Con el nuevo catálogo de componentes para sistemas eléctricos de 800 voltios, la empresa alemana ZF Friedrichshafen, responde a una clara tendencia del mercado hacia esta tecnología que permite una potencia de recarga muy superior. El núcleo de esta tecnología es el empleo de semiconductores de carburo de silicio en la electrónica de potencia lo que eleva el rendimiento energético y la eficiencia de toda la línea de transmisión eléctrica e implica un efecto positivo en la autonomía.
Según Bert Hellwig, responsable del desarrollo de sistemas eléctricos en ZF, el mercado está mostrando una clara tendencia a separar dos líneas tecnológicas diferenciadoras. Mientras que las arquitecturas eléctricas de 800 V se establecerán para los coches eléctricos deportivos y premium, las de 400 voltios permanecerán como el estándar del mercado para los modelos de alto volumen de producción. Es este escenario, después de varios años suministrando componentes tecnológicos para sistemas de 400 voltios, "ahora estamos preparando el inicio de la producción para aplicaciones de 800 voltios", ha anunciado Hellwig.
Una de los hándicaps que todavía tienen que superar los coches eléctricos para que los compradores opten por ellos son los largos tiempos de carga que exigen sus baterías. Hace unos años, con baterías de pequeño tamaño, potencias de 50 kW eran suficientes para recuperar el 80% de la batería en menos de 20 minutos. Sin embargo, con los modelos actuales y los que vendrán en un futuro inmediato, la capacidad de la batería aumenta por lo que también debe hacerlo la potencia de recarga.
La potencia de carga depende de dos variables. El voltaje y la intensidad de carga. Sin variar el primero, el problema de la recarga rápida es la generación de calor que provoca elevar la intensidad. Además, esto exige cableados más gruesos, lo que eleva el peso del vehículo. Por lo tanto las arquitecturas de 400 voltios suponen un límite en el rendimiento de los coches eléctricos.
La solución a este inconveniente son las arquitecturas que funcionan a 800 voltios, que permiten elevar el rendimiento general del vehículo e incrementar la potencia de recarga sin necesitar cableados excesivamente gruesos. Además, de esta manera se logran reducir los tiempos de espera para recargar la batería.
Arquitectura eléctrica de 800 voltios del Porsche Taycan.
Nuevos componentes de ZF para arquitecturas de 800 voltios
El componente esencial de una línea de transmisión eléctrica es la electrónica de potencia, cuya tarea principal es convertir los diferentes tipos de energía eléctrica. Durante mucho tiempo la cartera de productos de ZF para arquitecturas de 400 voltios ha sido la parte fundamental de su catálogo. Sin embargo, en vista de los avances tecnológicos y las mayores exigencias de los vehículos con arquitectura de 800 voltios, el fabricante alemán "ya ha comenzado a trabajar en la producción para varios proyectos premium de 800 voltios", afirma Hellwig.
Entre los trabajos que ya están en marcha, el dirigente ha anunciado que ZF suministra toda la transmisión eléctrica completa, incluida la electrónica de potencia, para un fabricante chino de vehículos eléctricos. Además también se encarga de fabricar toda la electrónica de potencia de varios de los automóviles deportivos de un conocido fabricante de automóviles europeos. "Ya se vislumbra que las arquitecturas de 800 voltios se destinarán a automóviles premium".
Para el caso de estos componentes, y por primera vez, ZF utiliza carburo de silicio en lugar de transistores de silicio. En el núcleo de los dispositivos electrónicos de potencia se encuentran la tecnología de interruptores de potencia (transistores), que ya tienen a sus espaldas cinco generaciones. Hoy en día, en aplicaciones de media potencia, entre los que se incluyen los inversores de los vehículos eléctricos, se emplean los transistores bipolares de puerta aislada de silicio (Si IGBT). Actualmente se está produciendo la transición a una sexta generación con el empleo de materiales semiconductores de banda ancha: el carburo de silicio (SiC) para aplicaciones de alta tensión y potencia y el nitruro de galio (GaN) para las de baja tensión y potencia.
Los semiconductores de carburo de silicio reducen las pérdidas de conmutación internas en la electrónica de potencia. Al tener un rendimiento energético muy alto, la eficiencia de toda la línea de transmisión eléctrica aumenta, lo que implica un efecto positivo en la autonomía. ZF utilizó por primera vez la electrónica de potencia de carburo de silicio en la Fórmula E, de manera que la experiencia y los conocimientos adquiridos allí se incorporan continuamente al desarrollo de productos de mayor volumen.
