▲Leo Huang, Presidente di Chroma, ha dichiarato: "Chroma esiste da quasi 40 anni. Durante tutto questo tempo, i test dell'elettronica di potenza hanno rappresentato l’ambito più importante e di maggior successo dello sviluppo di Chroma

Chroma ATE Inc. (Chroma) di recente ha tenuto un seminario sui veicoli elettrici (EV) e sulle tecnologie per i test di accumulo dell'energia. Riflettendo sulle tendenze del settore e le tecniche di misurazione, Leo Huang, Presidente di Chroma, ha dichiarato: "Chroma esiste da quasi 40 anni. Durante tutto questo tempo, i test dell'elettronica di potenza hanno rappresentato l’ambito più importante e di maggior successo dello sviluppo di Chroma. Dai test di potenza per i prodotti della tecnologia dell'informazione e della comunicazione (ICT) ai prodotti legati all'aviazione, gli strumenti di Chroma sono in grado di testare un'ampia gamma di dispositivi. Circa 15 anni fa, la nostra collaborazione con un noto produttore di veicoli elettrici americano ha aperto la strada a Chroma nel settore dei EV.” Con l’aumento dell’importanza della riduzione delle emissioni di carbonio e guidati dall’impegno attivo dei governi di tutto il mondo, i veicoli elettrici sono diventati un ambito di applicazione importante che continuerà a crescere quest’anno. Analogamente ai tradizionali veicoli a carburante, la tutela della sicurezza dei passeggeri e dei conducenti dei veicoli elettrici è un punto fondamentale. L’esigenza di sicurezza a sua volta aumenta l’importanza dei test sui veicoli elettrici, che ha spinto Chroma a sviluppare una serie completa di soluzioni per test di EV.

Per soddisfare le richieste mutevoli di ricarica, Chroma e ITRI forniscono una soluzione per test completa

Jason Chen, Responsabile Senior in Chroma, prosegue sottolineando che lo standard più noto del mercato è quello in materia di sicurezza funzionale ISO 26262, in vigore da diverso tempo ormai. Lo standard vige anche per i veicoli a carburante e man mano che il mondo entra nell’era delle auto elettriche, acquisterà ancora più importanza. A tal proposito, Chen ha menzionato appositamente il concetto di PHIL (power hardware-in-the-loop). Il PHIL è essenzialmente un sistema semi-simulativo particolarmente adatto alla verifica delle unità di controllo elettronico (ECU) dei veicoli elettrici. Anche se in passato la domanda di test di sistema ad alta potenza dei veicoli a carburante scarseggiava, con l'avvento dei veicoli elettrici la situazione è cambiata. Per questo motivo Chroma impiega apparecchiatura per test per simulare il comportamento di output/input ad alta potenza relativo a tutto il veicolo in modo da eseguire prove pratiche con tensioni e correnti elevate. Oltre ai test sui moduli batteria, Chroma fornisce sistemi di verifica per un’ampia gamma di applicazioni, dalle stazioni di ricarica CA/CC, trasmissioni motore, convertitori OBC/CC-CC fino ai pacchi batteria stessi. Questi sistemi possono tutti essere regolati per adattarsi a diverse condizioni di verifica in base a requisiti specifici.

Riprendendo le osservazioni di Chen, Steve Cheng, Viceresponsabile del prodotto di Chroma, ha condiviso maggiori informazioni sulle specifiche di carica dei veicoli elettrici. Sulla base delle osservazioni di Cheng, la progettazione dei caricabatterie di bordo (OBC) si evolverà verso capacità di carica/scarica bidirezionali. Inoltre, a causa della domanda futura, verrà aumentata la potenza di carica della corrente alternata (CA) dai tradizionali 11kW a 22kW, con tensioni oltre i 600 V. Per quanto riguarda l’intervallo di potenza in corrente continua (CC), sarà suddiviso in diversi livelli, vale a dire 240kW, 360kW e 480kW.

Il Dr. Kao-Hone Chu dell'Istituto di ricerca sulla tecnologia industriale (ITRI) ha spiegato l'importanza della comunicazione di ricarica elaborando il processo di ricarica CC dei veicoli elettrici e il protocollo corrispondente, il sistema di ricarica combinato (CCS). Il Dr. Chu ha analizzato i motivi per cui la comunicazione di ricarica è così importante. Per prima cosa, è fondamentale che il sistema di alimentazione confermi che il destinatario è un veicolo elettrico. La comunicazione è quindi necessaria per la verifica reciproca. In secondo luogo, i sistemi di tariffazione attualmente presenti sul mercato sono molto diversificati, il che richiede che ciascun sistema possieda una notevole flessibilità operativa. Tramite la comunicazione, i parametri dell’infrastruttura di ricarica e del veicolo elettrico possono entrambi essere regolati di conseguenza per raggiungere una funzione di carica efficiente. Ultimo ma non meno importante, la comunicazione della ricarica consente di evitare il verificarsi di incidenti inutili.

Per quanto riguarda il test, la compatibilità con più marchi e produttori è decisamente una sfida. Agli esordi dello sviluppo del mercato dei veicoli elettrici, è stato dedicato meno tempo ai test di compatibilità a causa del minor numero di modelli e marchi disponibili. A causa dell’aumento del numero di veicoli e marchi, anche con l’uso di test sulla compatibilità della comunicazione, la procedura rimane dispendiosa in termini di tempo. Pertanto, l'adozione di test automatizzati risulta un approccio più efficiente. Per questo motivo ITRI ha cercato l’aiuto di Chroma per sviluppare un sistema di verifica automatizzato. Questa soluzione elimina la necessità di testare i veicoli fisicamente. Inoltre, consente l'adozione di varie condizioni di anomalia durante la convalida, uno scenario al momento comune nella collaborazione tra ITRI e Chroma.

Per accelerare lo sviluppo dei sistemi di gestione della batteria, l’automatizzazione dei test è inevitabile

Jason Lin, vice product manager di Chroma, ha spiegato che il test del pacco batteria nei veicoli elettrici può essere suddiviso in base ai componenti da testare: il pacco batteria stesso, l'unità di gestione della batteria (BMU), i moduli e le celle della batteria, l'unità di disconnessione della batteria (BDU) e sistema di gestione termica. In base alle osservazioni di Chroma, lo sviluppo del sistema di gestione della batteria (BMS) nei veicoli elettrici è principalmente condotto dai produttori di veicoli elettrici, dal momento che i produttori di batteria e i fornitori di BMS in genere devono adattarsi ai requisiti definiti da questi.

Lin ha proseguito dicendo che il mercato ha visto l'adozione di servizi di diagnostica unificati (UDS), non solo nei veicoli elettrici, ma anche in altri prodotti come gli scooter. Questo consente ai produttori di veicoli elettrici di fornire servizi post-vendita più convenienti. In termini di design del pacco batteria, gli approcci tradizionali si concentrano principalmente su misure preventive come i parametri di gestione come tensione e temperatura o sul miglioramento delle capacità di dissipazione del calore. Tuttavia, negli ultimi anni, sono stati implementati design ignifughi e volti alla mitigazione dei danni per garantire che il pacco batteria non prenda fuoco. I materiali ignifughi sono stati installati tra le celle della batteria in modo che se una cella diventa instabile termicamente, le altre celle non ne vengono influenzate. Per quanto riguarda i meccanismi di mitigazione dei danni, i dispositivi antincendio vengono installati in modo che siano in grado di estinguere direttamente gli incendi nel caso di guasto delle celle. Nel frattempo, i passeggeri vengono avvisati di evacuare tempestivamente il veicolo.

Analizzando le tendenze di sviluppo nelle pratiche dei test, Sharman Chang, specialista di prodotto senior presso Chroma, ha osservato che i veicoli elettrici sono destinati a una crescita annuale di circa il 20% tra il 2020 e il 2030. Ciò comporta una domanda di mercato in aumento per le batterie, che a sua volta comporta l’emergere di soluzioni automazioni e intelligenti nei processi di produzione e verifica. I vantaggi dell'automazione includono il mantenimento di una qualità costante e l'ottimizzazione della produttività dell'intera catena di montaggio in base agli obiettivi di produzione dei diversi stabilimenti. Standardizzando e digitalizzando il processo di verifica, l'automazione riduce la necessità di manodopera e aumenta l'efficienza del lavoro. Una volta eseguito il test automatizzato, i dati possono essere integrati con i sistemi di esecuzione di produzione (MES) e caricati sul cloud per fornire feedback al team di sviluppo del prodotto. Tale integrazione faciliterà le correzioni del prodotto e accelererà il processo di sviluppo.

In termini di sicurezza elettrica, Kenny Ni, Direttore del Prodotto di Chroma, ha osservato che per evitare infortuni, il test di sicurezza elettrica generale include 4 voci: test di tensione elevata/di resistenza, test di resistenza di isolamento, test di collegamento a terra e test della corrente di dispersione. Gli standard di sicurezza elettrica relativi ai veicoli elettrici includono GB18384, UL 2580, IEC 61982, IEC 62133, IEC 62660, UL2251, IEC62196, UL2202, UL2594, IEC61851-1 e UL9540. I principali punti dei test includono: (1) tra i circuiti a tensione pericolosa e l'involucro del DUT, (2) tra i circuiti a tensione pericolosa e le parti conduttrici accessibili non in tensioni o i circuiti a bassa tensione del DUT, (3) tra il circuito di carica a tensione pericolosa e i collegamenti di carica, (4) tra i circuiti a tensione pericolosa e tutte le parti accessibili, (5) tra la parte sotto tensione e la lamina metallica a contatto con le parti accessibili, e (6) tra il terminale positivo/negativo e le parti conduttrici non in tensione accessibili, ecc. Chroma offre uno strumento di test chiamato Chroma 19032-P in grado di soddisfare tutti gli elementi dei test di sicurezza elettrica sopra menzionati. Sono disponibili diverse schede per test per soddisfare i vari requisiti dei test. Per test in più punti o test di sistemi complessi, Chroma 19032-P può anche essere integrato con sistemi per test automatizzati per fornire una soluzione ancora più completa.

Nel complesso, Chroma ha sviluppato soluzioni di test complete per batterie e ricarica di veicoli elettrici in grado di soddisfare la domanda del mercato in tutto il mondo. Queste soluzioni assistono i clienti nella conduzione di test automatizzati in base a varie normative, risparmiando sui tempi e i costi. In questo senso, Chroma è ben posizionata nel cogliere le immense opportunità di business del settore dei veicoli elettrici.

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