 milhão de veículos a menos seriam produzidos como resultado da escassez; em abril, esse número subiu de forma constante para mais de 2,7 milhões de unidades e, em maio, para mais de 4,1 milhões de unidades.

Imagem: iStock

A escassez de semicondutores realçou não apenas a fragilidade da cadeia de suprimentos automotiva, mas também colocou um holofote na dependência da indústria automotiva nas dezenas de computadores embarcados – e ocultos – nos veículos hoje.

“Nenhuma outra indústria está passando por uma mudança tecnológica tão rápida quanto a indústria automotiva”, diz Zoran Filipi, presidente do Departamento de Engenharia Automotiva do Centro Internacional de Pesquisa Automotiva da Universidade Clemson.

O fenômeno é impulsionado pela necessidade de atender a regulamentos de emissões de CO2 cada vez mais rigorosos, e ao mesmo tempo manter um ritmo de progresso sem precedentes no desenvolvimento da automação e infoentretenimento, sem deixar de atender às expectativas do cliente em relação a desempenho, conforto e utilidade.

Os próximos anos vão trazer mudanças ainda maiores, à medida que mais fabricantes de automóveis se comprometem a descontinuar a produção de veículos movidos a motor de combustão interna (MCI) para atender às metas globais dos acordos de combate às mudanças climáticas, substituindo-os por veículos elétricos (EVs) que em dia serão capazes de operação autônoma .

A última década de desenvolvimento dos veículos a combustão ilustra o rápido progresso que se fez, bem como para onde estamos indo.

Queda de produção de automóveis em 2021 devido à falta de chips – Gráfico: Mark Montgomery

“Antes, o software fazia parte do carro. Agora, o software determina o valor de um carro ”, observa Manfred Broy, professor emérito de informática na Universidade Técnica de Munique e um dos maiores especialistas em software para automóveis. “O sucesso de um carro depende muito mais de seu software do que do lado mecânico.” Quase todas as inovações de veículos introduzidas pelos fabricantes de automóveis, ou fabricantes de equipamento original (FEO – do inglês OEM ‘Original Equipment Manufacturer’), como são chamados por especialistas da indústria, agora estão vinculadas ao software, diz ele.

Dez anos atrás, apenas carros premium continham 100 unidades de controle eletrônico (UCEs) baseadas em microprocessadores em rede ao longo da carroceria, executando 100 milhões de linhas de código ou mais. Hoje, carros sofisticados como o BMW série 7 com tecnologia avançada, como sistemas avançados de assistência ao motorista (SAAM), podem conter 150 UCEs ou mais, enquanto picapes como o F-150 da Ford chegam a 150 milhões de linhas de código. Mesmo veículos de baixo custo estão se aproximando rapidamente de 100 UCEs e 100 milhões de linhas de código, já que mais recursos que antes eram considerados opções de luxo [como controle de cruzeiro adaptável e frenagem automática de emergência] estão se tornando padrão.

Itens de segurança adicionais exigidos desde 2010, como controle eletrônico de estabilidade, câmeras de ré e chamadas de emergência automáticas (eCall, na União Européia), bem como padrões de emissão mais rigorosos [que os veículos a combustão só podem atender usando componentes eletrônicos e aplicativos ainda mais inovadores], impulsionaram ainda mais a proliferação de software.

A consultoria Deloitte Touche Tohmatsu Limited estima que, a partir de 2017, cerca de 40% do custo de um carro novo pode ser atribuído a sistemas eletrônicos baseados em semicondutores, custo esse que dobrou desde 2007. Eles estimam que esse total se aproximará de 50% até 2030. A empresa estima ainda que cada carro novo hoje tem cerca de US$ 600 em semicondutores embarcados, totalizando cerca de 3.000 chips de todos os tipos.

Contabilizar o número de UCEs e linhas de código dá apenas uma ideia da intrincada orquestração de software encontrada nos veículos hoje. Ao observar como esses sistemas atuam juntos, uma complexidade extraordinária começa a emergir:

  • Novos recursos de segurança, conforto, desempenho e entretenimento,
  • O imperativo comercial de oferecer dezenas de opções aos compradores, resultando em uma multiplicidade de variantes para cada marca e modelo,
  • A mudança de carros a gasolina e motoristas humanos para carros elétricos e motoristas artificialmente inteligentes
  • As centenas de milhões de linhas de códigos que precisarão ser escritas, verificadas, depuradas e protegidas contra hackers

Tudo isso está transformando carros em supercomputadores sobre rodas e forçando a indústria automobilística a se adaptar. Mas conseguirá ela se adaptar?

A Unidade de Controle Eletrônico

A unidade de controle eletrônico está no centro de todas as inovações automotivas. Saiba como a história se desdobrou.

A era da eletrônica embarcada começou com a invenção dos dispositivos semicondutores, MOSFETs e evoluiu para sistemas mais complexos, como a UCE. Em 1978 a General Motors introduziu o primeiro sistema eletrônico em um automóvel. O resto, como dizem, é história.

Desde o seu início até a sua forma atual, a UCE moldou a evolução dos automóveis em todos os aspectos. Dos componentes mais simples, como a tampa da gasolina, aos mais complexos como o trem de força, a unidade de controle eletrônico tem capacidade de gerenciar os vários sensores com uma eficiência que um sistema mecânico jamais conseguiria.

Uma UCE é essencialmente um sistema embarcado construído sobre um microcontrolador automotivo. Junto com o software automotivo e os protocolos de comunicação, uma UCE é capaz de controlar todos os sistemas e subsistemas elétricos de um veículo. UCEs mais avançadas também se comunicam com a nuvem e até mesmo com outros veículos e infraestruturas usando tecnologias V2V e V2X.

Quando as unidades de controle foram introduzidas, elas eram responsáveis ​​por controlar diferentes atuadores em um motor de combustão interna. Por essa razão, foi chamada de Unidade de Controle do Motor. Com o tempo, o termo UCE passou a prevalecer à medida que evoluía para um sistema capaz de controlar o trem de força, a transmissão, os freios, os assentos e tudo o mais.

Eletrônica automotiva: Cadillac a Tesla

Os números falam mais alto que as palavras. E este gráfico faz toda a justiça à influência da eletrônica no setor automotivo. Ele também oferece insights sobre a jornada da eletrônica automotiva. O que vemos aqui é um gráfico da contribuição do custo do UCE automotivo ao custo total do carro, entre 1950 e 2030. Pelo gráfico, é claro e evidente que a presença de dispositivos eletrônicos nos carros não cresceu da noite para o dia.

Foi necessário três décadas de inovações tecnológicas, pesquisa e desenvolvimento persistente de produtos automotivos, juntamente com outros fatores importantes, para que finalmente a eletrônica chegasse a 10% do custo total na década de 1980.

Para ser mais específico, a introdução da Unidade de Controle de Airbags e a demanda por carros com baixo consumo de combustível também contribuíram para o rápido crescimento da eletrônica durante 1970-1980.

1990-2010 pode ser considerado como o melhor período de crescimento para a eletrônica automotiva. Fabricantes como Toyota, Ford e Honda introduziram nesse período automóveis com GPS, multimídia, sistemas de diagnóstico avançado, sensor de ré e câmeras e sistemas de assistência ao motorista.

Com tecnologias avançadas, como os carros autônomos baseados em sensores LiDAR, o carro invisível da Land Rover e o carro flutuante da Toyota, prevê-se que, em 2030, a eletrônica automotiva contribuirá com 50% do custo total do carro. É fazer deduzir que a eletrônica automotiva está levando uma vida de sonhos nos últimos anos. E do jeito que essa história se desenrola, tudo parece na iminência de acontecer não só para trazer uma melhor experiência de direção, mas também para que as estradas do mundo possam ser mais seguras.

Fontes:

https://spectrum.ieee.org/

https://www.embitel.com

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