Vehículo eléctrico: el CEA y Renault Group desarrollan un cargador integrado bidireccional de muy alto rendimiento

¿Y si el vehículo se convirtiera en un pilar de la red eléctrica? Este es el principio del V2G, o vehicle-to-grid, una tecnología de intercambio bidireccional que muy pronto permitirá a los vehículos Renault devolver parte de la electricidad almacenada en las baterías para optimizar el funcionamiento de la red y compensar el carácter intermitente de las energías renovables.

Para ello, y para llegar aún más lejos, el CEA (Comisariado francés de la Energía Atómica y Energías alternativas), actor principal en investigación, y Renault Group, pionero y experto en vehículos eléctricos, ya están trabajando en las futuras generaciones de estas tecnologías V2G que se implementarán a finales de esta década. Así pues, el CEA y Renault Group han desarrollado conjuntamente una nueva arquitectura de convertidor de potencia electrónico integrada directamente en el cargador del vehículo. Fruto de casi tres años de investigación y habiendo sido objeto de 11 patentes conjuntas presentadas, este convertidor de potencia* desarrollado a partir de materiales innovadores y ahora más compacto reducirá en un 30 % las pérdidas de energía, mejorará el tiempo de carga del vehículo y garantizará la durabilidad de la batería. Mejor aún, será esencialmente bidireccional al almacenar la energía proveniente de la red eléctrica.

Materiales innovadores 

Los equipos de I+D del CEA y de Renault Group han combinado su experiencia en electrónica de potencia a bordo, en particular en los materiales semiconductores llamados "Grand Gap", ya sean de nitruro de Galio (GaN) o carburo de silicio (SiC).

El resultado es la nueva arquitectura basada en componentes “Grand Gap” que permite reducir en un 30 % las pérdidas de energía durante la conversión y disminuir el calentamiento otro tanto, facilitando la refrigeración del sistema de conversión.

* Un convertidor de potencia es un dispositivo electrónico, localizado entre la fuente de energía eléctrica y la carga alimentada, que permite adaptar la fuente a la carga y controlar el transfer de energía de uno a otro.

Reducción del volumen del cargador

Además, el trabajo de los ingenieros para optimizar los componentes activos (semiconductores) y pasivos (condensadores y componentes bobinados inductivos) ha permitido reducir el volumen y el coste del cargador. Gracias al uso de materiales de ferrita, dedicados a alta frecuencia, y un proceso de inyección de moldeo llamado "Power Injection Molding", el convertidor es ahora más compacto.

Hacia un rendimiento mayor

Esta nueva arquitectura de convertidor ofrece una capacidad de carga de hasta 22 kW en modo trifásico, lo que permite cargar el vehículo más rápido y garantiza la durabilidad de la batería. También permite que el cargador sea bidireccional pudiendo, por ejemplo, reenviar a la red la energía almacenada en la batería o bien utilizarla para satisfacer las necesidades energéticas de una vivienda autónoma, a poco que esta esté equipada con un contador bidireccional. La solución es compatible con la directiva de compatibilidad electromagnética (EMC) de las redes y del coche.

Jean-François Salessy, Director de Ingeniería Avanzada de Renault Group, explica: «Este proyecto con el CEA ha superado nuestras expectativas al confirmar la capacidad para lograr los resultados esperados en términos de eficiencia y compacidad. Se abren así altas perspectivas para la electrónica de potencia, lo que constituye un auténtico reto para el vehículo eléctrico a la hora de aprovechar al máximo las capacidades de las baterías. Con la recarga bidireccional, el vehículo se pone al servicio de la red eléctrica y permite al consumidor final reducir su gasto energético».

«Estamos orgullosos  de acompañar a Renault Group en este desarrollo», comenta entusiasta Sébastien Dauvé, director del Instituto Leti del CEA. «Hemos sabido unir la visión de Renault Group sobre la electrificación del vehículo y de la unidad de potencia y la competencia de nuestros equipos en materia de arquitectura de convertidores y componentes; al final, implementamos una arquitectura adaptada a las necesidades y con alto valor añadido».

«El uso de materiales innovadores con patentes conjuntas de Renault Group y CEA relativas al cargador ha permitido fabricar el transformador específico que constituye un componente clave en este tipo de desarrollo ya que permite una reducción de los volúmenes con unas prestaciones que van más allá del estado actual de la técnica», explica François Legalland, director del instituto Liten del CEA.

Acerca del CEA

El CEA es un actor importante de la investigación al servicio del Estado, la economía y los ciudadanos. Aporta soluciones concretas a sus necesidades en cuatro áreas principales: transición energética, transición digital, tecnologías para la medicina del futuro, defensa y seguridad. Como organismo francés de investigación pública perteneciente al Top 100 mundial de actores de la innovación (Clarivate 2022), el CEA desempeña un papel de catalizador y acelerador de la innovación al servicio de la industria francesa. Mejora la competitividad de las empresas de todos los sectores mediante la creación de productos diferenciadores y de alto rendimiento y aporta soluciones innovadoras para arrojar luz sobre los cambios de nuestra sociedad. El CEA extiende esta dinámica a todas las regiones de Francia apoyando a sus socios locales en su proceso de innovación, contribuyendo así a la creación de valor y de puestos de trabajo estables en el territorio, acordes con las necesidades industriales. Al mismo tiempo, acompaña el desarrollo de sus 215 startups, vectores ágiles de transferencia de know-how y tecnologías punta procedentes de los laboratorios. https://www.cea.fr

Acerca de Renault Group

Renault Group está a la vanguardia de una movilidad que se reinventa. Gracias a su alianza con Nissan y Mitsubishi Motors, y su experiencia única en términos de electrificación, Renault Group confía en la complementariedad de sus 4 marcas (Renault - Dacia - Alpine y Mobilize) y ofrece soluciones de movilidad sostenible e innovadora sus clientes. Establecido en más de 130 países, el Grupo vendió más de 2,7 millones de vehículos en 2021. Cuenta con cerca de 111.000 empleados que encarnan día a día su Razón de Ser para que la movilidad acerque a las personas. Preparado para afrontar retos tanto en carretera como en competición, el Grupo apuesta por una ambiciosa transformación que genere valor. Se centra en el desarrollo de nuevas tecnologías y servicios, una nueva gama de vehículos aún más competitiva, equilibrada y electrificada. En consonancia con los desafíos medioambientales, Renault Group tiene como objetivo lograr la neutralidad de carbono en Europa de aquí a 2040. https://www.renaultgroup.com/

Autor: Redacción