Οι ερευνητές της Fraunhofer ελπίζουν να βελτιώσουν την αποτελεσματικότητα της οικιακής φόρτισης
Οι ερευνητές στο Fraunhofer στοχεύουν να ενισχύσουν την αποτελεσματικότητα τουφόρτιση στο σπίτι. Φόρτιση με εναλλασσόμενο ρεύμα, είτε μέσω κανονικής οικιακής πρίζας είτε αφορτιστής τοίχου κουτιού, συχνά οδηγεί σε σημαντικές απώλειες ενέργειας. Μια κοινοπραξία υπό την ηγεσία της Fraunhofer IZM εργάζεται τώρα για τη βελτίωση της αποτελεσματικότητας της φόρτισης με χρήση οικιακής ηλεκτρικής ενέργειας.
Η πρόκληση προκύπτει από το γεγονός ότι το ηλεκτρικό δίκτυο λειτουργεί με εναλλασσόμενο ρεύμα ενώ οι μπαταρίες των οχημάτων αποθηκεύουν συνεχές ρεύμα, κάτι που απαιτεί μια διαδικασία μετατροπής. ΣεΦόρτιση AC, αυτή η μετατροπή πραγματοποιείται εντός του οχήματοςενσωματωμένος φορτιστής, που αναπόφευκτα επιφέρει απώλειες ενέργειας. Ενώ υπάρχουν διαφορές μεταξύ της χρήσης μιας μονάδας ICCB για οικιακή ισχύ και ενός φορτιστή τοίχου, καμία από τις δύο δεν εξαλείφει εντελώς αυτές τις απώλειες.
Ως μέρος του χρηματοδοτούμενου από το BMBF έργου «EnerConnect», ερευνητές από το Fraunhofer Institute for Reliability and Microintegration IZM, μαζί με το Τεχνικό Πανεπιστήμιο του Βερολίνου, την Delta Electronics Inc., την BIT GmbH και την Infineon Technologies AG, εξερευνούν ένα κύκλωμα που χρησιμοποιεί καινοτόμα αμφίδρομα μπλοκάροντας τρανζίστορ-ημιαγωγούς GaN κατασκευασμένους από γάλλιο νιτρίδιο.
Όπως το καρβίδιο του πυριτίου (SiC), το οποίο χρησιμοποιείται ήδη εν μέρει στα ηλεκτρονικά ισχύος ηλεκτρικών οχημάτων, οι ημιαγωγοί GaN διευκολύνουν τις υψηλές συχνότητες μεταγωγής, επιτρέποντας μικρότερα και δυνητικά λιγότερο ακριβά εξαρτήματα. Ωστόσο, τα συμβατικά τρανζίστορ GaN μπορούν να μπλοκάρουν την τάση μόνο προς μία κατεύθυνση. Αντίθετα, τα αμφίδρομα τρανζίστορ αποκλεισμού GaN διαθέτουν δύο δομές πύλης που διαχειρίζονται τόσο αρνητικές όσο και θετικές τάσεις, καθιστώντας τα ιδιαίτερα χρήσιμα για μετατροπείς και ανορθωτές που συνδέονται στο δημόσιο δίκτυο, όπως σημειώνεται από την Fraunhofer IZM.
Το κύκλωμα που αναπτύχθηκε από την ομάδα «EnerConnect» θα ήταν υπερβολικά πολύπλοκο με τους παραδοσιακούς ημιαγωγούς, αλλά η τεχνολογία GaN το καθιστά εφικτό. Αυτό το σύστημα, γνωστό ως μετατροπέας buck-boost, μπορεί να φιλοξενήσει τόσο υψηλότερες όσο και χαμηλότερες τάσεις εισόδου. Το κλειδί βρίσκεται στα αμφίδρομα μπλοκ τρανζίστορ, τα οποία αξιοποιούν τα πλεονεκτήματα αυτού του σχεδιασμού. Παραδοσιακά, οι ενεργοί ανορθωτές στα ηλεκτρικά οχήματα λειτουργούν σε υψηλές τάσεις, αλλά το νέο κύκλωμα που ερευνάται επιτρέπει χαμηλότερες ρυθμίσεις τάσης, γεγονός που βοηθά στη μείωση των απωλειών μεταγωγής.
Επιπλέον, αυτό το κύκλωμα επιτρέπει τη μείωση στα στάδια του μετατροπέα. Συνήθως, σε έναν ανορθωτή, η τάση εισόδου αρχικά αυξάνεται κατά δύο εξαρτήματα και στη συνέχεια μειώνεται για να ταιριάζει με την απαιτούμενη τάση της μπαταρίας. Χρησιμοποιώντας αμφίδρομα τρανζίστορ αποκλεισμού GaN, αυτά τα δύο βήματα μπορούν να εξορθολογιστούν σε ένα μόνο στάδιο μετατροπέα, βελτιώνοντας την απόδοση και μειώνοντας το κόστος υλικού.
Ως αποτέλεσμα, η απόδοση του μετατροπέα θα μπορούσε ενδεχομένως να φτάσει έως και το 99%, με πιθανή περαιτέρω αύξηση της συχνότητας μεταγωγής. Οι ερευνητές έχουν θέσει έναν φιλόδοξο στόχο τα 300 kHz. «Η στόχευση για συχνότητα μεταγωγής 300 kHz θα μπορούσε να ενισχύσει την πυκνότητα ισχύος15 kWανά λίτρο-αύξηση 800% σε σχέση με τους τρέχοντες φορτιστές της αγοράς", σύμφωνα με την Fraunhofer IZM. Αυτή η καινοτομία θα μπορούσε να οδηγήσει στη δημιουργία ενός ισχυρού ενσωματωμένου φορτιστή που είναι μικρότερος από τα υπάρχοντα μοντέλα.
Στην ανακοίνωσή της, η Fraunhofer IZM τόνισε τα «σημαντικά πλεονεκτήματα στην πυκνότητα και την απόδοση ισχύος», προτείνοντας ότι η φόρτιση ηλεκτρικών οχημάτων από τυπικές οικιακές πρίζες θα μπορούσε να γίνει πολύ πιο αποτελεσματική. Αν και αυτό δεν ισοδυναμεί με τις δυνατότητες φόρτισης τουΓρήγοροι φορτιστές DC, υποδηλώνει τη δυνατότητα για συμπαγήΕνσωματωμένοι φορτιστές 22 kW. Επί του παρόντος, τα περισσότερα ηλεκτρικά αυτοκίνητα είναι εξοπλισμένα με τριφασικόΕνσωματωμένοι φορτιστές 11 kWστα 16 αμπέρ? για λόγους κόστους και χώρου, πολλοί κατασκευαστές δεν προσφέρουν22 kWμοντέλα. Τα τρανζίστορ GaN θα μπορούσαν να αντιμετωπίσουν τόσο τις προκλήσεις χώρου όσο και κόστουςΕνσωματωμένοι φορτιστές 22 kWπιο προσιτό.
Αρχική ιστοσελίδα ειδήσεων:
electrive.com, fraunhofer.de
Ετικέτες: #Φόρτιση εναλλασσόμενου ρεύματος #φόρτιση τοίχου #φόρτιση σπιτιού #ταχυφόρτιση συνεχούς ρεύματος #22 kW ενσωματωμένοι φορτιστές #ενσωματωμένοι φορτιστές #11 kW φορτιστές