EO_448

components

PASSIVES

- ELETTRONICA OGGI 448 - SETTEMBRE 2015

Controllo motore: il ruolo

dei componenti passivi

toricamente le auto con motore a combustione interna

hanno un solo motore elettrico ad alta corrente: lo start-

er. Questa unità da 12V/100A (valori tipici) non richiede

un controllo sofisticato in quanto il suo comportamento è di

tipo on/off e il suo compito consiste molto semplicemente nel

fornire la tensione di 12V necessaria per l’avviamento del

motore stesso. Gli altri motori presenti a bordo, come quelli

dei tergicritalli, sono di piccole dimensioni e controllabili con

facilità.

Le odierne automobili, per contro, sono equipaggiate con de-

cine di motori di piccole e medie dimensioni, utilizzati per for-

nire la potenza necessaria per comandare i finestrini, regolare

la posizione dei sedili, degli specchietti esterni e delle prese

d’aria. Il numero dei cablaggi di un moderno veicolo, richiesti

per la gestione di tutte queste funzioni, è divenuto così elevato

che i motori sono ora connessi in rete in quanto i singoli fili

occupano troppo spazio, mentre il loro numero si riflette ne-

gativamente sul peso e sul costo della BOM (Bill of Material),

oltre a comportare l’insorgere di notevoli problemi in termini di

localizzazione e messa a punto di eventuali guasti.

Con l’avvento dei veicoli elettrici (HV - Electric Vehicle) e

ibridi (HEV - Hybrid Electric Vehicle) la situazione è divenuta

più complessa. I sistemi presenti nei veicoli elettrici devono

istradare potenza elevate (dell’ordine di centinaia di A e V o

anche più) ai motori montati delle ruote (i motori della Toyota

Prius, ad esempio, operano a 200V) che devono quindi essere

progettati con molta cura per soddisfare i requisiti imposti in

termini di prestazioni.

Il controllo del motore, ovviamente, non è limitato al classico

MOSFET che commuta la potenza verso questi motori e ai pro-

cessori che fanno girare gli algoritmi di controllo del motore

per alimentare/disalimentare i MOSFET. Sebbene i componenti

attivi siano sicuramente dispositivi critici, vi sono molti altri fat-

tori da tenere in considerazione. La necessità di fornire energia

e di controllare un’ampia gamma di motori, da quelli di media a

quelli ad alta potenza, sta contribuendo a spostare l’attenzione

su due categorie di componenti passivi:

•

I resistori di rilevamento per l’anello del controllo del mov-

imento che permettono al controllore del motore di conos-

cere con precisione il comportamento del motore e la cor-

rettezza del suo funzionamento. L’assolvimento di questi

compiti diventa più arduo all’aumentare del valore di cor-

renti e tensioni

•

I connettori preposti alla gestione della tensione e della po-

tenza che devono garantire caratteristiche quali compattez-

za dimensionale, costo ridotto, sicurezza di utilizzo, facilità di

connessione/disconnessione per l’esecuzione dei collaudi

in fabbrica e delle riparazioni sul campo, oltre all’affidabil-

ità necessaria per l’uso in un ambiente ostile come quello

automotive.

Rilevamento del flusso di corrente

Quando è necessario conoscere il comportamento del motore

ed eseguire un confronto con le azioni impostate (posizione ve-

locità) bisogna implementare una funzione di retroazione. Per far

ciò è possibile ricorrere a un encoder ad albero (a effetto Hall,

ottico, magnetico) o al rilevamento del flusso di corrente attra-

verso gli avvolgimenti del motore. In linea generale i progettisti

preferiscono utilizzare questo secondo approccio, meno costoso

e più semplice da implementare rispetto al primo.

Bill Schweber

Mouser Electronics

Oltre ai tradizionali MOSFET e ai processori, i

componenti passivi quali resistori di rilevamento

e connettori sono elementi che devono essere

scelti con particolare attenzione

Un motore elettrico con i connettori ad alta tensione