Cómo la electrónica de potencia potenciará el futuro de la movilidad: Parte 2

La electrónica de potencia convierte y controla la energía eléctrica en los vehículos, lo que garantiza un rendimiento y una eficiencia óptimos. Al gestionar el uso de energía, permiten distancias más largas, reducen el desperdicio de energía y respaldan el transporte sostenible.

En la Parte 1, exploramos el papel de la electrónica de potencia en vehículos eléctricos de batería (BEV). Este artículo se centra en su papel en los vehículos eléctricos con célula de combustible (FCEV), destacando sus ventajas y el compromiso de Cummins Inc. con el avance del transporte ambientalmente responsable.

Electrónica de potencia en vehículos eléctricos con pilas de combustible

Los vehículos eléctricos con célula de combustible (FCEV) utilizan hidrógeno para generar electricidad, lo que alimenta el motor. La pila de pilas de combustible divide el hidrógeno en protones y electrones, y los electrones viajan a través de un circuito externo para generar electricidad.

Los FCEV comparten la electrónica de potencia con los vehículos eléctricos de batería (BEV), pero incluyen componentes adicionales para satisfacer sus necesidades específicas. Un componente clave es el convertidor CC-CC de impulso, que eleva el voltaje de la pila de pilas de combustible para que coincida con el voltaje más alto requerido por el sistema de batería. Los FCEV también incluyen una batería más pequeña que almacena energía de la celda de combustible, lo que proporciona energía adicional durante situaciones de alta demanda como la aceleración. Este sistema híbrido reduce el tiempo de respuesta de las pilas de combustible, lo que mejora la seguridad, el rendimiento y la capacidad de conducción.

Electrónica de potencia para eficiencia de pilas de combustible en transporte de trabajo pesado

Las pilas de combustible ofrecen ventajas clave para el transporte, especialmente en aplicaciones de trabajo pesado. La alta densidad energética del hidrógeno permite un reabastecimiento rápido (unos 20 minutos) y largos rangos de conducción, lo que lo convierte en una alternativa ideal al diésel para sectores que requieren un tiempo de inactividad mínimo y largas distancias.

Las pilas de combustible funcionan a voltajes más bajos (200-600V), lo que requiere que componentes como el convertidor CC-CC Boost aumenten el voltaje para una transferencia de energía y carga de la batería eficientes. Esta compatibilidad permite a los FCEV utilizar la misma batería y electrónica de potencia que los BEV, lo que simplifica la fabricación, reduce los costos y mejora la escalabilidad.

Integración de electrónica de potencia en sistemas de pilas de combustible

A medida que las células de combustible envejecen, su salida de voltaje disminuye, lo que requiere una corriente más alta para mantener la energía, lo que puede provocar pérdidas de energía y exceso de calor. La electrónica de potencia regula los voltajes y corrientes para mitigar estos problemas. El uso de carburo de silicio en semiconductores de potencia reduce la pérdida de energía y mejora la gestión térmica, esencial para mantener el rendimiento a temperaturas más altas.

Los avances en tecnología están permitiendo una adopción más amplia de los FCEV, especialmente en sectores como camiones pesados y generación de energía estacionaria. A medida que se expande la infraestructura de hidrógeno, los FCEV desempeñarán un papel fundamental en el transporte sostenible, apoyando los esfuerzos para reducir las emisiones de carbono y la dependencia de los combustibles fósiles.