Porsche presenta un concepto de batería de corriente alterna
Tradicionalmente, un sistema de tracción consta de una batería de alto voltaje acoplada a un sistema de gestión de la batería, un sistema electrónico de potencia para controlar el motor eléctrico y un cargador de a bordo para la carga con corriente alterna. En este sistema, la electrónica de potencia convierte la tensión continua de la batería de alto voltaje en tensión alterna trifásica sinusoidal para el motor de tracción mediante un inversor de impulsos.
El gigante automovilístico alemán Porsche ha decidido ahora mejorar el diseño para futuros vehículos, ya que esta "estructura ha demostrado su utilidad en los vehículos actuales". Para ello, los desarrolladores de Porsche Engineering dividieron la batería de alto voltaje del propulsor eléctrico en 18 módulos de batería individuales, distribuidos en tres fases.
Según Porsche, pueden controlarse individualmente mediante interruptores semiconductores de potencia. "La interconexión flexible de los módulos de baterías individuales en un convertidor paralelo en serie multinivel modular (MMSPC) como sistema distribuido en tiempo real permite el modelado dinámico de la curva de tensión, de modo que la tensión alterna trifásica sinusoidal para el motor puede generarse directamente a partir de la tensión continua de los módulos de baterías", escribió la empresa en un comunicado de prensa adjunto.
Porsche explica además que el nuevo concepto de batería está controlado por un concepto de unidad de control estandarizada "con una plataforma informática especialmente potente y capaz de funcionar en tiempo real". Según el fabricante, el sistema fue "desarrollado como parte de un estudio de viabilidad, ensayado en un banco de pruebas y demostrado en un vehículo".
Este control individual también se elogia como característica de seguridad, por ejemplo, en caso de que un VE sufra un accidente, "entonces se desconecta el MMSPC y el sistema vuelve efectivamente a sus módulos individuales, lo que significa que sólo se puede seguir midiendo la tensión del módulo", explica Thomas Wenka, director de proyectos especializado de Porsche Engineering.
Wenka explicó además: "La tendencia en la industria del automóvil es hacia componentes altamente integrados. Esto abre nuevas posibilidades en términos de tamaño de la carcasa, reducción de peso y costes, fiabilidad y eficiencia."
Junto al concepto de batería de CA, la unidad de control también ha sido rediseñada por Porsche Engineering. Esta unidad de control destaca por una plataforma informática en tiempo real particularmente potente, uniforme y altamente integrada, que permite que las funciones individuales de la batería, como la gestión del motor y de la batería, funcionen en paralelo.
"La unidad de procesamiento representa una plataforma multiprocesador heterogénea y funciona como un único sistema en chip. Combina una matriz de puertas programables en campo (FPGA) -un circuito integrado con hardware programable- para el control y la supervisión de los datos en relación con la capacidad en tiempo real del sistema, y un potente procesador multinúcleo para procesar grandes cantidades de datos en un único componente", explica Daniel Simon, director de proyectos especializado de Porsche Engineering. Además, explica: "La FPGA puede hacerse cargo de cálculos complejos para aliviar al procesador y complementar los periféricos que faltan, lo que supone ventajas significativas en términos de escalabilidad y flexibilidad en comparación con las soluciones habituales de microcontrolador puro. Y seleccionando el derivado dentro de la familia del sistema en chip, el rendimiento puede escalarse desde los requisitos básicos de la ECU -como el control de E/S, la pasarela de comunicaciones o la electrónica de potencia- hasta los complejos sistemas ADAS con requisitos adicionales de GPU y códec de vídeo."
En los últimos años, Porsche Engineering también reveló avances en la investigación de baterías, ya que la empresa había establecido un sistema gemelo digital para el desarrollo del accionamiento en 2023, que entonces era perfeccionado para ayudar a desarrollar sistemas de baterías en 2024.
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