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Valen

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Electrónica de potencia del Model 3, y tecnología de Carburo de silicio (Silicon Carbide, SiC).

En este hilo hablamos sobre la tecnología usada en la electrónica de potencia del coche, encargada de transformar la corriente y tensión continua de la batería, en alimentación trifásica para los motores eléctricos síncronos (o asíncronos) del Tesla model 3.

Hace unos días, me preguntaron si los Tesla model 3 utilizan electrónica de potencia basada en semiconductores de carburo de silicio o si, por el contrario, usa la tradicional electrónica basada en Mosfet o en IGBT. La pregunta venía al caso de los recientes artículos sobre este tema, en revistas de coches eléctricos:
https://www.caranddriver.com/es/movilidad/a38420003/bosch-produccion-semiconductores/

Os adelanto que el Tesla model 3 utiliza semiconductores de carburo de silicio, del fabricante francés ST Microelectronics: Lo mejor y más moderno.

Históricamente, la electrónica de potencia ha pasado por diferentes tipos de componentes:
1) Mosfet.
2) IGBT.

3) Semiconductores de carburo de silicio (SiC).




1) Los Mosfet son unos buenos componentes de potencia, y se usan extensivamente en la industria.

2) Con el tiempo, salieron los IGBT, que soportan tensiones inversas muy altas, lo que hace difícil que se dañen, ofreciendo una gran durabilidad. Además, conmutan muy rápido, por lo que disminuía mucho la disipación de energía en forma de calor. Esto hace que sean muy eficientes desde el punto de vista energético.
Estos dos componentes, están fabricados con silicio dopado, "tradicional".

3) Recientemente, han aparecido los semiconductores fabricados con carburo de silicio (SiC), en vez de silicio dopado, "tradicional". Son típicos los IGBT construidos con tecnología de carburo de silicio.
Estos se caracterizan por disipar muy, muy poca energía en la conmutación, por lo que casi no se calientan. Gracias a ello, no requieren de complicados sistemas de refrigeración, y admiten empaquetarse en conjuntos más pequeños.

Otra ventaja clave es la elevada frecuencia de conmutación de los pulsos PWM que puede obtenerse en los inversores construido con esta tecnología SiC:
Para obtener una mejor forma de onda en la alimentación al motor (menos componentes armónicos de orden bajo), es necesario trabajar con frecuencias altas, por encima de 10kHz, y eso, para las potencias que se manejan, debe hacerse con semiconductores de carburo de silicio. (Ver gráfico superior donde, en el eje Y se indica la potencia que manejamos, y en el eje X está la frecuencia máxima que puede manejar cada tecnología, para esa potencia).

Todas estas ventajas permiten construir sistemas de electrónica de potencia para los motores, que son significativamente más eficientes, menos complejos al no requerir casi refrigeración, y de menor tamaño.



(Fuente de las ilustraciones: Fabricante alemán Infineon)

« Última modificación: 12 de Diciembre de 2021, 01:42:22 pm por Valen »
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Re: Electrónica de potencia del Model 3, y tecnología de Carburo de silicio.
« Respuesta #1 en: 09 de Diciembre de 2021, 11:20:43 am »
Muy bueno, muchas gracias!
Re: Electrónica de potencia del Model 3, y tecnología de Carburo de silicio.
« Respuesta #2 en: 09 de Diciembre de 2021, 03:24:50 pm »
Me encantan estas explicaciones para neófitos, muchas gracias [mention]Valen [/mention] !!!


Enviado desde mi iPhone utilizando Tapatalk
Re: Electrónica de potencia del Model 3, y tecnología de Carburo de silicio.
« Respuesta #3 en: 09 de Diciembre de 2021, 10:54:48 pm »
Sencillo y muy clarificador. Muchas gracias por el aporte.
Re: Electrónica de potencia del Model 3, y tecnología de Carburo de silicio.
« Respuesta #4 en: 11 de Diciembre de 2021, 06:26:52 pm »
 Muchas gracias por la aportación, muy interesante.

 ¿Todos los modelos del model 3 usan esta tecnología?

Valen

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Re: Electrónica de potencia del Model 3, y tecnología de Carburo de silicio.
« Respuesta #5 en: 12 de Diciembre de 2021, 09:28:17 am »
¿Todos los modelos del model 3 usan esta tecnología?

Sí, todos los model 3 utilizan tecnología de semiconductores de carburo de silicio. En concreto, utilizan IGBT construidos con carburo de silicio, en vez de con silicio tradicional. Es algo que me confirmó ST Microelectronics hace algún tiempo, después de una reunión de trabajo.
Este fabricante, de origen francés, pero ahora en manos de grupos inversores internacionales, suministra otros muchos componentes electrónicos a Tesla.
Madrid, y Palencia cuando puedo.
Re: Electrónica de potencia del Model 3, y tecnología de Carburo de silicio.
« Respuesta #6 en: 12 de Diciembre de 2021, 10:09:11 am »
¿Todos los modelos del model 3 usan esta tecnología?

Sí, todos los model 3 utilizan tecnología de semiconductores de carburo de silicio. En concreto, utilizan IGBT construidos con carburo de silicio, en vez de con silicio tradicional. Es algo que me confirmó ST Microelectronics hace algún tiempo, después de una reunión de trabajo.
Este fabricante, de origen francés, pero ahora en manos de grupos inversores internacionales, suministra otros muchos componentes electrónicos a Tesla.

En el primer post confunden el dispositivo de conmutación (SCR, BJT, MOSFET, IGBT, etc.) con el semiconductor base del que están hechos.

ST es el SGS Thomson de hace muchos años.
Quien no ha abierto alguna vez un viejo microordenador de 8 bit y ha visto RAM o Z80 fabricados por SGS.

La verdad es que no lo sé a fondo, pero yo creo que ya hoy día la mayor parte de variadores de frecuencia o inversores trabajan con IGBT que creo deben ser ya  a estas alturas de carburo de silicio, uno muy habitual en equipos industriales (Semikron) los tiene en catálogo.

O sea, no es tan novedoso.

Envidia sana si trabajas ese tema, para mi quedó al final como un tema aficionado.
Salud.

Valen

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Re: Electrónica de potencia del Model 3, y tecnología de Carburo de silicio.
« Respuesta #7 en: 12 de Diciembre de 2021, 01:30:55 pm »
Envidia sana si trabajas ese tema, para mi quedó al final como un tema aficionado.

Entenderás que este es un foro de coches Tesla, y no de electrónica industrial:

Se presenta una explicación sencilla, totalmente alineada a la gráfica del fabricante Infineon, con la finalidad de que todo cuadre, y sea accesible a cualquier usuario de coches Tesla, no necesariamente tecnológico.
Si quieres un detalle minucioso, como un libro de texto, sin simplificaciones, este no es el lugar.

Referenciar lo que fue ST hace más de 20 años, no viene a caso. No solo esa empresa ya no existe, sino que ahora es una gran multinacional, que dejó de pertenecer al estado francés, para pertenecer a grandes grupos inversores internacionales, con divisiones específicas de componentes para uso Industrial, "Automotive", "Aeroespace", etc. así como grandes avances en sensores para IOT y micro-controladores con arquitecturas ARM Cortex. Es otra empresa. Se escandalizarían si les sacara a colación esa referencia.

Nadie ha dicho que la tecnología SiC acabe de salir al mercado "ayer por la tarde", aunque sí es bastante novedosa, en los plazos en los que se mueve la industria.
Lo que ha ocurrido es que esta tecnología, que estaba restrigida a sistemas de gran potencia (aerogeneradores, etc.), ha empezado a extenderse a la electrónica de los vehículos eléctricos que son, comparativamente, de poca potencia. Esa es la novedad a la que atiende este hilo.

Los componentes fabricados con carburo de silicio seguirán sin ser de uso generalista, porque son más caros, y los Mosfet e IGBT fabricados con oblea de silicio dopado "tradicional", cumplen perfectamente su objetivo en la grandísima mayoría de las aplicaciones industriales. En la industria no se gasta de más, solo lo que se necesita.

He añadido un par de pequeñas aclaraciones en el primer post, para los puristas.

En fin, te pediría que revises tus formas... Realmente, no veo que hayas aportado nada, más allá de criticar. Cuando se escribe, mejor que sea para aportar, no para restar.
« Última modificación: 12 de Diciembre de 2021, 01:40:15 pm por Valen »
Madrid, y Palencia cuando puedo.
Re: Electrónica de potencia del Model 3, y tecnología de Carburo de silicio.
« Respuesta #8 en: 12 de Diciembre de 2021, 02:32:30 pm »
Envidia sana si trabajas ese tema, para mi quedó al final como un tema aficionado.

Entenderás que este es un foro de coches Tesla, y no de electrónica industrial:

Se presenta una explicación sencilla, totalmente alineada a la gráfica del fabricante Infineon, con la finalidad de que todo cuadre, y sea accesible a cualquier usuario de coches Tesla, no necesariamente tecnológico.
Si quieres un detalle minucioso, como un libro de texto, sin simplificaciones, este no es el lugar.

Referenciar lo que fue ST hace más de 20 años, no viene a caso. No solo esa empresa ya no existe, sino que ahora es una gran multinacional, que dejó de pertenecer al estado francés, para pertenecer a grandes grupos inversores internacionales, con divisiones específicas de componentes para uso Industrial, "Automotive", "Aeroespace", etc. así como grandes avances en sensores para IOT y micro-controladores con arquitecturas ARM Cortex. Es otra empresa. Se escandalizarían si les sacara a colación esa referencia.

Nadie ha dicho que la tecnología SiC acabe de salir al mercado "ayer por la tarde", aunque sí es bastante novedosa, en los plazos en los que se mueve la industria.
Lo que ha ocurrido es que esta tecnología, que estaba restrigida a sistemas de gran potencia (aerogeneradores, etc.), ha empezado a extenderse a la electrónica de los vehículos eléctricos que son, comparativamente, de poca potencia. Esa es la novedad a la que atiende este hilo.

Los componentes fabricados con carburo de silicio seguirán sin ser de uso generalista, porque son más caros, y los Mosfet e IGBT fabricados con oblea de silicio dopado "tradicional", cumplen perfectamente su objetivo en la grandísima mayoría de las aplicaciones industriales. En la industria no se gasta de más, solo lo que se necesita.

He añadido un par de pequeñas aclaraciones en el primer post, para los puristas.

En fin, te pediría que revises tus formas... Realmente, no veo que hayas aportado nada, más allá de criticar. Cuando se escribe, mejor que sea para aportar, no para restar.

¿Formas?

Voy a pensar que ha leído en diagonal el texto que escribí y que el resto pues le ha salido de donde ha podido.

Sí le aportaré una cosa. Las suyas (formas, claro) son, como poco, soberbias, sobradas. Añado que, además, es una forma de muy mala educación.

Y le copio porque le viene como anillo al dedo, sólo revise su anterior publicación:

"En fin, te pediría que revises tus formas... Realmente, no veo que hayas aportado nada, más allá de criticar. Cuando se escribe, mejor que sea para aportar, no para restar."

Salud.

Torma

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Re: Electrónica de potencia del Model 3, y tecnología de Carburo de silicio.
« Respuesta #9 en: 12 de Diciembre de 2021, 03:40:49 pm »
¿Todos los modelos del model 3 usan esta tecnología?

Sí, todos los model 3 utilizan tecnología de semiconductores de carburo de silicio. En concreto, utilizan IGBT construidos con carburo de silicio, en vez de con silicio tradicional. Es algo que me confirmó ST Microelectronics hace algún tiempo, después de una reunión de trabajo.
Este fabricante, de origen francés, pero ahora en manos de grupos inversores internacionales, suministra otros muchos componentes electrónicos a Tesla.

En el primer post confunden el dispositivo de conmutación (SCR, BJT, MOSFET, IGBT, etc.) con el semiconductor base del que están hechos.

ST es el SGS Thomson de hace muchos años.
Quien no ha abierto alguna vez un viejo microordenador de 8 bit y ha visto RAM o Z80 fabricados por SGS.

La verdad es que no lo sé a fondo, pero yo creo que ya hoy día la mayor parte de variadores de frecuencia o inversores trabajan con IGBT que creo deben ser ya  a estas alturas de carburo de silicio, uno muy habitual en equipos industriales (Semikron) los tiene en catálogo.

O sea, no es tan novedoso.

Envidia sana si trabajas ese tema, para mi quedó al final como un tema aficionado.
Salud.
Tu aportación me parece de lo más positivo. No entiendo la crítica a tus formas. Saludos.

Valen

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Re: Electrónica de potencia del Model 3, y tecnología de Carburo de silicio.
« Respuesta #10 en: 12 de Diciembre de 2021, 03:53:31 pm »
Tu aportación me parece de lo más positivo. No entiendo la crítica a tus formas. Saludos.

Vaya dos...
Enhorabuena, os habéis cargado el hilo, llenándolo de basura, con posts que incluyen referencias gigantes y sin aportar valor. Enhorabuena, otra vez.
« Última modificación: 12 de Diciembre de 2021, 04:18:41 pm por Valen »
Madrid, y Palencia cuando puedo.
Re: Electrónica de potencia del Model 3, y tecnología de Carburo de silicio.
« Respuesta #11 en: 12 de Diciembre de 2021, 04:17:46 pm »
¿Todos los modelos del model 3 usan esta tecnología?

Sí, todos los model 3 utilizan tecnología de semiconductores de carburo de silicio. En concreto, utilizan IGBT construidos con carburo de silicio, en vez de con silicio tradicional. Es algo que me confirmó ST Microelectronics hace algún tiempo, después de una reunión de trabajo.
Este fabricante, de origen francés, pero ahora en manos de grupos inversores internacionales, suministra otros muchos componentes electrónicos a Tesla.

En el primer post confunden el dispositivo de conmutación (SCR, BJT, MOSFET, IGBT, etc.) con el semiconductor base del que están hechos.

ST es el SGS Thomson de hace muchos años.
Quien no ha abierto alguna vez un viejo microordenador de 8 bit y ha visto RAM o Z80 fabricados por SGS.

La verdad es que no lo sé a fondo, pero yo creo que ya hoy día la mayor parte de variadores de frecuencia o inversores trabajan con IGBT que creo deben ser ya  a estas alturas de carburo de silicio, uno muy habitual en equipos industriales (Semikron) los tiene en catálogo.

O sea, no es tan novedoso.

Envidia sana si trabajas ese tema, para mi quedó al final como un tema aficionado.
Salud.
Tu aportación me parece de lo más positivo. No entiendo la crítica a tus formas. Saludos.

Yo tampoco
Intente crear un poco de debate, por cosas de la vida la electrónica la toco de forma tangencial aunque siempre había sido mi vocación verdadera.
Su aporte me pareció interesante, intenté contribuir y de ninguna forma esperaba esa reacción.
Cosas que pasan.
Salud.
Re: Electrónica de potencia del Model 3, y tecnología de Carburo de silicio.
« Respuesta #12 en: 12 de Diciembre de 2021, 04:22:28 pm »
Tu aportación me parece de lo más positivo. No entiendo la crítica a tus formas. Saludos.

Vaya dos...
Enhorabuena, os habéis cargado el hilo, llenándolo de basura, con posts que incluyen referencias gigantes y sin aportar valor. Enhorabuena, otra vez.

Quieres decir que me he "cargado" TU enfoque de TU hilo.
Se más preciso, no te imaginas que hasta ahora lo habías hecho perfectamente.

Q
Aunque en realidad nunca reconocerás, porque no te equivocas, que te lo has cargado tu mismo.

Salud