Le case automobilistiche stanno compiendo grandi sforzi per ridurre il peso del veicolo, favorendo così la diminuzione dei livelli di emissione di CO2 e aumentando l'efficienza del carburante. I progettisti stanno esplorando nuove tecnologie e tecniche di progettazione, che aiutano a ridurre il peso di cablaggio senza penalizzare l'affidabilità del sistema. Le attuali tecnologie nel campo dei cablaggi hanno reso possibile la riduzione del diametro dei cavi, senza però penalizzare la portata della corrente che è al contrario aumentata, contribuendo a un progresso in grado di garantire un notevole risparmio di peso. Gli ingegneri meccanici stanno rivalutando la possibilità di inserire nelle future progettazioni dispositivi Pptc contro le sovracorrenti per migliorare sia il risparmio di peso sia l'affidabilità del sistema.
L'approccio decentralizzato
Nonostante l'uso di dispositivi Pptc con sistema decentralizzato per migliorare la protezione sia stata una tra le più conosciute opzioni di progettazione dagli anni 90, la sua adozione è stata lenta tra i costruttori. Con l'aumento delle funzionalità delle apparecchiature elettriche ed elettroniche, molti sistemi cablati all'interno delle autovetture hanno subito un incremento nel loro volume, risultando così più pesanti e complessi. I benefici dell'adozione di sistemi Pptc possono essere stati ostacolati, oltre che dalla difficoltà di cambiare i metodi tradizionali di progettazione, dalla presenza di cavi più spessi storicamente usati nei veicoli. In passato, la resistenza meccanica imponeva che il più piccolo filo elettrico usato nel veicolo fosse di 0,35 mm² (22 AWG) e che trasportasse corrente da 8-10A. Questo limite ha contribuito a dover rinunciare ad alcuni dei benefici generati dall'utilizzo di dispositivi Pptc per i circuiti a basso voltaggio (ad esempio inferiore a 8A). Oggi, tuttavia, le tecnologie emergenti dei materiali per i cablaggi consentono la produzione di fili elettrici con un diametro più piccolo, garantendo così una maggiore portata di corrente (il più piccolo dei fili ha un diametro pari a 0,13 mm ² - 26 AWG) con una capacità massima di 5 A. Questa tecnologia contribuisce a un maggiore risparmio di peso, se utilizzata con un'architettura distribuita e una protezione Pptc per le sovracorrenti. Uno studio eseguito da aziende automotive dimostra i significativi benefici di questo sistema, se paragonato ad un'architettura tradizionale centralizzata, utilizzando un fusibile di protezione. I risultati sugli studi, avvalendosi di un'architettura decentralizzata e di dispositivi PolySwitch di Tyco Electronics montati su veicoli di media e alta categoria. Oltre a un risparmio di peso stimato nel 50% dei soli fili in rame, anche la flessibilità risulta nettamente migliorata.
Riduzione del peso dei fili
di un circuito luci in un rimorchio
Un utilizzo intenso e una bassa manutenzione, così come cortocircuiti e sovraccarichi dovuti all'ingresso dell'acqua, possono rendere il circuito dei rimorchi un'applicazione ad alto rischio. In questo circuito, tutte le luci sono generalmente protette da un unico fusibile posizionato all'interno di una cassetta centrale portafusibili. Per migliorare l'affidabilità del circuito vengono generalmente duplicati i cablaggi con un fusibile separato e un circuito di alimentazione controllato. Con un'architettura decentralizzata, tuttavia, i dispositivi Pptc possono essere inseriti in un blocco lampada, nei connettori o nei giunti, eliminando così tre fusibili, un relè, tre segmenti di filo lungo e i relativi connettori. Questo approccio può, inoltre, semplificare la progettazione dei freni, dello sterzo e degli interruttori di sicurezza. Esistono due tipo di modelli: uno convenzionale centralizzato e uno con una tecnica di protezione decentralizzata . Nel modello decentralizzato, I dispositivi individuali PolySwitch vengono utilizzati in corrispondenza di ogni punto di giunzione per aiutare a proteggere tutti i circuiti luci.
Ridimensionamento
di cavi, terminali, connettori e interruttori
A causa della possibilità di picchi di corrente in fase di accensione, i collegamenti del motore in un tipico circuito centralizzato sono solitamente protetti da un grosso interruttore magnetotermico o fusibile. In questo modello di sviluppo, sono richiesti grossi cavi e di conseguenza grossi terminali di collegamento. Il risultato è la richiesta di una maggiore quantità di spazio per il circuito, e di conseguenza un incremento di spazio e peso.
Inoltre, poiché i motori per le finestre posteriori e serrature delle porte e delle antenne di potenza posteriori non si trovano in prossimità dell'interruttore di comando, la potenza dei motori può risultare lunga e pesante. In confronto, un'architettura decentralizzata permette agli ingegneri di posizionare strategicamente i dispositivi Pptc, montandoli su interruttori, relè o circuiti elettronici che controllano i motori, riducendo il flusso di potenza che attraversa il circuito del motore protetto.
Questo permette di ridurre in maniera significativa la sezione del filo necessaria. Un circuito di potenza per finestrini elettrici, ad esempio, è generalmente alimentato da un filo da 3 mm² protetto da un magnetotermico a monte. Incorporando dispositivi Pptc negli interruttori che controllano i motori, il filo di potenza può essere ridimensionato a 0,8 mm², come richiesto di norma. Riducendo la sezione dei fili, di fatto, si possono usare terminali, connettori, e interruttori più piccoli. Inoltre, micro circuiti di controllo possono utilizzare transistor a bassa potenza che risultano più economici. Questo risultato può significare un risparmio nei costi, nell'assemblaggio dei fili e dei componenti associati. Utilizzando cavi di piccola sezione si diminuisce la dimensione del cablaggio e si incrementa la flessibilità dello stesso. Questo si traduce in una riduzione della forza necessaria per l'installazione dei cavi sul veicolo, riducendo le possibilità di danneggiamento degli stessi.
