Carburo di silicio: nuove tecnologie. Cosa ne sarà delle moto elettriche?

L'efficienza per un veicolo elettrico

Quando si parla di efficienza per un veicolo elettrico ci si riferisce alla riduzione delle perdite di energia che sono proporzionali, sia alle correnti in gioco, sia alle conversioni da corrente continua ad alternata che avvengono nel passaggio fra i vari componenti in fase di carica e di scarica.

Per ridurre le perdite vanno seguite due strade: bisogna ridurre le correnti in gioco, e questo è possibile solo alzando le tensioni di lavoro, e va migliorata l’efficienza di tutti quei componenti che aprendo e chiudendo i circuiti “raddrizzano” o cambiano le forma d’onda delle correnti.
L’apertura e la chiusura di diodi, transistor e mosfet ha “tempi morti” che creano inefficienze sempre maggiori all’aumentare delle frequenze di lavoro (i puristi rabbrividiranno davanti a questa semplificazione, ma rende l’idea). Stiamo parlando dei componenti che gestiscono l’elettronica di potenza come gli inverter e i BMS (sistemi che regolano la carica delle celle delle batterie); sono i veri rubinetti del sistema, quelli che fanno entrare ed uscire l’energia elettrica dalle batterie, dai motori e, in ottica idrogeno, dalle celle a combustibile.

Le qualità del carburo di silicio

Ebbene, in questi componenti quando si lavora a tensioni superiori ai 650V, con alte frequenze ed alte temperature, il SiC si rivela superiore: è più efficiente, stabile e permette di realizzare componenti più piccoli. A parità di correnti di alimentazione si riesce a “riempire” meglio e più in fretta ogni singola cella, quindi i tempi di ricarica possono calare anche del 50%, le batterie si usurano di meno e la maggiore efficienza nelle operazioni di commutazione riduce le perdite (cala la differenza fra l’energia che “si paga” e quella che si sfrutta davvero). Aggiungiamo che potendo lavorare a temperature più alte, fino a oltre 200 °C, si possono adottare sistemi di raffreddamento più piccoli e si deve utilizzare meno energia per raffreddare i sistemi, quindi gli stessi inverter possono avere dimensioni fino al 90% minori. Finora abbiamo parlato di dimensioni, ma di pari passo si assiste ad una diminuzione dei pesi, e se invertere BMS su un’automobile elettrica ingombrano solo marginalmente in confronto alle batterie, su un motociclo poter recuperare anche solo pochi chilogrammi e qualche dm3 di volume può fare davvero la differenza.