I semiconduttori di potenza sono componenti fondamentali per i veicoli ibridi ed elettrici. Nella sua veste di leader tecnologico nel mercato dei dispositivi al carburo di silicio (SiC), ROHM fornisce dal 2012 tali prodotti alle principali case automobilistiche per la produzione di veicoli elettrici e ibridi. L’azienda considera come sua mission la produzione di moduli di potenza che soddisfino costantemente elevati standard di affidabilità.
Nell’ambito dei veicoli a propulsione elettrica le prospettive di crescita sono notevoli e negli anni a venire sulle strade d’Europa si potrà contare su un numero crescente di veicoli ibridi ed elettrici. Tuttavia, per integrare i veicoli elettrici con successo nel panorama della mobilità sostenibile, è necessario superare gli ostacoli tecnologici esistenti con l’ausilio di concept innovativi. Le case automobilistiche concordano sul fatto che con l’approccio convenzionale non è sempre possibile soddisfare gli standard di potenza richiesti dai veicoli elettrici. L’autonomia di un’auto elettrica rispecchia direttamente l’efficienza del suo gruppo propulsore e del suo sistema di gestione dell’energia. Inoltre, l’infrastruttura necessaria, come i potenti sistemi di ricarica rapida che raggiungono ormai la potenza di parecchie centinaia di chilowatt, sono tenuti analogamente a rispettare i limiti di dimensioni e di efficienza rigorosamente prestabiliti. In virtù delle sue specifiche proprietà fisiche, il carburo di silicio rappresenta una valida risposta a questi nuovi requisiti di mercato.
Ricarica rapida con i semiconduttori di potenza SiC
Al momento l’autonomia e i lunghi tempi di ricarica sono i maggiori ostacoli alla diffusione dei veicoli elettrici. Affinché il cliente finale si persuada della bontà dell’elettromobilità parecchie case automobilistiche puntano sui sistemi di ricarica rapida che dovrebbero facilitare l’impiego di automobili elettriche. Per una ricarica rapida è necessaria una potenza maggiore per poter ricaricare la batteria in tempi sempre più brevi. Poiché il volume di spazio disponibile all’interno del veicolo è limitato il sistema di ricarica della batteria deve offrire una densità di potenza elevata, solo in questo modo è possibile integrare tali sistemi nel veicolo. Si stimano necessarie potenze di ricarica considerevolmente superiori a 50 kW, che è la potenza di ricarica rapida attualmente utilizzata. In Asia, e in particolare in Giappone, è diffuso il sistema di ricarica rapida Chademo, uno standard che utilizza una potenza di ricarica in c.c. di 50 kW, anche se già nel 2016 è stato annunciato l’ampliamento della potenza a 150 kW. L’associazione Charging Interface Initiative (CharIN) istituita da Audi, BMW, Daimler, Mennekes, Opel, Phoenix Contact, Porsche, TÜV Süd e Volkswagen traina in Europa lo sviluppo e l’affermazione di un sistema di ricarica combinato (Combined Charging System, CCS) come standard per la ricarica di veicoli elettrici a batteria di ogni genere. Il CCS riunisce le funzioni di ricarica in c.a. monofase e trifase, e la funzione di ricarica rapida in c.c. con un sistema a connettore con protocollo di comunicazione (Combo 2). Per quel che riguarda le potenze di ricarica il CCS è orientato a potenze fino a un massimo di 350 kW. È comune a tutti i sistemi di ricarica rapida l’esigenza di allestire le stazioni di ricarica con un design compatto ed efficiente e gli attuali moduli di potenza SiC consentono di realizzare sistemi con la densità di potenza e l’efficienza richiesti.
ROHM membro di CharIN
In qualità di membro regolare di CharIN, ROHM garantisce un contributo alla creazione e all’ulteriore sviluppo del mercato dell’elettromobilità approntando soluzioni con circuiti integrati per la gestione della potenza, resistenze e componenti discreti e soprattutto tecnologie SiC di ultima generazione. Si Ritiene che tali prodotti garantiranno una significativa riduzione delle dimensioni e del peso del sistema nonché un abbattimento dei costi totali di esercizio. La lunga esperienza di ROHM nella ricerca e produzione di dispositivi in carburo di silicio permette all’azienda di avere una vision chiara sull’evoluzione dell’elettromobilità. In questo contesto CharIN è l’organizzazione perfetta per la condivisione delle esperienze di ROHM in questo campo e per accelerare il potenziamento dell’elettromobilità. Si potrà infatti disporre delle tecnologie più moderne per dispositivi di ricarica rapida onboard e offboard, convertitori c.c.-c.c. ad alta potenza e per un efficiente inverter di trazione. L’aspetto dei sistemi futuri per l’infrastruttura di ricarica dipenderà dall’intercompatibilità dell’architettura di sistema tra veicoli e stazioni di ricarica. L’approccio comune è che la stazione di ricarica adegui la tensione in uscita alla tensione della batteria del veicolo. Per migliorare il sistema l’energia si può eventualmente trasmettere al veicolo con una tensione più elevata e ridurre così le sezioni dei cavi di connessione. Le stazioni per i sistemi di ricarica rapida in c.c. rappresentano un interessante campo di applicazione per i moduli SiC. Per conseguire obiettivi ambiziosi riguardo la densità di potenza e l’efficienza del sistema è necessario l’impiego di transistori e diodi SiC. Tuttavia, è sempre opportuno avere un corretto approccio al sistema, al grado di isolamento e all’architettura o modularità del sistema di ricarica. La tecnologia dei veicoli elettrici muterà il paesaggio della mobilità nel giro di pochi anni. A causa degli elevati requisiti in fatto di efficienza, si abbandoneranno le soluzioni tradizionali a favore dei nuovi concept e, grazie alle loro proprietà fisiche ottimizzate, i moduli SiC sono un elemento centrale di questo nuovo scenario. ROHM sta lavorando per soddisfare costantemente con i suoi moduli le esigenze del mercato automotive.
