Il mondo dei veicoli off-highway — dalle macchine agricole a quelle per le costruzioni, fino alla logistica industriale — sta affrontando un cambiamento profondo. L’elettrificazione delle macchine, che una volta sembrava limitata solo al settore automotive stradale, è ora una realtà anche nei contesti più gravosi e specializzati. Dietro questa transizione ci sono esigenze molto concrete: maggiore efficienza energetica, minori emissioni, riduzione dei consumi e ottimizzazione degli spazi.
In questo scenario, i semiconduttori wide bandgap (WBG), e in particolare le tecnologie a base di carburo di silicio (SiC) e nitruro di gallio (GaN), stanno emergendo come soluzioni chiave per la nuova generazione di elettronica di potenza.
Elettronica di potenza per condizioni operative in scenari critici
Nei veicoli off-highway, l’elettronica di potenza non è solo un componente ausiliario, ma un vero e proprio nodo strategico. Deve gestire conversione dell’energia, controllo della trazione elettrica o ibrida, alimentazione dei sistemi ausiliari e, in molti casi, anche la ricarica delle batterie. Il tutto in ambienti caratterizzati da vibrazioni, polvere, sbalzi termici e spazi molto ristretti.
Le soluzioni tradizionali basate su MOSFET e IGBT in silicio iniziano a mostrare i propri limiti. L’efficienza non sempre è sufficiente, le dimensioni dei sistemi tendono a diventare un vincolo e la gestione del calore richiede spesso sistemi di raffreddamento complessi e ingombranti.
Il valore aggiunto delle tecnologie wide bandgap
È proprio in questo contesto che SiC e GaN fanno la differenza. Questi materiali permettono di realizzare dispositivi in grado di operare a frequenze di switching più elevate e a temperature superiori rispetto al silicio, mantenendo al tempo stesso basse perdite di energia. Il risultato è un'elettronica più compatta, leggera e molto più efficiente.
Adottare queste tecnologie consente di ridurre in modo significativo il volume e il peso dei convertitori di potenza, migliorando l’efficienza energetica complessiva del veicolo. Inoltre, la maggiore tolleranza alle alte temperature rende possibile ridurre i sistemi di raffreddamento, semplificando ulteriormente il design dei powertrain elettrificati.
Dall’innovazione alla realizzazione: l’approccio Prima Electro
In questo panorama in evoluzione, Prima Electro si propone come partner tecnologico operatori del settore che vogliono integrare le tecnologie SiC e GaN nei propri veicoli. In qualità di ODM e system integrator, l’azienda vanta una consolidata esperienza nello sviluppo di soluzioni personalizzate di elettronica di potenza per applicazioni off-highway.
L’approccio di Prima Electro va oltre la semplice fornitura di componenti: si parte dalla co-progettazione, si passa per lo sviluppo di sistemi su misura e si arriva fino alla realizzazione di proof of concept su veicoli dimostratori. Questo permette di validare in tempi rapidi nuove architetture, con la certezza di lavorare con un partner che conosce bene le sfide di questo settore.
Negli ultimi anni, Prima Electro ha consolidato la propria esperienza nell’integrazione di tecnologie avanzate a semiconduttore, implementando soluzioni basate su dispositivi SiC in una vasta gamma di applicazioni industriali. Tra queste si annoverano inverter di trazione ad alta efficienza per veicoli da cantiere e macchine movimento terra, convertitori DC/DC compatti per la gestione ottimizzata delle utenze ausiliarie e sistemi di ricarica on-board caratterizzati da elevata densità di potenza. Parallelamente, si stanno conducendo attività di ricerca e sviluppo su tecnologie GaN (nitruro di gallio), nell’ambito di progetti di innovazione ad alto contenuto tecnologico.
L’elettronica WBG è già realtà
Sebbene l’adozione di dispositivi WBG comporti investimenti iniziali più elevati rispetto alle tecnologie convenzionali, i benefici in termini di prestazioni, affidabilità e riduzione del Total Cost of Ownership sono ormai evidenti. Per molti OEM, il vero ostacolo è l’integrazione efficace delle nuove tecnologie nei propri sistemi. Ed è qui che l’esperienza e il supporto di un partner come Prima Electro possono fare la differenza: con la giusta strategia e un approccio custom sviluppato sulle singole esigenze dei clienti, l’elettronica di potenza può diventare il punto di forza della prossima generazione di veicoli.
