Híbridos y Eléctricos

FUSIBLES Y CONTACTORES

La electrónica de potencia, responsable de la seguridad de las baterías de los coches eléctricos

Fusibles y contactores son los elementos de la electrónica de potencia responsables de velar por la seguridad de los circuitos eléctricos de las baterías de los coches eléctricos.

La electrónica de potencia en los coches electricos
La electrónica de potencia en los coches electricos

El creciente nivel de la publicidad que se otorga a los incendios de coches eléctricos ha atraído la atención de la opinión pública sobre este peligro, lo que obliga a abordar la preocupación sobre la seguridad y evitar un impacto adverso sobre la adopción de vehículos eléctricos. La electrónica de potencia que gobierna los sistemas de baterías de los coches eléctricos actuales determina la funcionalidad y la fiabilidad final de este importante componente. En caso de producirse un fallo en ellas podrían verse gravemente afectados tanto el usuario como el vehículo completo.

Una batería de un vehículo eléctrico es similar, en cuanto a conceptos de seguridad, a un tanque de combustible de un vehículo de combustión: la energía que se almacena en ellos debe permanecer allí de forma segura e, igualmente, deben ser seguros los procesos de llenado y vaciado. Las baterías modernas son capaces de almacenar una gran cantidad de energía, por lo que es fundamental prevenir fallos catastróficos que podrían tener consecuencias tan graves como el incendio del vehículo.

Los sistemas más modernos de administración de carga y energía emplean semiconductores, que precisan de una electrónica muy avanzada capaz de hacer que los sistemas de seguridad funcionen de manera rápida y fiable. La creciente densidad energética de los sistemas de baterías avanzadas obliga a implementar protocolos y dispositivos de seguridad adecuados, ya que los niveles de potencia involucrados presentan un desafío significativo cuando se trata de administrar cortocircuitos. Para crear un sistema robusto y seguro que ayude a garantizar la fiabilidad durante la vida útil de un vehículo, los fabricantes deben integrar componentes de alto rendimiento en sus diseños.

Fusibles y contactores

Los fusibles, o los dispositivos similares, son componentes que protegen un circuito eléctrico rompiendo la línea eléctrica en ciertas condiciones específicas, para las que han sido diseñados. Hay muchos tipos de fusibles, pero el elemento principal de todos ellos es una pieza, generalmente metálica, diseñada para fundirse de manera controlada cuando se cumple una condición límite de temperatura provocada por un cortocircuito, es decir, cuando la intensidad que pasa por él extremadamente elevada. Este método de protección destructivo garantiza la seguridad del circuito al cortar por completo la corriente eléctrica.

FILE PHOTO: Tesla workers examine a Model S used for training and tool calibration at the company's factory in Fremont, California June 22, 2012. REUTERS/Noah Berger/File Photo

Sin embargo, esta respuesta tiene algunos inconvenientes, sobre todo teniendo en cuenta que un circuito de alimentación de baja carga no tendrá necesariamente un flujo constante de corriente. En los diseños que requieren alta potencia, el amplio rango operativo de la corriente obliga al uso de un fusible que se funda a una intensidad más alta para evitar disparos molestos, pero que deja el sistema más vulnerable al sobrecalentamiento y a los excesos térmicos. Esta circunstancia, y la necesidad de cambiar físicamente el fusible cada vez que entra en funcionamiento, ha llevado al uso habitual de dispositivos de seguridad electromecánicos como los interruptores automáticos, que pueden reiniciarse ya que no contienen elementos destructivos para realizar su función.

Un contactor es un dispositivo de protección electromecánico, que se diferencia de un interruptor en que no está destinado a interrumpir el paso de la corriente en caso de producirse un cortocircuito. Diseñados para conectarse directamente a cargas de alta corriente, los contactores son dispositivos de conmutación de alta potencia operados por un control externo. Su uso está indicado en situaciones exigentes donde se necesita restablecer el circuito a cuando hay altos niveles de corriente. Aunque su operación es similar a la de un relé, los contactores tienen la ventaja de ser más robustos y de ser capaces de controlar y suprimir los arcos eléctricos que se crean al cambiar de estado.

Cuando se trata de sistemas de batería, los contactores de alto voltaje proporcionan la seguridad que precisan todos los circuitos eléctricos de los vehículos, a los sistemas de carga y a las aplicaciones industriales de alta potencia, ya que pueden conectar y reconectar el circuito de forma rápida y segura. Así, por ejemplo, en los vehículos eléctricos los contactores unen de manera segura la batería al sistema en su estado abierto, desconectándose cuando el vehículo no está en uso.

Los sistemas de baterías necesitan soluciones avanzadas para la protección de sus circuitos, para aumentar la seguridad y el rendimiento y alentar la aceptación del mercado de los vehículos eléctricos. Los altos niveles de intensidad y de densidad de potencia en los sistemas de baterías de próxima generación exigen componentes de seguridad de igual rendimiento.

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