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EDA/SW/T&M HEV/EV TEST 75 - ELETTRONICA OGGI 471 - GIUGNO-LUGLIO 2018 nel veicolo, come il motore e il generatore. L’alimentazione CC della batteria viene convertita in CA per alimentare il motore. Allo stesso modo, la potenza AC generata dalla frenata ri- generativa viene convertita in corrente continua da immagaz- zinare nella batteria. L’importanza dell’efficienza nella conversione ad alta potenza è importante L’analisi dell’efficienza della conversione di potenza va- luta quanto sia efficace la conversione di una forma di energia in un’altra. L’efficienza viene misurata sempli- cemente dividendo la potenza in uscita in watt in base alla potenza in ingresso in watt ed espressa in percen- tuale. L’efficienza dei convertitori di potenza è in genere superiore al 90%. Maggiore è l’efficienza di un processo di conversione di potenza, minore è la potenza dissipa- ta. Massimizzare l’efficienza della conversione di poten- za è importante in quanto la potenza sprecata ha costi elevati. L’efficienza di conversione ad alta potenza si tra- duce in un costo inferiore per l’energia consumata, in una ricarica più rapida e meno frequente, per una mag- giore gamma di veicoli, con un ingombro ridotto e una maggiore compatibilità ambientale. I rapidi progressi nei mercati HEV/EV stanno evidenziando la necessità di tecniche di conversione della potenza con maggiore efficienza in quanto l’elettrificazione dei veicoli aumen- ta in popolarità. Questi sviluppi contribuiscono alla ne- cessità di misurare e gestire correttamente il consumo energetico nella progettazione. La misurazione accu- rata della conversione di potenza è fondamentale per ridurre il consumo di energia e migliorare l’efficienza della conversione della potenza. Le sfide nel test del convertitore di potenza Avanzati semiconduttori wide bandgap come il car- buro di silicio (SiC) e il nitruro di gallio (GaN), con- sentono l’operatività ad alta tensione e ad alta potenza nei HEV/EV. Come con qualsiasi nuova tecnologia, ci sono nuove sfide da affrontare. Gli ingegneri devono considerare le implicazioni di progettazione e test ad alta tensione e alta potenza per ridurre al minimo i co- sti, rispettare le norme di sicurezza, evitare guasti del circuito, interferenze elettromagnetiche (EMI), proble- mi termici e così via. Le apparecchiature di test adatte per gestire alta tensione e alta potenza possono essere molte volte più costose rispetto alle apparecchiature a bassa potenza. I costi operativi aumenteranno, poi- ché la quantità di elettricità consumata da una fonte di alimentazione di 10 kW è dieci volte quella di 1 kW quando si acquisisce la piena potenza. Tutto questo potere crea un’enorme quantità di calore che deve essere dissipata. Il sistema di raffreddamento aiuta a mitigare il calore ma a costo di un ingombro maggio- re. Per conformarsi alle normative sulla sicurezza ad alta tensione, è necessario prendere in considerazio- ne un sistema di disconnessione di sicurezza. I piani di supporto e manutenzione diventano più complessi se questi sistemi devono essere implementati in tutto il mondo. Tutto ciò genera costi elevati. I convertitori di potenza negli HEV/EV hanno un flusso di energia bidirezionale. Il test dei sistemi e dispositivi energetici bidirezionali e rigenerativi richiede una soluzione a 2 quadranti per il source and sink (generazione e assor- bimento), proprio come la batteria. In un ambiente di progettazione e test, una batteria non è uno strumen- to di test efficace in quanto non è possibile impostare la tensione o altre caratteristiche per il test specifico che è necessario effettuare. Molte soluzioni esistenti ricorrono all’uso di strumenti separati per il source and sink, ovvero alimentatori DC e carichi elettronici in quanto vi è una mancanza di strumenti disponibili per rispondere adeguatamente a tali esigenze di test. Questo approccio comune non è solo difficile da attua- re, ma occorre anche coordinare il controllo e l’acqui- sizione dei dati degli strumenti. Ci sono anche discon- tinuità nella transizione tra source and sink, causando un potenziale “deadband” quando si collegano la sor- gente DC e il carico elettronico per testare i dispositivi bidirezionali. Alcuni potrebbero persino richiedere un diodo di blocco dell’alimentazione per isolare e impe- dire che la corrente inversa ritorni alla sorgente DC quando il dispositivo riceve attivamente energia, ridu- cendo in tal modo il controllo e la precisione. Fig. 1 – In un tipico HEV/EV, i convertitori dipotenzasononecessaripertrasformare una forma di energia in un’altra da fonti interne o esterne