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TECH INSIGHT NEWS TECHNOLOGIES 24 - ELETTRONICA OGGI 495 - GIUGNO/LUGLIO 2021 Maggiore autonomia per le auto elettriche Francesco Ferrari Per consentire alle auto elettriche di percorrere distanze maggiori si possono potenziare e ottimizzare le batterie, strada questa intrapresa da molti produttori, ma si possono però anche migliorare le caratteristiche del gruppo propulsore. Questa seconda strada è stata oggetto di studio di un team del Fraunhofer IZM che sta sviluppando un inverter particolarmente efficiente rispetto agli attuali. Nel progetto SiCeffizient, gli esperti del Fraunhofer IZM stanno realizzando transistor per questo tipo di dispo- sitivi e si sono rivolti a quelli in carburo di silicio (SiC) che risultano particolarmente efficienti dato che dissipano meno calore mentre la corrente elettrica li attraversa. In particolare, quando il veicolo sta accele- rando, frenando o viaggiando ad alta velo- cità, l’inverter dissipa molto calore poiché fluiscono grandi quantità di corrente tra mo- tore, inverter e batteria, e viceversa. I semiconduttori SiC possono contribuire a ridurre questa dissipazione e i ricercatori del progetto SiCeffizient di IZM ritengono che, ottimizzando la trasmissione, l’autono- mia delle auto elettriche possa essere estesa fino al sei percento. Questo valore potrebbe sembrare non molto elevato, ma in realtà si tratta di un ottimo risultato quando si tratta di auto elettriche. Gli elementi di raffreddamento degli inverter di potenza sono stati quindi completamente ridisegnati, con l’obiettivo di mantenere i se- miconduttori a temperature più basse man- tenendo la stessa capacità di dissipazione Per raffreddare i transistor SiC, gli esperti hanno creato un elemento di raffreddamento con pareti relativamente sottili mediante la stampa 3D. Questo elemento è disposto in modo tale che i transistor poggino su una piastra metallica di soli pochi millimetri di spessore. Di conseguenza, i transistor si avvicinano maggiormente all’acqua del sistema di raffreddamento e questo facilita la dissipazione del calore. Per evitare che la sottile piastra me- tallica si deformi sotto carico, le alette di raffreddamento sono modellate dalla stampante 3D in modo tale da supportare le piastre metalliche proprio come fanno le colonne con una cupola. Occorre considerare inoltre che i moduli di potenza sono sempre composti da materiali diversi e, quando ri- scaldati, si espandono a velocità così diverse che si verificano forti sollecitazioni nella struttura, e questo può causare la rottura e il malfunzionamento dell’inverter. Il nuovo elemento di raffreddamento risolve anche questo problema dato che le piastre metalliche sono in grado di compensare le sollecitazioni che si verificano quando vengono riscaldate o raffreddate deformandosi solo leggermente. Di conseguenza, l’intera struttura termoelettrica è molto flessibile. Un altro elemento che riduce lo stress nei nuovi moduli per gli inverter di potenza sono i collegamenti. I moduli non sono collegati ad altri componenti elettronici, come accade di solito, da solide piste conduttrici in rame. La struttura che comprende l’elemento di raffreddamento e i transistor SiC è, invece, collegata al resto del sistema elettronico da fili di rame flessibili e intrecciati. Il nuovo inverter di potenza sarà testato presso il partner di progetto Robert Bosch nei prossimi mesi e Porsche installerà il dispositivo in un power train di nuova concezione. Inverter di potenza per i power train Porsche (Fonte: Fraunhofer IZM)