Semiconduttori per una maggiore efficienza, comfort e convenienza dei veicoli elettrici
3Ccar (Integrated Components for Complexity Control in affordable electrified cars) nasce per affrontare queste sfide. La sua ambizione è quella di aumentare il comfort e rendere più convenienti le auto elettriche, il tutto aprendo la strada a quello che molte parti interessate ritengono essere il futuro della mobilità: le auto connesse e automatizzate. «Per dirla semplicemente, cerchiamo di neutralizzare la crescente complessità delle auto elettriche, dovuta al numero crescente di requisiti necessari per una maggiore funzionalità, efficienza e comfort in auto intelligenti elettrificate a prezzi accessibili, grazie ai semiconduttori», afferma Reiner John di Infineon Technologies, coordinatore di 3Ccar. Ma arrivare fino a qui non è stato così facile come sembra da questa breve descrizione. Il progetto ha studiato tre componenti essenziali dei veicoli elettrici: il gruppo propulsore, la batteria e i sistemi a celle a combustibile e li ha riprogettati completamente per includere semiconduttori altamente innovativi in grado di aumentare la loro efficienza energetica, economicità e affidabilità. Successivamente, ha collegato questi componenti tramite l’integrazione funzionale, termoelettrica, elettromeccanica, elettronica e nanoelettronica. «È una mentalità completamente diversa, che si allontana dalle tradizionali architetture E/E per spingersi verso un’architettura organizzata per domini e l’integrazione di tutti i sottosistemi», spiega John. Prendiamo l’esempio della batteria: se prima potevano essere considerate il cuore delle auto elettriche, il progetto 3Ccar mirava anche a farne il loro cervello. Rispetto ai pacchi batteria standard, il sistema 3Ccar è più economico sull’intero ciclo di vita: i microcontroller incorporati consentono a ogni cellula di conoscere il suo stato attuale e di «parlare» con i suoi colleghi e altri dispositivi nell’auto. Se si verifica un problema, la cella si disaccoppia semplicemente dal cluster e l’auto continua a funzionare. Inoltre, mentre una cella della batteria difettosa viene utilizzata per la sostituzione dell’intera batteria, sarà ora possibile sostituire solo la cella malfunzionante. In altre parole, la maggiore integrazione auspicata dal progetto implica anche un maggiore partizionamento del sistema. Secondo i membri del consorzio 3Ccar, tale partizionamento è fondamentale per ottenere maggiore robustezza, semplicità, maggiore ridondanza a prova di guasto, riduzione dei costi e indipendenza di manutenzione semplificata dai fornitori. Attraverso questa visione, il progetto mette effettivamente in discussione l’approccio convenzionale di un computer centrale multifunzionale che supervisiona tutti i sistemi dell’auto. Ogni sistema di bordo, invece, è ora in grado di monitorare i dati del sensore consentendo contemporaneamente la valutazione in tempo reale e la programmazione remota. Ciò è reso possibile da algoritmi basati su modelli che possono determinare lo stato di vita e di operabilità di ciascun componente del veicolo elettrico. «Il nostro approccio sta dimostrando di avere successo e inizia a far intravedere la possibilità di adattamento industriale. Il requisito della disponibilità e del funzionamento continuato anche dopo il guasto del sottosistema è ora ampiamente accettato, in particolare per le auto altamente automatizzate nelle categorie L4 e L5», afferma John. Con le auto elettriche, connesse e automatizzate (ECA, electric, connected and automated) che si prevede diventeranno comuni nel 2030, le tecnologie sviluppate nell’ambito del progetto 3Ccar potranno velocemente trovare la loro strada verso le applicazioni commerciali.
Parole chiave
3CCAR, dimostratore, auto elettrica, diagnostica, semiconduttore, vettura automatizzata, Infineon, nanoelettronica
