I ricercatori del Fraunhofer sperano di migliorare l’efficienza della ricarica domestica
I ricercatori del Fraunhofer mirano a migliorare l’efficienza diricarica domestica. Ricarica con corrente alternata, sia tramite una normale presa domestica che tramite acaricabatterie con scatola a muro, spesso porta a notevoli perdite di energia. Un consorzio guidato da Fraunhofer IZM sta ora lavorando per migliorare l’efficacia della ricarica utilizzando l’elettricità domestica.
La sfida nasce dal fatto che la rete elettrica funziona con corrente alternata mentre le batterie dei veicoli immagazzinano corrente continua, rendendo necessario un processo di conversione. InRicarica CA, questa conversione avviene all'interno del veicolocaricatore di bordo, che inevitabilmente comporta perdite di energia. Sebbene esistano differenze tra l'utilizzo di un'unità ICCB per l'alimentazione domestica e un caricabatterie a muro, nessuno dei due elimina completamente queste perdite.
Nell'ambito del progetto "EnerConnect", finanziato dal BMBF, i ricercatori dell'Istituto Fraunhofer per l'affidabilità e la microintegrazione IZM, insieme all'Università tecnica di Berlino, Delta Electronics Inc., BIT GmbH e Infineon Technologies AG, stanno esplorando un circuito che utilizza innovativi sistemi bidirezionali transistor-semiconduttori GaN bloccanti realizzati in nitruro di gallio.
Come il carburo di silicio (SiC), già parzialmente utilizzato nell’elettronica di potenza dei veicoli elettrici, i semiconduttori GaN facilitano frequenze di commutazione elevate, consentendo componenti più piccoli e potenzialmente meno costosi. Tuttavia, i transistor GaN convenzionali possono bloccare la tensione solo in una direzione. Al contrario, i transistor GaN con blocco bidirezionale presentano due strutture di gate che gestiscono sia le tensioni negative che positive, rendendoli particolarmente utili per convertitori e raddrizzatori collegati alla rete pubblica, come notato da Fraunhofer IZM.
Il circuito sviluppato dal team "EnerConnect" sarebbe eccessivamente complesso con i semiconduttori tradizionali, ma la tecnologia GaN lo rende fattibile. Questo sistema, noto come convertitore buck-boost, può ospitare tensioni di ingresso sia più alte che più basse. La chiave sta nei transistor di blocco bidirezionale, che sfruttano i vantaggi di questo design. Tradizionalmente, i raddrizzatori attivi nei veicoli elettrici funzionano a tensioni elevate, ma il nuovo circuito allo studio consente impostazioni di tensione più basse, il che aiuta a ridurre le perdite di commutazione.
Inoltre questo circuito consente una riduzione degli stadi del convertitore. Tipicamente, in un raddrizzatore, la tensione di ingresso viene prima aumentata di due componenti e poi ridotta per corrispondere alla tensione della batteria richiesta. Utilizzando transistor GaN a blocco bidirezionale, queste due fasi possono essere razionalizzate in un unico stadio del convertitore, migliorando l'efficienza e riducendo i costi dei materiali.
Di conseguenza, l'efficienza del convertitore potrebbe raggiungere potenzialmente fino al 99%, con la possibilità anche di un ulteriore aumento della frequenza di commutazione. I ricercatori hanno fissato un obiettivo ambizioso di 300 kHz. "Puntare ad una frequenza di commutazione di 300 kHz potrebbe aumentare la densità di potenza15kWper litro: un aumento dell'800% rispetto agli attuali caricabatterie sul mercato", secondo Fraunhofer IZM. Questa innovazione potrebbe portare alla creazione di un potente caricabatterie di bordo più piccolo rispetto ai modelli esistenti.
Nel suo annuncio, Fraunhofer IZM ha sottolineato i "vantaggi significativi in termini di densità di potenza ed efficienza", suggerendo che la ricarica dei veicoli elettrici dalle prese domestiche standard potrebbe diventare molto più efficace. Sebbene ciò non equivalga alla capacità di ricarica diCaricabatterie rapidi CC, implica il potenziale di compattezzaCaricabatterie di bordo da 22 kW. Attualmente, la maggior parte delle auto elettriche sono dotate di alimentazione trifaseCaricabatterie di bordo da 11 kWa 16 amp; per ragioni di costo e di spazio, molti produttori non lo offrono22kWmodelli. I transistor GaN potrebbero affrontare sia le sfide legate allo spazio che ai costi, realizzandoCaricabatterie di bordo da 22 kWpiù accessibile.
Sito Web di notizie originali:
electric.com, fraunhofer.de
Tag: #ricarica AC #caricabatterie wall box #ricarica domestica #caricabatterie rapidi DC #caricabatterie di bordo da 22 kW #caricabatterie di bordo #caricabatterie di bordo da 11 kW