SISTEMA POWER CONTROL


Controllare la potenza durante la guida e la ricarica.La centralina elettronica Tesla controlla la potenza durante la guida e la ricarica.

La Centralina Elettronica che controlla la potenza della Tesla Roadster funziona come un ponte tra il bocchettone per la ricarica, la batteria e il motore. Ogni elettrone utilizzato nella Roadster, dall'unità di azionamento motore fino alla luce di cortesia, passa attraverso la centralina elettronica.

Tutti i congegni elettronici all'interno della Roadster hanno la stessa funzione base: ricavano la potenza da una fonte per convertirla in potenza meccanica o immagazzinarla come energia nella batteria. La batteria della Roadster, così come tutte le batterie, immagazzina l'elettricità in voltaggio CC. Il motore utilizza l'energia in voltaggio CA. Il voltaggio viene modificato tramite il passaggio rapido dei dispositivi IGBT tra on e off. Considerato che i dispositivi IGBT permettono il passaggio di un flusso maggiore di corrente dalla batteria al motore, le onde di CA aumentano di ampiezza fino a raggiungere il picco massimo di coppia nel motore. Nel video seguente è possibile vedere l'intensificarsi della CA durante l'accelerazione della Roadster da 0 a 100km/h.

Il voltaggio fornito alla Roadster durante la carica è in CA. Il caricatore nella centralina converte CA in CC durante la carica della batteria e l'invertitore della centralina elettronica lo commuta nuovamente da CC in CA durante la guida.

Durante la modalità di guida, la centralina elettronica risponde alle informazioni provenienti dal pedale dell'accelerazione, dai sensori di velocità del motore, dai sensori di velocità ABS e dai sensori degli organi di trasmissione. La centralina elettronica determina la coppia richiesta in base alla posizione del pedale e monitorizza i sensori d ABS per percepire qualsiasi scivolamento o slittamento degli pneumatici. In base al feedback dei sensori, la centralina produce la coppia convertendo il voltaggio CC immagazzinato nella batteria nell'appropriato voltaggio CA per i terminali del motore. Non appena il conducente schiaccia il pedale dell'acceleratore, la centralina elettronica inizia a controllare la corrente crescente del motore e il voltaggio per produrre la coppia richiesta e per accelerare da 0 a 97 km/h in 3.7 secondi.  

In modalità di ricarica, la centralina elettronica converte il voltaggio CA dalla griglia tra 90V e 265V in voltaggio CC, tra 250V e 425V. Il gran numero di prese per alimentazione elettrica disponibile permette ad un qualsiasi proprietario di caricare la propria vettura in quasi tutte le prese del mondo. La frequenza di alimentazione può essere sia di 50Hz che di 60Hz,in modo tale da permettere una semplice compatibilità globale. Il Sistema Gestione Veicolo calcola la carica disponibile della batteria e invia richieste di carica alla centralina elettronica che in seguito eroga energia alla batteria in base alla carica richiesta.

 

IL CONTENUTO DELLA CENTRALINA ELETTRONICA

All'interno della centralina elettronica ci sono tre sistemi principali: stadi di potenza, una scheda del controller e un filtro di linea. I più complessi sono gli stadi di potenza, chiamati anche Megapoli. I Megapoli sono dei grandi commutatori semiconduttori che connettono il bocchettone per la ricarica alla batteria o al motore in base al fatto che l'auto sia in fase di carica o in fase di guida.

All'interno dei Megapoli vi sono sei diversi sistemi, raggruppati in tre paia e conosciuti come mezzi ponti. Durante la guida ogni ponte forma una fase. Ogni fase si connette ad una fase del motore elettrico asincrono trifase. In modalità di ricarica sono richiesti soltanto due ponti, uno per ogni conduttore nella linea CA. Le modalità guida e ricarica sono state configurate utilizzando quattro gruppi di grandi relè conosciuti anche come punti di contatto I punti di contatto fanno sì che i sistemi semiconduttori connettano la batteria o all'imboccatura per la ricarica o al motore. Quando la Roadster viene accesa è possibile sentire una serie di click in quanto i punti di contatto chiudono la connessione al motore.

Ogni sistema è composto da quattordici transistor bipolari a porta isolati, ovvero gli IGBT. Senza IGBT i veicoli elettrici avanzati che vediamo oggi non potrebbero esistere. In tutto nella centralina elettronica vengono utilizzati 84 IGBT. Ogni IGBT misura meno di 2.50cm quadrati, ed è spesso circa 0.6cm. All'interno del pacchetto degli IGBT vi è una piccola quantità di silicio, spessa circa pochi fogli di carta e di circa 0.6cm per ogni lato. L'area totale del silicio per gli IGBT nella centralina elettronica non supera i 12cm quadrati (circa la dimensione di una carta di credito).

Il secondo componente più importante della centralina elettronica è la scheda del controller, che permette ai sistemi di passare dallo stato on e off e viceversa. Questi sistemi possono passare da on a off fino a trentaduemila volte al secondo. Il controller contiene due processori: il DSP principale e il processore di sicurezza secondario. Il DSP controlla la coppia e i comportamenti della carica ed interpreta le richieste dal Sistema Gestione Veicolo. Il processore di sicurezza monitora il pedale dell'acceleratore e la corrente del motore per controllare eventuali comportamenti imprevisti. Se il processore di sicurezza rileva che la corrente del motore è incompatibile con la posizione del pedale dell'acceleratore, può decidere di bloccare il sistema. Mentre un comportamento del genere è molto improbabile, una ridondanza simile può indicare che un'anomalia nel DSP principale impedisce di generare la coppia.

Il terzo componente principale della centralina elettronica è il filtro di ricarica. Durante la ricarica della Roadster, quando gli IGBT commutano a 32kHz, viene prodotta una grande quantità di rumore elettrico sul lato CA degli stadi di potenza. Il rumore, generato dalle linee di potenza, potrebbe interferire con altri dispositivi, radio, telefoni cellulari etc. Per filtrare il rumore ed evitare le interferenze, sono state installate delle bobine d'arresto, chiamate "choke", tra gli IGBT e l'imboccatura della ricarica.

Considerando il tutto, è stupefacente pensare che dei pezzettini di silicio, con un'area totale inferiore a quella di una carta di credito, possano attivarsi e disattivarsi decine di migliaia di volte al secondo e controllare il flusso di più di 900 amp di corrente del motore Roadster. La stupefacente esperienza di guida è controllata semplicemente da chip di silicio e da un rotore rotante invece che da pistoni, iniettori di carburante, alberi, valvole e un'infinità di benzina.

CONTROLLO TRAZIONE

Il sistema di power control Tesla attiva un sistema di controllo trazione molto avanzato rispetto ai sistemi presenti nelle auto a combustione interna. I sistemi di controllo della trazione per i veicoli a combustione interna possono usufruire soltanto di poche opzioni per mantenere la trazione a dei livelli prestabiliti: spegnere la scintilla che attiva il motore, ridurre la fornitura di carburante o utilizzare il controllo elettronico valvole a farfalla per modulare attivamente le richieste della valvola a farfalla. Fondamentalmente, è praticamente impossibile mantenere una potenza di coppia vicino allo zero per un veicolo a combustione interna, mentre è molto semplice farlo per un propulsore elettrico. Nella Roadster la coppia motore può essere ridotta gradualmente o velocemente, il che permette un controllo migliore con minore perdita di potenza. Con i sensori di bordo, l'auto riesce a prevedere la trazione realizzabile e raggiungibile durante una curva ancor prima che il conducente modifichi la velocità della vettura. É molto più sicuro evitare perdite di trazione che reagire ad esse. Gli esperti dei test drive affermano di ottenere performance migliori con il sistema di controllo trazione della Roadster piuttosto che con un normale veicolo a benzina.

 


Antipatinage : On

Antipatinage : Off

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