La arquitectura de 48 voltios del Tesla Cybertruck no es una revolución
La camioneta de Tesla abandonó la batería de 12 voltios con mucha fanfarria, pero hay motivos para ser escépticos.
18 de enero de 2024
La industria automovilística se aferró a los sistemas eléctricos de 12 voltios en los años cincuenta y no ha cambiado desde entonces. Incluso los híbridos y los vehículos eléctricos con baterías de tracción de alto voltaje todavía tienen una batería de 12 voltios para hacer funcionar elementos como reguladores de ventanas, motores de asientos, faros y más. Si bien hemos visto varios vehículos “ligeramente híbridos” de 48 voltios a lo largo de los años, Tesla es el primero en utilizar 48 voltios en un vehículo eléctrico puro con el Cybertruck, y su equipo de marketing quiere que usted lo sepa.
"Toda la cadena de suministro, toda la infraestructura de diseño está diseñada para 12 voltios",
dijo Musk en una entrevista . "Es por eso que ha estado estancado en esta cifra absurdamente baja durante mucho tiempo". Es algo que le apasiona, hasta el punto de que Tesla envió un manual sobre cómo construir un automóvil de 48 voltios a los directores ejecutivos de los principales fabricantes de automóviles, algo que el
director de Ford, Jim Farley, confirmó en Twitter.
Parece otro ejemplo en el que Tesla abre nuevos caminos, lo que obliga a las empresas heredadas a ponerse al día. Piense en las actualizaciones de software inalámbricas o, más recientemente, en
Gigacasting . El cambio del Cybertruck a sistemas eléctricos de 48 voltios se presenta como el mismo, pero como siempre con Tesla, hay algo de verdad que analizar en sus mensajes hiperbólicos.
En primer lugar, ¿por qué es una buena idea aumentar el voltaje? La ley de Ohm nos dice que el voltaje es igual a la corriente multiplicada por la resistencia (V = IR). Suponiendo una resistencia fija, aumentar el voltaje reduce la corriente. Reducir la corriente significa que puede usar cables más pequeños para transmitir la misma cantidad de energía. Esto ahorra peso, dinero y mejora la eficiencia del vehículo. Una corriente más alta también corresponde a una mayor pérdida de energía en forma de calor. Por lo tanto, un sistema de 12 voltios no sólo es ineficiente a niveles de potencia más altos, sino que requiere que los componentes tengan disipadores de calor más grandes que los sistemas de mayor voltaje.
Los fabricantes de automóviles pasaron de los eléctricos de 6 a 12 voltios en la década de 1950 para abordar las crecientes necesidades de energía planteadas por componentes eléctricos más avanzados, especialmente los sistemas de encendido para motores de mayor compresión. Desde entonces, la industria se ha quedado en general con sistemas eléctricos de 12 voltios, incluso cuando el número de sistemas eléctricos dentro de los automóviles ha crecido enormemente.
La arquitectura eléctrica de 48 voltios del Audi Q8.
La industria automotriz trabajó para pasar a un estándar de voltaje más alto en la década de 1990 y principios de la de 2000, anticipando la necesidad de mayor energía eléctrica en los automóviles de pasajeros.
Un artículo de la SAE de 1999 escrito por ingenieros de Ford sobre un sistema de 36 voltios concluyó que “las nuevas funciones eléctricas con requisitos de potencia de varios cientos de vatios o más requerirán la disponibilidad de una fuente de alimentación de alto voltaje para que sean prácticas en eficiencia a largo plazo, costo de cableado, embalaje y controles de semiconductores”.
Pero nunca se produjo un gran cambio.
"[Los fabricantes de automóviles] pudieron encontrar eficiencias en otros lugares que eliminaron la necesidad de gastar ese dinero extra para ir a un sistema de mayor voltaje", dijo Sam Abuelsamid, analista principal de investigación de Guidehouse Insights.
Sin embargo, ahora tenemos en el mercado algunos coches de 48 voltios.
“A medida que llegamos a finales de la década de 2000”, dijo Abuelsamid, “comenzamos a agregar muchas características a los automóviles. Asientos con calefacción, volantes con calefacción, amortiguadores adaptativos, todas estas cosas que consumen energía eléctrica. Además, querer electrificar otros componentes eléctricos del motor para reducir las pérdidas parásitas”.
Esto llevó a algunos fabricantes de automóviles a adoptar sistemas de 48 voltios, pero Abuelsamid explica que todos utilizan al menos dos convertidores CC-CC para hacer funcionar componentes eléctricos de 12 y 5 voltios. Si bien un fabricante de automóviles puede necesitar 48 voltios para, digamos, un generador de arranque integrado o una barra estabilizadora activa, no hay una razón suficientemente buena para gastar mucho dinero en reemplazar o rediseñar componentes eléctricos que no tienen una gran potencia. dibujar. Pasar a 48 voltios puede permitir un cableado más pequeño, pero, en primer lugar, existe un límite práctico en cuanto a qué tan pequeño puede ser su cable. Además, los sistemas de 48 voltios requieren conectores y blindaje más resistentes para reducir la posibilidad de formación de arcos. Cuarenta y ocho voltios también es el límite superior para un sistema eléctrico que no requiere estándares de seguridad más estrictos.
Si bien es difícil saber exactamente qué es y qué no es de 48 voltios en el Cybertruck (Tesla disolvió su departamento de relaciones públicas hace años, por lo que tenemos pocos canales para preguntarles), sabemos que algunos componentes son de menor voltaje. Pete Bannon,
jefe de electrónica de bajo voltaje de Tesla , dijo en una entrevista que los amplificadores de audio del Cybertruck son de 24 voltios y que el automóvil tiene disposiciones para que también pueda arrancarse con una batería de 12 voltios si la de 48 voltios. La batería se agota.
Una lectura atenta
del catálogo de piezas en línea del Cybertruck muestra que algunos componentes de 48 voltios deben haber sido diseñados específicamente para el camión. Los nombres de las piezas de ambos elevalunas indican que los componentes son de 48 voltios. Sin embargo, el número de pieza del conjunto de sensor de radar del camión es muy similar al del Modelo Y, lo que podría significar que es un componente de 12 o 5 voltios.
Entonces, lo que Tesla está haciendo aquí no parece ser radicalmente diferente de lo que ya han hecho otros fabricantes de automóviles. Los ingenieros de Tesla y Musk afirman que han reducido el peso del mazo de cables y la cantidad de cables que cruzan el automóvil, pero eso también es gracias a un nuevo sistema de datos Etherloop.
El sistema de 48 voltios del Cybertruck también permite el uso de dirección por cable (SBW), el primero de su tipo en un automóvil de producción que no tiene un eje de dirección tradicional. (El Infiniti Q50 ofrece SBW, pero tiene una columna tradicional como respaldo). Abuelsamid sospecha que Tesla no está haciendo esto para el Cybertruck porque está utilizando componentes de un proveedor que ha desarrollado un sistema SBW para vehículos de 48 voltios. En algunos videos que muestran varios componentes de Cybertruck, puede ver el logotipo de ZF en la cremallera de dirección del Cybertruck. Presumiblemente, Tesla está utilizando componentes diseñados y construidos por ZF que pueden funcionar tanto en vehículos eléctricos como en automóviles de combustión interna.
Pero más allá de SBW, Abuelsamid se pregunta cuál es el punto de utilizar 48 voltios en un vehículo eléctrico. Al pasar de 12 a 48 voltios en un automóvil de combustión interna, se puede pasar de alrededor de 2/2,5 a 10/12 kW de electricidad disponible para varios sistemas eléctricos: una ganancia enorme. “Para un vehículo eléctrico, eso no es un problema”, porque hay disponible un voltaje mucho más alto. “Un vehículo eléctrico ya funciona normalmente a 400 voltios o más, y toda su energía proviene de la batería. Incluso para un vehículo eléctrico de gama baja, lo que se busca es un mínimo de 100 kW y, en general, mucho más. Una vez más, no hay realmente una buena fuerza impulsora para pasar a 48 voltios para eso”.
Quizás, entonces, Tesla no esté jugando al ajedrez de cuatro dimensiones. No quiere decir que los sistemas de 48 voltios no tengan beneficios; tal vez fue la única manera en que Tesla pudo actualizar la dirección por cable. Pero más allá de eso, es difícil ver cuán diferente es lo que hace Tesla respecto a otros fabricantes de automóviles que usan sistemas de 48 voltios, y los beneficios en un vehículo eléctrico son aún menos claros.
El sistema resume la historia de Cybertruck. ¿Es una obra de genio revolucionario o demasiado inteligente?