La eficiencia de la unidad propulsora es clave en los vehículos eléctricos

Un tren de propulsión mejorado contribuye a aumentar la autonomía de los coches eléctricos


Durante las fases de aceleración, frenada y conducción a grandes velocidades (situaciones en las que tenemos un flujo de corriente yendo y viniendo entre la batería, el inversor y el motor), la mayor parte de las pérdidas ocurren en el inversor. Estas pérdidas son pérdidas térmicas generadas por los transistores empleados en el inversor.

El argumento estrella en contra de los vehículos es su autonomía limitada, aunque este argumento pronto desaparecerá. Si queremos aumentar la autonomía de nuestro vehículo de combustión, un tanque de combustible más grande nos dará la solución más sencilla. Sin embargo, en un eléctrico aumentar la batería no siempre es conveniente, debido a problemas de espacio en el chasis o a una excesiva tara del vehículo.

Aumentar la eficiencia del tren de propulsión puede añadir unos cuantos kilómetros de autonomía, y eso se consigue gracias a una electrónica mejorada. Expertos en el Instituto de Fiabilidad y Microintegración IZM de Fraunhofer, en Berlín, lo tienen claro: en el inversor está la clave. El inversor es el dispositivo encargado de transformar la corriente continua -DC- (entregada o recibida por la batería) en corriente alterna -AC- (recibida y entregada por el motor). Cabe destacar que nuestro tren de propulsión contará con un inversor siempre y cuando nuestro motor funcione con corriente alterna, como los motores de inducción.

Los científicos e investigadores del instituto Fraunhofer están desarrollando un nuevo tipo de semiconductor basado en carburo de silicio (SiC, por sus siglas en inglés), que se usará para fabricar transistores.

Las pérdidas son mucho más bajas cuando el calor circula a través de ellos. La desventaja es que estos semiconductores son muy caros, por lo que debemos usar los menos posibles. Sin embargo, si usamos pocos se calentarán mucho y tendremos que refrigerarlos realmente bien, afirman desde el instituto.

«Esperamos que los coches eléctricos tengan hasta un 6% más de autonomía gracias a esta optimización en el tren de propulsión», dice Eugen Erhardt, responsable de SiCeffizient en el instituto de Fraunhofer.

Los inversores empleados en los coches eléctricos están refrigerados por líquido, mediante un sistema de aletas que transmiten el calor al fluido. Los disipadores de calor para los transistores SiC están impresos en 3D y son de un espesor muy reducido. El transistor se coloca sobre una placa metálica, también muy fina, lo que mejora la refrigeración, ya que se encuentran prácticamente en contacto con el refrigerante. «La estructura es tan estable que es capaz de disipar calor y soportar la presión del agua simultáneamente».

Los diferentes materiales empleados en la fabricación de los módulos de potencia tienen diferentes coeficientes de dilatación térmica, lo que provoca que cada uno se deforme de una manera diferente. Esto genera fatiga, que con el tiempo podría provocar un fallo en el inversor. Sin embargo, el propio sistema de refrigeración podría absorber este estrés térmico

Los nuevos inversores serán probados en los meses venideros por el socio colaborador Bosch. Porsche los instalará en un tren de propulsión completamente rediseñado y adaptado para las estructuras SiC. «Después de esto, cada etapa en el proceso deberá ser optimizada», dijo Eugen.

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Fuente | Innovation Origins

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20 comentarios en «Un tren de propulsión mejorado contribuye a aumentar la autonomía de los coches eléctricos»

  1. Es la historia del automóvil. Henry Ford nos lo mostró y los alemanes hicieron de él una obra sublime. La historia se repite.

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  2. PD: una cosa que llevamos tiempo incluso diciendo una expresión mal expresada, todo porque usamos un masculino y femenino , https://www.rae.es/dpd/motor, tren” es masculino y “motriz” es femenino, el masculino de motriz sería motor. Lo correcto sería tren de potencia, tren de transmisión de potencia, tren motor o sistema de propulsión. También tenemos la definición en inglés de powertrain.

    Para salir de dudas, el tren de potencia de un vehículo. Los componentes que lo integran son:

    El sistema de carga
    La batería y el BMS
    El transformador/inversor DC/DC y DC/AC
    El motor eléctrico
    La transmisión

    Es decir, que hay muchos aspectos donde se puede mejorar la cosa para mejorar la eficiencia de un BEV, la cuestión es seguir avanzando.

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    • En la electrónica de potencia no solo hay inversor o transformador. Hay variadores de frecuencia y demás.
      De hecho me parece un error llamarlo simplemente inversor como lo hace todo el mundo, se debería de llamar convertidor de tracción que es como se denomina en los trenes, no es el inversor de una planta fotovoltaica que pasa de CC a AC y punto.

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  3. Me llama mucho la atención de que ahora se esté hablando de la electrónica de potencia de SiC cuando en trenes se usa desde hace años… Desde 2015 en concreto en los Shinkansen N700 y ahora en más trenes, CAF los usa desde 2019.

    Es lógico pero parece que los trenes son los primeros que usan las nuevas tecnologías en trenes de potencia eléctricos (lo de que tren motriz está mal dicho me parece una tontería pero bueno, yo normalmente no lo uso).

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    • Los trenes son los primeros en recibir mas las innovaciones eléctricas que otros transportes principalmente porque hay muchas ciudades con trenes que mejoran en muchas cosas.

      Esta bien que miren y que la industria del automóvil se ponga las pilas

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      • Claro, es lógico que los trenes sean los primeros en recibir las mejoras. Necesitan ser más eficientes, menor gasto operativo, y más rápidos.

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  4. Buenas noticias, hay que ir rascando un poco de cada lado.
    Creo que en los últimos 4 o 5 años se han centrado mucho en aumentar las baterías y sus tiempos de carga, alcanzado un resultado satisfactorio para la mayoría de población. Queda reducir precio y peso de las baterías.
    Va siendo hora de mejorar otros aspectos del coche. Con suerte, en otros 4 o 5 años te pones a sumar y con un 25% – 35% más de autonomía, creo que el tema autonomía pasaría a estar resuelto para la mayoría de población.
    No habría excusas para que entre 2025 – 2030 desaparezcan los ICE de los concesionarios

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  5. En la presentacion de la plataforma gmp del grupo hyundai sale un cartel apuntando al inversor con eso, SiC, de ahi la gran capacidad de carga /v2l etc.

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  6. Inversores de potencia con transistores de carburo de silicio ya los lleva empleando desde hace un tiempo Tesla y hace un tiempo se publicó la noticia.Cuantas más mejoras empleen todos los fabricantes de V.E. mejor

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  7. Me parece que estoy descubriendo algo que me tenia en dudas.
    Siempre he creído que el deposito que lleva el Leaf, era para refrigerar el motor.
    Pero, parece ser que es para refrigerar el inversor.

    Yo es que de coches con motores de combustión Si.
    Pero, para mi desgracia de coches eléctricos, todavía me queda un rato.

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  8. Este nuevo (¿nuevo?) Fichaje en FCE escribe muy bien!
    Nada que ver (por desgracia) con sus compañeros.
    ¡A seguir así!
    Un saludo

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