Laboratorio Volpiano TUV: test innovativi per garantire la sicurezza dei veicoli

di Giovanni Frosali

Nel mondo automotive è in atto una rivoluzione elettrica e il gruppo TÜV SÜD è in grado di fornire soluzioni complete di prove all’avanguardia, che permettono ai produttori delle singole unità di controllo e alle case automobilistiche di testare e validare singoli sistemi o l’intera vettura con a bordo tutti i più moderni e tecnologici sistemi elettronici.

L’industria automotive è cambiata in modo radicale negli ultimi 10 anni: al giorno d’oggi un singolo veicolo può contenere più di 40 diverse ECU (Electronic Control Unit), le unità di controllo elettronico che gestiscono sistemi e sottosistemi elettrici. Il futuro guarda in una direzione precisa: un mondo in cui tutte le macchine saranno CASE (Connectivity, Autonomous, Sharing / Subscription Electrification): connesse, autonome, condivise ed elettriche.

La rivoluzione che sta avvenendo nell’ambito AUTOMOTIVE ha reso prioritario, per i produttori di automobili, garantire che tutti i componenti elettronici presenti all’interno di un’autovettura come i sistemi di assistenza alla guida e di ricarica elettrica, funzionino in modo corretto e sicuro. Per questo è necessario realizzare ripetuti test in condizioni di forte stress sulle singole unità elettroniche prima di andare a comporre il veicolo completo. TÜV SÜD è da tempo una realtà altamente focalizzata su queste tematiche che conduce importanti campagne di prove e validazioni per testare la resistenza alle condizioni ambientali più avverse. Vengono perciò condotti test di invecchiamento ai failure mode, esposizione a campi elettromagnetici e test sulla convivenza delle diverse componenti elettroniche sul singolo veicolo.

L’obiettivo del gruppo è quello di fornire soluzioni complete che permettano ai produttori delle singole ECU, e alle case automobilistiche, di testare e validare singoli sistemi o l’intera vettura con a bordo tutti i più moderni e tecnologici sistemi elettronici. Particolare attenzione è riservata ai veicoli elettrici e ai servizi di mobilità e guida autonoma con il fine di contribuire all’incremento del livello di sicurezza dell’ambiente in cui viviamo.

Modernità e complessità: due fattori che vanno di pari passo

Il panorama delle soluzioni tecniche a bordo dei veicoli si è notevolmente ampliato nel corso degli anni dove, accanto alle tradizionali unità a bordo veicolo alimentate in bassa tensione (Low Voltage – LV), sono oggi presenti anche una serie di unità che richiedono invece alimentazioni ad alta tensione (High Voltage – HV), a partire dalla tensione in uscita al pacco batteria dei veicoli elettrici o ibridi. TÜV SÜD, per questo motivo, ha effettuato diversi investimenti come il completamento del laboratorio con camera semi-anecoica per test a 10m e l’acquisizione di celle climatiche walk-in e di banchi vibranti per la sezione di sollecitazioni ambientali. Il Gruppo, inoltre, si è dotato di un laboratorio elettrico EMC dedicato a testare le tecnologie che supportano i veicoli di nuova concezione, avvalendosi di banchi di prova e ambienti di testing per verificare progetti o modelli e validare ECU di ultima generazione, quali inverter HV, unità MGU e sistemi BMS.

Gli investimenti recenti in linea con il piano di sviluppo per i prossimi anni – afferma Pietro Vergani, Business Unit Manager Automotive di TÜV Italia – fanno sì che il panorama dei nostri servizi in ambito automotive venga sempre più arricchito, garantendo la copertura tecnica della qualifica dei componenti e di veicoli di ultima generazione, incontrando le esigenze del mercato, ampliando competenze specializzate e offrendo supporto con le tecniche di testing più avanzate”

Grazie a queste attrezzature, i tecnici specializzati presso i laboratori nella nuova sede di Volpiano, sono in grado di eseguire la maggior parte delle prove richieste dai maggiori produttori di veicoli internazionali sia per quanto riguarda test per ECU LV alimentate a 12 / 24 Vdc, sia per le unità HV e fino a tensioni massime di 1000 Vdc. TÜV SÜD, inoltre, ha la possibilità di svolgere le prove previste nel Regolamento n.10 della Commissione Europea delle Nazioni Unite – ECE R10 – che, nella sua recente revisione , oltre che per veicoli da strada, prevede l’implementazione delle prove anche su veicoli tipicamente agricoli.
Grazie a Netwave 30.5 del gruppo Ametek CTS, un alimentatore da 30 kW, TÜV SÜD potrà svolgere, oltre alle diverse variazioni di tensione come l’avvio ed il load dump, anche le prove più difficili e richieste in ambito HV: i ripple di tensione.

Cosa sono i ripple e i test di simulazione

I ripple sono segnali di disturbo che si sovrappongono all’alimentazione DC causati, ad esempio, dalle operazioni periodiche di commutazione. Nel veicolo ibrido questo è un problema sempre presente causato principalmente dalla presenza di un inverter a bordo. Gli standard ed i capitolati HV dei produttori di veicoli prevedono di simulare ripple fino a 25 V di picco su un’alimentazione che può arrivare a 1000 Vdc a partire dalle basse frequenze fino a 150 kHz. Ben si comprende che la struttura per la generazione e la gestione della prova, così come per la verifica in sicurezza del comportamento del componente sotto prova, necessiti non solo di strumenti adeguati ma anche di tecnici di laboratorio competenti e di provata esperienza.

“I capitolati automotive per prove in alta tensione – afferma Alessandro Corniani, Area Manager di VOLTA SpA – si focalizzano tutti sui ripple causati dagli inverter che si sovrappongono appunto sull’alimentazione in alta tensione. Il sistema di Ametek CTS fornito a TÜV SÜD a Volpiano permetterà al laboratorio di affrontare questa problematica con la massima competenza.”

L’insieme di tali investimenti e la preparazione dei propri tecnici distingue il laboratorio TÜV SÜD nel panorama locale, portandolo ad avere, in Italia, l’attrezzatura completa per l’esecuzione di tutte le prove automotive e le misure irradiate e condotte conformemente agli standard ed ai capitolati LV ed HV. Questi servizi in ambito EMC completano il quadro delle opportunità di prove meccaniche presenti a Volpiano insieme a vibrazioni, urti, cicli combinati di temperatura e vibrazioni, sollecitazioni ambientali, simulazioni di condizioni estreme e verifiche di sicurezza elettrica, rendendo unico il pacchetto di servizi erogabile all’interno di una stessa sede in Italia.

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