A fronte di una crescita del settore autoveicoli elettrici sia in Europa che in Italia (solo nell’ultimo anno una crescita del 111%), di pari passo continua lo sviluppo di tecnologie per offrire soluzioni sempre più sicure ed efficienti.
Ad oggi per le auto EV è quanto mai attuale la tematica della corretta gestione della Corrente e della Potenza Elettrica legata all’ampio utilizzo di elettronica avanzata ed infotainment nei veicoli; per soddisfare i diversi requisiti di comfort, praticità, sicurezza e protezione ambientale. Standard oramai ritenuti indispensabili.
Normalmente, un sistema elettrico automobilistico richiede circa 30kW per un veicolo ibrido elettrico e 50kW per un intero veicolo elettrico.
Questi dati aiutano a comprendere quanto sia fondamentale la corretta gestione e monitoraggio dell’energia elettrica che “scorre” tramite le barre collettrici e PCB verso diversi dispositivi (ad esempio, si pensi a quando nei motori elettrici in fase di accelerazione, scorrono centinaia di ampere attraverso l’inverter del motore).
Una misurazione precisa di correnti così elevate è vitale per garantire prestazioni sicure e la massima efficienza del veicolo.
ACS37612 la soluzione IC, compatta efficiente ed “indispensabile”
Consystem per rispondere a tale esigenza, offre al mercato italiano il primo sensore di corrente senza nucleo magnetico stand-alone al mondo, un dispositivo “targato” Allegro Microsystems: l’ACS37612.
L’ACS37612 è un sensore di corrente standalone ad effetto di Hall planare, che grazie a due mini Hall Plates riesce a misurare la differenza di potenziale per correnti da 200A a 1000A, che attraversano un busbar o PCB, con una precisione di circa l’1%.
La caratteristica che rende unico il dispositivo è che, grazie alla sua costituzione a “plate”, opera senza richiedere un nucleo concentratore ferromagnetico o uno shield. Il tutto è sviluppato in un form factor molto piccolo (3 x 6.4 mm) con PCB footprint e 8-pin surface mount TSSOP.
Il sensore offre una migliore immunità ai campi magnetici vaganti senza la necessità di uno schermo laminato richiesto da altre soluzioni analoghe, questo riduce le dimensioni del progetto e ne facilita l’implementazione.
Grazie al suo funzionamento in un range di temperatura elevato (da -40 ° C a 150 ° C) e all’ottima valutazione ESD risulta una soluzione ideale per ambienti automotive “Harsh”.
Come funziona?
Quando la corrente AC o DC scorre attraverso una traccia di rame PCB o sbarra collettrice, genera un campo magnetico (il dispositivo ACS37612 rivela la differenza di campo tra i suoi due elementi di Hall H1 e H2, rappresentato dai componenti di campo B- e B +. L’output del dispositivo sarà proporzionale al campo differenziale rilevato, che è proporzionale alla corrente applicata.
Il fattore di accoppiamento del sistema è determinato dal livello di sensibilità dell’ACS37612, nonché dalla forma e dalla posizione della sbarra collettrice.
L’ACS37612 ha una banda passante di 250Khz e uscita proporzionale all’entità di corrente.
Il tempo di risposta rapido consente il rilevamento di guasti da sovracorrente in applicazioni critiche per la sicurezza.
In definitiva l’ACS37612 permette ai produttori di ridurre lo spazio e il peso degli inverter, aumentando così l’efficienza del veicolo elettrico, migliorandone l’efficienza termica rispetto alle soluzioni di derivazione e risultando la soluzione ideale per ridurre il consumo di energia del sistema nelle piattaforme e le applicazioni dei veicoli elettrici (completamente elettriche, ibride o plug-in) più esigenti, quali:
- Inverter per motore di trazione ad alta tensione
- Inverter ausiliario 48 V / 12 V
- Monitoraggio della batteria
- Rilevamento di sovracorrente
- Convertitori DC/DC
- Fusibile intelligente
- Unità di distribuzione dell’alimentazione (PDU)
- Alimentazione elettrica
Per una implementazione efficiente ed efficace dell’ACS37612 in fase di progettazione è necessario analizzare molteplici elementi quali la forma e la posizione della sbarra collettrice, la gamma e densità di corrente del busbar, la tensione di alimentazione, l’air gap (da settare al minimo per garantire un’ottima risoluzione).
C’è comunque la possibilità di ottenere documentazione specifica in merito: quali application note, demo board sia in PCB che bus bar, ed è anche disponibile un SW per il calcolo meccanico dei parametri di “cava” della bus bur.
Il sensore può essere montato su un circuito PCB. Questo, oltre a facilitarne il montaggio crea anche quell’isolamento galvanico che può essere richiesto nelle applicazioni industriale, da qualche centinaio di volt, fino ad alcune migliaia.
