フラウンホーファーの研究者は家庭での充電効率の向上を目指している
フラウンホーファーの研究者は、家庭用充電。通常の家庭用コンセントまたはコンセントから交流で充電します。ウォールボックス充電器、多くの場合、重大なエネルギー損失につながります。フラウンホーファー IZM が主導するコンソーシアムは現在、家庭用電力を使用した充電の効率向上に取り組んでいます。
この課題は、電力網が交流で動作する一方で、車両のバッテリーが直流を蓄えるため、変換プロセスが必要であるという事実から生じます。でAC充電、この変換は車両の内部で発生します。車載充電器、必然的にエネルギー損失が発生します。 ICCB ユニットを家庭用電源で使用する場合とウォールボックス充電器で使用する場合には違いがありますが、どちらもこれらの損失を完全に排除することはできません。
BMBF が資金提供する「EnerConnect」プロジェクトの一環として、フラウンホーファー信頼性・マイクロインテグレーション研究所 IZM の研究者は、ベルリン工科大学、デルタ エレクトロニクス社、BIT GmbH、インフィニオン テクノロジーズ AG と協力して、革新的な双方向性を利用した回路を研究しています。 GaN トランジスタ (窒化ガリウムから作られた半導体) をブロックします。
すでに電気自動車のパワーエレクトロニクスに部分的に使用されている炭化ケイ素（SiC）と同様に、GaN 半導体はスイッチング周波数の高さを促進し、コンポーネントの小型化と潜在的に低価格化を可能にします。しかし、従来のGaNトランジスタは一方向の電圧しかブロックできません。対照的に、双方向ブロッキング GaN トランジスタは、負電圧と正電圧の両方を管理する 2 つのゲート構造を備えており、フラウンホーファー IZM が指摘したように、公共送電網に接続されたコンバータや整流器に特に役立ちます。
「EnerConnect」チームが開発した回路は、従来の半導体では過度に複雑になるが、GaNテクノロジーにより実現可能となっている。昇降圧コンバータとして知られるこのシステムは、高い入力電圧と低い入力電圧の両方に対応できます。鍵となるのは、この設計の利点を活用する双方向ブロッキング トランジスタにあります。従来、電気自動車のアクティブ整流器は高電圧で動作していましたが、研究中の新しい回路ではより低い電圧設定が可能となり、スイッチング損失の低減に役立ちます。
さらに、この回路によりコンバータ段数の削減が可能になります。通常、整流器では、入力電圧は最初に 2 つの成分分だけ増加し、次に必要なバッテリ電圧に一致するように減少します。双方向ブロッキング GaN トランジスタを採用することで、これら 2 つのステップを 1 つのコンバータ段に合理化でき、効率が向上し、材料コストが削減されます。
その結果、コンバータの効率は最大 99% に達する可能性があり、さらにスイッチング周波数を高めることも可能です。研究者らは 300 kHz という野心的な目標を設定しました。 「300 kHz のスイッチング周波数を目指すと、電力密度を15kWフラウンホーファー IZM によれば、リットルあたりの充電量は現在の市場の充電器より 800% 増加します。」とフラウンホーファー IZM は述べています。この革新は、既存のモデルよりも小型の強力な車載充電器の作成につながる可能性があります。
フラウンホーファーIZMは発表の中で「電力密度と効率における大きな利点」を強調し、標準的な家庭用コンセントから電気自動車を充電する方がはるかに効率的になる可能性があることを示唆した。これは充電容量とは一致しませんが、DC急速充電器、それはコンパクト化の可能性を示唆しています。22 kW 車載充電器。現在、ほとんどの電気自動車には三相電気自動車が搭載されています。11kWの車載充電器16アンペアの場合。コストとスペースの理由から、多くのメーカーは提供していません。22kWモデル。 GaN トランジスタはスペースとコストの両方の課題に対処できる可能性があり、22 kW 車載充電器よりアクセスしやすくなりました。
オリジナルニュースウェブサイト:
エレクライブ.com, フラウンホーファー.de
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