Eletrônica Embarcada: Evolução dos sistemas Elétricos/Eletrônicos

A evolução dos sistemas elétricos/eletrônicos nos veículos pode ser dividida em diversas fases, tendo seu início logo com o surgimento dos automóveis e continuando até os dias atuais.

A base de inovação dos automóveis atualmente está na eletrônica embarcada e como ela gerencia ou facilita as operações necessárias em um carro.

Figura 1 – Linha do tempo mostrando as evoluções tecnológicas presentes num veículo. Disponível em: automotiva-poliusp.org.br

Para entendemos como se deu a evolução da eletrônica embarcada e as tecnologias presentes nos veículos modernos, é necessária uma visão do passado.

Inicialmente, os veículos tinham grandes problemas com a parte de ignição. O tempo de ignição era muito variável, e, a partida tinha que ser dada por uma manivela. Assim, no início do século XX, dar uma partida era algo complicado, requisitando trabalho braçal.

Isso veio a mudar com o advento do sistema Delco, feito pelo lendário Charles Franklin Kettering:

Figura 2 – Desenho para a patente do sistema de ignição e arrancada feito por Kettering. Disponível em: history.gmheritagecenter.com

• Foi o primeiro sistema de centelhamento simultâneo, onde se utilizavam – velas, magneto ou alternador (espécie de gerador), um botão e uma bateria DC 6v. Basicamente, o motorista apertava o botão, e uma faísca era gerada na câmara de combustão dando partida no carro. A bateria era utilizada tanto para a alimentação das velas, que geravam as faíscas, tanto para os demais circuitos elétricos do carro. O magneto/alternador por sua vez mantinha a bateria carregada.
• Em 1912, foi lançado o primeiro carro com sistema Delco, ou partida automática, pela Cadillac Motors, que teve exclusividade por um ano sobre o sistema. Após esse período, ele foi vendido para as demais montadoras, tornando-se popular.

Figura 3 – Propagando do Cadillac 1912. Disponível em: blog.caranddriver.com

A partir desses dois grandes adventos, os conhecimentos e os componentes elétricos entraram nos automóveis e teve início a inclusão de novos sistemas. Com a possibilidade de realimentação da bateria, houve a inclusão de sistemas de iluminação elétricos e som dos veículos.

No período de 1920 à 1950, ocorreram grandes evoluções no controle do magneto/alternador e um aumento na demanda de energia do sistema elétrico, principalmente devido à popularização dos motores V8.

A partir dessa necessidade, a GM introduziu o sistema elétrico de 12V, que rapidamente foi seguido pelas demais montadoras. Essa alteração possibilitou uma redução na corrente elétrica dos carros e maior potência em relação ao sistema de 6V, anteriormente vigente.

As principais vantagens do sistema de 12V, sobre o sistema de 6V, são:

• melhor resposta do alternador – funcionamento melhor em baixas velocidades, além de conseguir gerar mais potência de saída;
• melhor desempenho na partida a frio;
• melhor desempenho da ignição;
• redução no peso do sistema elétrico, devido à redução das bitolas dos cabos de alimentação.

Nas décadas de 1960 e 1970, os sistemas de partida e alimentação elétrica continuaram evoluindo. A década de 1980 foi o divisor de águas na área da elétrica/eletrônica automotiva.

Com a criação e popularização no uso de transistores, microprocessadores e microcontroladores, aliados ao surgimento de leis que buscavam uma maior eficiência dos motores e diminuição das emissões de poluentes, o mercado automobilístico buscou, na eletrônica, a solução de seus problemas.

Figura 4 – ECU de 1996 para Chevrolet Beretta. Disponível em: en.wikipedia.org

Com a introdução de diversos sensores e o surgimento das ECUs – Electronic Control Unit ou Unidade Eletrônica de Controle – e da ECM – Engine Control Module ou Unidade de Controle do Motor – houve um aumento significativo na eficiência dos motores, mas, sobretudo, despertou nas montadoras a vontade de investir em novos sistemas eletrônicos.

Com a integração dos dados coletados e a evolução das ECUs, todas as principais inovações veiculares dependem fortemente da eletrônica embarcada no carro. As áreas de PowerTrain e de Segurança foram as principais beneficiadas por essas inovações.

O próximo artigo sobre eletrônica embarcada terá como foco os sistemas criados utilizando as ECUs, explicando seu funcionamento básico e como eles afetam a experiência no ato de dirigir.