L'elettronica di potenza innovativa che modella il futuro dei veicoli elettrici
In un importante passo avanti verso l'elettrizzazione del settore dei trasporti europei, il progetto SCAPE, coordinato da Rina Consulting SPA e dall'Istituto di Ricerca per l'Energia della Catalogna (IREC), ha introdotto una soluzione innovativa per i veicoli elettrici (VE). Questo progetto finanziato dall'UE, con il numero di grant 101056781 e una durata dal 2022 al 2026, è finalizzato a migliorare l'elettronica di potenza per i VE.
L'approccio innovativo di SCAPE introduce controlli avanzati e strategie di gestione predittiva della salute (PHM) per i VE. L'approccio proattivo della PHM améliora la affidabilità, riduce i tempi di fermo e aumenta la fiducia degli utenti nei veicoli elettrici.
Al centro dei convertitori di potenza di SCAPE c'è un blocco di base: una cella di commutazione, che incorpora la tecnologia avanzata dei semiconduttori di potenza. Più celle di commutazione si interconnettono per formare 'gambe del convertitore', che poi si combinano in convertitori di potenza completi. La tecnologia unica di incapsulamento del chip di SCAPE posiziona i chip dei semiconduttori di potenza direttamente all'interno della scheda stampata, riducendo la resistenza termica e l'induttanza parassita del circuito di potenza, migliorando così l'efficienza e la densità di potenza.
Il progetto introduce anche una soluzione standardizzata, modulare e scalabile per i convertitori di potenza nei VE. Questo approccio modulare consente di creare convertitori di potenza per diverse dimensioni di veicoli, dai piccoli veicoli urbani ai camion elettrici pesanti.
Una caratteristica chiave dei convertitori di potenza di SCAPE è l'integrazione di un inverter di trazione e un caricabatterie a bordo in un'unica unità. Un sistema di monitoraggio online (OMS) è in grado di effettuare misurazioni online dell'impedenza interna del modulo della batteria, un parametro direttamente legato allo stato di salute (SoH) della batteria. Un gemello digitale del powertrain funziona in parallelo con il funzionamento del powertrain, elaborando i dati dall'OMS e valutando continuamente lo stato di salute del sistema.
Le azioni di PHM includono avvertimenti di manutenzione predittiva e redistribuzione del carico tra le celle di commutazione, le gambe del convertitore e i moduli della batteria. Queste azioni contribuiscono alle capacità di manutenzione predittiva del progetto, riducendo i rifiuti elettronici e migliorando le prestazioni ambientali.
Migliorando l'efficienza del powertrain, SCAPE contribuisce a estendere l'autonomia dei VE, ridurre le dimensioni della batteria e ridurre i costi del veicolo. Il progetto si allinea agli obiettivi della Commissione Europea, contribuendo significativamente alla decarbonizzazione dei trasporti e alla resilienza industriale. Inoltre, SCAPE promuove la sovranità tecnologica europea standardizzando la tecnologia della cella di commutazione e supportando lo sviluppo di una catena di fornitura robusta e
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