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Gennaio/Febbraio 2018
Automazione e Strumentazione
AUTOMOTIVE
applicazioni
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problematiche della
tecnologia dei circuiti inte-
grati
(IC). Affrontare queste sfide è importante non
soltanto per l’affidabilità di funzionamento, ma
anche per la sicurezza di funzionamento del moto-
rino di avviamento/generatore, del servosterzo, del
controllo della trazione, della gestione della batte-
ria, della conversione CC/CC bidirezionale e per
molti altri ambiti. Questi sistemi devono essere
protetti da sovratensioni, sovracorrenti, picchi di
potenza, feedback di segnale verso altri sistemi,
disturbi elettromagnetici da fonti esterne e da un
gran numero di altri elementi di disturbo distrut-
tivo o contaminazioni. In particolare, è necessario
escludere qualsiasi tipo di rischio di esposizione
delle persone ad alte tensioni e correnti. La sicu-
rezza dipende notevolmente dall’isolamento dei
circuiti, che può essere interno al die di un chip, fra
i die dei chip in un package singolo, fra dispositivi
IC che funzionano insieme o in una combinazione
di queste alternative. Per garantire la sicurezza, le
specifiche automotive prevedono il doppio dell’i-
solamento richiesto per il funzionamento semplice,
noto come
isolamento rinforzato
.
Le elevate tensioni nei veicoli ibridi consentono di
ridurre le dimensioni del motore e, di conseguenza,
i consumi di carburante, ma anche la potenza
erogata. Per compensare il motore più piccolo, il
motorino di avviamento elettrico necessita di ero-
gare coppia al motore, mentre il turbocompressore/
compressore volumetrico convenzionale deve
essere sostituito o affiancato da uno elettrico che
aggiunga coppia durante il funzionamento. La for-
nitura di protezione contro le sovratensioni tran-
sienti per queste e altre funzioni richiede l’uso di
transistor di potenza a effetto di campo
(FET),
caratterizzati per funzionare fino a 100 V. La pro-
pulsione e la ricarica della vettura da una fonte
esterna, ad esempio da una presa a muro o da una
bobina di induzione, richiedono livelli ancora più
elevati di caratterizzazione, che raggiungono anche
i 1.000 V (1 kV) per supportare cicli di ricarica
rapida. Alcune applicazioni richiedono inoltre il
supporto per la commutazione a frequenze estre-
mamente elevate. Mettere a disposizione FET in
grado di raggiungere queste elevate tensioni e fre-
quenze è un’ulteriore sfida nel campo dell’elettro-
nica automotive. I FET di potenza in silicio sono
caratterizzati per tensioni sufficientemente elevate
per gestire i carichi su batterie tradizionali a 12 V e
molti carichi su batterie 48 V.
La gestione delle batterie degli HEV e degli EV è
un campo fondamentale per le
tecnologie ad alta
tensione innovative
. I sistemi a doppia tensione,
che uniscono batterie a 12 V e a 48 V, necessitano
di conversione CC/CC bidirezionale per proteg-
gere i circuiti e garantire la funzionalità. Anche le
tensioni più elevate, legate alla propulsione e alla
carica esterna, verranno fornite da grandi quan-
tità di celle collegate in serie. La gestione delle
batterie necessita di un’intelligenza di controllo
avanzata in grado di monitorare il caricamento,
lo scaricamento e la ricarica con rilevamento di
temperatura, tensione e corrente in ciascuna cella.
I trasporti del futuro
Le problematiche da affrontare nel campo dei
sistemi per il settore automotive richiedono
tec-
nologie elettroniche innovative nella gestione
dell’energia e lungo l’intera catena del segnale
.
Mentre le case automobilistiche e i fornitori Tier
1 percorrono la strada verso un aumento dell’au-
tomazione alla guida, dell’elettrificazione, della
sicurezza, del comfort e della praticità, potranno
sempre contare su collaborazioni competenti nei
campi delle innovative tecnologie a semicondut-
tori e dei sistemi automotive.
Figura 3 - Soluzioni elettroniche innovative per la trazione ad alta potenza e la ricarica rapida
sono necessarie per HEV ed EV, affinché i motori alimentati a carburante funzionino con maggiore
efficienza e per ridurre il peso in ambiti come lo sterzo servoassistito
Figura 4 - Oltre che per l’elaborazione dei segnali provenienti da numerosi sensori, nei veicoli
ibridi ed elettrici, sono necessarie tecnologie innovative anche per i circuiti integrati destinati
alla gestione dell’energia