Con la crescita dei veicoli elettrici (EV), la compatibilità elettromagnetica (EMC) sarà una considerazione fondamentale man mano che vengono prodotti più veicoli e aumenta la necessità di stazioni di ricarica. Schaffner - leader internazionale nello sviluppo e nella produzione di soluzioni che garantiscono il funzionamento efficiente e affidabile dei sistemi elettronici, ha redatto un white paper che esamina alcune di queste problematiche.

 

Con le normative stabilite dall'UE per rendere elettrici camion e altri veicoli entro il 2025, l'attuale crescita della popolarità delle auto elettriche e la domanda prevista di 20 milioni di EV entro il 2030, Schaffner prevede la necessità di un enorme aumento delle stazioni di ricarica. Il white paper ipotizza che per ogni milione di EV saranno necessari 77.000 punti di ricarica. Se entro il 2030 ci saranno 20 milioni di veicoli elettrici, ciò comporterebbe la necessità di 1,54 milioni di postazioni di ricarica.

 

La compatibilità elettromagnetica “riguarda l'emissione e l'immunità dei prodotti collegati alla rete elettrica. Le interferenze o le emissioni generate da operazioni di commutazione con perdite non devono superare i limiti specificati. Se sul mercato vengono immessi prodotti non conformi, possono sorgere problemi nel funzionamento con altri utenti collegati alla rete elettrica principale. L'immunità alle interferenze descrive la capacità dei prodotti di resistere a influenze esterne senza errori. L'immunità dei prodotti può essere verificata attraverso vari test, ad esempio mediante il test di surge, burst o flicker.

 

Schaffner sviluppa filtri EMC che consentono la conformità agli standard sui limiti di emissione. Questi filtri sono progettati per operare nell'intervallo di frequenza compreso tra 9 kHz e 30 MHz al fine di sopprimere le interferenze condotte. Questo impedisce che altri dispositivi nell'ambiente circostante ne risentano negativamente. Tutti i filtri standard sono progettati in conformità con lo standard IEC 60939-3 („Unità di filtro passive per la soppressione delle interferenze elettromagnetiche“) e altri standard internazionali, e sono quindi rapidamente pronti per l'uso nel sistema di un potenziale cliente”, si legge nel white paper.

 

 I progettisti di stazioni di ricarica per veicoli elettrici a batteria e ibridi dovranno tenere conto dei requisiti di sicurezza e dei valori limite EMC da rispettare. Per le stazioni di ricarica in corrente continua (stazioni di ricarica rapida), lo standard IEC 61851-23 definisce i requisiti generali per la comunicazione di controllo tra una stazione di ricarica DC per EV e un EV. I requisiti per la comunicazione digitale tra una stazione di ricarica DC per EV e un veicolo elettrico per il controllo della ricarica in corrente continua sono definiti nello standard IEC 61851-24.

 

Le complicazioni sorgono quando si considera l'ubicazione della stazione di ricarica: si tratta di un ambiente industriale (Classe A) o residenziale (Classe B)?

 

“Con le recenti nuove direttive dell'Unione Europea relative a autobus, camion, mezzi agricoli e attrezzature da costruzione a emissioni zero entro il 2025, i produttori hanno investito nello sviluppo di veicoli a celle a combustibile ed elettrici”, come riporta Components in Electronics.

 

La buona notizia è che ciò ha aumentato la domanda di sensori, connettori, trasformatori e componenti elettromeccanici. Una domanda che continuerà a crescere fino ben oltre gli anni 2030.

 

Anche le questioni relative alla separazione galvanica tra il lato di ingresso e quello di uscita delle stazioni di ricarica rappresentano un requisito per soddisfare gli standard di sicurezza oltre all'EMC. A questo proposito Schaffner osserva: “L'uso di trasformatori a media frequenza è particolarmente vantaggioso per le stazioni di ricarica rapida in corrente continua, dove

la tecnologia degli inverter è comunque necessaria per raddrizzare la tensione di rete in corrente alternata. Rispetto ai trasformatori di rete convenzionali, possono essere progettati in modo molto più compatto a parità di prestazioni. Ciò significa che possono anche essere collocati in stazioni di ricarica dagli spazi ristretti”.

 

La separazione galvanica impedisce la conduzione elettrica tra due circuiti elettrici destinati a scambiare energia e/o segnali, in questo caso la stazione di ricarica e il veicolo. L'isolamento galvanico è una tecnica di progettazione che separa i circuiti elettrici per eliminare le correnti parassite. I segnali possono passare tra circuiti galvanicamente isolati, ma le correnti parassite, come le differenze di potenziale di terra o le correnti indotte dalla corrente alternata, vengono bloccate.

 

Man mano che si sviluppano approcci più orientati al futuro per i veicoli, i sistemi di ricarica e le forme di mobilità, emergeranno nuove problematiche che dovranno essere affrontate. L'aspetto promettente di questa crescita su larga scala e della domanda di EV e HEV (veicoli elettrici ibridi) è la domanda continua di vari componenti elettronici, ma soprattutto una consapevolezza e un impegno globali per affrontare il cambiamento climatico.