Fraunhofer-forskare hoppas kunna förbättra effektiviteten vid hemladdning
Forskare vid Fraunhofer strävar efter att förbättra effektiviteten avhemladdning. Laddning med växelström, antingen via ett vanligt hushållsuttag eller ettväggbox laddare, leder ofta till betydande energiförluster. Ett konsortium under ledning av Fraunhofer IZM arbetar nu för att förbättra effektiviteten av laddning med hushållsel.
Utmaningen beror på att elnätet drivs med växelström medan fordonsbatterier lagrar likström, vilket kräver en omvandlingsprocess. IAC-laddning, sker denna omvandling inom fordonetsladdare ombord, vilket oundvikligen medför energiförluster. Även om det finns skillnader mellan att använda en ICCB-enhet på hushållsström och en väggboxladdare, eliminerar ingen helt dessa förluster.
Som en del av det BMBF-finansierade 'EnerConnect'-projektet utforskar forskare från Fraunhofer Institute for Reliability and Microintegration IZM, tillsammans med Technical University of Berlin, Delta Electronics Inc., BIT GmbH och Infineon Technologies AG, en krets som använder innovativa dubbelriktade blockerar GaN-transistorer-halvledare gjorda av galliumnitrid.
Liksom kiselkarbid (SiC), som redan delvis används i elfordonskraftelektronik, underlättar GaN-halvledare höga switchfrekvenser, vilket möjliggör mindre och potentiellt billigare komponenter. Konventionella GaN-transistorer kan dock bara blockera spänning i en riktning. Däremot har dubbelriktade blockerande GaN-transistorer två grindstrukturer som hanterar både negativa och positiva spänningar, vilket gör dem särskilt användbara för omvandlare och likriktare anslutna till det offentliga nätet, som noterats av Fraunhofer IZM.
Kretsen som utvecklats av "EnerConnect"-teamet skulle vara alltför komplex med traditionella halvledare, men GaN-teknik gör det möjligt. Detta system, känt som en buck-boost-omvandlare, kan ta emot både högre och lägre inspänningar. Nyckeln ligger i de dubbelriktade blockerande transistorerna, som utnyttjar fördelarna med denna design. Traditionellt fungerar aktiva likriktare i elfordon vid höga spänningar, men den nya kretsen som undersöks möjliggör lägre spänningsinställningar, vilket hjälper till att minska kopplingsförlusterna.
Dessutom möjliggör denna krets en minskning av omvandlarstegen. I en likriktare höjs vanligtvis inspänningen först med två komponenter och reduceras sedan för att matcha den erforderliga batterispänningen. Genom att använda dubbelriktade blockerande GaN-transistorer kan dessa två steg strömlinjeformas till ett enda omvandlarsteg, vilket ökar effektiviteten och sänker materialkostnaderna.
Som ett resultat kan omvandlarens effektivitet potentiellt nå upp till 99 %, med en ytterligare ökning av kopplingsfrekvensen också möjlig. Forskare har satt upp ett ambitiöst mål på 300 kHz. "Att sikta på en switchfrekvens på 300 kHz kan öka effekttätheten till15 kWper liter - en ökning med 800 % jämfört med dagens laddare", enligt Fraunhofer IZM. Denna innovation kan leda till skapandet av en kraftfull inbyggd laddare som är mindre än befintliga modeller.
I sitt tillkännagivande betonade Fraunhofer IZM de "betydande fördelarna med effekttäthet och effektivitet", vilket tyder på att laddning av elfordon från vanliga hushållsuttag kan bli mycket effektivare. Även om detta inte motsvarar laddningskapaciteten förDC snabbladdare, innebär det potentialen för kompakt22 kW inbyggda laddare. För närvarande är de flesta elbilar utrustade med trefas11 kW inbyggda laddarevid 16 ampere; av kostnads- och utrymmesskäl erbjuder många tillverkare inte22 kWmodeller. GaN-transistorer skulle kunna hantera både utrymmes- och kostnadsutmaningar, vilket gör22 kW inbyggda laddaremer tillgänglig.
Ursprunglig nyhetswebbplats:
electrive.com, fraunhofer.de
Taggar: #AC-laddning #väggboxladdare #hemladdning #DC-snabbladdare #22 kW inbyggda laddare #inbyggda laddare #11 kW inbyggda laddare