Los vehículos eléctricos (EV) están en el centro del impulso mundial hacia un futuro más sostenible y electrificado. Los vehículos eléctricos son vehículos totalmente eléctricos y requieren al menos tres unidades electrónicas para la conversión de energía. Un inversor de tracción CC/CA que impulsa los motores eléctricos (generalmente trifásicos) que accionan las ruedas. El convertidor AC/DC recarga la batería del vehículo tanto durante la recuperación de energía durante el frenado como en estaciones de carga estándar residenciales o de alta potencia (para carga rápida).
Según el Foro Económico Mundial, habrá 215 millones de turismos eléctricos en las carreteras para 2030. La demanda de tecnología de apoyo seguirá creciendo a medida que proliferen los vehículos eléctricos durante la próxima década.
Analog Devices (ADI) y Rimac creen que la tecnología de ADI se lanzará en 2021 debido a cómo los vehículos eléctricos se están generalizando y cómo la industria automotriz está ayudando a reducir las emisiones de carbono. Organizamos discusiones virtuales centradas en temas que van desde cómo impulsamos el modelo C_Two totalmente eléctrico de Rimac. hipercoche.
El debate fue moderado por Roger Atkins, influencer de vehículos eléctricos y fundador de Electric Vehicles Outlook. Los panelistas incluyeron a Greg Henderson, vicepresidente sénior de Automoción, Comunicaciones, Aeroespacial y Defensa de Analog Devices. Patrick Morgan, vicepresidente de automoción, dispositivos analógicos. Matija Gracin, Director de I+D de componentes de Rimac, dijo: Discutieron varios aspectos técnicos de los vehículos eléctricos.
Henderson abrió el panel destacando cambios dramáticos en el mercado de vehículos eléctricos en los últimos años. Tanto los vehículos eléctricos puros como los OEM tradicionales están invirtiendo mucho en este espacio y tienen ventajas de sostenibilidad, como lo demuestran los cambios en la relación entre los fabricantes de automóviles y los proveedores: de una novedad técnica a un verdadero líder en rendimiento en el mercado automotriz.
“El ritmo del cambio y las nuevas soluciones e innovaciones que requieren los vehículos eléctricos están desafiando la relación lineal tradicional entre los OEM y sus proveedores de tecnología”, dijo Henderson. “Los OEM ahora están trabajando de manera más directa y cercana con las empresas de tecnología”.
Los esfuerzos de los diseñadores de vehículos eléctricos e híbridos para mejorar la eficiencia de conversión de energía se dirigen hacia dispositivos con empaque compacto y ensamblaje de módulos electrónicos de potencia térmicamente confiables con pérdidas de conmutación reducidas. Los parámetros de diseño varían e incluyen el nivel de potencia, la eficiencia de conversión, la temperatura de funcionamiento del sistema de tren motriz del vehículo, la capacidad de disipación de energía térmica y el paquete del sistema.
La clave del rendimiento en el diseño de vehículos eléctricos es la batería y el sistema de propulsión. “La verdadera clave es tener un sistema de gestión de batería [BMS] Podemos monitorear con precisión el estado de carga y transferir energía de la batería al sistema de propulsión de una manera muy eficiente”, dijo Henderson.
Como señaló Atkins, el poder no tiene sentido sin control. “Hoy en día, cada parte crítica, ya sea conectada, autónoma o compartida, debe garantizar que todo funcione de manera eficiente y sólida, por lo que se requiere mucha energía. En cuanto a la adopción, seguramente habrá más anuncios y debates sobre el camino hacia “La electrificación y la eliminación gradual de la producción de motores de combustión interna. Necesitamos pensar en los obstáculos que enfrentamos y encontrar soluciones para superar estos obstáculos”.
El mercado continúa acelerando hacia la electrificación. Gracin señaló tres aspectos a considerar a medida que el mercado se mueve inexorablemente hacia los vehículos eléctricos. El primero es el almacenamiento de energía determinado por la densidad del paquete de baterías. El segundo es la eficiencia. Se trata de cómo convierte y administra los voltajes altos y bajos, no solo los paquetes de baterías. Y el tercero son las estaciones de carga, las estaciones de reparación y las estaciones de servicio, que son infraestructura esencial para su adopción por parte de los clientes del mercado masivo.
Como mencionó Morgan, la pandemia sin duda ha tenido un gran impacto en la industria automotriz. Esta pandemia ha acelerado mucho la tecnología. “Una gran experiencia de manejo se ha convertido en una prioridad principal, no solo cómo se conduce el automóvil, sino cómo se siente por dentro”, dice Morgan. “Como resultado, funciones como el sonido 3D inmersivo, los conjuntos de micrófonos y el reconocimiento de voz se han convertido en imprescindibles.
“Los autos eléctricos son muy silenciosos por dentro y puedes escuchar más ruido de la carretera”, agregó. “Así que desarrollamos una tecnología que puede cancelar el ruido de la carretera y brindarle al conductor una experiencia verdaderamente inmersiva y placentera”.
Otro aspecto a considerar es el alcance de un EV, o qué tan lejos puede viajar un EV con una sola carga. Morgan señaló que esto se logra no solo con la batería en sí, sino también con los componentes electrónicos que la controlan. “Estos dispositivos electrónicos, controlados por un sistema de administración de batería, son muy eficientes, de modo que primero la batería se carga por completo y luego se extrae la última carga de manera eficiente, lo que reduce el consumo total de energía. Tiene que ser preciso, lo cual es realmente bueno para el consumidor y bueno para la red”.
Una cuestión que plantea Atkins es la sostenibilidad de los vehículos eléctricos. La batería es claramente una de las principales diferencias entre las dos categorías de autos (los autos eléctricos y los autos clásicos como los conocemos) en lo que se refiere a la batería y lo que sucede al final de su vida. . Los vehículos tradicionales usan un motor térmico, con un acumulador para encenderlo, para alimentar el servicio a bordo con baja corriente, pero los EV reemplazan el motor térmico con un paquete de baterías de alto voltaje y alta capacidad. Al comparar el impacto ambiental de dos tipos de vehículos, debemos considerar su huella de carbono, que es una función de su consumo de energía en cada etapa de su ciclo de vida: adquisición de materia prima, producción, uso, eliminación y reciclaje. . .
Glassin señaló que hay muchas regulaciones que deben cumplirse, tanto en el diseño como durante todo el ciclo de vida del producto. También destacó la tendencia del reciclaje y reutilización de baterías.
“Los paquetes de baterías tienen una segunda vida”, dijo. “Una vez que ya no cumple con los requisitos de rendimiento para su uso en un automóvil, puede reutilizarse para muchos otros usos. Cuando desarmas la batería de un automóvil, en su interior aún encuentras módulos y celdas que pueden usarse para almacenar energía”. estamos viendo que algunos de los grandes fabricantes de equipos originales como nosotros se mueven en esa dirección”.
BMS inalámbrico
Los sistemas de gestión de baterías son un componente clave de la movilidad eléctrica. La adición de la tecnología inalámbrica es muy atractiva, pero requiere mucha atención. El BMS es el sistema electrónico para el control completo de todas las funciones de diagnóstico y seguridad para administrar altos voltajes y equilibrar las cargas en un vehículo.
Dispositivos analógicos recientemente Solución BMS inalámbrica (wBMS) para vehículos eléctricos de producción. Esto elimina el cableado tradicional y aumenta la flexibilidad del diseño y la capacidad de fabricación sin comprometer el alcance y la precisión durante la vida útil de la batería.
“Esta tecnología apunta directamente a la sustentabilidad, no solo por el hecho de que elimina todos los arneses de cables, sino también porque elimina toda la fabricación y la complejidad asociada con ella”, dijo Morgan. “También nos permite diseñar nuestros paquetes de baterías de forma modular y escalable para que cuando pasemos a Second Life podamos sacarlos y reconfigurarlos para nuestras aplicaciones específicas. Además de las ventajas de peso y flexibilidad, wBMS también permite otra manera de diseñar paquetes de baterías, utilizando datos obtenidos a través de cálculos de estado continuos a nivel de módulo y celda de batería. Esto nos permite determinar con mayor precisión el valor residual del paquete de baterías a medida que pasa a la etapa de vida secundaria”.
Sistema inalámbrico de gestión de batería EV (Fuente: ADI)
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Las baterías son el corazón de cualquier EV, y factores como el costo y el peso son fundamentales para cada desafío. ¿Qué pasa con la importancia de las baterías y las tecnologías relacionadas con las baterías?
Glasin señaló que hemos llegado a una especie de límite con nuestra química actual, y estamos al 90% con nuestro conocimiento de diseño actual. Para lograr mejores resultados y apoyar la agenda de energía verde, las baterías deben cambiar.
Glassin señaló que las baterías actuales han llegado a ciertos límites. El nuevo desafío de la batería tiene como objetivo lograr mejores resultados y apoyar la agenda de energía verde.
“Mirando hacia atrás en la última década más o menos que he estado en este negocio, mucho no ha cambiado. “Realmente estamos exprimiendo todo de esta batería y estamos luchando para tener 2 mm de espacio en el paquete solo para agregar una celda allí. Necesitamos colocar celdas y extraer energía, pero los diseños actuales están llegando a sus límites, por lo que se necesitará mucha innovación para asegurar un futuro electrificado”.
Morgan, por su parte, destacó cómo se están desarrollando múltiples productos químicos, así como el fosfato de hierro y litio (LFP), que es completamente libre de cobalto.
Los vehículos eléctricos requieren un tipo específico de batería y una alta densidad de energía. Es importante que la tecnología pueda admitir una amplia gama de baterías. Un segundo tema a considerar es el costo de todos los vehículos eléctricos que funcionan con baterías. En los próximos dos o tres años, el costo de los vehículos eléctricos igualará el costo de los motores de combustión interna.
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