Cada nueva generación de controles del tren motriz agrega complejidad a los diseñadores de sistemas y exige un mayor rendimiento informático. Los requisitos de rendimiento impulsados por las regulaciones globales incluyen un mayor rendimiento, memoria, periféricos y características de empaquetado avanzadas. Las regulaciones de emisiones cada vez más estrictas y los objetivos de economía de combustible sin precedentes requieren sistemas sofisticados que van mucho más allá de los controles tradicionales del motor y la transmisión de encendido por chispa (SI). La incorporación de vehículos eléctricos híbridos y vehículos eléctricos híbridos enchufables con motores, baterías y sistemas electrónicos de gestión requiere una tecnología de control que se desvíe de la tendencia tradicional de mejora.
Las regulaciones globales afectan los sistemas de propulsión
El transporte representa el 23% de las emisiones globales de CO2, según el informe Transport Energy Efficiency de la Agencia Internacional de Energía (AIE). Con base en preocupaciones globales, los gobiernos de todas las regiones están tomando medidas para reducir las emisiones de CO2 y otras y mejorar la eficiencia del combustible de los vehículos. (Una reducción en el consumo de combustible conduce directamente a una reducción en las emisiones de CO2).
En los Estados Unidos, la legislación reciente requiere que los fabricantes de automóviles cumplan con un objetivo de eficiencia de combustible promedio corporativa (CAFE) de 54,5 millas por galón para 2025. Para bajar a un promedio de 27.8 mpg de los autos de pasajeros de hoy, se requeriría una mejora del 5% en la economía de combustible promedio del auto. Los camiones ligeros crecerán un 3,5 % anual hasta 2021, después de lo cual todos los vehículos crecerán un 5 %. La Unión Europea (UE) ya está muy por delante de los EE. UU. en eficiencia de combustible y planea lograr un promedio de 65 mpg en toda la flota para 2020.
La figura 1 ilustra la introducción gradual de un reglamento de la UE que limita las emisiones de CO2 a 120 g/km por vehículo para el 65 % de los automóviles nuevos para 2012, con el requisito de aumentar al 100 % para 2015. El incumplimiento puede resultar en multas de la UE. Hasta 95 € por cada gramo de CO2 por encima del objetivo por cada vehículo vendido. Para cumplir con este estándar, los motores de combustión interna deben mejorarse y electrificarse.
Europa lidera el camino en la regulación en esta área, pero otras regiones, incluidos EE. UU. y Japón, tienen sus propios requisitos desafiantes. En los Estados Unidos, los cambios para cumplir con los objetivos de 2016 (consulte la Figura 1) requieren la mayor mejora. Incluso si este nivel se alcanzara en 2016, el valor estaría exactamente en línea con el valor de Europa hace cinco años. Esta oportunidad de mejora requiere un mayor rendimiento en el control del tren motriz.
Control del tren motriz para motores de combustión interna
Además de cumplir con los complejos requisitos de los motores diésel actuales, como la entrega de múltiples pulsos de combustible para filtrar el ruido no deseado y reducir las partículas en las emisiones, una avanzada MCU de doble núcleo proporciona un control del motor de encendido por chispa que también se puede mejorar. En los motores diésel, el control preciso del combustible en los sistemas de inyección common rail requiere cálculos complejos para determinar la sincronización de la inyección de combustible, el volumen y la presión del aire, la temperatura del motor, etc. Algunas de estas mismas técnicas se han agregado o modificado para el motor SI.
Como se muestra en la Figura 3, una de las tres unidades de procesador de tiempo mejoradas (eTPU2) de segunda generación de MCU se puede usar para predecir el tiempo exacto requerido para la inyección directa y compensar las limitaciones mecánicas. El eTPU2 mide el tiempo entre los dos últimos dientes y realiza una conversión de ángulo a tiempo. Esta es una de las posibilidades de detección virtual del chip. Lograr unos 36.000 ciclos por segundo por cilindro requiere un rendimiento significativo. Los procesadores de doble núcleo brindan esta capacidad, con un control más estricto para mejorar la economía de combustible.
