El evento del 13 al 15 de septiembre de 2022 contó con ponentes de varias empresas. Cumbre de ingeniería verde de EE Times. Los enfoques hacia un futuro más sostenible y bajo en carbono fueron el foco de la cumbre. Esto incluye la producción y el almacenamiento de energía renovable, la fabricación más eficiente de sistemas y componentes críticos, el uso de la electrónica para brindar control en tiempo real en la agricultura y el monitoreo y modelado ambiental.
Una presentación del personal técnico de ONSEMI, Jon Harper, será el tema principal de este artículo. “Mejora de la disponibilidad y confiabilidad de los cargadores rápidos para vehículos eléctricos mediante Ethernet de par único 10Base-T1S con BLE” fue el título de la presentación. El debate fue moderado por Maurizio Di Paolo Emilio, editor en jefe de Power Electronics News y EEWeb. Entre las muchas aplicaciones de los dispositivos de potencia basados en silicio (Si) y carburo de silicio (SiC), como los sistemas de carga y conversión de energía, ONSEMI es el líder del mercado en esta área. Los inversores de cadenas solares para sistemas fotovoltaicos (PV), los cargadores de vehículos eléctricos y los sistemas de almacenamiento de energía distribuida (ESS) como las microrredes son algunos ejemplos. Todos estos sistemas se están expandiendo rápidamente, como se muestra en la Figura 1, como resultado de los esfuerzos realizados en todo el mundo para construir sistemas de carga y generación de energía más ecológicos y sostenibles.
Figura 1: Crecimiento en algunas de las principales aplicaciones de energía renovable del futuro
SiC ofrece muchas ventajas sobre Si en estas aplicaciones debido a su ancho de banda prohibida, bajos valores parásitos y excelente conductividad térmica. Esto da como resultado una mayor eficiencia, densidad de potencia, sistemas más compactos y una conmutación más rápida. Centrándose específicamente en los cargadores EV, los cargadores basados en SiC pueden cargar un automóvil en 20-30 minutos.
Los cargadores de SiC normalmente se construyen como una serie de módulos paralelos que juntos proporcionan la potencia total requerida. Por ejemplo, se pueden usar 12 bloques de 25 kW en una estación de carga de 300 kW. Harper señaló que se debe monitorear el estado de cada módulo. Uno de los módulos puede calentarse más que el otro debido a la discrepancia de parámetros entre dispositivos u otras razones. El monitoreo remoto de los módulos le permite medir algunas de las características básicas, como las condiciones de falla del controlador de puerta, el consumo de corriente y la temperatura para determinar el estado en tiempo real de cada módulo. Dichos datos son invaluables para identificar la disponibilidad y confiabilidad de cada módulo para que el mantenimiento a nivel del sistema se pueda realizar de manera oportuna.
Las soluciones Ethernet tradicionales requieren que cada módulo esté conectado a su propio cable de 4 pares. El controlador utiliza interruptores para acceder a los datos de cada módulo. Se basa en punto a punto y es costoso de implementar en sistemas paralelos como los cargadores EV. Una solución más sofisticada presentada en esta presentación utiliza el estándar Ethernet 10base-T1S. [1]. 10base-T1S se desarrolló como parte de la especificación IEEE 802.3cg-2019. Esta es la arquitectura zonal ampliamente admitida en la industria automotriz. Una de sus características principales es una topología multipunto donde muchos nodos están conectados a través del mismo cable de par trenzado, como se muestra en la Figura 2. Esto elimina la necesidad de un interruptor que reduce la cantidad de cables. Cada nodo se conecta a un par de cables en lugar de los cuatro cables que se usan normalmente en los cables Ethernet. La S en el nombre significa corto alcance y la longitud del autobús se especifica en 25 m. Todos los nodos comparten un ancho de banda de 10 Mbit/s y cada nodo requiere un PHY.
Figura 2: Arquitectura multipunto 10Base-T1S
En esta red compartida, la transferencia de datos se realiza a través del protocolo de prevención de colisiones de capa física (PLCA). El PHY de cada nodo tiene una oportunidad de transmisión y la envía al siguiente nodo en forma rotativa. Los marcos de datos se pueden transmitir en cada oportunidad, y si un nodo no tiene datos para enviar, pasa la oportunidad de transmisión al siguiente nodo y comienza un nuevo ciclo cuando el nodo maestro envía una baliza. De esta forma, casi todo el ancho de banda de 10 Mbit/s se utiliza eficientemente. 10Base-T1S puede proporcionar una comunicación automotriz más rápida que los sistemas de comunicación basados en CAN existentes y es más económico que el sistema 100Base-T1 más rápido.
onsemi ha desarrollado una solución que proporciona una interfaz Bluetooth (BLE) para la interfaz de diagnóstico local de cada módulo y una conexión Ethernet basada en 10Base-T1S para la supervisión remota.Se basa en el microcontrolador RSL10/RSL15 [2] Con interfaz BLE y chip Ethernet MAC/PHY NCN26010 [3]El chip RSL15 admite una interfaz simple para navegadores web y tiene un controlador seguro para controlar el chip NCN26010. El NCN26010 es un paquete pequeño como se muestra en la Figura 3. La exclusiva tecnología Enhanced Noise Immunity and Collision Masking de Onsemi le permite alcanzar distancias y recuentos de nodos mucho más largos que los especificados en el estándar.
Figura 3: Esquema de la solución de conexión del cargador BLE y 10Base-T1S EV usando chips RSL10/RSL15 y NCN26010
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