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Estamos en un punto de inflexión": los expertos debaten sobre la electrónica del automóvil

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Los cambios en la industria del automóvil son un tema candente. Los avances tecnológicos están impulsando muchas tendencias y actualizaciones en los vehículos, desde tendencias a gran escala como los coches de emisiones cero y la autonomía hasta tendencias de nicho como la miniaturización, los métodos de almacenamiento de energía y mucho más.
Hoy en día, los vehículos tienen más componentes electrónicos que nunca. Tanto los consumidores como los profesionales del transporte exigen más prestaciones a sus vehículos: características avanzadas de seguridad, opciones de infoentretenimiento, mayor seguridad y facilidad y comodidad para los pasajeros, entre otras.

Los componentes de alimentación e interconexión son fundamentales para el avance de los vehículos y muchos otros medios de transporte. Tres expertos en componentes de automoción de dos empresas de electrónica líderes en el sector -Shawn Luke, director de marketing técnico de DigiKey, y Matt McWhinney y Kirk Ulery, directores de desarrollo comercial de Molex- debatieron recientemente sobre los factores que impulsan el diseño actual de automóviles.
A medida que los fabricantes de automóviles se apresuren a fabricar coches más inteligentes y conectados, seguirá aumentando el número de componentes electrónicos necesarios para alimentarlos. De hecho, según Statista, se espera que la electrónica represente el 50% del costo de un coche nuevo en 2030.

"La explosión de características electrónicas en los vehículos ofrece un lienzo en blanco", afirma Ulery. "Acabemos donde acabemos en cuanto a vehículos electrificados y otros sistemas de propulsión, la electrónica será de lejos uno de los componentes más clave de los vehículos que avancen".

La electrificación permite la innovación
La electrificación de los automóviles ha abierto la puerta a nuevos e innovadores diseños de vehículos. Sin la necesidad de incorporar un motor de combustión interna tradicional, los fabricantes de automóviles tienen más flexibilidad para distribuir las baterías y los puertos de carga, aumentar el espacio para pasajeros o carga, etc.
Esto ha provocado la entrada en el mercado de un mayor número de nuevos fabricantes de vehículos eléctricos, que ofrecen una amplia variedad de marcas y modelos. En este momento, muchos siguen siendo caros y carecen de estandarización en todo el espacio. Sin embargo, esta mayor variedad ofrece a los consumidores más opciones de estilo y personalización, y es probable que el coste de los vehículos disminuya a medida que avance la tecnología y aumente la producción.
"Todavía pasará algún tiempo antes de que haya un diseño común para el diseño de vehículos eléctricos, porque es una carrera de caballos para las nuevas tecnologías e innovaciones", predijo McWhinney. "Los diseños de la industria automovilística tienden a ser muy resistentes, fiables y bien probados, pero en este periodo de rápidos cambios, hay muchas plataformas que aún están en pañales, esencialmente prototipos muy caros".
Independientemente del fabricante, la marca o el modelo, todos los vehículos eléctricos necesitan una transmisión de potencia fiable y una transmisión de datos de alta velocidad para poder tomar decisiones en tiempo real y guiadas por software.
El avance de los microprocesadores también ha provocado un cambio de paradigma en el diseño de automóviles con la introducción de la plataforma de vehículos definida por software, que gestiona la funcionalidad y el comportamiento de los sistemas del vehículo. Al depender menos del hardware, aumenta la modularidad, la flexibilidad y la conectividad: se necesitan menos piezas y cableados para gestionar un sistema extremadamente complejo.
"Estamos en un punto de inflexión en el que ya no podemos añadir más cableado a los vehículos", explica Ulery. "El sector de la automoción ha empezado a tomar prestado del de la informática, ya que ahora disponemos de una norma Ethernet de dos hilos que puede funcionar en la gama de los gigahercios, lo que nos permite reducir la cantidad de cableado en el vehículo.
"El [sistema eléctrico] de 48 voltios es otro ejemplo: ahora se puede pasar a cables más pequeños y, con las arquitecturas zonales en el vehículo definido por software, se puede tener un controlador y esos dispositivos están todos en el mismo bus con un solo cable para conectarlos a todos". Vamos a ver menos contenido de conectores de cobre, pero los vehículos estarán mejor diseñados y serán más capaces para los requisitos de mayor velocidad de conectividad que se verán en los vehículos del futuro".

Es eléctrico
En Europa, el mercado de vehículos eléctricos está creciendo rápidamente, ya que los fabricantes de automóviles y los consumidores tratan de cumplir las estrictas normas sobre emisiones de dióxido de carbono para evitar sanciones y cumplir normativas como las zonas de bajas emisiones. En 2023, Transport & Environment informa de que las ventas europeas de vehículos eléctricos de batería aumentaron un 28%.
"La electrificación va a cambiar las reglas del juego", afirma Luke. "La gente está viendo las ventajas".
A diferencia de Estados Unidos, muchos países europeos han realizado importantes inversiones en infraestructuras de recarga en toda la región, ofreciendo estaciones de recarga tanto privadas como públicas, lo que convierte a los vehículos eléctricos en una opción más viable para la mayoría de los consumidores. Uno de los principales obstáculos para el VE en los países europeos es que la norma de alimentación de CA se basa en 240 voltios en toda la región.
"Sé por experiencia personal", dijo Ulery, "que la alimentación de CA de 120 voltios (carga de Nivel 1) en América del Norte proporciona aproximadamente 8 km de autonomía por 1 hora de carga. Un cargador de nivel 2 de 240 voltios proporciona más de 40 km de autonomía por hora de carga".
"Nos preocupamos mucho por utilizar la energía de forma inteligente, y las interconexiones pueden desempeñar un papel en la sostenibilidad", afirma Luke. "Lo último que queremos es cargar una batería y tener pérdidas por el camino por el cargador de batería a bordo o disipar energía extra por el camino".

Especificación de componentes de automoción
Los turismos modernos contienen una media de 80 sensores, 100 unidades electrónicas y un montón de cableado. Cada uno de estos componentes debe cumplir un riguroso conjunto de normas para rendir bien en los exigentes entornos que experimenta un automóvil: clima y humedad, condiciones variables de la carretera, altas temperaturas, vibraciones y mucho más.

"La resistencia y la fiabilidad son fundamentales para el transporte", afirma Luke. "Algunos componentes de los vehículos deben durar décadas. Con plazos tan largos, podría llevar mucho tiempo tener una flota preparada para los cambios que se están produciendo con los componentes, como los estándares USB-C para cables de carga, que los consumidores esperan encontrar cuando viajan en coche o avión."

Existen varios organismos de certificación que establecen las normas de las piezas utilizadas por los fabricantes de automóviles, como el Consejo de Electrónica del Automóvil (AEC) y el Consejo de Investigación del Automóvil de Estados Unidos (USCAR). Estas organizaciones definen los requisitos de rendimiento y revisan y certifican cuidadosamente los componentes homologados para su uso en automoción.
Reconocidos en todo el mundo, los componentes calificados por la AEC (AECQ) suelen ser piezas de alta calidad, resistentes y fiables, capaces de soportar las duras condiciones de la carretera sin sacrificar sus prestaciones. Algunas consideraciones adicionales a tener en cuenta a la hora de seleccionar componentes para diseños de automoción son:

• Modularidad: ¿es la pieza fácil de sustituir por el propietario o un taller de reparaciones en caso necesario?
• Geometrías de los contactos: ¿cuántas veces se puede enchufar y desenchufar el componente? En resumen, ¿el conector cumple su función?
• Eficiencia: ¿utiliza la pieza la energía de forma inteligente o disipa potencia extra?
• Caso práctico: ¿se ha fabricado la pieza conforme a las especificaciones para satisfacer el caso práctico? Las piezas insuficientemente cualificadas pueden limitarse a sobrevivir en lugar de funcionar, y las excesivamente cualificadas pueden limitar la flexibilidad del diseño.
• Comodidad para el ensamblaje: ¿podrá la cadena de montaje instalar la pieza repetidamente a escala en función de su ubicación en el vehículo?
• Seguridad: si la pieza falla mientras el vehículo está en movimiento, ¿hay algún dispositivo de seguridad para evitar accidentes?


"La evaluación de riesgos y las especificaciones de los componentes de automoción tienen dos caras", afirma McWhinney. "Con la llegada no solo de la capacidad de supervivencia, sino también de la funcionalidad, a veces hay que redefinir o actualizar las especificaciones. Por otro lado, puede que las especificaciones sean excesivas y conlleven demasiados costes o limiten la flexibilidad del diseño. Las especificaciones son cada vez más importantes a medida que evolucionan las arquitecturas".
"Lo bueno del espacio de interconexión es que se pueden hacer piezas modulares intercambiables", añade Luke. "Parece que nos jugamos mucho, pero se subestima lo importante que es la interconexión en el diseño de automóviles".
Por encima de todo, coincidieron los expertos, en los diseños de automóviles la seguridad debe ser lo primero.
"Nunca insistiremos lo suficiente en el aspecto de la seguridad", afirma Ulery. "Cuando la computadora no funciona, basta con reiniciarla. No puedes hacer eso cuando llevas un bus informático en tu vehículo y circulas a gran velocidad. Es un nivel completamente extra que tenemos que tener en cuenta en todo lo que hacemos.
"Siempre estamos buscando lo último y lo mejor en cuanto a componentes: cómo podemos añadir las funciones más novedosas para obtener el mejor rendimiento, y queremos hacerlo rápido, pero estamos tratando con la vida de las personas, así que tenemos que asegurarnos de que la fiabilidad sea férrea".

El camino por recorrer
De cara al futuro, es probable que los consumidores sigan demandando características cada vez más avanzadas de seguridad y confort, así como vehículos eléctricos y otros medios de transporte que reduzcan la dependencia de los combustibles fósiles.
"La electrificación, sencillamente, no se detiene", dijo McWhinney. "En todo caso, probablemente se esté acelerando".
A pesar de todo, la tendencia a miniaturizar los componentes electrónicos del automóvil continuará, según McWhinney.
"El avance de la microelectrónica ha hecho que se instalen más microprocesadores en los vehículos que avanzan hacia la plataforma de vehículos definida por software", afirma. "Eso no significa que todos los elementos de los vehículos vayan a controlarse dinámicamente en ese momento directamente por software, pero la reestructuración de los sistemas de control en esa dirección tiene enormes implicaciones".

Un mayor número de microprocesadores en los vehículos podría impulsar muchas innovaciones que dependen en gran medida de un procesamiento de datos increíblemente rápido en el borde, incluida la autonomía. Aunque todavía faltan varios años, los vehículos autónomos podrían ser habituales en 2030. La mayoría de la gente ya está familiarizada y se siente cómoda utilizando funciones semiautónomas como el control de crucero en los coches o el "piloto automático" en los aviones. En los años intermedios, es probable que el controlador o piloto tenga que seguir participando en el proceso y trabajando.
Las industrias del transporte y la automoción seguirán impulsando la innovación durante muchos años y proveedores como Molex y DigiKey seguirán proporcionando los componentes y servicios necesarios para acelerar ese progreso.

 

Autores: Matt McWhinney, director de desarrollo empresarial de grupo, y Kirk Ulery, director de desarrollo empresarial de distribución, de Molex; Shawn Luke, ingeniero técnico de marketing, de DigiKey.

Matt McWhinney y Kirk Ulery son directores de desarrollo empresarial de Molex. Como proveedor líder mundial de soluciones de conectores, Molex aporta excelencia en ingeniería, relaciones de confianza y un compromiso inigualable con la calidad y la fiabilidad para ayudar a clientes de todos los sectores a mejorar sus vidas. Molex, en la que se confía desde hace más de 80 años, ofrece diseño y fabricación de primera clase y una cartera de más de 100,000 productos innovadores.
Shawn Luke es ingeniero técnico de marketing en DigiKey. DigiKey es a la vez líder e innovador continuo en la distribución de componentes electrónicos y productos de automatización de alto servicio en todo el mundo, proporcionando más de 15.3 millones de componentes de más de 2,900 fabricantes de marcas de calidad.

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