Dintec: Las PDU a menudo subestiman los componentes de los equipos móviles

Empecemos por lo básico, ¿vale?

Una PDU utilizada por Dintec. (Foto: Dintec)

Una unidad de distribución de energía (PDU) es el núcleo de una máquina electrificada, distribuyendo la energía entre cada uno de los componentes que conforman el sistema eléctrico. En sistemas de alta tensión (AT), la función de la PDU es especialmente crucial, ya que debe estar diseñada para interconectar de forma segura y eficiente los componentes que reciben la corriente continua de alta potencia necesaria para el funcionamiento de los sistemas.

Según Michael Schmitt, director general de Dintec, empresa alemana especializada en el desarrollo de sistemas para vehículos eléctricos, en la industria energética algunos consideran la PDU simplemente como una caja, sin reconocer las operaciones complejas y críticas que representa.

“Al diseñar un sistema de alto voltaje, es necesario considerar la arquitectura del sistema”, dijo. “Por supuesto, al diseñar una máquina, se empieza por dimensionar los variadores, calcular la energía necesaria y, en consecuencia, el tamaño de la batería, etc. Pero al mismo tiempo, es decir, desde una etapa muy temprana, es necesario considerar la construcción de una arquitectura segura y confiable. Y aquí es donde las PDU desempeñan un papel fundamental”.

Control de potencia

La PDU es el cerebro que gestiona, activa y supervisa el flujo de energía en el sistema. Sus principales tareas incluyen la gestión de la corriente de alta tensión y la garantía de que no haya fallos en toda la unidad de potencia.

“En nuestra experiencia, el 100% de los proyectos necesitarán cambios importantes a medida que se recibe retroalimentación después de la instalación del prototipo”.
-Michael Schmitt, Dintec.

La distribución de energía es la función más fundamental. Esta se realiza mediante entradas, conectores, cables, postes, etc. Sin embargo, dentro de estos, existen requisitos normativos precisos y este es el primer obstáculo de diseño. «En una máquina móvil eléctrica de tamaño mediano, las corrientes son de 15 a 20 veces superiores a las que tenemos en nuestros hogares. Para manejar corrientes tan altas, hay muchos parámetros y requisitos de seguridad que considerar», explicó Schmitt. «Por ejemplo, la temperatura e incluso la altitud de operación pueden afectar el diseño de una PDU».

Otro aspecto de diseño que se subestima es la disponibilidad de espacio. En una máquina en funcionamiento, el espacio asignado para la PDU suele ser reducido, lo que significa que habrá una caja relativamente pequeña que gestione alta corriente y alto voltaje.

En la práctica, al diseñar el sistema, es necesario evaluar cómo se operará la máquina. Sin embargo, algunos aspectos no son definidos por el fabricante original hasta una etapa posterior del proceso de diseño, lo que significa que la PDU no puede especificarse completamente hasta que se defina la arquitectura final del vehículo, explicó Schmitt.

Continuó: «Hasta que la máquina esté diseñada estructuralmente, no se podrá determinar, por ejemplo, la disposición de los cables. Debemos recordar que hablamos de cables gruesos que no se pueden doblar en cualquier dirección a voluntad».

Según Schmitt, los sensores son otro obstáculo: “Hasta que no se defina la estrategia de control de la máquina, en función de los modos operativos, no se podrá determinar qué sensores serán necesarios y dónde se colocarán”.

Socio de confianza

Es importante que los OEM tengan un socio experimentado cuando se trata del diseño de PDU; el socio actuará efectivamente como un guía que puede dirigir al cliente a través de toda la fase de diseño, administrando el proceso en función de los niveles de rendimiento finales acordados.

Una correcta especificación de la PDU garantizará un sistema de alimentación confiable. (Foto: Dintec)

Tras las evaluaciones y estudios iniciales, el primer paso consiste en la entrega relativamente rápida de un prototipo piloto de PDU. En nuestra experiencia, el 100 % de los proyectos requerirán cambios importantes a medida que se recibe retroalimentación tras la instalación del prototipo. A partir de ahí, se avanza en el diseño de la máquina.

Dintec participa actualmente en un proyecto de fabricación que abarca el diseño de un vehículo comercial ligero para servicios de transporte especiales; el primer prototipo de PDU ya se ha entregado. Tras una evaluación, se determinó que la caja debía ser más pequeña, pero más ancha en general. Si bien el proyecto aún se encuentra en sus etapas iniciales, Dintec ya ha recibido 10 solicitudes de cambio importantes; la capacidad de reaccionar rápidamente a estos cambios es crucial.

Por supuesto, el costo es otro factor importante a considerar, y Schmitt explicó que Dintec suele ofrecer diferentes tecnologías en las distintas etapas del proceso de desarrollo de la máquina. «En la primera fase, utilizaríamos barras colectoras de cobre estándar; su diseño es flexible y relativamente fácil de modificar, pero su instalación requiere mucha mano de obra. Por lo tanto, no son un componente que se utilice en la producción en serie de grandes cantidades, pero son ideales para empezar con un prototipo».

Líder de colaboración

Además de los fabricantes de equipos originales (OEM), Dintec también puede colaborar con proveedores de primer nivel. Un ejemplo podría ser cuando los fabricantes de baterías esperan que sus clientes necesiten ayuda con la integración de los distintos componentes y sistemas eléctricos.

Esta es una situación típica cuando se utiliza más de una batería en la máquina. Con baterías funcionando en paralelo, se necesita un sistema de gestión de baterías (BMS), y la PDU actuará como el cerebro, integrando el BMS en todo el sistema eléctrico.

Ya sea un OEM o un proveedor de primer nivel, compartir los objetivos finales y elegir las rutas para alcanzarlos es fundamental para que cada paso del proceso sea oportuno y rentable. Esta confianza se traducirá invariablemente en un diseño final de PDU que cumpla con los criterios de fiabilidad y seguridad requeridos por la arquitectura de alta tensión específica.

Nota del editor: Este artículo apareció originalmente en la edición del cuarto trimestre de 2024 de Power Progress International.

Dintec ofrece soluciones de transmisión electrificada Un vistazo a cómo la empresa especializada trabaja con proveedores para ofrecer soluciones optimizadas