Electrónica de potencia de carburo de silicio: Competición vs. automóviles estándar
Diseñado para la velocidad
El coche de carreras totalmente eléctrico Jaguar I-TYPE 6 y un automóvil de calle para consumidores son dos máquinas completamente diferentes. Los vehículos personales se utilizan para la conducción diaria, incluyendo, pero no limitado a, ir al trabajo y hacer mandados, operando en un rango de 0-80 mph. Comparado con el Jaguar I-TYPE 6, que puede alcanzar las 200 mph con un impresionante 0-60 mph en 2.6 segundos. Estos innovadores coches de carreras totalmente eléctricos han sido diseñados para competir en la cima de las carreras eléctricas, demostrando rendimiento, eficiencia y sostenibilidad, mientras compiten rueda a rueda en circuitos urbanos a través de 16 carreras para ganar un título de campeonato mundial. Aunque tanto los vehículos de calle como los coches de carreras eléctricos utilizan los mismos componentes de carburo de silicio, diseñar el carburo de silicio para el Jaguar I-TYPE 6 requiere una mentalidad diferente. Veamos algunos de los fascinantes factores involucrados.
Datos rápidos
- Velocidad máxima (regulada): 320 km/h (200 mph)
- Potencia del motor: 350 kW
- Batería: Celdas de batería compuestas de minerales obtenidos de manera sostenible
- Trenes motrices delanteros y traseros: Con 250 kW en la parte delantera y 350 kW en la trasera, hay un potencial de potencia total de 600 kW proveniente de la frenada regenerativa
- Carga rápida: Carga ultraalta de 600 kW, casi 2 veces más rápido que cualquier cargador disponible comercialmente
- Neumáticos: Compuesto de neumáticos con un 26% de caucho natural y fibras recicladas, siendo los neumáticos completamente reciclados después de las carreras
- Tamaño: 5016 mm x 1700 mm x 1023 mm (16 pies 5 pulgadas x 5 pies 7 pulgadas x 3 pies 4 pulgadas)
- Masa: 854 kg (1883 lbs.)
Para considerar
La tecnología de carburo de silicio dentro del inversor es un componente clave del sistema de accionamiento del motor eléctrico. El inversor convierte la energía de corriente directa (DC) proporcionada por la batería en corriente alterna (AC), que se utiliza para hacer girar el motor. Los dispositivos de carburo de silicio de Wolfspeed permiten que esta conversión se realice de manera más eficiente que los dispositivos estándar de silicio. A continuación, se enumeran algunos de los factores que hacen que el diseño de inversores de carburo de silicio para carreras de vehículos eléctricos sea tan único en comparación con los vehículos automotores personales.
- Duración y Fiabilidad: En el Campeonato Mundial ABB FIA de Fórmula E, las piezas de un coche de carrera deben durar un período de homologación en comparación con la vida útil de un coche eléctrico de carretera. Debido a la naturaleza competitiva y dependiente del rendimiento de las carreras de vehículos eléctricos, podemos exigir mucho más al coche en áreas que normalmente reducirían su duración. Por ejemplo, podemos operar con voltajes de compuerta más altos. La mayoría de los clientes automotrices utilizan componentes externos para ralentizar los módulos de potencia, operando el motor de manera suave. Sin embargo, el equipo de carreras controla los módulos de potencia para reducir las pérdidas tanto como sea posible, ya que la eficiencia es crítica durante las competencias. Esto es posible debido a los requisitos de vida útil más cortos.
Dato curioso: La carrocería del Jaguar I-TYPE 6 está hecha de lino y fibra de carbono, de la cual parte es carbono reciclado proveniente de coches Gen2 retirados.
- Grabación de Datos Reales de Pista: Las pruebas se realizan tanto antes de la temporada como antes de cada carrera para validar las optimizaciones, además de reproducir los datos grabados después de las carreras para identificar qué optimizaciones se pueden realizar en los datos reales de pista. El equipo también utiliza los datos medidos para mejorar su simulador de última generación, en el cual los pilotos pueden practicar en esencialmente cualquier circuito de carrera bajo diversas variables de clima, pista y coche.
Dato curioso: Todos los pilotos de Fórmula E compiten en lo que es, efectivamente, el mismo coche físico. Desde los paquetes de baterías y los neumáticos hasta el propio chasis, todos los equipos reciben el mismo coche base. Esto se traduce en una carrera muy reñida, ya que las principales diferencias radican en el sistema de tracción, la estrategia de carrera, la habilidad del piloto, la configuración de la suspensión y los componentes electrónicos de potencia.
- Modo de Ataque: Los pilotos de Fórmula E deben utilizar un impulso de energía durante la carrera. El Modo de Ataque permite a los pilotos obtener un extra de 50kW de potencia, para un total de 350kW, durante varios minutos por carrera. Esto puede permitir a un piloto realizar un adelantamiento difícil, recuperar posiciones, defenderse de un adelantamiento o ampliar su ventaja. Sin embargo, el modo de alta potencia consume más energía al conducir a máxima potencia.
Dato curioso: Generalmente, activar el Modo de Ataque implica salir de la línea de carrera en una curva marcada. Esto puede resultar a menudo en perder algunas posiciones debido a la ruta no óptima si no hay suficiente espacio con el siguiente conductor. Los pilotos deben tomar dos Modos de Ataque por carrera (o afrontar una penalización), pero tienen algunas opciones sobre cómo dividirlo. La duración exacta del Modo de Ataque se establece antes de la carrera. Un posible escenario es si el Modo de Ataque tiene una duración total de cuatro minutos; los pilotos pueden dividirlo en uno y tres minutos, dos minutos cada uno, o tres y un minuto.
- Autonomía: La distancia total de una carrera de Formula E varía dependiendo del circuito, pero típicamente está alrededor de 50 millas. Cada coche está equipado con una sola batería que debe durar toda la carrera. En comparación, algunos vehículos eléctricos (EV) de uso cotidiano tienen una autonomía superior a 300 millas con una sola carga. La Formula E está diseñada para requerir una conducción agresiva pero eficiente. Todos los coches tienen la misma batería, y la energía utilizable de la batería está limitada según el circuito. La energía utilizable promedio es de 38kWh a lo largo de la temporada. Esto significa que contar con un tren motriz más eficiente puede permitir una conducción más agresiva debido al ahorro de energía durante la operación.
Un dúo dinámico: Wolfspeed y Jaguar TCS Racing
Ganar en Fórmula E requiere más que un motor eléctrico poderoso y eficiente. Requiere materiales más livianos, una utilización optimizada de la batería, habilidades del piloto y un equipo solidario. Los módulos de potencia de carburo de silicio de Wolfspeed, utilizados en el inversor, son un componente clave para acelerar la eficiencia y el rendimiento en la pista. Wolfspeed está utilizando el Jaguar I-TYPE 6 como banco de pruebas para estudiar las condiciones que nuestras piezas pueden soportar y hasta dónde podemos llevar la tecnología. Para acelerar nuestro aprendizaje, dependemos en gran medida de la modelización y las pruebas para ayudarnos a predecir el rendimiento de los dispositivos de manera más rápida y precisa. Es un laboratorio de innovación sobre ruedas y está impulsado por Wolfspeed.
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