Coches eléctricos: refrigeración del módulo de potencia 

Controlar la temperatura de este sistema es muy importante. Te explicamos por qué.

El funcionamiento de los coches 100% eléctricos despierta mucha curiosidad porque estos vehículos son muy importantes para el futuro de la movilidad. No te preocupes, que aquí estamos nosotros para aclararte todo lo que necesitas saber de ellos. Hoy te hablaremos sobre la refrigeración del módulo de potencia, una función más importante de lo que parece. 

El sistema de control electrónico 

El control de todo el funcionamiento de la energía en un coche eléctrico se basa, como ya indicamos en un artículo anterior, en el sistema de control electrónico. Es el encargado de pasar la corriente continua (DC) almacenada en la batería a corriente alterna (AC), que es la que utiliza el motor.  

Este sistema de control electrónico de los coches eléctricos tiene dos módulos: el de control, que funciona a 24 voltios y el de potencia, que lo hace entre 350-800 voltios.  

“¿Para qué sirve cada uno de estos módulos?”, te preguntarás. Pues básicamente el módulo de control se encarga, como su propio nombre indica, de controlar los parámetros de funcionamiento del motor. Es decir, de los mapas de motores que se aplicarán durante el funcionamiento del vehículo.  

Por su parte, el módulo de potencia es el que contiene los chips —diodos y transistores— que convierten la corriente continua en alterna. Su función consiste en dar el correcto valor y fase que proporcionará el par de potencia de salida del motor necesario en función del mapa de motor que se esté aplicando. 

¿Qué quiere decir todo esto? Que el primer módulo es el que se encarga de indicar los valores necesarios en función del trabajo que se está haciendo, mientras que el módulo de potencia es el que aplica esas instrucciones para que el motor eléctrico proporcione la energía que necesitamos para mover el vehículo. En resumen, estamos hablando del alma o cerebro del vehículo eléctrico. 

Temperatura, un problema para el módulo de potencia 

El módulo de potencia de un vehículo eléctrico trabaja a alto voltaje. Como hemos dicho, lo hace por encima de los 350 voltios. Además, tenemos los chips, formados por diodos y transistores. 

También los teléfonos y los ordenadores tienen sus propios chips con diodos y transistores. Si desmontas uno de estos aparatos, los verás dispuestos en un espacio pequeño que suele estar muy caliente. ¿Has notado alguna vez esa sensación en tu oreja de un teléfono móvil recalentado? ¿Has oído el ventilador que tiene tu ordenador para refrigerarse? Pues a eso nos referimos.  

Bueno, pues en el módulo de potencia tenemos el mismo problema: alta transferencia de energía, pequeños espacios y temperaturas elevadas. Como en los ordenadores, es necesario controlar la temperatura porque, si sube en exceso, las cosas no funcionarán como deben. 

Esta es la razón por la que se establece que la temperatura en este módulo debe estar por debajo de los 80ºC. Esto es así porque la conductibilidad de la electricidad aumenta con la temperatura en los materiales y esto conlleva pérdidas de energía que se transforman en más calor. Lo has adivinado: esto no es algo precisamente bueno. 

Control de temperatura indirecto 

Lo que hay que hacer para mantener a raya la temperatura en esta zona es refrigerarla y resulta que el mejor refrigerante que existe es el agua. “¡Un momento!”, exclamarás. “¿Pero el agua y la electricidad no se llevaban fatal?”. 

Efectivamente, esto sería un problema si los chips entraran en contacto directo con el agua. De hecho, si utilizáramos un refrigerante como el de los motores de combustión, que está formado por agua, glicol y aditivos, podríamos obtener un hermoso cortocircuito.  

Esa es la razón por la que, hasta ahora, la refrigeración de la unidad de potencia se ha realizado de manera indirecta.  

Los chips —transistores y diodos— se encontraban sobre sustratos, es decir, finas placas de aluminio y cobre que conducían el calor hacia la placa base, también de cobre o aluminio, simplemente mediante su contacto. Era en esta placa donde estaban las conducciones del líquido de intercambio de calor.  

La idea detrás de todo esto es que sean los metales los que transmitan la temperatura que absorbe el líquido, de manera que este último refrigere el sistema indirectamente, llevándose el calor. Ingenioso, ¿verdad? 

Es un sistema complejo y con metales caros, por lo que se han estudiado los mejores materiales conductores del calor para rebajar sus costes.  

También se han introducido otras mejoras, como un doble sistema de refrigeración. Al principio, solo se refrigeraba una cara del chip y, con el tiempo, se pasó a refrigerar ambas para mejorar el control de la temperatura en el chip. Como si fuera un sándwich. 

Refrigeración directa 

Aunque el problema de la temperatura estaba controlado, también se buscaron maneras de refrescar el chip directamente con un fluido refrigerante. 

Ese fue precisamente el siguiente paso que dio la tecnología: refrigerar directamente con un fluido que tenía que ser, sí o sí, aislante. Es decir, que no contenga agua ni facilite la formación de un arco eléctrico que dé lugar a un cortocircuito. 

En este punto, tenemos que reconocer que en TotalEnergies estamos orgullosos de ser pioneros en esta nueva gama de productos, conocidos como lubricantes EV, es decir, para vehículos eléctricos. De hecho, hemos desarrollado tanto productos para uso indirecto como directo. Se basan en la conductibilidad de la electricidad del fluido: cuanto menor es, más disminuye la posibilidad de un cortocircuito. Esto supone proteger al máximo el módulo de control de potencia. 

Eso sí, este no es el único punto que hay que refrigerar en un vehículo eléctrico. Hay que pensar también en el motor eléctrico, en la batería o en los vehículos con pila de hidrógeno. Sobre esto hablaremos más adelante en este blog, así que permanece atento.