Come massimizzare l’efficienza e l’affidabilità del gruppo powertrain con sensori di temperatura ad alta precisione

di Bryan Padilla, Product Marketing Engineer, Texas Instruments

La progettazione di sistemi automobilistici può comportare un’enorme pressione a ridefinire i sistemi powertrain dei veicoli al fine di raggiungere gli obiettivi di riduzione delle emissioni di gas serra (GHG) stabiliti dalle iniziative dell’Unione Europea, degli Stati Uniti, Cina e Giappone, solo per citarne alcune. Per raggiungere questi obiettivi, alcune case automobilistiche stanno implementando sistemi a 48 V per veicoli mild-hybrid, ma la maggior parte sta passando dai tradizionali modelli con motore a combustione interna (ICE) ad un sistema di propulsione completamente elettrico, come mostrato nella Figura 1.

A causa degli obiettivi ambientali per la riduzione delle emissioni, si prevede che i veicoli elettrici (EV) aumenteranno rapidamente la loro quota di mercato nel prossimo decennio. Per velocizzare l’adozione dei veicoli elettrici, i fornitori di gruppi powertrain stanno progettando powertrain elettrici integrati e completi di inverter di trazione, convertitore CC/CC e caricabatterie di bordo in un unico pacchetto. Sebbene questo approccio riduca il peso del veicolo, abbassi i costi complessivi e fornisca una maggiore densità di potenza, richiede anche una maggiore attenzione alla gestione termica, in quanto densità di potenza più elevate e fattori di forma più piccoli aumentano la temperatura di esercizio, il che può degradare le prestazioni del sistema powertrain o, peggio ancora, danneggiarlo. I sensori di temperatura sono sempre stati un componente necessario all’interno dei powertrain dei veicoli, ma poiché spesso vengono ripensati o riutilizzati nei progetti per anni, il loro impatto positivo sui sistemi powertrain elettrici è stato limitato. La nuova tecnologia dei sensori di temperatura, con una corretta implementazione, può avere un forte impatto sull’efficienza e sull’affidabilità dei sistemi powertrain elettrici integrati.

Figura 1: Sistemi powertrain elettrici

Maggiore precisione della temperatura per contribuire ad aumentare l’efficienza dei powertrain elettrici integrati

I consumatori vogliono che i veicoli elettrici si ricarichino più rapidamente e abbiano maggiore autonomia con una singola ricarica. A tal fine, i progettisti devono aumentare l’efficienza del gruppo powertrain elettrico integrato. Uno degli approcci possibili consiste nell’aumentare i livelli di tensione e le frequenze di commutazione all’interno degli stadi di potenza. Tuttavia, farlo con un ingombro così ridotto intensifica la densità di potenza e provoca un aumento delle temperature, aumentando il rischio di fuga termica. Ottenere questo aumento di efficienza limitando il rischio di danni termici richiede l’uso corretto di sensori di temperatura accurati e circuiti di feedback di raffreddamento attivo.

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