Sensori per una nuova mobilità

Mar 25, 2023

Mentre le case automobilistiche si allontanano dal motore a combustione interna (ICE) verso progetti ibridi e a batteria (xEV), la sfera di implementazione che i sensori occupano all’interno di questi progetti si sta espandendo. Secondo IHS Markit, il numero di modelli xEV distinti aumenterà probabilmente dall’attuale cifra di circa 335 a 800 entro il 2030. La legislazione, gli incentivi governativi e il miglioramento delle infrastrutture di ricarica forniscono ulteriori stimoli. Le case automobilistiche devono stabilire partnership industriali in un arco di tempo relativamente breve per incorporare con successo queste nuove tecnologie di sensori nei loro progetti. Il portafoglio di sensori unificato di TDK offre una suite completa di sensori perfettamente adatti per le applicazioni automobilistiche. Il portafoglio comprende sia i requisiti ICE tradizionali che quelli xEV ampliati. Questi includono:

All'interno di un veicolo esistono meccanismi di feedback a circuito chiuso per monitorare e controllare i processi meccanici, elettronici o elettromeccanici. Il sensore, o una combinazione di sensori, produce l'input per tali sistemi, fornendo dati relativi al processo che sta monitorando. Questi dati potrebbero essere sotto forma di dati di rotazione nel caso, ad esempio, di ruote, assi e motori. Altri sistemi di feedback all'interno di un veicolo controllano la temperatura, il flusso di corrente e la pressione. Qui specifici sensori o combinazioni di sensori (sensor fusion) forniscono i dati di misurazione rilevanti.

Sensori TMR I sensori di magnetoresistenza a tunnel (TMR) hanno molteplici applicazioni all'interno di un veicolo. Possono essere utilizzati per rilevare la coppia o l'angolo del volante, la posizione del motore/asse, i sistemi frenanti "eCaliper" e l'attivazione dei tergicristalli. La serie TAS di sensori TMR è caratterizzata da un rendimento elevato, un basso consumo energetico, una buona precisione angolare e basse derive termiche. L'elemento TMR è costituito da tre strati: uno strato magnetico fisso e uno strato libero, separati da uno strato barriera (costituito da un sottile isolante). La magnetizzazione dello strato libero cambia con il campo magnetico esterno a cui è esposto. Quando il campo magnetico dei due strati è allineato, la resistenza elettrica dell'elemento è bassa. Al contrario, la resistenza è elevata quando il campo magnetico dei due strati è in opposizione.

Sensori Hall I sensori Hall rilevano le differenze di tensione risultanti che fluiscono all'interno di un semiconduttore quando viene applicato un campo magnetico perpendicolare ad esso. In questo modo, l'interruttore Hall confronta l'intensità del campo magnetico misurata con un livello predefinito o programmabile nel sensore. Una volta superato questo livello (il punto di commutazione), l'uscita del sensore cambia. TDK offre opzioni sia programmabili che fisse all'interno delle famiglie di interruttori Hall. Gli interruttori Hall possono essere utilizzati, in combinazione con un magnete permanente, per misurare indirettamente variabili quali rotazione, velocità, distanza, pressione, angolo e livelli di liquidi. La tecnologia pixel-cell 3D HAL® di TDK è il cuore dei sensori ad angolo diretto HAL 39xy per la misurazione del campo magnetico multidimensionale. Questi sensori misurano accuratamente i campi magnetici pur essendo insensibili ai campi vaganti. Il concetto unico si basa su una serie di piastre Hall. I sensori di posizione 3D programmabili HAL 3930, ad esempio, dispongono di un'interfaccia PWM/SENT o SPI integrata.

La gestione termica delle batterie, dei circuiti di ricarica e dei componenti della trasmissione negli xEV è un ottimo esempio della sfera ampliata in cui i sensori svolgono un ruolo fondamentale. Per garantire la massima autonomia dei veicoli elettrici, i componenti critici della trasmissione devono funzionare in diversi intervalli di temperature. La batteria richiede temperature molto più basse rispetto all'inverter, mentre i magneti nel motore perdono la loro forza quando fa caldo. Per il raffreddamento, fino a otto valvole elettroniche controllate dal bus LIN dirigono il liquido di raffreddamento verso questi componenti. Queste valvole possono essere controllate dai controller motore integrati HVC 4223F insieme ai sensori di posizione 3D HAL 3930. Mentre HVC 4223F aziona direttamente i motori degli attuatori, HAL 3900 fornisce un feedback di posizione per chiudere il circuito di controllo.