Resistori di potenza nel settore Automotive: come sceglierli

I resistori sono i componenti più semplici e umili dell’elettronica. Ma nell’alta potenza e in ambiti applicativi, quali l’Automotive, il loro ruolo diventa essenziale e la qualità dei dispositivi utilizzati deve essere ai massimi livelli, poiché entrano in gioco fattori critici come l’alta temperatura, la densità di potenza, la dissipazione attiva e passiva, l’espansione termica e la stabilità del valore resistivo. Questi ingredienti sono gestiti ai massimi livelli nei resistori prodotti da HTR e distribuiti da MOS.

Caratteristiche del resistore

Si tratta di un componente che limita e regola il flusso di corrente elettrica. La corrente attraverso un resistore è inversamente proporzionale alla sua resistenza e direttamente proporzionale alla tensione ai suoi capi, secondo la legge di Ohm. I resistori possono essere fabbricati in vari modi e il mercato dell’elettronica mette a disposizione dei progettisti centinaia di tipologie di tali componenti. Si invita il lettore a consultare la letteratura del settore per approfondire la tematica delle composizioni e delle tipizzazioni delle resistenze. In Figura 1 sono visualizzati i simboli del resistore accanto alcune sue principali tipologie. 

Tralasciando le caratteristiche produttive e di applicazione del resistore, le sue informazioni più importanti che occorre conoscere, ai fini della progettazione di un circuito elettronico, sono le seguenti:

  • il valore ohmico del componente;
  • la massima potenza dissipabile.

Dal momento che il valore resistivo di qualunque resistore non è mai pari a zero, e che ai suoi capi è sempre presente una tensione elettrica (almeno in regime di funzionamento), esso dissipa calore che può essere sfruttato in maniera attiva oppure viene sprecato inutilmente. Oggi le aziende cercano continuamente di utilizzare qualsiasi forma di energia, scaturita proprio dal funzionamento del circuito, per poterla trasformare in altra energia e raggiungere una efficienza di funzionamento delle soluzioni prossime al 100%.

Figura 1: i simboli del resistore accanto ad alcune sue principali

Parametri elettrici

In generale, non è sufficiente che un resistore abbia un determinato valore ohmico per funzionare correttamente. I progettisti devono esaminare i suoi comportamenti in regime di corrente continua e di corrente alternata. Ad esempio, un componente può facilmente bruciarsi se esso non è adeguato a dissipare la potenza sviluppata, pur essendo il suo valore ohmico corretto. 

Gli altri parametri elettrici di un resistore da considerare sono i seguenti:

  • il coefficiente di temperatura;
  • la risposta in frequenza;
  • la tensione massima;
  • la temperatura massima operativa;
  • l’induttanza parassita;
  • la tolleranza dei valori;
  • la stabilità a lungo termine;
  • lo scostamento ohmico alle diverse temperature;
  • la tipologia;
  • il valore di derating;
  • il tasso di affidabilità;
  • l’energia elettrica di breve durata massima consentita (impulso) che il resistore può sopportare senza superare la temperatura limite;
  • la corrente massima consentita attraverso il resistore;
  • la resistenza dell’isolamento, nota anche come grado di rottura.

Quasi tutti questi parametri fanno capo alla famosa legge di Ohm, indispensabile per tutti i progetti elettrici ed elettronici.

I resistori nel settore Automotive

Le auto elettriche sono, ormai, una realtà affermata, tuttavia le relative tecnologie devono essere perfezionate continuamente. HTR è uno dei principali produttori di resistori al mondo che ogni giorno produce milioni di resistori per l’utilizzo diversificato nel campo elettronico, specialmente quello automobilistico, con la sua gamma di dispositivi resistivi HVAC ed ECS, certificati IATF 16949:2016. 

Nell’industria automobilistica, i resistori di potenza (e non) possono essere utilizzati in applicazioni molto varie. Ovviamente tale settore si estende anche su quello motociclistico e navale, per arrivare fino a quello ferroviario e dell’aviazione. A grandi linee, il loro supporto include i seguenti campi:

  • la frenata dinamica, rapida e la retromarcia, per le quali i resistori di potenza svolgono un importante ruolo per i sistemi di azionamento;
  • il rilevamento della corrente del servosterzo elettrico attraverso i resistori shunt, per effettuare precise misure al fine di determinare la coppia corretta e l’angolo della sterzata;
  • la regolazione della carica della batteria, mediante resistori di potenza dal valore preciso oppure variabile;
  • il controllo della velocità dei ventilatori, attraverso resistori variabili, per la regolazione del condizionamento dell’aria e la gestione dell’aria condizionata;
  • il raffreddamento rapido attivo o passivo del motore, a opera di resistori a filo;
  • la rilevazione della corrente assorbita all’accensione del motore, tramite resistori “Current Sense”;
  • le applicazioni legate agli alzacristalli elettrici;
  • la gestione della batteria circa le misure dell’energia residua, le protezioni e le sovracorrenti;
  • l’erogazione dell’energia di trazione tramite i moduli inverter;
  • la gestione della strumentazione di bordo;
  • la riduzione di RFI durante la scarica elettrica dei motori a benzina;
  • il completo governo dell’alternatore;

e molti altri.

Per ogni finalità si devono utilizzare resistori progettati appositamente. Le caratteristiche di un modello o di un dispositivo, infatti, non sono utili per soddisfare altre soluzioni. Quando una casa automobilistica decide di acquistare un resistore, essa deve innanzitutto analizzare i suoi campi di applicazione in maniera molto dettagliata. 

A seconda dell’applicazione d’uso, infatti, può essere determinante l’adozione di una resistenza raffreddata a liquido (ad esempio per la frenata dinamica). In questo caso l’energia in eccesso viene trasferita al liquido di raffreddamento (sotto forma di calore) e messo in circolazione nel sistema di riscaldamento. In questo caso l’energia viene utilizzata in modo efficace anziché andare persa inutilmente.

Resistori soppressori di rumore

Questa tipologia di resistori ha lo scopo di ridurre le interferenze a radiofrequenza (RFI) nei sistemi di accensione degli autoveicoli. Questi disturbi si verificano a causa delle scariche elettriche nei motori a benzina, sia di auto che di moto. 

La serie HANS distribuita da MOS (Figura 2) offre diversi dispositivi per risolvere queste problematiche, capaci di eliminare i disturbi e i rumori nel rotore o nelle candele, in modo da poter garantire le conformità dei prodotti finali, in ottemperanza alle normative vigenti. 

Attualmente tali componenti sono distribuiti nelle seguenti classi:

  • HANS;
  • HANS-S;
  • HANS-C.

I resistori sono distribuiti nei valori di 1K0, 1K125, 2K0, 5K0, 7K5 e 10K, tutti nelle tolleranze del 20%, 10% e 5%. La loro temperatura di esercizio è compresa tra -40° C e +220° C. Inoltre essi possono essere sottoposti a impulsi di tensione continua fino a 20 kV.

Figura 2: i resistori soppressori di rumore

Ulteriori applicazioni

Come si può evincere dalla Figura 3, HTR produce resistori di potenza e non, atti a soddisfare, praticamente, tutte le esigenze per il funzionamento e l’operatività delle auto elettriche. 

Di seguito si possono elencare le seguenti tipologie di dispositivi:

  • resistenze di tipo ceramico, anche personalizzate, per il raffreddamento del motore;
  • resistori utilizzati negli alternatori;
  • resistori di tipo ceramico per applicazioni HVAC e per il controllo della velocità delle ventole;
  • resistenze usate nei moduli inverter di potenza per la trazione;
  • resistenze utilizzate nelle applicazioni per gli alzacristalli elettrici;
  • resistori usati per la sterzatura elettronica;
  • e molto altro.
Figura 3: i resistori sono utilizzati in tutti i circuiti delle auto elettriche

Le soluzioni vincenti di MOS: un valore aggiunto

MOS si avvale di partner in grado di fornire alti standard dei prodotti e di supporto tecnico per la gestione dell’intero ciclo di sviluppo della produzione. MOS offre una vasta gamma di componenti e prodotti del mercato elettronico mondiale ed è distributore ufficiale di componenti elettronici passivi ed elettromeccanici dedicati ai seguenti settori:

  • automazione;
  • consumer;
  • power;
  • telecomunicazione;
  • militare;
  • industriale;
  • medicale.

MOS risulta vincente nell’offerta mondiale per un diversificato insieme di servizi, quali:

  • prodotti custom, con cui MOS offre soluzioni personalizzate che rispecchiano in toto tutte le esigenze dei clienti;
  • rapidità con cui MOS fornisce risposte e feedback ai propri clienti;
  • distribuzione specializzata per le case produttrici, per le quali una partnership con produttori locali ed esteri assicura un approvvigionamento del materiale a 360 gradi;
  • servizio Kitting, che permette la fornitura del kit completo di componenti necessari alla produzione;
  • tracciabilità dei prodotti ed etichettatura personalizzata per identificare i componenti da fornire;
  • magazzino automatizzato e safe stock dedicato, al fine di garantire l’immediata disponibilità dei componenti necessari per la produzione.

La partnership di MOS e HTR

Scopriamo adesso le soluzioni di mercato offerte da uno dei distributori di MOS, HTR. Essa si concentra nella produzione di resistori a filo avvolto, resistori a rilevamento di corrente, resistori a montaggio superficiale, resistori automobilistici e personalizzati. La sua tecnologia all’avanguardia apre la produzione di resistori di potenza di alta qualità per diversi settori, realizzati per soddisfare gli standard più elevati possibili. 

Il campo su cui si dedica HTR comprende i seguenti settori:

  • resistenze saldate a fascio di elettroni;
  • resistenze a filo avvolto;
  • resistenze “current sense”;
  • resistenze incassate in ceramica;
  • resistenze a telaio aperto “current sense”;
  • resistenze a montaggio superficiale;
  • resistenze per il settore automobilistico;
  • resistenze soppressori di rumore;
  • prodotti personalizzati.

Conclusioni

I produttori che utilizzano le nuove tecnologie nei loro veicoli elettrici devono assicurarsi di fare le scelte giuste in merito a potenza nominale, caduta di tensione e dimensione del resistore. HTR è una società di produzione certificata IATF 16949:2016 che offre uno ventaglio completo di tecnologie di resistori insieme a soluzioni personalizzate. Avendo una forte presenza nel settore automobilistico attraverso la gamma di dispositivi resistivi HVAC ed ECS (sistemi di controllo elettronici), l’azienda guarda al futuro per offrire soluzioni di resistori di potenza superiore.

Giovanni Di Maria
Appassionato fin da piccolo di elettronica, matematica e fai da te, Giovanni è programmatore, insegnante di informatica e matematica. Ama i numeri ed è sempre alla ricerca di grandi numeri primi. Giovanni è autore di un libro sulla programmazione del microcontrollore PIC 16F84 con mikroBasic. Giovanni è il titolare dell’azienda di elettronica e informatica ElektroSoft, si occupa di formazione, insegnamento e redazione di articoli tecnici a tempo pieno.