Fraunhofer-forskere håber at forbedre effektiviteten af hjemmeopladning
Forskere ved Fraunhofer sigter mod at øge effektiviteten afhjemmeopladning. Opladning med vekselstrøm, uanset om det sker via en almindelig stikkontakt eller envægboks oplader, fører ofte til betydelige energitab. Et konsortium ledet af Fraunhofer IZM arbejder nu på at forbedre effektiviteten af opladning ved hjælp af husholdningselektricitet.
Udfordringen skyldes, at elnettet kører på vekselstrøm, mens bilbatterier lagrer jævnstrøm, hvilket nødvendiggør en konverteringsproces. IAC opladning, sker denne konvertering i køretøjetsindbygget oplader, hvilket uundgåeligt medfører energitab. Selvom der er forskelle mellem at bruge en ICCB-enhed på husholdningsstrøm og en vægboksoplader, eliminerer ingen af disse helt disse tab.
Som en del af det BMBF-finansierede 'EnerConnect'-projekt udforsker forskere fra Fraunhofer Institute for Reliability and Microintegration IZM sammen med det tekniske universitet i Berlin, Delta Electronics Inc., BIT GmbH og Infineon Technologies AG et kredsløb, der anvender innovative tovejsretninger blokerer GaN-transistorer-halvledere lavet af galliumnitrid.
Ligesom siliciumcarbid (SiC), som allerede delvist bruges i elektriske køretøjers kraftelektronik, letter GaN-halvledere høje switch-frekvenser, hvilket giver mulighed for mindre og potentielt billigere komponenter. Konventionelle GaN-transistorer kan dog kun blokere spændingen i én retning. I modsætning hertil har tovejs blokerende GaN-transistorer to gate-strukturer, der håndterer både negative og positive spændinger, hvilket gør dem særligt anvendelige til omformere og ensrettere forbundet til det offentlige net, som bemærket af Fraunhofer IZM.
Kredsløbet udviklet af 'EnerConnect'-teamet ville være alt for komplekst med traditionelle halvledere, men GaN-teknologi gør det muligt. Dette system, kendt som en buck-boost-konverter, kan rumme både højere og lavere indgangsspændinger. Nøglen ligger i de tovejs blokerende transistorer, som udnytter fordelene ved dette design. Traditionelt fungerer aktive ensrettere i elektriske køretøjer ved høje spændinger, men det nye kredsløb, der undersøges, giver mulighed for lavere spændingsindstillinger, hvilket hjælper med at reducere koblingstab.
Desuden muliggør dette kredsløb en reduktion af konvertertrin. Typisk i en ensretter øges indgangsspændingen først med to komponenter og reduceres derefter for at matche den nødvendige batterispænding. Ved at anvende tovejs blokerende GaN-transistorer kan disse to trin strømlines til et enkelt konvertertrin, hvilket øger effektiviteten og sænker materialeomkostningerne.
Som et resultat heraf kan konverterens effektivitet potentielt nå op til 99 %, med en yderligere stigning i koblingsfrekvensen også mulig. Forskere har sat et ambitiøst mål på 300 kHz. "At sigte efter en omskiftningsfrekvens på 300 kHz kunne øge effekttætheden til15 kWliter - en stigning på 800 % i forhold til nuværende opladere på markedet," ifølge Fraunhofer IZM. Denne innovation kan føre til skabelsen af en kraftfuld indbygget oplader, der er mindre end eksisterende modeller.
I deres meddelelse understregede Fraunhofer IZM de "betydelige fordele i effekttæthed og effektivitet", hvilket tyder på, at opladning af elektriske køretøjer fra almindelige husholdningsudtag kan blive meget mere effektiv. Selvom dette ikke er lig med ladekapaciteten påDC hurtigopladere, indebærer det potentialet for kompakt22 kW indbyggede opladere. I øjeblikket er de fleste elbiler udstyret med trefasede11 kW indbyggede opladereved 16 ampere; af hensyn til omkostninger og plads, tilbyder mange producenter ikke22 kWmodeller. GaN-transistorer kunne løse både plads- og omkostningsudfordringer, hvilket gør22 kW indbyggede opladeremere tilgængelig.
Oprindelig nyhedshjemmeside:
electrive.com, fraunhofer.de
Tags: #AC-opladning #vægboksoplader #hjemmeopladning #DC hurtigopladere #22 kW indbyggede opladere #indbyggede oplader #11 kW indbyggede opladere