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Gennaio/Febbraio 2018
Automazione e Strumentazione
AUTOMOTIVE
applicazioni
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tanti, come semafori, linee di corsia, pedoni
e altri veicoli. Il tutto avviene in tempo reale,
insieme alla valutazione se l’auto deve scartare,
rallentare, fermarsi o altro e dando il via a tale
intervento. La combinazione di video, dati pro-
venienti da altri sensori e processi decisionali di
controllo richiedono
soluzioni di elaborazione
eterogenee
, che vanno da hardware dedicato
per l’elaborazione di segnali video per l’input
di dati grezzi, passando per l’elaborazione pro-
grammabile di segnali per la scansione e il rico-
noscimento di oggetti, e arrivare quindi a micro-
processori ad alte prestazioni per processi deci-
sionali che influiscono sul funzionamento del
veicolo. L’elaborazione delle immagini richiede
il raggruppamento del maggior numero possibile
di questi elementi di elaborazione eterogenei,
insieme alle veloci interfacce di comunicazione
che inviano i dati delle telecamere al processore.
Questa necessità di più sensori e telecamere con
risoluzione più elevata si traduce in requisiti per
le comunicazioni a larghezza di banda elevata:
attualmente, gli Adas utilizzano diversi standard
e diverse topologie di rete. La latenza deve essere
bassa per garantire una consegna efficiente dei dati
critici. L’ottimizzazione della rete, che permette di
trasmettere dati video e altri dati, i segnali di con-
trollo e l’energia elettrica su un singolo filo, riduce
sensibilmente i requisiti in termini di peso e dimen-
sioni dei connettori, riducendo quindi lo spazio
all’interno dei moduli stessi e il peso del cablaggio.
Oltre alle comunicazioni flessibili e all’elabora-
zione eterogenea, gli Adas si basano anche su una
gestione integrata e adattabile dell’energia elettrica.
Le tensioni in ambito automobilistico presentano
un’ampia gamma di variabilità rispetto allamaggior
parte dei sistemi elettronici; pertanto, l’ambiente
operativo può essere estremamente impegnativo
in termini di intervalli di temperatura, vibrazioni
e contaminazione. Le soluzioni di gestione dell’e-
nergia sono importanti per gli Adas, non soltanto
perché devono fornire energia elettrica in modo
affidabile per il funzionamento dei sistemi di assi-
stenza, ma perché forniscono protezioni importanti
che aiutano a prevenire i danni ad altri sistemi auto-
mobilistici critici. Una gestione affidabile dell’e-
nergia è praticamente invisibile agli utenti, ma gli
sviluppatori di sistemi sanno che essa è essenziale
non soltanto nell’evoluzione della tecnologia Adas,
ma anche per la catena cinematica.
I rapidi progressi dell’elettrificazione
dei sottosistemi della catena cinematica
Sebbene la catena cinematica non sia partico-
larmente visibile ai conducenti e ai passeggeri,
rimane la tecnologia più fondamentale all’interno
dell’automobile. Sempre più città e Paesi preve-
dono di vietare i veicoli con motori a combustione
interna fra il 2030 e il 2050. Pertanto, il passaggio
dei sottosistemi da motori a combustione interna a
motori elettrici sta avanzando rapidamente. Il set-
tore richiede soluzioni elettroniche innovative per
la trazione ad alta potenza e la ricarica rapida rese
necessarie dai veicoli elettrici ibridi (HEV, Hybrid
Electric Vehicle) e dai veicoli elettrici (EV), affin-
ché i motori alimentati a carburante funzionino con
maggiore efficienza e per ridurre il peso in ambiti
come il servosterzo (
υ
figura 3
).
La gestione dell’energia presenta sfide
di gran lunga più complesse sotto il
cofano che in ogni altra parte dell’auto.
Infatti potrebbe essere necessario preve-
dere il supporto per livelli di
tensione
con enormi differenze
, da 3 V a oltre
800 V, compresa la sempre più presente
tecnologia a 48 V degli HEV, mentre gli
alimentatori elettronici devono essere in
grado di gestire i repentini aumenti o cali
delle tensioni della batteria causati da
varie condizioni di ricarica e di carico.
Le tensioni massime che oltrepassano le
capacità del silicio richiedono l’uso di
nuovi materiali compositi per i tran-
sistor di potenza
.
Con la gestione dell’energia nei sistemi
della catena cinematica di HEV ed EV, le
alte tensioni comportano rigidi requisiti
in termini di materiali, processi, progetti,
package e qualifiche: in pratica, tutte le
Figura 2 - Gli Adas spianeranno la strada ai veicoli autonomi grazie a diversi dispositivi radar, lidar e telecamere
a corto, medio e lungo raggio per rilevare e monitorare l’ambiente intorno al veicolo