Os carros novos estão trocando dezenas de módulos eletrônicos espalhados pela carroceria por poucos computadores muito mais potentes. A mudança atende pelo nome de arquitetura zonal e já aparece em projetos de BMW, Tesla e Volkswagen, com potencial para reduzir cabos, peso e quantidade de unidades de controle ao mesmo tempo em que amplia o papel do software.

A ideia é dividir o veículo em regiões físicas. Cada zona reúne sensores, atuadores e outros componentes próximos entre si, ligados a um controlador local. Esses controladores enviam as informações para computadores centrais de alto desempenho, responsáveis por executar boa parte das funções que antes dependiam de diferentes ECUs distribuídas pelo carro.

BMW i3 Neue Klasse - início de produção em Munique

Foto de: BMW

Carros modernos têm dezenas de computadores

A arquitetura elétrica tradicional cresceu acompanhando a quantidade de equipamentos embarcados. Freios, motor, climatização, bancos, iluminação, assistência à condução e entretenimento passaram a ganhar módulos próprios, criando uma rede formada por dezenas de ECUs e quilômetros de chicotes elétricos.

O problema aumenta quando novas funções precisam ser acrescentadas. Cada módulo pode ter seu próprio software, fornecedor e forma de comunicação, deixando o desenvolvimento mais complexo e dificultando atualizações que envolvam diferentes sistemas do veículo ao mesmo tempo.

Com uma arquitetura zonal, componentes instalados próximos fisicamente são conectados primeiro a um controlador daquela região. Isso reduz a necessidade de levar fios individuais de diferentes partes do carro até módulos espalhados pela carroceria e permite concentrar mais processamento em poucos computadores centrais.

Volkswagen ID. ERA 5X

Foto de: MIIT

Menos fios e menos módulos eletrônicos

Uma das consequências mais imediatas aparece no chicote elétrico. Como sensores e atuadores passam a se conectar a controladores próximos, a fabricante pode reduzir o comprimento e a quantidade de cabos usados no veículo, diminuindo peso, custo de material e complexidade de montagem.

Também cai a quantidade de unidades eletrônicas dedicadas a tarefas específicas. Em vez de instalar um computador diferente para cada grupo de funções, parte desse trabalho passa a ser executada por processadores centrais mais potentes, enquanto os controladores zonais fazem a interface com os componentes instalados ao redor deles.

Essa organização é particularmente importante para os chamados Software-Defined Vehicles, ou SDVs. Com mais funções concentradas em computadores de alto desempenho, as fabricantes conseguem alterar características do veículo por software e distribuir atualizações remotas sem depender da substituição de módulos físicos.

25

Fonte: Andrei Nedelea

BMW investiu bilhões na Neue Klasse

A BMW adotou esse caminho na Neue Klasse, plataforma que estreou com o novo iX3. O projeto utiliza uma arquitetura eletrônica mais centralizada e organizada por zonas, parte de um programa no qual a fabricante investiu mais de 10 bilhões de euros.

A Tesla também trabalha há anos com maior centralização do processamento e elementos de arquitetura zonal. A diferença para fabricantes tradicionais é que boa parte delas precisa abandonar estruturas eletrônicas desenvolvidas ao longo de décadas e reconstruir simultaneamente hardware, software e rede elétrica dos veículos.

A Volkswagen segue duas frentes. Na China, desenvolveu com a Xpeng a China Electronic Architecture, que reduz em cerca de 30% o número de módulos eletrônicos e estreia no ID. Unyx 07. Para outros mercados, a empresa trabalha com a Rivian em uma nova arquitetura elétrica e de software prevista para chegar a futuros modelos do grupo.

Zonal e centralizada têm funções diferentes

Arquitetura zonal e centralização eletrônica costumam aparecer juntas, mas descrevem partes diferentes dessa transformação. A primeira trata principalmente da maneira como componentes, alimentação elétrica e conexões são distribuídos fisicamente pelo veículo.

Já a centralização diz respeito ao processamento. Em vez de dezenas de computadores executando funções isoladas, poucos processadores de alto desempenho assumem tarefas de diferentes sistemas, recebendo informações dos controladores espalhados pelas zonas do carro.

As duas soluções acabam se complementando. Os controladores zonais simplificam a rede física e os computadores centrais concentram capacidade de processamento suficiente para controlar mais funções por software.

21

Fonte: Mack Hogan/InsideEVs

Por que isso importa para quem dirige?

Boa parte dessa mudança ficará escondida atrás do painel e das forrações, mas ela abre espaço para carros capazes de receber alterações maiores depois de sair da fábrica. Sistemas de assistência, gerenciamento de energia, interface da cabine e outras funções podem evoluir por atualizações sem exigir uma nova unidade eletrônica dedicada para cada recurso.

Para as fabricantes, a arquitetura também reduz componentes e pode simplificar o desenvolvimento de diferentes modelos sobre uma mesma base eletrônica. O desafio está justamente na transição: abandonar dezenas de módulos já conhecidos exige novos computadores, software próprio e uma reorganização completa da parte elétrica do veículo.

Leia mais

Volkswagen revela 1º elétrico com plataforma desenvolvida com a Xpeng

BMW iX3 Neue Klasse chega ao Brasil por R$ 582.950 com 570 km de autonomia

A arquitetura zonal, portanto, tende a aparecer cada vez menos como uma tecnologia isolada e mais como parte da estrutura dos próximos carros definidos por software. O motorista provavelmente nunca verá os controladores escondidos pela carroceria, mas boa parte das funções que receberá ao longo da vida do veículo dependerá deles.