Più autonomia per le elettriche grazie all'inverter

La maggior parte degli sforzi per migliorare l'autonomia delle auto elettriche passa per lo sviluppo delle batterie, ma non è l'unico elemento su cui si può lavorare. Anzi, spesso l'energia disponibile potrebbe semplicemente essere sfruttata meglio rendendo più efficienti gli altri sistemi prima ancora di aumentare dimensioni o densità degli accumulatori. Partendo da questo principio, Infineon ha sviluppato una nuova tecnologia applicata agli inverter del sistema propulsivo, chiamata Endopack Cell, che potrebbe migliorare l'autonomia dei veicoli fino al 7%.

Il segreto non sta in un nuovo componente elettronico, ma nel modo in cui viene integrato. Anziché montare i semiconduttori di potenza su un supporto separato, Infineon li incorpora direttamente nella struttura del circuito stampato, riducendo le perdite di energia e permettendo di realizzare inverter più compatti ed efficienti.

Un nuovo modo di costruire l'inverter

Componente fondamentale della trazione elettrica, l'inverter trasforma la corrente continua fornita dalla batteria in corrente alternata per alimentare il motore, regolando la potenza erogata in funzione delle condizioni di guida. Ma nel processo ci sono dispersioni di energia che possono essere ridotte.

Endopack Cell utilizza transistor Mosfet in carburo di silicio (SiC) della famiglia Automotive Gen2p CoolSiC, progettati per lavorare con tensioni fino a 1.200 V. La particolarità è che sono integrati direttamente nel circuito stampato (PCB, Printed Circuit Board), anziché nei tradizionali moduli di potenza. Questa soluzione permette di accorciare i collegamenti elettrici e ridurre la cosiddetta "induttanza parassita", un fenomeno che può ostacolare le commutazioni dei semiconduttori e generare perdite energetiche.

Secondo quanto dichiarato da Infineon, infatti, il valore di induttanza nel sistema Endopack Cell scende da circa 20 a meno di 2 nanohenry, consentendo di ridurre del 30% le perdite di commutazione. L'efficienza dell'inverter può così raggiungere il 99,5% misurata nel ciclo di prova cinese CLTC.

Più autonomia e meno ingombro

Il beneficio più interessante per gli automobilisti è principalmente nei consumi. Sulla base dei risultati ottenuti con prototipi e simulazioni, Infineon stima che la nuova architettura possa contribuire a migliorare l'autonomia di un'auto elettrica fino al 7%. Per dare un ordine di grandezza, su una vettura con 500 km di autonomia il guadagno teorico potrebbe arrivare a 35 km senza aumentare la capacità della batteria. Non si tratta però di un incremento garantito: il risultato effettivo dipenderà dall'architettura del veicolo, dalle caratteristiche dell'inverter e dalle condizioni di utilizzo.

La nuova tecnologia promette però anche vantaggi anche in termini di compattezza, utile nella progettazione del veicolo, e nelle prestazioni generali. Infineon dichiara una densità di potenza di picco fino a 200 kW per litro, sempre sulla base di prototipi e simulazioni.

Migliora anche la produzione

Il terzo vantaggio di Endopack Cell è di ordine produttivo: utilizzando processi di progettazione e produzione dei circuiti stampati già consolidati, Infineon sostiene che sia possibile sviluppare gli inverter fino a tre volte più rapidamente rispetto alle soluzioni convenzionali. Ed è una soluzione già pronta per la produzione di massa che dovrebbe arrivare sui primi veicoli di serie nel 2027.

Inoltre, la possibilità di integrare più celle nello stesso circuito permette di utilizzare una base comune per inverter destinati a veicoli differenti, adattandone la configurazione senza dover riprogettare ogni volta l'intero sistema.

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