Nel vasto settore dell’elettronica Automotive riveste un ruolo molto importante il sistema di alimentazione, specialmente nelle automobili dotate del sistema start-stop. Questo sistema sempre più inserito nelle automobili, consente di spegnere e riavviare automaticamente il motore durante le soste nel traffico, ai semafori e in tutte le situazioni ove si verifichi attesa per la marcia. Nella fase di riavvio del motore si verificano picchi di corrente elevati che provocano l’abbassamento del valore di tensione di alimentazione di 12 V fino a dimezzarsi. La conseguenza di ciò è che gli apparati elettronici di bordo, quali ad esempio l’autoradio, il dispositivo di navigazione, il sistema di refrigerazione, di ventilazione eccetera, possono subire seri malfunzionamenti e addirittura il danneggiamento della componentistica elettronica. Per ovviare a questo problema è stata progettata una unità di controllo del convertitore DC-DC di alta potenza (ECU) che stabilizza l’alimentazione a 12 V durante la fase di riavvio del motore. Appare evidente quale sia l’importanza ma anche la criticità dell’affidabilità dell’unità di controllo ECU che deve gestire tutto il sistema di alimentazione nelle sue molteplici variabili di carico, conseguentemente deve essere veramente valido il test della funzionalità del convertitore DC-DC di potenza ECU sotto carico.
Introduzione
Come in tutti test di apparati elettronici anche nella verifica della funzionalità del convertitore DC-DC di alta potenza per automotive, occorre effettuare tre importanti fasi: emulazione, simulazione, set di misure. Nella fattispecie viene realizzata l’emulazione dell’alimentazione in ingresso al convertitore, la simulazione del carico complessivo dei dispositivi elettronici, le misure relative all’efficienza del convertitore e della sua stabilità. La Keysight rende disponibile una specializzata famiglia di strumenti idonei per il test dei convertitori DC-DC per automotive che consentono una semplice e rapida misura dei parametri del convertitore. In particolare, lo strumento TS-8989: un vero e proprio tester specializzato nelle misure di dispositivi del settore Automotive. Anche la Tektronix si pone sul mercato della strumentazione per i test dei convertitori DC-DC per Automotive proponendo il software POPWR in combinazione con l'oscilloscopio MSO-5000 per la caratterizzazione delle prestazioni dei convertitori. L'azienda Chroma fornisce un interessante sistema automatizzato di test dei covertitori DC-DC costituito da un'architettura hardware e software, la Chroma 8000 ATS, in grado di effettuare valutazioni prestazionali anche di sistemi di accumulatori, stazioni di carica EVSE e drivers di trazione motori. Questa architettura di tipo "open" prevede un'ampia scelta di tool hardware di test, come alimentatori AC e DC, carichi elettronici, analizzatori di potenza, strumentazione digitale di misura e schede analogiche e digitali I/O.
Il funzionamento di un convertitore DC-DC sistema start-stop
Durante la marcia dell’automobile, ossia quando non è in funzione il sistema start-stop, la batteria di alimentazione dell’auto viene direttamente inviata ai dispositivi di bordo mediante un contatto chiuso del relais di by pass dell’unità ECU. Quando si attiva il sistema di start-stop, l’unità ECU con trasformatore step-up riceve un segnale di abilitazione (crank signal), il contatto del relais di by pass si apre e la batteria si pone così all’ingresso del convertitore DC-DC che entra nella piena funzionalità in modalità boost. Quando il livello di tensione di alimentazione scende al di sotto dei 12 V, il convertitore incrementerà il livello di tensione fino a riportarlo al valore di 12 V. Una volta ripristinato il valore nominale di 12 V, il convertitore viene disattivato e il contatto del relais di by pass si chiude in modo che la batteria alimenti direttamente il carico. Nella figura 1 è riportato [...]
ATTENZIONE: quello che hai appena letto è solo un estratto, l'Articolo Tecnico completo è composto da ben 2082 parole ed è riservato agli ABBONATI. Con l'Abbonamento avrai anche accesso a tutti gli altri Articoli Tecnici che potrai leggere in formato PDF per un anno. ABBONATI ORA, è semplice e sicuro.
L’elettronica implementata in un sistema automotive deve essere molto robusta e rispettare quindi i vincoli di design molto stringenti. In tutto questo anche i convertitori dc-dc hanno le sue problematiche da tener bene in considerazione soprattutto quando si parla di efficienza.