Patrick Wadden, vicepresidente global de la unidad de negocios de automoción de Vicor Corporation nos muestra en este artículo como el módulo convertidor CC-CC de BCM6135 permite una innovación sin precedentes en el diseño de energía para vehículos eléctricos.
La electrificación de los automóviles es uno de los desafíos energéticos más difíciles de nuestro tiempo.
En el corazón de estos sistemas eléctricos cada vez más complejos se encuentra la batería de 800 V y los desafíos de conversión de energía que presenta.
Paralelamente, los fabricantes de equipos originales están pasando de la red de distribución de 12 V al bus de 48 V para aprovechar la mayor eficiencia que resulta de una corriente más baja, más potencia y un mazo de cables y/o cableado más ligero.
Por lo tanto, hay múltiples partes móviles y el camino hacia la red de suministro de energía (PDN) perfecta está cargado de compensaciones.
Por ejemplo, existe un ecosistema robusto de cargas de 12 V que se han convertido en productos básicos para automóviles a lo largo de las décadas y que no son compatibles con 48 V. Pero los beneficios de pasar a 48 V son innegables.
Por ejemplo, el mazo de cables de 12 V, uno de los subsistemas más pesados de los vehículos actuales, puede reducirse drásticamente pasando a 48 V. Está compuesto por miles de cables de cobre que suman más de una milla de largo y pesan hasta 150 libras (68 kg).
Distribuir la energía a 48 V significa pasar a un cableado de 10 AWG que es menos costoso y hasta un 85% más liviano que un arnés convencional de 12 V. Esto reduce el tamaño, el peso, los costos y las complejidades del diseño. Es una victoria indiscutible sin ningún inconveniente significativo.
Lo que impulsa el paso a 48 V son las cargas que consumen mucha energía, como la suspensión activa, que tiene un historial de abrumar a los ingenieros de energía. 12 V nunca ha sido suficiente para alimentar adecuadamente la suspensión activa, ni muchas otras cargas considerables que se encuentran en los vehículos actuales.
Los 48 V combinados con módulos de alimentación CC-CC de alta densidad cambiarán la forma en que los ingenieros de energía ven este albatros de una sola vez. Los 48 V facilitan la alimentación del parabrisas calefactado, la dirección asistida y el frenado, además de una gran cantidad de bombas, ventiladores y actuadores. Juntos, los módulos de 48 V y de potencia ayudarán a los ingenieros de energía a innovar más que nunca.
Resolviendo los desafíos de alimentación de 800 V a SELV de alto voltaje
La conversión de 800 V a SELV, o 48 V nominales e inferiores, puede ser compleja. La arquitectura debe funcionar con elevada eficiencia y garantizar un funcionamiento seguro con una refrigeración adecuada.
Los tiempos de respuesta transitorios rápidos son otra característica importante para muchos subsistemas, ya que brindan la capacidad de adaptarse a cambios rápidos en la carga mientras se mantiene la estabilidad. Esto ayuda a garantizar el funcionamiento seguro de cargas como el frenado y la dirección, donde cualquier retraso puede convertirse en un grave riesgo para la seguridad.
Los convertidores CC-CC convencionales pueden suministrar energía sin necesidad de una batería intermedia, pero la desventaja es que son voluminosos y carecen del tiempo de respuesta rápido necesario para satisfacer el consumo de energía de la amplia variedad de subsistemas que requieren redundancia.
En la actualidad, el módulo de potencia de alta densidad es una alternativa a un convertidor CC-CC tradicional que está teniendo un gran impacto en el diseño del sistema de alimentación de vehículos eléctricos. Su diseño plano, magnetismo especializado y encapsulado avanzado admiten una alta eficiencia, un tiempo de respuesta rápido y un tamaño muy reducido.
La tecnología de convertidor de bus BCM® de Vicor ofrece una impedancia de ruta baja y un tiempo de respuesta rápido, transformando la batería de alto voltaje en algo que puede simular una batería de 48 V o 12 V, eliminando así la necesidad de almacenamiento de energía intermedia.
Los BCM proporcionan una eficiencia máxima del 98% y son capaces de suministrar hasta 65 A (más de 3000 W) de potencia de forma continua. Estas características pueden soportar un amplio espectro de PDN de alta potencia en un vehículo.
