Consideraciones de diseño para la tecnología de interconexión utilizada en los sistemas de propulsión EV

 

Consideraciones de diseño para la tecnología de interconexión utilizada en los sistemas de propulsión EV

 

Posted June 6, 2023  by  Charged EVs

 Los vehículos eléctricos se convertirán en la base del transporte futuro y la transición se está produciendo mucho más rápido de lo imaginado. En los últimos meses, la adopción de EV ha aumentado drásticamente, y es probable que los precios inflados del petróleo que se están experimentando actualmente aceleren aún más la adopción.

 Los registros de EV ahora se acercan a un millón por mes en todo el mundo. Ya han superado las ventas de vehículos diésel nuevos (enero de 2022). Los analistas de mercado ahora esperan que superen las ventas de todos los vehículos nuevos con motor de combustión interna (ICE) dentro del plazo de 2025, mucho antes de lo que habían descrito sus proyecciones anteriores (donde no se pronosticaba que esto sucediera antes de 2030).

 Los EV son, en principio, mucho menos complejos que los ICE tradicionales, debido a la eliminación de los miles de componentes mecánicos en un motor y todos los subsistemas mecánicos de apoyo. Sin embargo, todavía presentan un conjunto completamente nuevo de desafíos de ingeniería. En particular, se requiere un monitoreo más detallado de las funciones y parámetros clave para lograr el alto rendimiento y la eficiencia necesarios para mantener una operación segura.

 

Elevar los voltajes del tren motriz

Supongamos que un EV está funcionando a niveles máximos de eficiencia. En ese caso, la energía almacenada dentro de la batería durará más y brindará un rango extendido, por lo tanto, la capacidad de viajar una distancia significativa entre recargas. Para mejorar la eficiencia y permitir períodos de recarga más cortos, los fabricantes de automóviles están aumentando los voltajes utilizados en las arquitecturas de tren motriz EV de 400 V a 800 V. Por supuesto, al hacer esto, es fundamental mantener la seguridad del vehículo y del conductor.

 

Evolución continua de la batería EV

Basado en la química de iones de litio, el paquete de baterías es fundamental para impulsar el motor de tracción. Sin embargo, dada la posibilidad de que se sobrecalienten las células dañadas, defectuosas o envejecidas, las condiciones de funcionamiento del paquete se controlan continuamente a nivel celular. El sistema de gestión de la batería (BMS) realiza el control del estado.

 Los fabricantes de automóviles y sus socios proveedores de baterías siempre buscan aumentar la densidad de celdas de sus paquetes de baterías para ofrecer una mayor capacidad de almacenamiento de energía a partir de factores de forma más pequeños. Sin embargo, esto ejerce una mayor presión sobre las células, por lo que la necesidad de que el BMS pueda acceder a datos detallados se vuelve aún más esencial.

 Al utilizar estos datos, el BMS no solo podrá mitigar los peligros de la fuga térmica, sino que también podrá equilibrar la carga en todas las diferentes celdas dentro de un paquete de baterías. Por lo tanto, las células que funcionan peor que las vecinas no estarán sujetas a tensiones dañinas. El resultado es que la carga se distribuye mejor a través de la batería y durará mucho más, evitando costos de reemplazo no deseados.

 

Atributos que definen la selección de interconexión

La naturaleza crítica para la seguridad de la actividad de monitoreo de EV significa que la transferencia de datos debe realizarse a alta velocidad, con baja latencia y confiabilidad asegurada. Por lo tanto, se deben seleccionar conectores que admitan las velocidades de datos definidas por los últimos protocolos de redes en vehículos. También es necesario lograr una integridad superior de la señal, incluso con fuentes potenciales de interferencia electromagnética (EMI) cercanas.

 Otro aspecto a considerar es el entorno con limitaciones de espacio. Los conectores especificados deben ser compactos, sin dejar de presentar una gran cantidad de contactos, y ser lo suficientemente resistentes para hacer frente a golpes, vibraciones y temperaturas extremas.

 Dado que los gastos de los vehículos eléctricos a menudo pueden ser una preocupación para los posibles compradores de vehículos, mantener bajos los costos generales de la lista de materiales es una alta prioridad para los fabricantes de automóviles. Por lo tanto, los conectores deben tener todas las características descritas y estar ubicados a un precio aceptable.

 

Interconexiones optimizadas para la adquisición de datos EV

 Los conectores de placa a placa Archer Kontrol de Harwin se utilizan en varios modelos de EV para tareas de diagnóstico y monitoreo del tren motriz. Estos conectores de paso de 1,27 mm tienen factores de forma compactos y se pueden suministrar en orientaciones verticales u horizontales, por lo que ocupan un espacio mínimo dentro del diseño del sistema. Además, está disponible una altura de apilamiento de 8 mm a 20 mm, lo que brinda a los fabricantes una mayor flexibilidad.

De acuerdo con los requisitos de la infraestructura de red Ethernet de las aplicaciones automotrices, se admiten velocidades de datos de 3 Gbps. Pueden hacer frente a temperaturas de 125°C, vibraciones de 20G y golpes de 50G. Los contactos de bronce fosforoso con acabado en oro/estaño ofrecen una durabilidad prolongada. Estos contactos están integrados en carcasas de plástico resistentes que tienen clasificaciones de antiinflamabilidad UL94V-0.

 Envolver los conectores Archer Kontrol protege sus contactos del riesgo de daños. A pedido, se encuentran disponibles ensambles de cables listos para usar en longitudes de 150 mm o 300 mm, y es posible el cableado personalizado. Se incluyen pestillos para proporcionar alivio de tensión adicional.

 Las generaciones futuras de sistemas de propulsión EV dependerán de capacidades de adquisición de datos de mayor rendimiento. La posibilidad de comunicaciones en tiempo real entre todos los diferentes subsistemas del tren motriz, desde los paquetes de baterías hasta los cargadores a bordo y los convertidores CC/CC, dará como resultado una mayor eficiencia y una mayor seguridad general. Permite a los fabricantes obtener una ventaja competitiva, al mismo tiempo que protege la reputación de su marca.