IDTechEx discute l'importanza della transizione completa di Tesla verso l'In

Jan 06, 2024

BOSTON, 11 maggio 2023 /PRNewswire/ -- I microcontrollori (noti anche come controller, MCU e altre varianti di nome) sono la spina dorsale su cui sono costruiti i veicoli moderni. Indipendentemente dal fatto che un’auto sia alimentata a benzina, diesel, elettrica, idrogeno, PDG o qualsiasi altra cosa, le sue funzionalità dipenderanno fortemente dai controller. Si è anche visto come l’industria automobilistica possa essere messa in ginocchio quando tali controller scarseggiano. Il rapporto di IDTechEx, "Semiconductors for Autonomous and Electric Vehicles 2023-2033", rileva che attualmente c'è molto movimento all'interno dei controller automobilistici, che offrono maggiore potenza computazionale e nuove opzioni di architettura dei veicoli. Una società che è stata in controtendenza con i controller è Tesla, ed ecco come.

Tesla ha iniziato a progettare controller già con la Model S, ma solo il 20% dei controller della Model S sono stati progettati internamente. Questa percentuale è aumentata nel corso degli anni, con il 61% del Model Y composto da controller progettati internamente e il Cybertruck che arriva all'85%. La presentazione di Tesla all'Investor Day del 2023 ha affermato che il veicolo di nuova generazione avrà controller progettati internamente al 100%. Uno dei vantaggi di portare la progettazione del controller completamente internamente è che dà a Tesla totale autonomia sulla progettazione del suo cablaggio. Ecco perché si tratta di un affare più grande di quanto si pensasse inizialmente.

Tesla è leader del settore nella riduzione dei cablaggi. Con la quantità di componenti elettronici presenti nelle auto moderne, non sorprende che contengano un labirinto quasi infinito di cablaggi in modo che ogni componente possa comunicare tra loro. Tuttavia, i cablaggi di grandi dimensioni causano una serie di problemi, in primo luogo il peso. Anche se le automobili sono lunghe solo pochi metri, quando si devono fare centinaia di volte per cablaggi diversi, i conti si sommano presto e i veicoli moderni possono avere cablaggi con letteralmente chilometri di lunghezza totale. Cinque miglia di cavo di rame isolato sono pesanti! La ricerca di IDTechEx ha rilevato che un cablaggio può pesare più di 60 kg, rendendo impressionante il risparmio di peso di 17 kg di Tesla.

Un altro motivo per cui un cablaggio di grandi dimensioni non è auspicabile sono i costi di manodopera necessari per costruirne uno. Un singolo cablaggio ha centinaia, a volte migliaia, di terminazioni. In ognuno di essi, il filo deve essere tagliato, spelato, crimpato e inserito nel pin corretto del connettore, e questo viene fatto a mano! Si tratta di compiti complicati che richiedono alti livelli di destrezza, attenzione ai dettagli, esperienza e abilità, quindi non è qualcosa che è probabile che sia replicabile dalle macchine in tempi brevi.

Portare internamente la progettazione del controller consente a Tesla di passare da un’architettura di controllo centralizzata a un’architettura localizzata. In un'architettura centralizzata, uno o un piccolo gruppo di controller deve comunicare con i dispositivi sparsi attorno al veicolo. Supponiamo, ad esempio, che ci sia un gruppo di cinque dispositivi all'estremità opposta del veicolo, che richieda forse un cavo di 4 metri. A titolo illustrativo, supponiamo che ciascun dispositivo abbia almeno quattro connessioni, una per l'alimentazione, una per la terra e due per CAN; alcuni dispositivi ne hanno meno e altri ne hanno molto di più. Quindi ora ci sono 20 fili e 80 metri di cavo, solo per un piccolo gruppo di dispositivi. Un'architettura localizzata significa che un controller più piccolo funge da hub al centro di questi dispositivi. Ha una connessione Ethernet ai controller centrali del veicolo e solo pochissime connessioni ai singoli dispositivi. Quindi ora gli 80 metri di cavo potrebbero essere ridotti, ad esempio, a 40 metri.

Oltre a modificare l'architettura del controller, Tesla sta passando a un'architettura a 48 V per i dispositivi a bassa tensione, apportando ulteriori vantaggi. Il sistema a 48 V o sistema a bassa tensione viene utilizzato per alimentare componenti come sensori, luci, infotainment, praticamente tutto ciò che è elettronico tranne la trasmissione. La maggior parte dei veicoli utilizza un sistema a 12 V alimentato da quel grumo di piombo-acido sotto il cofano, una tecnologia che ha ormai più di 150 anni. Secondo Tesla, un sistema a 12 V, con tutti i carichi ausiliari attorno al veicolo, deve essere in grado di fornire oltre 200 A sui veicoli moderni. Ma poiché la potenza è la tensione moltiplicata per la corrente, l'altra può essere divisa in quattro se una viene quadruplicata. Ciò significa che il sistema a 48 V di Tesla necessita solo di un quarto della corrente attorno al veicolo, il che consente loro di utilizzare cavi molto, molto più sottili.