Quanta corrente sta realmente raggiungendo il motore in questo istante? Sembra una domanda tecnica di poco conto, ma dalla risposta dipende gran parte dell’efficienza di un’auto elettrica. A gestire questo flusso di energia è l’inverter, il componente che preleva la corrente dalla batteria e la converte in ciò che serve al motore per girare. Ed è proprio qui che entra in gioco la nuova proposta di Texas Instruments, che ha da poco annunciato il TMCS2100-Q1, un sensore di corrente pensato specificamente per rendere questa misurazione più affidabile che mai.

Il principio di funzionamento non è nuovo: il chip si basa sull’effetto Hall, la stessa tecnologia che da anni permette di rilevare la corrente elettrica leggendo il campo magnetico che essa genera, senza bisogno di tagliare o interrompere il circuito. Quello che cambia, e che secondo l’azienda texana rappresenta una prima assoluta nel settore, è la capacità di effettuare la lettura su due direzioni in contemporanea, orizzontale e verticale, invece che su un singolo asse come accade nei sensori coreless tradizionali.

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Perché la doppia direzione fa la differenza

In un’auto in movimento nulla resta perfettamente fermo: vibrazioni del pianale, dilatazioni termiche, tolleranze di montaggio in fabbrica possono spostare il sensore anche solo di qualche decimo di millimetro rispetto alla barra conduttrice che deve monitorare. Nei sistemi a singolo asse, questo minimo spostamento si traduce in un errore di lettura che si accumula nel tempo. Misurando il campo magnetico su entrambi gli assi, il TMCS2100-Q1 riesce invece a riconoscere quando si è leggermente disallineato e a correggere il dato in tempo reale grazie a un algoritmo proprietario sviluppato da Texas Instruments.

I numeri diffusi dall’azienda parlano chiaro: l’errore resta sotto l’1% anche con uno spostamento di 0,4 millimetri, e scende fino allo 0,25% quando lo scostamento è di appena 0,1 millimetri. Nel complesso, la precisione dichiarata è fino a 20 volte superiore rispetto ai sensori coreless a singolo asse oggi sul mercato, con un margine di errore complessivo inferiore allo 0,5% anche su correnti che superano i 1.000 ampere.

Auto elettriche più silenziose e con più autonomia: il merito è di un sensore "intelligente" 1

Più autonomia e meno vibrazioni percepite

Il vantaggio pratico di una misurazione così accurata non è solo teorico. Se l’inverter conosce con precisione quanta corrente sta effettivamente inviando al motore, non ha più bisogno di lasciare quei margini di sicurezza che tradizionalmente vengono aggiunti per compensare l’incertezza della lettura. Questo significa un controllo più fine del cosiddetto anello di regolazione della coppia, che secondo Texas Instruments si traduce concretamente in maggiore autonomia ed erogazione di potenza più efficiente in qualsiasi condizione di carico o temperatura.

C’è poi un effetto collaterale gradito da chi guida: meno errore nella lettura della corrente vuol dire meno micro-oscillazioni nel controllo del motore, e quindi meno rumore e vibrazioni percepibili in cabina. Non si tratta di un salto tecnologico isolato, quanto piuttosto dell’ennesimo mattoncino in quel percorso di ottimizzazioni continue, dal software di gestione della batteria fino ai nuovi design dei motori elettrici, che negli ultimi anni ha permesso ai dati reali di consumo e percorrenza di avvicinarsi sempre di più a quelli dichiarati. Un percorso simile a quello intrapreso dai motori a flusso assiale, che puntano su compattezza ed efficienza per estrarre ogni watt disponibile dal pacco batteria.

Meno spazio occupato, compatibilità con l’alta tensione

Oltre alla precisione, Texas Instruments punta molto sulle dimensioni contenute del componente, realizzato in un package TSSOP da appena 5 per 6,4 millimetri. Essendo un sensore coreless, cioè privo del tradizionale nucleo magnetico che appesantisce i modelli concorrenti, il TMCS2100-Q1 non richiede di modificare o incidere le barre conduttrici ad alta corrente su cui viene installato. Per i costruttori, questo si traduce nella possibilità di progettare inverter di trazione più piccoli e leggeri, liberando spazio nel vano motore per altri componenti o semplicemente riducendo il peso complessivo del veicolo.

Il guadagno diventa ancora più interessante nei progetti basati su architetture ad alta tensione, dove gestione termica ed elettrica sono più delicate e ogni centimetro cubo risparmiato conta doppio, come già visto in alcune architetture elettriche da 900 volt presentate di recente. Il sito americano Electrek, specializzato in mobilità elettrica, ha sottolineato come il guadagno di precisione offerto dal nuovo sensore risulti particolarmente rilevante per i powertrain più moderni, inclusi i sistemi a 800 volt che un numero crescente di costruttori sta adottando sulle nuove piattaforme.

Il componente è qualificato secondo lo standard automotive AEC-Q100 e può operare in un intervallo di temperatura compreso tra -40°C e 150°C, con una risposta molto rapida: la larghezza di banda del segnale arriva a 250 kHz, mentre il tempo di risposta si ferma a soli 2,6 microsecondi. Texas Instrums ha già reso disponibili quantità di produzione del TMCS2100-Q1 su richiesta attraverso il proprio sito ufficiale, ma i tempi con cui il sensore arriverà effettivamente a bordo dei modelli in vendita dipendono, come sempre in questi casi, dai cicli di sviluppo e validazione dei singoli costruttori: parliamo tipicamente di alcuni anni prima di vederlo debuttare su un’auto di serie.