Transformamos las arquitecturas de los vehículos

Un carro incorpora más sensores de los que la mayoría de los conductores se imagina. Además de la información que se muestra en el tablero, como la presión de las llantas, el nivel de combustible y la temperatura del motor, los vehículos modernos suelen monitorear la información sobre la posición de los componentes del motor para mantener la eficiencia, la velocidad de las llantas para controlar la tracción o los sistemas de frenado antibloqueo y la temperatura interna y externa del aire para mantener el interior cómodo, entre otras muchas cosas.

Cuantos más sensores tenga un carro, más inteligente podrá ser, siempre que tenga la capacidad de recopilar, analizar y actuar en función de la información que esos sensores le proporcionen. Un vehículo de pasajeros moderno, no eléctrico, tiene entre 60 y 100 sensores, en los que se incloye entre 15 y 30 dedicados a manejar el motor. En un camión, ese número se eleva a un promedio de 400 sensores, de los que 70 están dedicados al motor. En el caso de los vehículos eléctricos más sofisticados, especialmente los que pueden conducirse de manera semiautónoma, esa cifra podría ser el doble o el triple.

Los cambios en la forma en que los fabricantes diseñan los sistemas de los vehículos podrían hacer posible el uso de más sensores para que los carros sean más seguros, confiables, eficientes y cómodos que nunca. En el próximo año, se espera que el número promedio de sensores en un carro de lujo se duplique. Y, añadir más sensores implica un costo. Para equilibrar una funcionalidad más sofisticada con un precio y unos márgenes razonables para los fabricantes de automóviles, los ingenieros tienen que encontrar la manera de integrar esos sensores en las nuevas arquitecturas de los vehículos con eficiencia y rentabilidad.

Cuando los sensores empezaron a sustituir a los sistemas mecánicos para controlar sistemas como la sincronización del encendido, un único cerebro central del vehículo controlaba esos sensores: la unidad de control del motor. A medida que los fabricantes añadieron más funciones en todo el vehículo, desarrollaron subsistemas con potencia informática dedicada para controlarlos. En la actualidad, los componentes se conectan cada vez más a través de redes estandarizadas, al igual que cualquier otro dispositivo electrónico.

El auge de una arquitectura más homogénea, con base en bus, representa una oportunidad y a la vez un reto para los ingenieros que diseñan componentes: En este tipo de sistema se podrían integrar muchos más sensores que ofrecen una amplia gama de valiosas aplicaciones. Sin embargo, integrar esos sensores de forma eficiente y económica para cumplir con los requerimientos cambiantes de las nuevas arquitecturas exige un conocimiento profundo del mercado y una colaboración proactiva con los fabricantes.

Los sensores aportan el valor necesario para compensar su costo en una serie de áreas clave, como el rendimiento de los sistemas centrales. Y la eficiencia es de gran importancia en los vehículos eléctricos, conforme los fabricantes aumentan la autonomía. TE Connectivity está desarrollando una tecnología de sensores que puede ayudar en tres áreas clave:

• Hace una década, los transformadores que proporcionan información precisa y detallada de la posición del motor sólo se encontraban en aplicaciones militares o aeroespaciales. En la actualidad, incorporar estos sensores hace posible que los fabricantes introduzcan con rapidez motores más potentes y con mayor capacidad de respuesta al mercado de los vehículos de pasajeros.
• El manejo de la batería y la detección de la corriente es otra de las áreas importantes. Los sistemas de baterías de 12 voltios que por lo regular han alimentado a los vehículos no requieren la misma precisión de control que los sistemas de baterías más grandes y complejos que se utilizan para alimentar a los vehículos eléctricos. Los sensores que se utilizaron en esos sistemas anteriores no se adaptan con facilidad a una arquitectura más moderna, por lo que los fabricantes de componentes tendrán que desarrollar nuevos sistemas para controlar los ciclos de carga y descarga de las baterías, así como la protección contra las sobrecargas de corriente.
• Los sistemas de frenado regenerativos de los vehículos eléctricos requieren nuevos sensores para controlar la presión y la posición de los frenos y así garantizar que los vehículos desaceleren con seguridad y eficiecia y de acuerdo con las intenciones del conductor.

A medida que el mercado de los vehículos eléctricos se solidifica, los requisitos del sistema para los fabricantes de componentes serán más estandarizados. En la actualidad, sin embargo, los ingenieros deben desarrollar soluciones integrales que anticipen las tendencias del mercado y ayuden a los fabricantes a definir un plan de acción. Ese proceso requiere un profundo conocimiento de los materiales y de la capacidad de fabricación. Las soluciones viables deben ser lo suficientemente robustas como para tolerar altas temperaturas y vibraciones, y deben integrarse a la perfección con los demás sistemas del vehículo.

Los sensores actuales también deben proporcionar información más detallada. Las tecnologías de visión por cámara que se utilizan cada vez más para la conducción automatizada requieren un gran ancho de banda y tiempos de respuesta rápidos para mantener la seguridad y la capacidad de reacción y estos requisitos están cambiando los protocolos de comunicación que transmiten datos por todo el vehículo. De la misma manera, los fabricantes de componentes deben minimizar el consumo de energía en los subsistemas de un vehículo para preservar su autonomía, un aspecto que tenía mucha menos prioridad cuando todos los vehículos en circulación cargaban su batería cada vez que el motor se ponía en marcha.

A medida que TE Connectivity desarrolla aplicaciones de sensores que se integrarán con los sofisticados sistemas de una nueva generación de vehículos, nos respaldamos en gran medida en nuestros arquitectos de sistemas, que conocen las aplicaciones donde se utilizarán estos sensores y cómo forman parte de los cambiantes diseños automovilísticos. Mientras tanto, nuestros expertos en líneas de productos colaboran directamente con los fabricantes para comprender las tecnologías clave que planean utilizar y ayudarles a identificar oportunidades para incorporar soluciones que sus clientes aún no saben que necesitan.

La demanda de una mayor velocidad y más ancho de banda para hacer posible las aplicaciones de IA cada vez más sofisticadas en los centros de datos no tiene límites. A pesar de que la tecnología de los sensores en sí no ha cambiado drásticamente en las últimas décadas, los fabricantes de componentes han desarrollado soluciones que conectan estas tecnologías de una forma altamente integrada, lo que se traduce en una solución elegante para los conductores. Los vehículos de última generación se diferenciarán en torno a la experiencia que vivan los conductores y los pasajeros. Y las características y funciones de los sensores desempeñarán un papel clave en la plataforma de un vehículo que puede adaptarse a las necesidades específicas de los conductores y los pasajeros.

Algunas de estas soluciones implicarán sensores de combinación que integren múltiples tipos de funciones de una manera más rentable. Por ejemplo, un módulo que combine sensores de luz, solares y de condensación puede automatizar los ajustes de los limpiaparabrisas y el desempañador sin que el conductor tenga que realizar ninguna acción. En muchos casos, estas soluciones podrían implicar el hacer que el propio componente sea más sofisticado e inteligente, eliminando así parte de la carga de cómputo del subsistema en el que reside el componente.

Al iintegrar la tecnología de detección y la electrónica en un solo chip, se podrían crear soluciones cada vez más rentables y de alto rendimiento que impulsen la innovación en el mercado con una ingeniería inteligente. Cuanto más versátiles sean estas soluciones, más inteligente, segura, cómoda y confiable será la próxima generación de automóviles.