Dintec: PDUs frequentemente subestimam componentes de equipamentos móveis

Vamos começar com o básico, certo?

Uma PDU usada pela Dintec. (Foto: Dintec)

Uma unidade de distribuição de energia (PDU) é o núcleo de uma máquina eletrificada, distribuindo energia entre cada um dos componentes que compõem o sistema elétrico. Em sistemas de alta tensão (AT), o papel da PDU é especialmente crítico, pois deve ser projetada para interconectar com segurança e eficiência os componentes que recebem a corrente contínua de alta potência necessária para dar vida aos sistemas.

De acordo com Michael Schmitt, diretor administrativo da Dintec, uma empresa alemã especializada no desenvolvimento de sistemas para veículos elétricos, há alguns no setor de energia que consideram a PDU apenas uma caixa, sem reconhecer as operações complexas e críticas que ela representa.

“Ao projetar um sistema de alta tensão, é preciso pensar na arquitetura do sistema”, disse ele. “É claro que, ao projetar uma máquina, você começa dimensionando os acionamentos, calculando a quantidade de energia necessária e, consequentemente, o tamanho da bateria, e assim por diante. Mas, ao mesmo tempo – ou seja, desde o início – é preciso considerar a construção de uma arquitetura segura e confiável. E é aqui que as PDUs desempenham um papel fundamental.”

Controle de potência

A PDU é o cérebro que gerencia, aciona e monitora o fluxo de energia em todo o sistema. As principais tarefas envolvem o gerenciamento da corrente de alta tensão e a garantia de que não haja falhas em toda a unidade de energia.

“Em nossa experiência, 100% dos projetos precisarão de grandes mudanças à medida que você recebe feedback após a instalação do protótipo.”
-Michael Schmitt, Dintec.

A distribuição de energia é a tarefa mais fundamental. Ela é realizada por entradas, conectores, cabos, postes, etc. Dentro destes, porém, existem requisitos normativos precisos e este é o primeiro obstáculo do projeto. "Em uma máquina móvel elétrica de médio porte, as correntes são de 15 a 20 vezes maiores do que as que temos em nossas casas. Para lidar com correntes tão altas, há muitos parâmetros e requisitos de segurança a serem considerados", explicou Schmitt. "Por exemplo, a temperatura e até mesmo a altitude de operação podem afetar o projeto de uma PDU."

Outro aspecto subestimado do projeto é a disponibilidade de espaço. Em uma máquina em funcionamento, o espaço destinado à colocação da PDU geralmente é apertado, o que significa que haverá uma caixa relativamente pequena para lidar com altas correntes e tensões.

“Na prática, ao projetar o sistema, é preciso avaliar como a máquina será operada. Mas alguns aspectos só são finalizados pelo fabricante original (OEM) mais tarde no processo de projeto, o que significa que a PDU não pode ser totalmente especificada até que a arquitetura final do veículo seja definida”, disse Schmitt.

Ele continuou: “Até que a máquina seja projetada estruturalmente, não será possível determinar, por exemplo, o layout dos cabos. Temos que lembrar que estamos falando de cabos grossos que não podem ser simplesmente dobrados em qualquer direção à vontade.”

Segundo Schmitt, os sensores são outro obstáculo: “Até que a estratégia de controle da máquina seja definida, com base nos modos operacionais, você não será capaz de determinar quais sensores serão necessários e onde eles serão posicionados”.

Parceiro de confiança

É importante que os OEMs tenham um parceiro experiente quando se trata de design de PDU; o parceiro atuará efetivamente como um guia que pode direcionar o cliente por toda a fase de design, gerenciando o processo com base nos níveis de desempenho finais acordados.

A especificação correta da PDU resultará em um sistema de energia confiável. (Foto: Dintec)

Após as avaliações e estudos iniciais, o primeiro passo envolve a entrega relativamente rápida de um protótipo piloto da PDU. Em nossa experiência, 100% dos projetos precisarão de grandes mudanças à medida que você recebe feedback após a instalação do protótipo. A partir daí, você avança no projeto da máquina.

A Dintec está atualmente envolvida em um projeto de fabricante que abrange o design de um veículo comercial leve para serviços de transporte especiais; o primeiro protótipo da PDU já foi entregue. Após algumas avaliações, concluiu-se que a caixa em si precisava ser menor, porém mais larga no geral. Embora o projeto ainda esteja em fase inicial, a Dintec já recebeu 10 solicitações de mudanças importantes – a capacidade de reagir rapidamente a essas mudanças é fundamental.

Claro, o custo é outro fator importante, e Schmitt explicou que a Dintec normalmente oferece diferentes tecnologias em diferentes estágios do processo de desenvolvimento da máquina. "Na primeira fase, usaríamos barramentos de cobre padrão; eles são flexíveis em design e relativamente fáceis de trocar, mas sua instalação exige muita mão de obra. Portanto, não são um componente que você usará na produção em série para grandes quantidades, mas são ótimos para começar com um protótipo."

Líder de colaboração

Além dos OEMs, a Dintec também pode ser chamada para colaborar com fornecedores de Nível 1. Um exemplo pode ser quando os fabricantes de baterias esperam que seus clientes precisem de ajuda com a integração de vários componentes e sistemas elétricos.

Esta é uma situação típica quando mais de uma bateria é usada na máquina. Com as baterias funcionando em paralelo, é necessário um sistema de gerenciamento de baterias (BMS) e a PDU funcionará como o cérebro, integrando o BMS ao sistema elétrico completo.

Seja um OEM ou um fornecedor terceirizado, o compartilhamento dos objetivos finais e a escolha das rotas para alcançá-los são fundamentais para tornar cada etapa do processo oportuna e econômica. Essa confiança invariavelmente resultará em um projeto final de PDU que atenda aos critérios de confiabilidade e segurança exigidos pela arquitetura de alta tensão específica.

Nota do editor: Este artigo foi publicado originalmente na edição do quarto trimestre de 2024 da Power Progress International.

A Dintec fornece soluções de transmissão eletrificada Uma análise de como uma empresa especializada trabalha com fornecedores para fornecer soluções otimizadas