Este cargador universal podría simplificar el panorama de los vehículos eléctricos

Aug 08, 2023

Este artículo es parte de nuestra serie exclusiva IEEE Journal Watch en asociación con IEEE Xplore.

La tecnología de baterías para vehículos eléctricos está evolucionando rápidamente, lo cual es una gran noticia tanto para mejorar los vehículos eléctricos como para abordar el cambio climático. Sin embargo, la constante evolución de la tecnología ha dificultado la creación de una infraestructura que pueda soportar toda la gama de baterías disponibles actualmente, sin mencionar los desarrollos futuros.

En un avance reciente, los investigadores han creado un novedoso cargador de baterías que puede soportar generaciones presentes y futuras de paquetes de baterías para vehículos eléctricos en una amplia gama de voltajes: entre 120 y 900 voltios. La nueva tecnología se describe en un estudio publicado en la edición de septiembre de IEEE Transactions on Power Electronics.

Los vehículos eléctricos actuales, como el Nissan Leaf S, el Tesla Model X y el Mercedes-Benz EQA, tienen voltajes de batería que oscilan entre 250 y 450 V. Pero los vehículos eléctricos de próxima generación, como el Rapide E, Lucid Air, Porsche Taycan, Hyundai Ioniq y KIA EV6 tendrán paquetes de baterías con voltajes que oscilarán entre 600 y 800 V.

Estas baterías de próxima generación ofrecerán tiempos de carga más cortos y al mismo tiempo pesarán menos, lo que significa que los vehículos eléctricos pueden estar listos para conducir antes y viajar más lejos con una carga completa. "Sin embargo, cargar estas baterías de alto voltaje con cargadores existentes degrada la eficiencia, debido a que funcionan al doble del voltaje nominal", dice Deepak Ronanki, profesor asistente en el Instituto Indio de Tecnología de Madras, en Chennai, India, y senior del IEEE. miembro que participó en el estudio.

Ronanki y el investigador doctoral Harish Karneddi crearon un cargador universal capaz de soportar voltajes entre 120 y 900 V, algo que, según dicen, aún no se había logrado de otra manera.

El cargador de batería de Ronanki y Karneddi es en realidad un cargador de dos etapas, con un circuito de corrección del factor de potencia (PFC) inicial seguido de un convertidor CC-CC reconfigurable. Como sugiere el término "impulso-reducción", el cargador de batería puede aumentar el voltaje cuando el voltaje de la batería es mayor que el voltaje de entrada y, a la inversa, reducir el voltaje cuando el voltaje de la batería es menor que el voltaje de entrada.

En una serie de simulaciones y experimentos, Ronanki y Karneddi demostraron que su nuevo cargador puede cargar baterías de forma segura a cualquier voltaje entre 120 y 900 V. Aunque el cargador mostró una ligera degradación de la eficiencia en puntos de operación de voltaje más bajo, en el rango de 48 a 120 V: aún superó la eficiencia de los cargadores convencionales en todos los voltajes probados. El cargador tuvo una eficiencia consistentemente superior al 94 por ciento.

Ronanki señala que este cargador universal podría erradicar la necesidad de cargadores dedicados para diferentes voltajes de baterías y diferentes tipos y configuraciones de vehículos. "Además, el cargador podría usarse como una unidad portátil, esencialmente como un kit de emergencia, en caso de avería del vehículo o descarga profunda de la batería", añade.

Los investigadores planean comercializar esta tecnología como una unidad de carga a bordo para reducir el costo de producción de los cargadores, así como una unidad de carga externa para proporcionar una unidad de carga para cargar todos los vehículos eléctricos. Han presentado una patente y están colaborando con socios de la industria para comercializar el cargador.

Los investigadores también están estudiando adaptar su cargador a otros tipos de vehículos. "Actualmente estamos trabajando para mejorar la eficiencia del cargador en esta región operativa de voltaje para que se pueda usar el mismo cargador para bicicletas eléctricas, bicicletas eléctricas y automóviles pequeños", dice Ronanki.