di Patrick Wadden |
La previsione delle roadmap tecnologiche dell’industria automobilistica è, notoriamente, una sfida. La lunga e complessa fase di progettazione dei veicoli elettrificati rende poi questa previsione ancora più difficile. A differenza di altri settori, l’acquisto di un’auto rappresenta un investimento a lungo termine, il che impone un approccio metodico e rigoroso. Tuttavia, nonostante queste sfide, emergono due chiare tendenze nell’elettrificazione automobilistica che si verificheranno nei prossimi tre-cinque anni.
Il nuovo approccio modulare
I design modulari possono ridurre la complessità nello sviluppo, semplificare la gestione della catena di approvvigionamento e i costi di stoccaggio, accelerando il tempo necessario a generare entrate.
Ad esempio, se il sistema di intrattenimento dell’auto dovesse riscontrare un problema, il concessionario non chiamerà un tecnico specializzato in radio per la riparazione, ma smonterà il pannello centrale e sostituirà l’intero modulo principale. Con le principali case automobilistiche che lanciano fino a 15 diversi modelli in un periodo di tre anni, la transizione verso i design intercambiabili è ormai una pratica consolidata. Gli ingegneri dei gruppi propulsori stanno adottando questa strategia per riutilizzare il medesimo design di base su diverse piattaforme di veicoli, ciascuna con diverse caratteristiche e fasce di prezzo.
Questa tendenza diventerà sempre più evidente quando la quota di veicoli gestita da sistemi elettronici passerà dall’attuale 34% a oltre il 50% nei prossimi anni. I moduli di potenza ad alta densità, ad esempio, contribuiscono a ridurre lo spazio di imballaggio e il peso, e possono quindi migliorare l’autonomia. E questa transizione sarà guidata da ulteriori tecnologie modulari, tra cui lo sterzo elettrico e il freno elettrico, che funzionano grazie al sistema elettrico, anziché all’alternatore. Questi sostituiscono componenti meccanici con una batteria, una scatola di controllo cablata e un attuatore. Ciò aiuta a spiegare perché le tre principali case automobilistiche statunitensi hanno stanziato 100 miliardi di dollari l’anno scorso per nuove piattaforme veicolari, pur licenziando migliaia di ingegneri meccanici e continuando a cercare disperatamente ingegneri e esperti di elettrificazione per rimpiazzarli.
L’ascesa delle batterie da 48V
L’industria automobilistica continua a mantenere una stretta relazione con le affidabili batterie da 12V, che hanno dimostrato la loro efficacia, ad esempio, durante il freddo inverno, garantendo l’avviamento dei veicoli.
La chimica di queste batterie assicura che il motore parta anche in condizioni glaciali, un vantaggio che le batterie al litio da 48V non possono eguagliare. Tuttavia, l’integrazione di applicazioni specifiche con batterie da 48V sta guadagnando costantemente terreno. Negli ultimi anni, abbiamo assistito a un aumento dell’adozione di batterie da 48V, soprattutto in componenti ausiliari di dimensioni ridotte, come ventilatori, soffianti e refrigeratori.
Un altro esempio è la sospensione attiva, un sofisticato circuito elettronico progettato per compensare lo spostamento del peso all’interno del veicolo. Il ciclo di lavoro su questi sistemi è estremamente basso quando si viaggia a 60 mph su un’autostrada, ma quando si prende una rampa di uscita, il peso si sposta e la sospensione attiva può fornire abbastanza corrente per portare i livelli di potenza a un picco di 4 o 5 kW. Fare ciò con una batteria da 12V richiede un’enorme quantità di corrente, oltre all’impiego di cavi e cablaggi correlati. Lo stesso vale per le pompe dell’acqua, dove un’unità di alimentazione da 12V può richiedere fino a nove metri di cavo a causa di fattori come l’immunità ai campi parassiti, la perdita, la distanza e le interferenze elettromagnetiche. Ciò sta spingendo molti nuovi sottosistemi automobilistici emergenti a favore delle batterie a 48V, i cui cavi pesano appena il 10% di quelli da 12V. Il bus che trasporta i 48V in tutto il veicolo può essere realizzato con cavi e cablaggi molto più sottili e leggeri, riducendo quindi il peso e migliorando l’autonomia del veicolo.
Attualmente, gli Oem stanno facendo sforzi significativi per ridurre il peso dei cavi e dei cablaggi dell’auto, che possono superare le 150 libbre, e potrebbero essere notevolmente ridotti semplicemente passando a cavi da 48V più leggeri. Tuttavia, l’economia e il livello di investimento richiesto per la riconversione del reparto produttivo da 12 a 48V rimangono spaventosi per molti costruttori di auto, fornitori di livello 1 e produttori di componenti.
Queste aziende hanno sviluppato l’intera infrastruttura di alimentazione basata su una tecnologia più datata e continuano a cercare di ottimizzare i costi.
Tuttavia, una maggiore efficienza e la riduzione delle perdite di potenza costituiscono una motivazione inequivocabile per passare ai moduli di alimentazione e al bus a 48V. Il tradizionale sistema da 12V presto avrà dei concorrenti, e i produttori di auto che rifiutano di adattarsi pagheranno un prezzo elevato in futuro.
Patrick Wadden, Global Vice President of Automotive Business Development
di Vicor
