El diseño del sistema compacto de alimentación de la suspensión activa de Hongfa utiliza módulos de Vicor y 48V para transformar la conducción   

Los módulos de potencia de alta densidad y la red de alimentación de 48V permiten que los vehículos de gama media incorporen una función propia de los modelos de lujo

Xiamen Hongfa Electroacoustic Co., Ltd (Hongfa) ha diseñado el sistema de alimentación de suspensión activa con el mayor rendimiento y el menor tamaño del sector. Para ello ha utilizado el BCM6135 de Vicor con el objetivo de llevar esta función, incorporada desde hace tiempo a los modelos de lujo, a las flotas de vehículos de gama media.

Tras superar décadas de intentos fallidos por parte de reconocidos proveedores de tecnología para automoción, Hongfa consiguió alcanzar un equilibrio entre la necesidad de gestionar el tamaño, el peso del sistema de suspensión activa y su funcionamiento en presencia de transitorios, por un lado, y requisitos como mejoras en la eficiencia, la respuesta frente a EMI y la capacidad de alimentación regenerativa simétrica.

Figura 1. Hongfa ha diseñado el sistema de suspensión activa más pequeño y ligero del mercado mediante la combinación de una arquitectura de 48V y módulos de potencia de alta densidad. Se usan cuatro convertidores de bus CC/CC de 800V-48V BCM6135 de relación fija de Vicor para convertir la alta tensión a 48V y alimentar cada rueda.  El BCM6135 es bidireccional y ofrece una respuesta más rápida frente a transitorios que cualquier otro convertidor CC/CC. Esta velocidad de conmutación simétrica permite una regeneración óptima de la energía cuando se conecta directamente al convertidor CC/CC.

Hongfa, cuyos relés permiten recurrir a nuevas arquitecturas zonales de 48V, ha colaborado con Vicor para integrar un módulo de potencia convertidor CC/CC de 800V-48V de relación fija que se instala junto a una red de sensores, actuadores electromecánicos y software avanzado para ajustar la suspensión del vehículo en tiempo real. Esta colaboración ha dado como resultado el sistema de suspensión activa con el menor tamaño (casi la mitad que su competidor más cercano) y la respuesta frente a transitorios con la conversión de potencia más rápida del sector.

Entre los primeros esfuerzos de la industria en la década de 1970 hubo una compleja solución electromagnética que exigía el máximo rendimiento a los sistemas de alimentación mediante baterías de 12V y requería cuatro motores de 100 kg. La tensión de 12VCC se ha mostrado inadecuada para alimentar los motores de suspensión activa sin añadir tamaño, peso y coste. Además, algunos convertidores CC/CC convencionales pueden proporcionar alimentación sin necesidad de una batería intermedia, pero son voluminosos y no ofrecen el tiempo de respuesta más rápida frente a transitorios que precisan para cubrir las necesidades regenerativas con el fin de recuperar y almacenar energía.

Figura 2. El sistema de suspensión activa de Hongfa (Power System SpecsHF3661 800V-48V DC/DC System) está refrigerado por líquido y es el más pequeño del mercado, pesa 2,6kg y mide 197mm x 201mm x 71mm.

Los módulos convertidores de bus (bus converter modules, BCM) CC/CC de 800V-48V de relación fija de Vicor son inherentemente bidireccionales y proporcionan una respuesta más rápida frente a transitorios (8 millones de amperios/s) que cualquier otra topología de convertidor CC/CC. Los BCM también ofrecen un rendimiento bidireccional simétrico y son capaces de disminuir o aumentar el mismo nivel de potencia. Su avanzado encapsulado plano simplifica el diseño del sistema de gestión térmica, reduciendo así aún más su espacio ocupado y su peso.

La solución de Hongfa aprovecha los módulos de potencia de alta densidad de Vicor para crear una fuente de alimentación compacta (197mm x 201mm x 71mm) de 5kW para cada actuador. El sistema puede procesar rápidamente hasta 6kW de potencia en cada dirección. El diseño del convertidor se ve enormemente simplificado mediante un par de módulos BCM6135 de Vicor que funcionan en paralelo en lugar de varios cientos de componentes discretos.

El convertidor tiene un rango de funcionamiento de 420V a 920V. Con refrigeración líquida es capaz de suministrar hasta 100A de corriente con una eficiencia del 97,3%. El volumen del sistema es inferior a 1,8l y pesa 2,6 kg, una importante reducción del peso respecto a otros sistemas.

“Los módulos de potencia BCM6135 de Vicor no solo han proporcionado el rendimiento que necesitamos sino que también han acortado significativamente nuestro tiempo de desarrollo y nos han facilitado mucho el diseño de este sistema”, declaró Peter Li, Director de Investigación y Desarrollo de Hongfa.

La combinación de 48V y módulos de potencia de alta densidad permite alcanzar nuevos niveles de innovación en la electrificación del automóvil al disminuir el espacio y el peso, y ofreciendo un rendimiento superior. Hongfa y Vicor aprovechan sus conocimientos especializados sobre automoción para desarrollar una tecnología avanzada y respaldar la evolución de vehículos eléctricos de altas prestaciones.