Desde tres

La industria de los vehículos eléctricos (EV) está montando otra gran ola. Estos vehículos ya no se perciben como una moda pasajera; Los gobiernos ahora están presionando para que se generalice la electrificación de las carreteras. Por ejemplo, tanto el Reino Unido como California exigen vehículos de cero emisiones para 2035.

Para satisfacer estas demandas, las EE están optimizando los vehículos eléctricos, y específicamente los vehículos eléctricos híbridos suaves (MHEV), para que sean más pequeños y livianos a fin de hacerlos más asequibles.

Texas Instruments ha abordado este problema con su producto más nuevo, un controlador de motor de 48 V altamente integrado destinado a reducir significativamente el área de PCB. Hablamos con Kannan Soundarapandian, gerente de la unidad de negocios Motor Drives de TI, para conocer la nueva tecnología de primera mano.

Podría decirse que la forma más popular de motores para vehículos eléctricos es el motor de inducción trifásico.

Un motor trifásico es un tipo de motor eléctrico que consta de dos componentes principales: un rotor y un estator. El rotor es la parte del motor que realmente gira, mientras que el estator es la parte del motor que hace girar el rotor. El estator en sí está formado por tres pares de bobinas espaciadas uniformemente alrededor del rotor.

El motor se llama "trifásico" porque es impulsado por tres fuentes de alimentación de CA que están intencionalmente desfasadas entre sí, cada una de las cuales se denomina "fase". Cada uno de los pares de bobinas del estator está unido a una fase y, como resultado de las diferencias de fase, generan un campo magnético giratorio continuo que gira alrededor del estator.

Este campo magnético cambiante crea inductivamente una corriente en movimiento dentro del rotor, que va por detrás del campo del estator. Este retraso crea una fuerza de tracción sobre el rotor, lo que provoca la rotación que mueve un vehículo eléctrico.

Si bien los motores trifásicos proporcionan alta eficiencia y rendimiento para los vehículos eléctricos, no están exentos de inconvenientes. Como explicó Soundarapandian, para accionar un motor trifásico, el sistema requiere tres conjuntos individuales de controladores de motor y circuitos relacionados.

“En un sistema de controlador de motor típico, hay tres fases, por lo que debes imaginar que este (circuito) se repite tres veces. Y hay muchos componentes", explica. "Hay circuitos de control, resistencias, diodos y también algunas de las características de seguridad que normalmente se implementan externamente".

Repetir este circuito tres veces aumenta rápidamente la lista de materiales, el costo y el área. Además, intentar mantener la integridad de la señal en un entorno que ya es ruidoso se vuelve aún más difícil a medida que el enrutamiento se vuelve más restringido.

La solución a este problema, tal como lo ve Texas Instruments, es una mayor integración, incorporando todos los componentes externos al controlador IC. Esto es exactamente lo que la empresa pretende hacer con su producto más nuevo, el DRV3255-Q1.

TI informa que este producto es el primer controlador de motor BLDC trifásico de 48 V de la industria que integra lógica de cortocircuito activo de lado alto y lado bajo, eliminando efectivamente los transistores externos y la lógica de control necesarios.

Sobre lo que hace que el dispositivo sea tan especial, Soundarapandian enfatizó: “Es ese aspecto de integración en el que incorporamos una gran cantidad de componentes externos. Es la entrega de energía más elegante en un sistema de 48 V”.

Se dice que el nuevo IC reduce el área de la PCB hasta en un 30% y al mismo tiempo es capaz de suministrar hasta 30 kW de potencia al motor. El dispositivo también tiene una potencia nominal de 95 V, lo que protege el CI de picos transitorios altos en el riel de 48 V.

Diseñado con una función de lógica de cortocircuito activa, el controlador de motor BLDC permite a los diseñadores implementar conexiones MOSFET según los requisitos del sistema. Esto, a su vez, puede ayudar a mitigar la sobretensión y las fallas generalizadas del sistema en el motor del vehículo y otros componentes eléctricos. El modo de cortocircuito activo se activa automáticamente mediante la respuesta dinámica a fallas del dispositivo cuando se enfrenta a condiciones de sobretensión.

Uno de los objetivos declarados de este lanzamiento no es sólo la seguridad que ofrece a los conductores de MHEV sino también la reducción de las emisiones de CO2 del motor de combustión interna del vehículo.

Asif Anwar, de Strategy Analytics, afirma: "Un sistema de 48 V es un cambio radical que los fabricantes de equipos originales [OEM] pueden implementar para cumplir los objetivos de reducción de emisiones y, al mismo tiempo, agregar potencia para funciones avanzadas del sistema de asistencia al conductor y gestionar el consumo de energía. cargas como el sistema de calefacción, ventilación y aire acondicionado."

El controlador de motor BLDC AEC-Q100 Grado 0 puede alcanzar hasta el Nivel de integridad de seguridad automotriz (ASIL) D. Debido a sus altos niveles de potencia de salida, los conductores de vehículos pesados ​​podrán acelerar más rápidamente desde una posición detenida.