Proyecto SCAPE para mejorar la electrónica de potencia de los VE

Para reforzar la competitividad de Europa y reducir su dependencia de tecnologías externas, el proyecto SCAPE (Switching-Cell-Based Power Electronics Conversion for Future Electric Vehicles), financiado por la UE, está desarrollando un nuevo enfoque de diseño de convertidores de potencia para vehículos eléctricos. El proyecto está coordinado por el Instituto de Investigación en Energía de Cataluña (IREC) en Barcelona.

SCAPE aspira a una eficiencia superior al 97,5%. El proyecto pretende duplicar la densidad de potencia y reducir a la mitad el coste por kilovatio en comparación con los estándares actuales. Esto conduciría a distancias más largas, vehículos eléctricos más asequibles y un fortalecimiento de la industria automovilística europea.

Sistema modular para vehículos pequeños y grandes

El enfoque de diseño de SCAPE se basa en un sistema modular: en el corazón del proyecto se encuentra la denominada "célula de conmutación", un módulo básico estandarizado y compacto que incorpora tecnología avanzada de semiconductores de potencia y circuitos adicionales. Varias de estas células de conmutación pueden interconectarse para formar cadenas de convertidores, que luego se ensamblan en convertidores de potencia completos. Esto debería permitir utilizar la misma tecnología para varios tipos de vehículos, desde pequeños coches urbanos hasta grandes camiones eléctricos. Esto debería dar lugar a economías de escala que reduzcan significativamente los costes de desarrollo y fabricación.

SCAPE también quiere desarrollar una unidad combinada formada por un cargador de a bordo y un inversor de tracción. Esto debería simplificar el diseño y la fabricación del vehículo, aumentar significativamente la potencia de tracción, reducir los costes y aumentar la fiabilidad gracias a la tolerancia a los fallos.

Otro foco del proyecto es la tecnología de incrustación de chips: normalmente, los chips de potencia se montan en placas de circuitos. SCAPE, sin embargo, los incrusta directamente en la placa de circuito. Con ello se pretende que la tecnología sea más pequeña, más fría, más rápida y más eficiente y garantizar una menor pérdida de potencia y una vida útil más larga. SCAPE ya ha desarrollado un primer lote de este tipo de células de conmutación incrustadas en chips. Las validaciones experimentales confirman un funcionamiento satisfactorio en condiciones exigentes y muestran una reducción del 45% de la resistencia térmica entre la capa de barrera y el disipador de calor, así como una reducción del 85% de la inductancia parásita en el circuito de potencia en comparación con una implementación convencional.

La supervisión de la salud del sistema también es esencial: el proyecto SCAPE se basa en un gemelo digital de la cadena cinemática, es decir, una réplica virtual exacta del sistema físico. Esto implica avisos de mantenimiento predictivo y la redistribución de la carga entre las células de conmutación, la cadena de convertidores y los módulos de baterías para mantener el funcionamiento hasta que se realice el mantenimiento.

El proyecto SCAPE está financiado por la UE con un total de unos seis millones de euros y se prolongará hasta junio de 2026. Además del socio principal, el Instituto de Investigación en Energía de Cataluña (IREC) en Barcelona, otros participantes son la Universidad de Módena y Reggio Emilia en Italia, Deep Concept en Francia y el desarrollador de tecnología de movilidad AVL.

innovationnetworkpower.com, cordis.europa.eu

Este artículo fue publicado por primera vez por Florian Treiß para la edición alemana de electrive.