ACN null – Un equip de l’Institut de Microelectrònica de Barcelona del Consell Superior d’Investigacions Científiques (IMB-CNM-CSIC) ha desenvolupat el prototip d’una nova cel·la de commutació per a vehicles elèctrics que permetrà millorar les seves prestacions. En concret, ha de permetre adaptar i controlar els fluxos de potència entre les fonts d’energia i les seves càrregues d’una manera més eficient, com entre la bateria i el motor. La iniciativa s’emmarca en el projecte Scape, finançat per la Unió Europea, i que reuneix nou institucions de recerca i empreses de cinc països europeus amb l’objectiu de desenvolupar nous components electrònics modulars i escalables per al tren motriu de futurs vehicles elèctrics.
L’equip de l’IMB-CNM-CSIC proposa una estructura de cel·la de commutació totalment nova, modular, escalable i compacta, implementada amb tecnologia de ‘xip-embending’, Amb aquesta, els xips dels dispositius semiconductors de potència s’integren dins de les plaques de circuit imprès o PCB del convertidor, en lloc de soldar-se externament com es fa fins ara. Això proporciona una miniaturització més gran i un millor rendiment, segons l’investigador principal de l’IMB-CNM en el projecte, Xavier Jordà.
La combinació de diverses d’aquests cel·les facilitarà la implementació dels circuits electrònics necessaris per a la tracció de tota mena de vehicles elèctrics, detalla. A més, aquest concepte de components modulars estandarditzats permetrà una fabricació a escala, generant menys processos diferents i donant lloc a components més econòmics.
Per aconseguir introduir els xips de potència dins l’estructura de les plaques, s’ha desenvolupat una tècnica que permet el dipòsit de capes de coure de diverses micres sobre els elèctrodes superiors dels transistors MOSFET de carbur de silici emprats al projecte. Així, s’ha estudiat i optimitzat el procés d’unió de la cara inferior dels xips per mitjà de nous materials compostos de micro i nanopartícules de plata, segons la investigadora predoctoral de l’IMB-CNM al projecte, Emma Solà. Aquest material proporciona millors prestacions que els aliatges de soldadura emprats fins ara i permeten evitar l’ús de plom, un metall que pot donar problemes de toxicitat.
Un altre dels reptes d’aquest tipus de circuits és la miniaturització. Per aconseguir dissenys òptims, ha fet falta posar a punt una metodologia de simulació multifísica fiable per estudiar la resposta dels prototips abans de la seva fabricació i corregir el disseny fins a obtenir les prestacions òptimes desitjades. Els resultats experimentals amb els primers prototips han donat un rang de funcionament de les cel·les de commutació fins a 400 volts de tensió i 50 ampers de corrent.
En el desenvolupament de les cel·les, s’ha treballat en estreta col·laboració amb el Grup de Recerca en Electrònica de Potència (GREP) de la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) i amb empreses europees. El projecte és coordinat per l’Institut de Recerca a Energia de Catalunya (IREC) i també inclou la Universitat de Mòdena i Reggio Emilia (Unimore).
