El proyecto Scape, respaldado por el Programa Horizonte Europa de la Unión Europea, pretende transformar el transporte eléctrico mediante la creación de componentes electrónicos modulares y escalables para trenes motrices en vehículos eléctricos del futuro. Esta iniciativa involucra a nueve instituciones de investigación y compañías de cinco naciones europeas, con el objetivo de promover el desarrollo de vehículos más sostenibles y menos contaminantes, uno de los imperativos de la investigación europea.
Focalizado en el diseño y arquitectura innovadores para trenes motrices, Scape abarca un rango que va desde motocicletas hasta camiones. Utiliza un concepto de diseño modular y estandarizable de convertidores de potencia. «Proponemos una estructura de celda de conmutación completamente nueva, modular, escalable y compacta, implementada con tecnología de chip-embedding», comenta Xavier Jordà, investigador principal del IMB-CNM en el proyecto. Esta innovación permite integrar chips dentro de las placas de circuito impreso, en lugar de soldarlos externamente, optimizando el rendimiento y logrando una mayor miniaturización.
El concepto de crear celdas que se ensamblan como piezas de LEGO facilita la implementación de circuitos electrónicos necesarios para todo tipo de vehículos. «Este concepto de componentes modulares estandarizados permitirá una fabricación a escala, generando componentes más económicos y reduciendo la variedad de procesos», añade Jordà.
Para introducir los chips de potencia dentro de las placas, se han innovado nuevos procesos de interconexión en la Sala Blanca de Micro y Nanofabricación del IMB-CNM-CSIC. Emma Solà, investigadora predoctoral en el proyecto, resalta que «se ha desarrollado una técnica para el depósito de capas de cobre de varias micras sobre los electrodos superiores de los transistores MOSFET de carburo de silicio, evitando el uso de plomo». Estos avances no solo mejoran el rendimiento técnico sino que también disminuyen la toxicidad.
La miniaturización es otro desafío crucial que Scape afronta, permitiendo manejar altos niveles de tensión, corriente y potencia en espacios reducidos. Mariana Raya, también investigadora predoctoral, destaca la importancia del diseño meticuloso de las celdas de conmutación y la implementación de una metodología de simulación multifísica para optimizar los prototipos.
En términos de fiabilidad, Xavier Perpiñà, parte del equipo de investigación, enfatiza la importancia de asegurar la durabilidad de los componentes para evitar la generación de residuos electrónicos. Las innovaciones posicionan al IMB-CNM y al CSIC como líderes europeos en sistemas electrónicos de potencia altamente integrados, cruciales tanto para la movilidad eléctrica como para la electrificación industrial, avanzando hacia la descarbonización y un sector más ecológico.
