Aprovechando la tecnología de su inversor de alta eficiencia, la compañía canadiense Hillcrest Energy Technologies ha solicitado la patente de una solución de carga que tiene el potencial de simplificar un sistema eléctrico de los vehículos eléctricos, eliminando el cargador de a bordo. Además de ofrecer carga bidireccional universal de alta eficiencia y alto rendimiento, también se elimina la unidad de refuerzo que necesitan los sistemas de 800 voltios para recargar en estaciones de 400 voltios. En definitiva, la tecnología permitirá que los vehículos eléctricos se adapten fácilmente a los cambios en la capacidad de potencia que surgirán en el futuro.
En un vehículo eléctrico la carga puede realizarse en corriente alterna (CA) o en corriente continua (CC). La batería requiere CC para cargarse, por lo que, en la carga en CA, se necesita una conversión entre la toma de carga y la batería, mientras que con la carga de CC el vehículo se conecta directamente a ella. En la carga en CC, el cargador es externo al vehículo y todo el acondicionamiento de energía (incluyendo la rectificación) se realiza fuera del vehículo. La carga en CA exige un cargador a bordo que se encuentra en el interior del vehículo. Este se conecta a la red eléctrica a través de un cable de carga y un conector y convierte su voltaje al nivel apropiado. La carga vinculada y la carga de oportunidad son las que emplean CA y dependen del cargador de a bordo.
Hillcrest Energy Technologies es una empresa que desarrolla tecnologías innovadoras para la conversión de energía y sistemas de control de próxima generación. Desde su sede en Canadá anuncia la presentación de una solicitud de patente que simplifica la recarga de los vehículos eléctricos. Las pruebas de laboratorio iniciales del concepto confirman la viabilidad técnica y la capacidad de la solución ya que proporciona capacidades de carga universales compatibles con versiones anteriores y carga bidireccional (V2X). La empresa continuará trabajando durante este año con el objetivo de encontrar un socio para el lanzamiento y la validación de las pruebas piloto en 2023.
Un cargador de a bordo es esencialmente un cable de carga con algunas funciones de seguridad inteligentes incorporadas. La conversión de la electricidad de corriente alterna a corriente continua ocurre en el vehículo, en el cargador de a bordo. La solución de Hillcrest es una arquitectura de carga bidireccional que aprovecha el inversor de tracción del propio vehículo. De manera general, en los cargadores de a bordo se pierde entre un 12 y un 14 % de la energía que se ingresa, por lo que su eliminación aumentaría la eficiencia.
La empresa canadiense hace referencia es el comunicado de prensa precisamente a la eficiencia y las capacidades de alta frecuencia de conmutación del inversor desarrollado por la propia compañía. De esta forma se simplifica el sistema general del tren de potencia y se mejora el rendimiento y la capacidad del vehículo.
Con esta solución, los vehículos eléctricos podrían prescindir del cargador de a bordo, lo que repercutiría en el coste total de producción, la complejidad del sistema y en última instancia el preso total del vehículo. La eliminación del cargador a bordo permitiría que un vehículo eléctrico cargue en CA con la capacidad de potencia máxima del inversor de tracción o de la fuente de carga de CA (lo que sea más baja) independientemente del voltaje del sistema. Esta característica clave permitiría que los vehículos eléctricos se adapten a los cambios futuros de la potencia de recarga máxima.
Además, esta tecnología permite la eliminación de la unidad de refuerzo que se incluye actualmente en los vehículos con arquitectura de 800 voltios para que puedan recargar, en CC, en las estaciones de 400 voltios. Estas unidades de refuerzo suelen tener un tamaño y un coste similares a los del inversor de tracción, lo que significa que al eliminarlos se simplifica todavía más el vehículo eléctrico reduciendo de nuevo el coste de producción y el peso.
Para el CTO de Hillcrest, Ari Berger y el equipo de ingenieros colaboradores (al Dr. Jalal Amini y Harald Hengstenberger de Systematec), la presentación de la patente representa un hito importante en el desarrollo de este proyecto: “Junto con las capacidades de frecuencia de conmutación rápida del inversor de alta eficiencia Hillcrest, nuestra arquitectura de carga bidireccional universal podría maximizar la eficiencia y minimizar el hardware tanto en el tren motriz como en el sistema de carga”. Esta tecnología podría cambiar drásticamente la infraestructura de carga ampliando las opciones de carga disponibles. “Un vehículo eléctrico capaz de acceder a la alimentación de CA o CC a través de una variedad de niveles de voltaje en un entorno cableado o inalámbrico ofrece un nuevo nivel de interoperabilidad que no está disponible actualmente”, explica Berger.
Por ahora, esta tecnología aún se encuentra todavía en sus primeras etapas de desarrollo. Hillcrest afirma haber completado la "prueba inicial de concepto de laboratorio“, y debe avanzar con el trabajo de desarrollo planificado para finales de este año y con las pruebas de validación con un socio todavía no anunciado en 2023.
Esta no es la única estrategia que pone al cargador de a bordo en el punto de mira. En noviembre de 2020, Texas Instruments anunciaba los nuevos cargadores integrados para coches eléctricos basados en transistores de nitruro de galio. Según la empresa tecnológica, podían duplicar la densidad de potencia de los cargadores actuales, y al mismo tiempo aumentar la eficiencia del sistema, lo que permitiría reducir el tamaño de los componentes en un 50 %. La empresa afirmaba estar preparando los primeros prototipos de preproducción que serán enviados a los fabricantes para realizar pruebas de verificación, finalizar así su desarrollo y arrancar la comercialización.
