Naukowcy z Fraunhofera mają nadzieję poprawić efektywność ładowania w domu
Naukowcy z Fraunhofer dążą do zwiększenia wydajnościładowanie w domu. Ładowanie prądem przemiennym, czy to przez zwykłe gniazdko domowe, czy przez kabelładowarka ścienna, często prowadzi do znacznych strat energii. Konsorcjum pod przewodnictwem Fraunhofera IZM pracuje obecnie nad poprawą efektywności ładowania za pomocą energii elektrycznej z gospodarstw domowych.
Wyzwanie wynika z faktu, że sieć energetyczna zasilana jest prądem przemiennym, podczas gdy akumulatory pojazdów magazynują prąd stały, co wymaga procesu konwersji. WŁadowanie prądem przemiennym, konwersja ta następuje w pojeździeładowarka pokładowa, co nieuchronnie powoduje straty energii. Chociaż istnieją różnice pomiędzy używaniem jednostki ICCB zasilanej z sieci domowej a ładowarką ścienną, żadne z nich nie eliminuje całkowicie tych strat.
W ramach finansowanego przez BMBF projektu „EnerConnect” naukowcy z Instytutu Niezawodności i Mikrointegracji im. Fraunhofera IZM wraz z Politechniką Berlińską, Delta Electronics Inc., BIT GmbH i Infineon Technologies AG badają obwód wykorzystujący innowacyjne dwukierunkowe blokowanie tranzystorów-półprzewodników GaN wykonanych z azotku galu.
Podobnie jak węglik krzemu (SiC), który jest już częściowo stosowany w elektronice mocy pojazdów elektrycznych, półprzewodniki GaN umożliwiają stosowanie wysokich częstotliwości przełączania, umożliwiając tworzenie mniejszych i potencjalnie tańszych komponentów. Jednak konwencjonalne tranzystory GaN mogą blokować napięcie tylko w jednym kierunku. Natomiast dwukierunkowe blokujące tranzystory GaN mają dwie struktury bramek, które zarządzają zarówno napięciami ujemnymi, jak i dodatnimi, co czyni je szczególnie przydatnymi w przetwornicach i prostownikach podłączonych do sieci publicznej, jak zauważył Fraunhofer IZM.
Obwód opracowany przez zespół „EnerConnect” byłby zbyt skomplikowany w przypadku tradycyjnych półprzewodników, ale technologia GaN umożliwia to. System ten, znany jako konwerter buck-boost, może wytrzymać zarówno wyższe, jak i niższe napięcia wejściowe. Kluczem są dwukierunkowe tranzystory blokujące, które wykorzystują zalety tej konstrukcji. Tradycyjnie aktywne prostowniki w pojazdach elektrycznych działają przy wysokich napięciach, ale badany nowy obwód pozwala na ustawienie niższego napięcia, co pomaga zmniejszyć straty przełączania.
Ponadto obwód ten umożliwia redukcję stopni przetwornicy. Zazwyczaj w prostowniku napięcie wejściowe jest najpierw zwiększane o dwie składowe, a następnie zmniejszane w celu dopasowania do wymaganego napięcia akumulatora. Dzięki zastosowaniu dwukierunkowych blokowanych tranzystorów GaN te dwa etapy można zmieścić w jednym stopniu konwertera, zwiększając wydajność i obniżając koszty materiałów.
Dzięki temu sprawność przetwornicy może potencjalnie sięgać nawet 99%, przy jednoczesnym możliwym dalszym zwiększeniu częstotliwości przełączania. Naukowcy wyznaczyli ambitny cel na poziomie 300 kHz. „Dążenie do częstotliwości przełączania wynoszącej 300 kHz mogłoby zwiększyć gęstość mocy do15 kWna litr, co oznacza wzrost o 800% w porównaniu z obecnymi ładowarkami na rynku” – twierdzi Fraunhofer IZM. Ta innowacja może doprowadzić do stworzenia wydajnej ładowarki pokładowej, mniejszej niż istniejące modele.
W swoim ogłoszeniu Fraunhofer IZM podkreślił „znaczące zalety w zakresie gęstości mocy i wydajności”, sugerując, że ładowanie pojazdów elektrycznych ze standardowych gniazdek domowych mogłoby stać się znacznie bardziej efektywne. Chociaż nie jest to równoznaczne z pojemnością ładowaniaSzybkie ładowarki prądu stałego, oznacza to potencjał kompaktowościŁadowarki pokładowe o mocy 22 kW. Obecnie większość samochodów elektrycznych wyposażona jest w prąd trójfazowyŁadowarki pokładowe o mocy 11 kWprzy 16 amperach; ze względu na koszty i przestrzeń wielu producentów nie oferuje22 kWmodele. Tranzystory GaN mogłyby sprostać wyzwaniom zarówno przestrzennym, jak i kosztowymŁadowarki pokładowe o mocy 22 kWbardziej dostępne.
Oryginalna witryna z wiadomościami:
elektrive.com, fraunhofer.de
Tagi: #Ładowanie AC #ładowarka ścienna #ładowanie w domu #szybkie ładowarki DC #ładowarki pokładowe 22 kW #ładowarka pokładowa #ładowarki pokładowe 11 kW