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Sensor de corriente para aplicaciones de alta potencia en automoción

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La transición a una economía descarbonizada se está acelerando con rapidez y la demanda de tecnologías innovadoras está aumentando para impulsar la adopción de vehículos eléctricos (VE) a gran escala. El diseño ligero y compacto de los componentes electrónicos de potencia es primordial para permitir un diseño eficiente e incrementar la autonomía de los VE, añadiendo así valor tanto a los ingenieros de sistemas de proveedores y fabricantes como a los consumidores.

Tras trabajar estrechamente durante varios años, LEM y Semikron Danfoss han diseñado un nuevo concepto, denominado Nano, que combina las capacidades de la gama de sensores de corriente de LEM y la plataforma de módulos de potencia de medio puente DCM de Semikron Danfoss para aplicaciones de alta potencia en automoción. Esta colaboración ha dado como resultado un sensor basado en núcleo que es un 60% más pequeño que los disponibles anteriormente sin que afecte a su rendimiento.

“El sensor de corriente Nano es un excelente ejemplo de la capacidad de LEM para trabajar mano a mano con los especialistas de la industria con el fin de abordar los retos de los sistemas de sus clientes y crear soluciones innovadoras para detección de corriente que proporcionen unos niveles óptimos de rendimiento. Este proyecto supuso un auténtico desafío y lo mejor de su éxito es la perfecta colaboración con Semikron Danfoss ya que ambos equipos han trabajado casi como un solo equipo. Hemos sido capaces superar los límites porque hemos creado una sinergia a partir de nuestras áreas de especialización respectivas”, señala Damien Coutellier, Ingeniero Electrónico Sénior y director del proyecto Nano de LEM.

El nuevo sensor desarrollado ofrece la posibilidad de integrar por completo la función de detección en el módulo de potencia, lo cual minimiza el espacio ocupado por los componentes, simplifica el montaje y disminuye los costes. Esto resulta especialmente idóneo en los inversores de tracción utilizados en los VE con la plataforma DCM, pero también compatibles con otras plataformas de módulos de potencia de Semikron Danfoss. La innovadora idea que subyace en el concepto Nano fue diseñar un sensor de corriente basado en núcleo que pudiera encajar en el espacio libre situado entre la cara superior del módulo de potencia y la placa del driver de puerta.

Esto permite que la huella del sensor de corriente se superponga a la del módulo de potencia. Como resultado de ello, el sensor de corriente Nano no ocupa un espacio adicional en el inversor.
Tampoco se necesitan más componentes para fijar el sensor mecánicamente y conectarlo eléctricamente a la placa del driver. Se obtiene así el nivel más alto de integración que puede lograr un sensor de corriente basado en núcleo. El sensor de corriente Nano se monta sobre el módulo de potencia DCMTM, que utiliza la última generación de MOSFET de SiC de 750V y 1200V y cuya corriente nominal es de 200A a 1000A.

Las características de la plataforma DCM permiten al nuevo dispositivo cubrir los requisitos de coordinación del aislamiento de las baterías de 800V en conformidad con IEC 60664-1. Al mismo tiempo, la superior robustez mecánica, la estabilidad a alta temperatura y la protección frente a la humedad y las vibraciones permiten a los inversores ofrecer un rendimiento estable y fiable en diversos entornos.

“Gracias a la estrecha colaboración con LEM, Semikron Danfoss ha podido desarrollar una solución única que combina lo mejor de ambos mundos: nuestros conocimientos especializados en electrónica de potencia y los de LEM sobre detección de corriente y metrología. Como resultado de ello, esta solución plug-and-play ahorrará mucho tiempo y esfuerzo a nuestros clientes porque no tendrán que preocuparse por el espacio ocupado por el sensor de corriente, el montaje, la validación, la comprobación o incluso el rendimiento: todo se realiza en un solo encapsulado”, señala Thomas Zöls, Ingeniero Eléctrico Sénior de Semikron Danfoss.

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