Hay muchos rumores y controversias cuando se trata de que la humanidad busque hacer un cambio completo hacia los vehículos eléctricos. Uno de los principales temas de debate es el rendimiento de los mismos, especialmente en lo referente a la autonomía, que está más o menos limitada por la capacidad de la batería. Sin embargo, un grupo de expertos ahora nos muestra que hay otros factores en los que centrarse cuando se trata de mejorar la oferta de cero emisiones.
Un equipo de científicos alemanes del Instituto Fraunhofer de Fiabilidad y Microintegración IZM en Berlín, Alemania, explica que la batería no es la única culpable cuando se trata de ver hasta dónde puede llegar un coche eléctrico. Porque otro componente importante a tener en cuenta es el tren conductor. El proyecto, de nombre SiCeffizent, tiene a investigadores que están trabajando en el rediseño del inversor de potencia y prometen un aumento del 6 % en la autonomía del vehículo.
“Esperamos que al optimizar el tren motriz de esta manera, la gama de coches eléctricos se ampliará en última instancia hasta en un 6 %”, dice Eugen Erhardt, responsable del proyecto SiCeffizient en IZM. El 6 % puede no parecer mucho, pero, de hecho, es bastante. Cuando se trata de baterías de vehículos eléctricos, este aumento del rendimiento solo se puede lograr incrementando el número de baterías o mediante un considerable esfuerzo para hacer una adecuada y profunda investigación.
Un inversor de potencia es un dispositivo electrónico que convierte una corriente continua en corriente alterna y, en el contexto de un automóvil eléctrico, toma la electricidad de la batería y la convierte para hacer funcionar los motores eléctricos. Como intermediario entre la batería y el motor eléctrico, el inversor de potencia y sus transistores están hechos para hacer frente a grandes cantidades de corrientes eléctricas, lo que aumenta su temperatura a medida que se utiliza el vehículo.
Para combatir el problema, los inversores de potencia utilizan elementos de refrigeración sólidos que cuentan con conductos donde descansa en el agua, se dirige y disipa el calor. Son estos elementos de refrigeración en los que se centran en los científicos de Fraunhofer, ya que han estado desarrollando un conjunto de transistores avanzados para inversores hechos de semiconductores de carburo de silicio (SiC), que ofrecen una menor tasa de pérdida de potencia en un vehículo eléctrico.
Muchas de nuestras prácticas normales al conducir hacen que el inversor pierda potencia, como conducir a altas velocidades o frenar de golpe. La razón por la que esto sucede es que la corriente eléctrica continúa fluyendo hacia adelante y hacia atrás entre el propulsor del coche, el inversor y la batería. Pero con los semiconductores utilizados por los expertos de Fraunhofer, estas pérdidas se reducen sustancialmente, ya que su estructura está vinculada al resto del sistema electrónico mediante alambres de cobre.
Sin embargo, estos semiconductores son bastante caros, por lo que los científicos deben mantener el número de transistores al mínimo. Un número más pequeño también significa que dispersarán más energía y su temperatura aumentará más intensamente. La solución es mantener el semiconductor frío y con la misma tasa de pérdida de energía. Esta es la razón por la que los investigadores rediseñaron los elementos de refrigeración de los inversores mediante la tecnología de impresión 3D.
Con este nuevo diseño, los elementos de refrigeración tienen una estructura diferente y más práctica con paredes más delgadas, y los transistores se colocan más cerca del agua de refrigeración. Los conductos de enfriamiento se doblan como componentes estructurales, soportando las placas de metal, mientras que la naturaleza de los materiales utilizados les permite absorber tensiones a medida que el inversor se calienta y se enfría. Lo que también hace es aumentar la vida útil de los semiconductores.
Erhardt señala que todavía hay un largo camino por recorrer para convertir este prototipo en un componente funcional de un vehículo de producción, aunque los investigadores tendrán una mejor idea de su potencial en los próximos meses. Esto incluye pruebas en colaboración con Robert Bosch, y también con Porsche, que instalará y probará el inversor en un nuevo tren de transmisión diseñado específicamente para él.
Fuente: Fraunhofer Institute for Reliability and Microintegration IZM