EO Power 34

EO POWER/AUTOMOTIVE - MAGGIO 2024 XXVIII Power/Automotive per supportare la sempre crescente necessità di poten- za riportando la corrente a valori sostenibili e riducendo al minimo il peso del cablaggio è aumentare la tensione operativa a 48 V utilizzando un’architettura zonale. I BEV odierni sono alimentati da una batteria primaria ad alta tensione (in genere 400 V o 800 V) che deve fornire energia non solo al motore elettrico di trazione ma anche a una miriade di carichi a bassa tensione, come il condi- zionatore d’aria, i sedili riscaldati e i sistemi di infotain- ment. Un PDN riduce l’alta tensione alle batterie ausilia- rie da 48 V e 12 V che alimentano questi sottosistemi. Il passaggio a un’architettura zonale a 48 V rappresenta un’opportunità abilitata dalla legge di Ohm: Power=Cur- rent×Voltage. Per la stessa erogazione di potenza, una sorgente da 12 V richiede quattro volte più corrente di una sorgente da 48 V. Pertanto, anche il conduttore da 12 V è generalmente quattro volte più spesso di uno da 48 V. Scomparsa dell’architettura centralizzata a 12 V Il sistema centralizzato a 12 V è stata la tradizionale ar- chitettura di alimentazione utilizzata nelle automobili fin dagli anni 60. Questa architettura è costituita da un ingombrante sistema di distribuzione centralizzato che contiene una serie di componenti discreti, inclusi tutti i convertitori DC-DC ad alta tensione (HV) da 48 V a 12 V. Sono necessari conduttori spessi e pesanti per portare la corrente a 12 V fino ai point-of- load. Inoltre, a causa dell’i- nefficienza di conver- sione DC-DC eredita- ta, questo sistema di potenza centralizzato genera rilevante ca- lore dal sistema di distribuzione cen- tralizzato che spesso richiede un intenso raffreddamento a li- quido, che aggiunge altro peso. Per la transizione a 48 V possono essere uti- lizzati dei moduli di potenza ad alta den- sità agli endpoint per convertire in modo Fig. 1 – La conversione in sistema a 48 V riduce l’assorbimento di corrente totale del veicolo da oltre 250 A a meno di 75 A senza influire sul contenuto elettrico del veicolo. Dal 1908, la domanda di corrente nelle automobili è cresciuta in modo esponenziale con l’aggiunta dell’elettronica per veicoli. Negli anni 60 gli OEM aumentarono la tensione da 6 V a 12 V, causando una caduta di quella corrente per la prima volta in sessant’anni. Oggi, la maggior parte degli OEM utilizza ancora il bus 12 V, nonostante la richiesta di più corrente. Nel 2023 Tesla è diventato il primo OEM ad annunciare una transizione completa al bus a 48 V in tutto il veicolo, che ridurrà drasticamente la richiesta attuale di corrente Fig. 2 – Oggigiorno esistono due PDN distinti utilizzati nel settore automobilistico: l’architettura centralizzata a 12 V e l’architettura zonale a 48 V in rapida crescita. Il primo dipende dal cablaggio spesso da 12 V, mentre il secondo attinge al sottile cablaggio da 48 V, che è molto più leggero, riduce la perdita di calore e riduce la corrente di un quarto fattore