Las unidades de control de la energía, Power Control Units (PCU), que suministran la energía desde la batería hasta el motor, representan alrededor del 25% de las pérdidas eléctricas en los vehículos híbridos o eléctricos. Toyota Motor Corporation ha desarrollado un semiconductor de carburo de silicio (SIC) para utilizarlo en las PCU y tratar de limitar esas pérdidas.
El desarrollo llevado a cabo por Toyota en colaboración con Denso Corporation pretende mejorar la eficiencia de combustible de sus vehículos híbridos en un 10%, y reducir el tamaño de las PCU en un 80% con respecto a las actuales, con semiconductores solo de silicio.
Los semiconductores de potencia de SiC presentan pocas pérdidas de energía al encenderse y apagarse, lo que permite un flujo de corriente más eficiente incluso a altas frecuencias. De este modo, se puede reducir el tamaño de la bobina y el condensador, que supone alrededor del 40% del tamaño total de la PCU.
La importancia de las PCU tanto en los híbridos como en los eléctricos radica en que suministran la energía de la batería al motor para controlar la velocidad del vehículo y también envían la electricidad generada al decelerar a la batería para su almacenamiento. Del 25% de las pérdidas eléctricas de los vehículos, se calcula que el 20% del total está vinculado únicamente a los semiconductores de potencia. Por lo tanto, una de las claves para mejorar la eficiencia de combustible es aumentar la eficiencia de los semiconductores de potencia con el carburo de silicio, concretamente disminuyendo la resistencia existente al paso de la corriente.
Toyota ha instalado los semiconductores de potencia de SiC desarrollados conjuntamente en PCU para prototipos de vehículos híbridos, y las pruebas de conducción realizadas han confirmado un aumento de la eficiencia de combustible superior al 5%, según el ciclo de prueba JC08.
En diciembre de 2013, Toyota instaló un laboratorio específico de semiconductores de SiC en su planta de Hirose (Japón), para la investigación, el desarrollo y la producción de dispositivos tales como controladores electrónicos y semiconductores.
Además de la mejora de los motores y del comportamiento aerodinámico, Toyota está situando los semiconductores de potencia de alta eficiencia como tecnología clave para aumentar la eficiencia de combustible de los vehículos híbridos y otros vehículos con motor eléctrico. En lo sucesivo, Toyota seguirá impulsando las actividades de desarrollo encaminadas a la próxima implantación de los semiconductores de potencia de SiC.
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Carlos Sánchez Criado
Publicista por la Universidad Complutense. Director comercial de publicaciones técnicas del sector de la energía durante doce años. Director de Energy News Events, S.L. desde 2012 difundiendo información en Energynews.es, movilidadelectrica.com e hidrogeno-verde.es. Y por supuesto, organizando eventos como VEM, la Feria del Vehículo Eléctrico de Madrid.
