Esta pequeña pieza dispara la autonomía del coche eléctrico

Un grupo de científicos alemanes han creado un inversor de corriente que ampliará la autonomía de los coches eléctricos en un 6%. Parece poco, pero es un aumento del rendimiento enorme que, según sus inventores, tendrá un "gran impacto" en la eficiencia de estos vehículos.

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Desarrollado por el instituto Fraunhofer para la fiabilidad y la microfabricación (Fraunhofer IZM), el inversor de corriente será mucho más eficiente en la conversión de la corriente continua que viene de las baterías a la corriente alterna que necesita el motor eléctrico del coche para operar.

Expuestos a un gran flujo de energía, la eficiencia en los inversores de corriente de los vehículos eléctricos es fundamental: cuanto mayor sea la eficiencia, menor es la pérdida energética.

El inversor de corriente del Fraunhofer IZM —llamado proyecto SiCeffizient— utiliza varias técnicas para conseguir este objetivo sin disparar los costes de fabricación. Contactado por correo electrónico, el director del proyecto Eugen Erhardt me cuenta que el inversor está todavía está en proceso de desarrollo y que la pieza en la foto sobre estas líneas es sólo la mitad del módulo, con un tamaño de 60 x 40 x 15 milímetros. Erhardt asegura que esta optimización del grupo motopropulsor extenderá el rango de los coches eléctricos en hasta un 6% cuando esté en producción.

“Todavía nos queda un poco antes de que tengamos el dispositivo en producción”, dice Erhardt. En los próximos meses, lo probarán con su socio de proyecto, la multinacional tecnológica Bosch. Después de la prueba y el proceso de optimización de la fabricación en masa, Porsche será la primera compañía en incorporar este nuevo inversor de corriente a sus deportivos.

Cómo funciona

El equipo de investigación de la Fraunhofer Society —la organización alemana de investigación aplicada responsable del formato MP3 y decenas de miles de invenciones industriales— utiliza carburo de silicio (SiC) para la fabricación de los transistores que componen el SiCeffizient (de ahí el nombre).

Este material es extremadamente eficiente. De hecho, es el material que otros ingenieros están usando en los circuitos de los 'rovers' que en el futuro llegarán a la superficie infernal de Venus.

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La fuerza crítica del campo eléctrico del SiC (el punto en que un material empieza a conducir electricidad de forma incontrolada), su altísima conductividad termal (que hace que el calor generado pueda ser disipado con una velocidad solo igualada por el diamante) y la baja concentración intrínseca de portadores térmicos de carga a temperatura ambiente (que evita que el aumento de temperatura interfiera con el flujo de electrones) hacen del carburo de silicio el material perfecto para los inversores de corriente.

Pero también es difícil de fabricar y extremadamente caro, por lo que los ingenieros del Fraunhofer IZM han tenido que reducir el número de transistores. Esta reducción provoca que cada transistor tenga que procesar más corriente, lo que incrementa el calor.

Para resolver este problema, los investigadores han rediseñado el elemento de refrigeración, creando una intrincada estructura de aletas impresa en 3D que es capaz de disipar el calor rápidamente mientras soporta la placa de metal donde están los transistores. El grosor de las aletas es tan extremadamente fino, afirman, que hace la estructura muy flexible y puede compensar el estrés del calor extremo y el frío del agua. Al mismo tiempo, gracias a su arquitectura, los ingenieros aseguran que es perfectamente resistente a la presión del agua y otras fuerzas mecánicas.

Para finalizar, dicen, su inversor de corriente no está soldado al resto de los componentes electrónicos. En vez de eso, dicen, "la estructura formada por el elemento de refrigeración y los transistores SiC está conectada al resto del sistema electrónico con finos cables de cobre trenzados".

Ahorrando hasta el último vatio

Según los científicos del Fraunhofer IZM, el resultado de este tipo de optimización es sorprendentemente efectivo. Sobre todo cuando tienes en cuenta que, para conseguir este tipo de optimización del 6% con otras partes del sistema eléctrico —como el incremento de capacidad de baterías—, se necesita mucha más inversión y tiempo.

Aun así, todas las compañías están buscando cómo expandir el alcance de los vehículos, desde nuevas tecnologías de fabricación de baterías hasta la integración de estas en el chasis. Incluso marcas como Audi han desarrollado pinturas que ayudan a reducir el calor dentro del habitáculo para así reducir el consumo de energía del aire acondicionado, rascar unos vatios más y añadir kilómetros al marcador. Una carrera frenética para convertirse en los reyes de la autonomía y vencer en esta nueva guerra tecnológica.