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Veicoli a idrogeno

di Maurizio Melis

I veicoli a idrogeno sono veicoli spinti da motori elettrici; l’energia elettrica per i motori viene prodotta a bordo grazie a un pacco di celle a combustibile (Fuel Cell) che combinano idrogeno e ossigeno in modo controllato, producendo energia elettrica con altissima efficienza.

In questi veicoli è sempre presente una batteria che entra in gioco per fornire potenza extra durante le accelerazioni, per accumulare l’energia prodotta durante le frenate e le fasi di decelerazione, e per fungere da “tampone”, cioè da “vaso di compensazione” tra l’energia prodotta dalle fuel cell e la domanda istantanea di energia elettrica da parte del veicolo in funzione delle condizioni di marcia.

Un veicolo a Fuel Cell può quindi essere pensato come un veicolo ibrido, ovvero alimentato da una batteria che è supportata da un generatore a Fuel Cell con funzione di Range Extender, o anche come un veicolo “Plug-in hybrid”, se è dotato delle funzioni di ricarica della batteria da colonnina.

Oltre che nel cuore dei driver dei motori elettrici e del Battery Management System, nei veicoli a idrogeno l’elettronica di potenza è parte integrante e necessaria del generatore Fuel Cell, la cui caratteristica di instabilità della tensione di uscita al variare del carico dovuta all’intrinseca bassa dinamica necessita di efficaci convertitori DC/DC per poter essere compiutamente integrato in un powertrain elettrico.

La tecnica Fuel Cell è particolarmente indicata per i veicoli che hanno nel loro tipico profilo di missione lunghe percorrenze con grossi carichi, ovvero che richiederebbero grandi quantitativi di batteria e con poche possibilità di ricarica durante una missione. In questa descrizione rientrano camion e autobus di lunga linea e buona parte delle imbarcazioni.

Esempi di dispositivi associati all’elettronica di potenza nei veicoli a idrogeno

 

Convertitore DC/DC integrato per Fuel Cell
Elettronica di potenza a controllo digitale per conversione DC/DC, potenza 50 kW.

Interfaccia una Fuel Cell al DCBUS del powertrain di un veicolo a batteria attraverso una barriera di isolamento galvanico realizzata con trasformatori ad alta frequenza.

Integra al suo interno convertitori di servizio per il modulo Fuel Cell (DC/DC ausiliario, inverter motore blower) e altre parti di potenza quali resistenze di depolarizzazione. Nella sua esecuzione “mobile” è raffreddato a liquido e particolarmente compatto e leggero (30 litri per 50 kW)

e-boat DC/DC converter isolato ottimizzato per batterie al litio

Elettronica di potenza a controllo digitale per gestione di batteria al Litio, potenza 65kW, per applicazioni imbarcate (motoscafi, taxi del mare, imbarcazioni multiasse).

Raffreddato a liquido, è ottimizzato per la riduzione del rumore elettrico ed acustico e per la connessione al sistema di automazione powertrain elettrico nave.

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