Inversor

El inversor es el módulo de electrónica de potencia que se sitúa entre la batería de alta tensión de un vehículo eléctrico y su motor de propulsión, y bien puede considerarse el cerebro del sistema de propulsión. Su función esencial consiste en convertir la corriente continua estable que almacena la batería en corriente alterna de la frecuencia y la amplitud exactas para que el motor gire a la velocidad y al par solicitados. Como los motores de los eléctricos son casi siempre máquinas de corriente alterna, mientras que las baterías solo pueden almacenar corriente continua, el coche no podría moverse en absoluto sin esta conversión.

En su interior, el inversor emplea bancos de interruptores electrónicos rápidos —históricamente IGBT de silicio y, cada vez más, MOSFET de carburo de silicio— dispuestos en tres pares, uno por cada fase del motor. Una unidad de control conmuta estos dispositivos miles de veces por segundo mediante una técnica llamada modulación por ancho de pulso, que trocea la corriente continua en una serie de pulsos cuyo promedio dibuja una onda senoidal suave. Al variar la frecuencia de esa onda sintetizada, el inversor fija la velocidad del motor, y al variar su amplitud y su fase respecto al rotor establece el par, todo ello en respuesta al pedal del acelerador.

Para el conductor, esto se traduce directamente en la respuesta fluida y sin caja de cambios que define a los coches eléctricos. Pisar el pedal pide al inversor más corriente; este la entrega en milisegundos, razón por la que los eléctricos ofrecen un par instantáneo y no necesitan embrague ni transmisión de varias relaciones. El inversor también gestiona el motor de forma continua para mantenerlo dentro de límites seguros de temperatura y corriente, protegiendo la cadena cinemática mientras extrae el máximo de prestaciones y eficiencia de una carga de batería dada.

El inversor es bidireccional, y eso es lo que hace posible la frenada regenerativa. Cuando el conductor levanta el pie o frena, se permite que el motor actúe como generador y el inversor funciona a la inversa: toma la corriente alterna que produce el motor en giro y la rectifica de nuevo a corriente continua para recargar la batería, al tiempo que genera un efecto de frenado en las ruedas. El mismo equipo, por tanto, tanto impulsa el coche como recupera la energía que de otro modo se perdería en forma de calor en los frenos de fricción.

La elección del semiconductor es el factor dominante en las prestaciones de los inversores modernos. Los dispositivos de carburo de silicio conmutan más rápido y desperdician menos energía en forma de calor que los componentes de silicio más antiguos, lo que eleva la eficiencia unos pocos puntos porcentuales, permite tensiones de funcionamiento más altas, como las arquitecturas de 800 voltios, y reduce el tamaño y las necesidades de refrigeración de la unidad. Esas mejoras se traducen directamente en más autonomía y una gestión térmica más rápida. Como socio estrechamente acoplado tanto al motor como a la batería, el inversor se entiende mejor como un elemento de un sistema de propulsión integrado que como una caja independiente, y su potencia nominal en kilovatios fija en la práctica el techo de potencia del coche.