Capítulo 1: A evolução das redes de comunicação dentro dos veículos

Por: Redação

Comunicação é a troca de informações que ocorre entre um emissor e um receptor, através de um meio que chamamos de canal e que pode sofrer interferências ao longo do seu acontecimento. É importante também que dentro de uma comunicação, os dois elementos que a proporcionam estejam codificados e falem a mesma “língua”, ou seja, que o receptor seja capaz de decodificar a mensagem transmitida pelo emissor. Para que isso ocorra, protocolos de comunicação são criados diariamente, padronizando a forma de comunicação entre emissores e receptores. No veículo isto não é diferente, sendo que para que todos os sistemas eletrônicos trabalhem em harmonia e tenham sua total eficiência é necessário que os mesmos se comuniquem entre si, ou seja, troquem informações entre eles. Porém, para que isso seja possível é necessário que exista um protocolo de comunicação entre as unidades de controle eletrônicas do veículo, protocolos estes que chamamos de Redes de comunicação ou Rede bus de dados.

Os veículos automotores tem por tendência histórica a predominância de componentes e sistemas mecânicos para realizar controles que tornam viável o funcionamento básico do mesmo. Contudo, já é sabido que desde a década de 70, com a evolução da eletrônica no mundo, os componentes eletrônicos vêm invadindo aos poucos este universo até então dominado pela mecânica.

Paradigmas vêm sendo quebrados desde então, e os componentes eletrônicos vem ganhando cada vez mais espaço dentro deste mundo automotivo. O que era uma necessidade inicialmente, hoje é uma opção. Utilizados nos primórdios para auxiliar a reduzir as emissões de gases poluentes para a atmosfera, hoje os componentes eletrônicos têm não só esta função, como também desempenham papéis importantes dentro de sistemas de conforto, conveniência, entretenimento, segurança, interatividade e outros sistemas dentro de um automóvel.

Se no início da década de 90 no Brasil os veículos automotores tinham uma, duas ou três unidades de controle eletrônica embarcadas, para aquela época isto já era uma grande novidade e inovação. O que dizer então dos veículos atuais que embarcam mais de cem módulos de controle eletrônico dentro deles? Como foi possível uma evolução tão rápida dentro desse setor?

A resposta não é exata, e nem existe apenas uma. Mas com certeza o que proporciona uma quantidade tão grande de unidades dentro de um único veículo hoje são as trocas de informações que ocorrem entre elas. Quando se houve falar de um gerenciamento eletrônico embarcado em um automóvel para controlar um sistema específico, este necessita de: sensores para monitorar as variáveis de controle, análise e processamento das informações colhidas com o objetivo de traçar um plano de ação e por fim comandar atuadores que sejam capazes de executar o trabalho necessário para uma boa harmonia do sistema.

Os primeiros gerenciamentos eletrônicos foram implantados nos motores dos veículos e seus sensores enviavam informações somente para a ECU (Unidade de Controle do Motor)

Como nos primeiros sistemas de gerenciamento eletrônico haviam poucas unidades de comando e uma não dependia da outra para entrar em funcionamento, os sistemas de controle do veículo não interagiam entre si, necessitando algumas vezes de sinais duplicados chegando a mais de uma unidade de controle ao mesmo tempo. É possivel ver um exemplo disto na ilustração abaixo, onde o sinal de rotação do motor parte do sensor de rotação e tem dois rumos: unidade de controle da injeção eletrônica e unidade de controle da ignição eletrônica.

Esquema elétrico do gerenciamento eletrônico do Gol 2ª geração

Com o crescimento dos sistemas eletrônicos dentro dos veículos, esta necessidade de compartilhar informações entre uma unidade e outra foi crescendo. Enviar essas informações diretamente do sensor até todas as unidade de controle eletrônica que necessitam das informações se tornou inviável, pois a quantidade de fios que o veículo teria seria imensa. Utilizando como exemplo um veículo que possui três unidades de controle eletrônicas embarcada, é possível visualizar através das ilustrações ao lado que existem muitas ligações por meio de cabos que tornam o sistema complexo e muito carregado (pesado) quando não possuem um barramento de comunicação.

Portanto, a utilização das redes de comunicação entre as unidades de controle eletrônica dentro do veículo nos dias de hoje se torna indispensável, trazendo como principais vantagens: redução do número de fios no interior do veículo, redução de peso do veículo, aumento da relação peso x potência, redução de custo de fabricação do veículo, facilidade de diagnóstico, menor complexidade no compartilhamento das informações e facilidade na interpretação de esquemas elétricos. Porém, a rede de comunicação aplicada no veículo não pode ser qualquer uma.

Com este tipo de arquitetura eletrônica embarcada em um veículo, o mesmo permanece muito carregado de fios, pois o mesmo sensor envia sinais para as três unidades de controle, resultando em uma complexidade grande no diagnóstico e um peso muito elevado na carroceria do veículo

É necessário que as informações que sejam trafegadas por essa rede sejam transferidas com perfeição, exigindo da mesma uma confiabilidade e segurança muito grandes. Além de ser indispensável uma alta velocidade nas trocas de informações. Por isso, as redes de comunicação que mais são utilizadas nos dias de hoje dentro do automóvel, são: CAN (Controller Area Network), LIN (Local Interconnect Network), FlexRay e MOST (Media Oriented Systems Transport).

Todos estes protocolos são utilizados em sistemas específicos do veículo e cada uma tem sua particularidade. Porém, a rede de comunicação mais difundida nos veículos de hoje é a rede de comunicação CAN, tendo muitas vezes mais de um barramento utilizando este mesmo protocolo. Já os protocolos MOST, LIN e FlexRay são aplicados em menor escala dependendo do veículo.

As mesmas informações podem ser transmitidas utilizando bem menos cabos quando se utiliza uma rede de comunicação entre as unidades de controle, pois somente uma unidade recebe o sinal de um sensor e compartilha a informação dele com as demais através de um barramento de comunicação. Desta forma, todas as unidades de comando recebem a informação sem a ligação direta com o sensor, reduzindo a quantidade de fios e o peso do veículo