Como a DENSO desenvolve os inversores elétricos

NOTA IMPORTANTE: Embora a DENSO Aftermarket se orgulhe de partilhar conhecimentos técnicos e experiência, tenha em atenção que a tecnologia mencionada neste artigo é tecnologia de equipamento original (OE) e ainda não está disponível na sua gama pós-venda.

A DENSO começou a produzir inversores em massa em 1997 e, em 2018, a empresa liderou o mundo com a maior participação de 32% no mercado global de inversores e, em 2020, a produção anual atingiu um máximo de 1,2 milhões de unidades. Atualmente, os inversores projetados e fabricados pela DENSO são utilizados por fabricantes de veículos em todo o mundo, incluindo a Toyota, a Nissan e a Hino para os seus veículos comerciais, bem como a Ford e o China FAW Group.

Com o ritmo crescente da produção mundial de veículos elétricos, que tipo de inversores devem ser desenvolvidos?

Toda a energia utilizada num veículo elétrico é fornecida pela sua bateria, pelo que esta característica pode causar preocupações quanto à sua autonomia de condução, uma vez que necessitará de uma estação de carregamento antes de ficar sem energia. Uma vez que são necessários pelo menos 30 minutos, mesmo com um carregador rápido, para recarregar uma bateria quase esgotada, este facto pode frustrar as pessoas que estão habituadas a um veículo a motor de combustão. Por conseguinte, a redução das perdas elétricas tornará os veículos elétricos mais atrativos.

Estas perdas são a quantidade de energia que não é utilizada para a propulsão do veículo e para o controlo da climatização, por exemplo, e que acaba por ser desperdiçada, sendo o inversor responsável por uma parte significativa, pelo que deveser reduzida.

Num híbrido, o motor é a principal fonte de energia e é supurtado por um motor elétrico, enquanto um veículo elétrico utiliza um motor elétrico para a sua propulsão. A força para girar as rodas chama-se binário e quanto mais forte for o íman de um motor, mais binário é gerado. Além disso, quanto maior for a corrente num motor, maior será o binário gerado. Isto significa que é necessária uma grande quantidade de corrente para pôr um veículo elétrico em movimento, pelo que são necessários inversores de baixa perda e alta corrente.

Reduzir as perdas do módulo de potência

Os módulos de potência são os componentes mais críticos para desenvolver inversores de baixas perdas, pelo que a redução das perdas dos módulos de potência, que representam cerca de 90% das perdas do inversor, é o maior desafio. Muitos fabricantes de inversores compram módulos de potência comuns e os integram nos seus inversores, mas a DENSO desenvolve e produz os seus próprios módulos, que, devido à sua forma, são chamados de "Power Cards".

Recentemente, os semicondutores de potência de carboneto de silício (SiC) difundiram-se em todo o mundo e, como ajudam a reduzir consideravelmente as perdas nos módulos de potência em comparação com os semicondutores de silício (Si) convencionais, um número crescente de veículos elétricos está a adotá-los. A DENSO também utiliza semicondutores de potência SiC, uma vez que estes podem reduzir as perdas de energia elétrica em até 7%.

Um dos principais problemas dos módulos de potência que funcionam com corrente elevada é que, quanto maior for a corrente que neles circula, maiores são as perdas e o excesso de calor gerado, o que, em alguns casos, os leva a falhar.

Para lidar com estes desafios, a DENSO utilizou a sua própria tecnologia de arrefecimento para o seu módulo de potência "Power Card", que está firmemente colocado entre dois dispositivos de arrefecimento concebidos para libertar calor de ambos os lados. Esta tecnologia de arrefecimento atinge um desempenho 1,5 vezes superior ao das tecnologias desenvolvidas por outras empresas.

Outro elemento importante é a unidade de controlo elétrico (ECU) e as ECUs da DENSO têm um circuito chamado IC de acionamento para ligar e desligar os dispositivos semicondutores de potência e estes têm as funções importantes para permitir que os dispositivos semicondutores de potência apresentem o desempenho necessário, protegendo-os ao mesmo tempo em caso de falha.

A DENSO desenvolve internamente ICs de acionamento e tecnologia de controlo de motores para garantir que os seus inversores e motores funcionam corretamente, dependendo das condições de funcionamento do veículo.

As tecnologias aqui mencionadas são apenas uma parte das que são utilizadas nos inversores, pelo que os especialistas de diferentes áreas precisam de colaborar entre si para as desenvolver e garantir que a DENSO continua a liderar o mundo na tecnologia de inversores.

Mais detalhes sobre o programa Pós-Venda DENSO estão disponíveis online em: www.denso-am.eu/pt