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progettare 415 GIUGNO / LUGLIO 2018 57 materiali compositi per i transistor di potenza. Con la gestione dell’energia nei siste- mi della catena cinematica di HEV ed EV, le alte tensioni comportano rigidi requisiti in termini di materiali, pro- cessi, progetti, package e qualifiche: in pratica, tutte le problematiche della tecnologia dei circuiti integrati (IC). Affrontare queste sfide è importante non soltantoper l’affidabilità di funzio- namento, ma anche per la sicurezza di funzionamento del motorino di avvia- mento/generatore, del servosterzo, del controllo della trazione, della gestione dellabatteria, della conversioneCC/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 particola- re, è necessario escludere qualsiasi tipo di rischio di esposizione delle persone ad alte tensioni e correnti. La sicurezza 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 al- ternative. Per garantire la sicurezza, le specifiche automotive prevedono il doppio dell’isolamento richiesto per il funzionamento semplice, noto come isolamento rinforzato. Ridurre i consumi Le elevate tensioni nei veicoli ibridi consentono di ridurre le dimensio- ni 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 erogare coppia al motore, mentre il turbocompressore/compressore volumetrico convenzionale deve es- sere sostituito o affiancato da uno elettrico che aggiunga coppia du- rante il funzionamento. La fornitura di protezione contro le sovratensioni transienti per queste e altre funzioni richiede l’uso di transistor di potenza a effetto di campo (FET), caratteriz- zati per funzionare fino a 100 V. La propulsione 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 inol- tre il supporto per la commutazione a frequenze estremamente elevate. Mettere a disposizione FET in grado di raggiungere queste elevate tensio- ni e frequenze è un’ulteriore sfida nel campo dell’elettronica automotive. I FET di potenza in silicio sono caratte- rizzati per tensioni sufficientemente elevate per gestire i carichi su batte- rie 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 ten- sione, che uniscono batterie a 12 V e a 48 V, necessitano di conversione CC/CC bidirezionale per proteggere i circuiti e garantire la funzionalità. Anche le tensioni più elevate, legate alla propulsione e alla carica esterna, verranno fornite da grandi quantità di celle collegate in serie. La gestione delle batterie necessita di un’intelli- genza di controllo avanzata in grado di monitorare il caricamento, lo scari- camento 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 au- tomotive richiedono tecnologie elet- troniche innovative nella gestione dell’energia e lungo l’intera catena del segnale. Mentre le case auto- mobilistiche e i fornitori Tier 1 per- corrono la strada verso un aumento dell’automazione alla guida, dell’e- lettrificazione, della sicurezza, del comfort e della praticità, potranno sempre contare su collaborazioni competenti nei campi delle innovati- ve tecnologie a semiconduttori e dei sistemi automotive. H.P. Beckemeyer, direttore, Sistemi Automotive,Texas Instruments (TI). INDUSTRIA AUTOMOTIVE DOSSIER Per HEV ed EV sono necessarie soluzioni elettroniche per la trazione ad alta potenza e la ricarica rapida.