Porsche Engineering utilizará la IA para mejorar el rendimiento de los transistores de potencia
Según el fabricante alemán de automóviles, esto podría aumentar la autonomía de un vehículo eléctrico en un porcentaje elevado de un solo dígito en determinados rangos de funcionamiento. Como escribe Porsche, suele haber dos tipos principales de pérdidas en el inversor de un vehículo eléctrico: Las pérdidas de línea y las pérdidas de conmutación.
En concreto, Porsche Engineering explicó: "Las pérdidas de línea son una propiedad física de los transistores, en la que no puede influir el diseño del circuito del inversor. Por razones físicas, un transistor de potencia no se comporta como un interruptor ideal que conduciría la corriente sin pérdidas. En su lugar, incluso cuando está conectado, el transistor sigue mostrando una baja resistencia residual, lo que conlleva pérdidas y generación de calor. Las pérdidas de conmutación se producen durante la transición entre los estados "encendido" y "apagado"".
"Cuanto mayor sea la frecuencia de conmutación de los transistores, mayor será el problema", explica Volker Reber, director de desarrollo de funciones y software de Porsche Engineering. "Por otra parte, las altas frecuencias de conmutación son bienvenidas en el inversor, porque así se puede mejorar, entre otras cosas, la calidad de la corriente alterna que se genera".
La solución de Porsche al problema se denomina "conmutación suave", que, en lugar de encender y apagar directamente los transistores del inversor, variaría los puntos de conmutación en el sistema para minimizar la pérdida de potencia. Porsche escribe que hay dos formas de lograrlo: Conmutación de corriente cero (ZCS) y Conmutación de tensión cero (ZVS). "Con ZCS, el transistor se conmuta mientras casi no fluye corriente a través de él. Con ZVS, la conmutación tiene lugar cuando la tensión en el transistor es cercana a cero".
Porsche estima que la ZVS es la solución más eficaz y apuesta por esta técnica para "reducir las pérdidas en los transistores de potencia de carburo de silicio y nitruro de galio".
Reber explicó además: "Un vehículo eléctrico funciona con cargas que cambian constantemente, por lo que la conmutación suave aún no se ha aplicado de ninguna otra forma debido a la gran variedad de condiciones de funcionamiento que cambian rápidamente. Hemos podido cambiar esta situación utilizando la inteligencia artificial para optimizar la conmutación de los transistores: nuestro algoritmo predice los momentos óptimos para controlar el ARCP, incluso en condiciones cambiantes. Esto nos permite lograr una conmutación suave total con pérdidas mínimas y, como resultado, rangos más altos."
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