Dynamis PRC e Vicor Corporation risolvono le sfide nel passaggio ai prototipi di auto elettriche

Dynamis PRC, il principale team italiano di corse automobilistiche studentesche, in collaborazione con Vicor Corporation affronta le sfide legate al peso e alla potenza dei veicoli nel passaggio ai prototipi di auto elettriche. Gli innovativi convertitori DC-DC di Vicor contribuiscono alla riduzione del peso dell'auto da corsa quando questa è alimentata dalla batteria principale per soddisfare le esigenze di alimentazione a 12 V.

Dynamis PRC, il team Formula Student del Politecnico di Milano, che ad oggi conta oltre 100 studenti, ha iniziato a sviluppare il suo primo prototipo di vettura elettrica nel 2020. Tale vettura ha già preso parte a ben quattro competizioni europee nei Paesi Bassi, in Ungheria, in Italia e in Germania. La squadra ha vinto le competizioni olandesi e italiane ed ha raggiunto il terzo posto nell'evento FSG. Il team progetta e realizza ogni anno un prototipo di auto da corsa, per gareggiare nel campionato internazionale Formula SAE. Dopo ben 15 anni nella categoria motori a combustione, Dynamis PRC ha raggiunto la quarta posizione nella classifica mondiale Formula Student Combustion. Attualmente il team è in procinto di passare dal motore a combustione a quello ad energia elettrica, che consentirà di migliorare notevolmente il progetto e le prestazioni complessive del veicolo. Fattori critici per la progettazione in campo automobilistico sono ovviamente il peso, le dimensioni e la potenza. La principale innovazione è stata la riduzione del peso, che è passato da oltre 20 kg per il motore originale a quattro motori elettrici da soli 3,5 kg ciascuno, montati su ognuna delle ruote. Ogni motore è controllato in modo indipendente al fine di ottimizzare le prestazioni sia di trazione che di frenata. Tra i nuovi componenti più importanti per il nuovo mezzo c'è un accumulatore, un Sony VTC6 660 celle con lo scopo di fornire fino a circa 550 V.

Per fornire l'alimentazione a bassa tensione a 12 V richiesta dal veicolo, nell'impianto elettrico è stata inclusa anche una batteria LiFePO4, con un'autonomia però molto bassa. Per risolvere questa sfida, Dynamis ha quindi deciso di utilizzare il circuito a 12 V esistente, alimentato dalla batteria a bassa tensione, che aveva lo scopo di alimentare i PCB di bordo, i sensori e le apparecchiature di telemetria. Dynamis avrebbe quindi ridotto la tensione dall'accumulatore ad alta tensione ed estratto i 12 V, utilizzando due moduli convertitori DC-DC. Questo metodo sarebbe stato utilizzato per soddisfare la parte più impegnativa del carico a bassa tensione, fornendo 600 W - 50 A a 12 V allo scopo di alimentare le ventole di raffreddamento e la pompa dell'acqua di raffreddamento. Tutto il sistema del convertitore DC-DC doveva essere affidabile, poiché un guasto avrebbe causato l'arresto del sistema di raffreddamento, portando ad un aumento incontrollato delle temperature del motore e dell'inverter.

Dopo una attenta ricerca, Dynamis ha optato per il modulo DCM4623 di Vicor ritenendolo in grado di soddisfare pienamente tutti i requisiti di sistema. Vicor Corporation, leader nel settore del Power ed elettronica di potenza, progetta, sviluppa, produce e commercializza componenti modulari di potenza e sistemi di alimentazione completi basati su un portfolio di tecnologie brevettate. Vicor fornisce al mercato del Power una vasta gamma di prodotti tra cui dispositivi per l'elaborazione dati di elevate prestazioni, apparecchiature industriali e per automazione, infrastrutture di telecomunicazioni e di rete, veicoli e trasporti, aerospaziale e difesa.

Il modulo convertitore DC-DC di Vicor può funzionare in modalità array con un'alimentazione in ingresso dall'accumulatore, che può variare da 550 V fino a 330 V quando le batterie si scaricano durante una gara. Dynamis PRC ha trovato in Vicor un valido partner disposto a supportare il proprio progetto fornendo i moduli e l'assistenza tecnica anche nel processo di progettazione grazie al suo team di ingegneri. Vicor Corporation non si è però solo limitato a fornire l'assistenza tecnica necessaria nella fase di messa a punto del progetto. Anche una documentazione tecnica dettagliata corredata di datasheet e whitepaper è stata resa disponibile da Vicor per ottimizzare la fase di progettazione del prototipo. I piani per il futuro includono un doppio sistema a bassa tensione, con 48 V per le apparecchiature di raffreddamento e 12 V per tutta l'elettronica di bordo. Questo sistema utilizzerà moduli Vicor per convertire l'alta tensione dell'accumulatore fino ai 48 V necessari, ed ulteriori moduli per convertire i 48 V in 12 V.