Bajo la dirección del Dr. Matías Díaz, la iniciativa busca desarrollar un cargador modular ultra-rápido que transforme la infraestructura de carga eléctrica y contribuya a una transición energética sostenible.
Con el proyecto «Desarrollo y Validación de Cargador Modular Ultra-Rápido para Vehículos Eléctricos con Funciones de Carga Simultánea, Prioritaria y Vehicle-to-Everything (V2X)», el Dr. Matías Díaz, académico del Departamento de Ingeniería Eléctrica, se adjudicó uno de los 11 proyectos aprobados por la Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo (ANID), en I+D Tecnologías Avanzadas 2025. El foco de esta convocatoria estaba centrado en las temáticas sobre descarbonización justa, resiliencia climática, transformación digital, diversificación de la matriz productiva, entre otras.
La convocatoria financiaba proyectos de investigación aplicada y desarrollo tecnológico que requieren de ciclos extensos para validar sus tecnologías a escala de prototipo pequeño. El trabajo del Dr. Díaz está centrado en la descarbonización justa y recibirá un financiamiento de $687 millones, los que deben ejecutarse en un plazo máximo de hasta 48 meses, con posibilidad de extenderse hasta en 12 meses adicionales, en caso de que la iniciativa lo requiera de forma excepcional.
Para el académico el proyecto “representa un nuevo paso en la madurez tecnológica del E2Tech. De 93 postulaciones, solo 11 fueron adjudicadas y, hasta donde sabemos, es el único del país en el área de Ingeniería Eléctrica. Este es el cuarto proyecto IDEA que dirijo y confirma la consolidación de nuestro modelo de trabajo que lleva nuestras tecnologías desde el laboratorio hacia el mercado, fortaleciendo la capacidad del Departamento de Ingeniería Eléctrica para desarrollar tecnología en electromovilidad y energía”.
Proyecto de Cargador Modular Ultra-Rápido
Atendiendo a las limitaciones de los cargadores DC actuales, que suelen ser unidireccionales, rígidos y con capacidad fija de puntos de carga, se ha generado una creciente demanda por soluciones que permitan carga rápida y múltiple, integrando servicios avanzados como Vehicle-to-Everything (V2X) para la interacción bidireccional con la red y entre vehículos. En este contexto, el Dr. Díaz propuso un nuevo cargador basado en la topología Convertidor Modular Multinivel Serie-Paralelo (MMC-SP) para habilitar carga DC rápida, ultrarrápida y simultánea.
Esta tecnología fue desarrollada en el proyecto ID21I10412, adjudicado en la convocatoria IDEA I+D 2021, donde se construyó y validó un prototipo funcional en laboratorio. Dicho avance corresponde al nivel 4 de la escala de Madurez Tecnológica (Technology Readiness Level, TRL), propuesta originalmente por la NASA. Esta, que va del nivel 1 al 9, permite evaluar el grado de desarrollo de una tecnología, desde la observación de principios básicos (TRL 1) hasta la demostración comprobada en condiciones reales de operación (TRL 9). El TRL 4 indica validación experimental en entorno controlado.
El proyecto recién adjudicado propone una continuidad y escalamiento de la MMC-SP, que ha sido destacada por su modularidad y escalabilidad. Según el Dr. Díaz, el objetivo general de este trabajo es escalar el TRL del cargador ultrarrápido propuesto, llegando a TRL 7, lo que significa que el cargador debe rediseñarse para no operar como un prototipo de laboratorio, sino que como un producto. Para esto, se considera el desarrollo de algoritmos de control jerárquico, simulaciones offline y en tiempo real, y la construcción de un prototipo de alta fidelidad de 100 kW validado en entornos relevantes y operativos. Este cargador garantizará eficiencia energética, calidad de energía y flexibilidad con capacidades de expansión modular, gestión de carga múltiple y prioritaria, y servicios vehicle-to-everything.
Desafíos de la investigación
El equipo de investigación del proyecto de Cargador Modular Ultra-Rápido para Vehículos Eléctricos está compuesto por el Dr. Enrique Espina, el Dr. Karel Toledo, los investigadores de E2Tech, Cristóbal Rodríguez y Tomás Ravet, además de los académicos de la Universidad de Chile, Dr. Roberto Cárdenas y Dra. Constanza Ahumada.
Respecto a los principales desafíos de la investigación, estos se asocian con:
-Algoritmos de control jerárquico: Desarrollo y validación de algoritmos en niveles primario, secundario y terciario para modularidad, escalabilidad y servicios avanzados V2X.
-Plataforma de control de bajo costo: Sustitución de plataformas comerciales por sistemas embebidos personalizados, integrando estándares de carga de VE como CCS y CHAdeMO.
-Transformadores de media frecuencia (TMF): Implementación de TMF modulares en cada punto de carga para garantizar aislación galvánica y cumplimiento normativo.
-Escalamiento de potencia: Iteración del diseño para alcanzar niveles industriales de hasta 4.5 MW, asegurando eficiencia y robustez. Los resultados de este proyecto serán un prototipo de alta fidelidad validado operativamente en TRL 7.
Proyecciones
El cargador MMC-SP, por su diseño modular y escalable, podrá adaptarse a diferentes escenarios y condiciones de operación, desde pequeñas instalaciones domiciliarias y comercio hasta aplicaciones industriales de alta potencia. Los beneficiarios principales serán los usuarios de vehículos eléctricos (VEs), quienes se beneficiarán de tiempos de carga reducidos, acceso a infraestructura flexible y servicios V2X que optimizan costos y aportan estabilidad a la red eléctrica.
En esa línea, también se considera la implementación de estrategias de escalamiento a producción en masa, protección intelectual y comercialización, formación de capacidades técnicas y generación de conocimiento científico-tecnológico.
Por: Comunicaciones DIE.
