Um número crescente de fabricantes automotivos em todo o mundo está respondendo à necessidade de tempos de carregamento mais rápidos para veículos elétricos a bateria, por meio de arquiteturas de sistema de energia a bordo modificadas. Nos segmentos de carros elétricos premium e esportivos especialmente, fontes de alimentação de veículos de alta tensão são agora projetados para 800 volts ao invés dos atuais sistemas de 400 volts. No núcleo está a eletrônica de potência que se utiliza de carboneto de silício como semicondutor. Essa tecnologia foi aplicada pela ZF pela primeira vez durante série de corridas de Fórmula E.
“Está se tornando evidente que a arquitetura de 800 volts se estabelecerá em futuros carros esportivos elétricos ou elétricos premium, enquanto a arquitetura de 400 volts permanecerá o padrão no mercado de maior escala e volume”, diz Bert Hellwig, responsável pelo desenvolvimento de sistemas de acionamento elétricos da ZF. “Por anos, fornecemos tecnologia de 400 volts para produção de grande volume e este ano estamos preparando o início da produção para aplicações de 800 volts”.
O tempo de carregamento desempenha um papel importante na facilidade de uso dos veículos elétricos. Para que os carros elétricos se tornem sustentáveis para alcançar distâncias mais longas, a bateria deve ser capaz de atingir sua capacidade quase totalmente carregada em uma hora. Um problema fundamental do carregamento rápido é a geração de calor por correntes mais altas. Isso requer que o cabo seja mais espesso ou resfriado. Incorporar isso em arquiteturas de 400 volts cria desvantagens em termos de peso do veículo e na complexidade da infraestrutura de carregamento. A solução é uma arquitetura de fonte de alimentação veicular que foi projetada para maior desempenho desde o início. Por esse motivo, muitos fabricantes automotivos estão planejando veículos futuros com sistemas mais altos de 800 volts.
Eletrônica de potência de 800 volts da ZF será produzida para veículos premium
Um componente essencial de acionamentos elétricos é a eletrônica de potência, cuja principal tarefa é converter os diferentes tipos de energia elétrica. Eletrônica de potência para arquiteturas de 400 volts fazem parte do portfólio de produção de volume da ZF há algum tempo, mas a empresa também fornece uma nova tecnologia de núcleo para acionamentos de maior tensão: “Atualmente estamos trabalhando no início da produção para vários projetos premium de 800 volts”, diz Hellwig. “Fornecemos a uma fabricante chinesa o acionamento elétrico completo, incluindo eletrônica de potência, destinado a vários modelos. Para um fabricante europeu de carros esportivos, a ZF fornece eletrônica de potência para aplicação de alta tensão.” Outros lançamentos de produção premium já estão previstos. “Ao projetar eletrônicos de potência para 800 volts, podemos expandir as sinergias entre carros de passeio e outras aplicações”, diz Hellwig.
A ZF está utilizando uma nova tecnologia de chip pela primeira vez para aplicação em veículos premium. Ao invés de transistores de silício, são usados componentes de carboneto de silício, que reduzem as perdas de chaveamento interno na eletrônica de potência. Como ela tem um rendimento de energia muito alto durante a condução elétrica e recuperação, a eficiência de todo o acionamento elétrico aumenta – com um efeito positivo no alcance. A eletrônica de potência de carboneto de silício foi utilizada pela primeira vez pela ZF na Fórmula E. A experiência e os conhecimentos obtidos com esta aplicação serão continuamente incorporados no desenvolvimento de volumes de produção mais amplos.
