Các nhà nghiên cứu Fraunhofer hy vọng cải thiện hiệu quả sạc tại nhà
Các nhà nghiên cứu tại Fraunhofer nhằm mục đích nâng cao hiệu quả củasạc tại nhà. Sạc bằng dòng điện xoay chiều, dù qua ổ cắm gia đình thông thường hay ổ cắm điệnsạc hộp treo tường, thường dẫn đến tổn thất năng lượng đáng kể. Một tập đoàn do Fraunhofer IZM dẫn đầu hiện đang nỗ lực cải thiện hiệu quả của việc sạc bằng điện gia dụng.
Thách thức nảy sinh từ thực tế là lưới điện hoạt động bằng dòng điện xoay chiều trong khi ắc quy của xe lưu trữ dòng điện một chiều, đòi hỏi phải có quá trình chuyển đổi. TRONGsạc điện xoay chiều, sự chuyển đổi này xảy ra trong xebộ sạc trên tàu, điều này chắc chắn sẽ gây ra tổn thất năng lượng. Mặc dù có sự khác biệt giữa việc sử dụng bộ ICCB trên nguồn điện gia dụng và bộ sạc hộp treo tường, nhưng cả hai đều không loại bỏ hoàn toàn những tổn thất này.
Là một phần của dự án 'EnerConnect' do BMBF tài trợ, các nhà nghiên cứu từ Viện Fraunhofer về Độ tin cậy và Tích hợp vi mô IZM, cùng với Đại học Kỹ thuật Berlin, Delta Electronics Inc., BIT GmbH và Infineon Technologies AG, đang khám phá một mạch sử dụng cải tiến hai chiều chặn các bóng bán dẫn-bán dẫn GaN làm từ gali nitrit.
Giống như cacbua silic (SiC), chất đã được sử dụng một phần trong điện tử công suất của xe điện, chất bán dẫn GaN tạo điều kiện cho tần số chuyển mạch cao, cho phép chế tạo các linh kiện nhỏ hơn và có khả năng rẻ hơn. Tuy nhiên, bóng bán dẫn GaN thông thường chỉ có thể chặn điện áp theo một hướng. Ngược lại, bóng bán dẫn GaN chặn hai chiều có hai cấu trúc cổng quản lý cả điện áp âm và điện áp dương, khiến chúng đặc biệt hữu ích cho các bộ chuyển đổi và bộ chỉnh lưu được kết nối với lưới điện công cộng, như Fraunhofer IZM đã lưu ý.
Mạch do nhóm 'EnerConnect' phát triển sẽ quá phức tạp so với các chất bán dẫn truyền thống, nhưng công nghệ GaN khiến điều đó trở nên khả thi. Hệ thống này, được gọi là bộ chuyển đổi tăng áp, có thể đáp ứng cả điện áp đầu vào cao hơn và thấp hơn. Chìa khóa nằm ở các bóng bán dẫn chặn hai chiều, tận dụng những ưu điểm của thiết kế này. Theo truyền thống, các bộ chỉnh lưu tích cực trong xe điện hoạt động ở điện áp cao, nhưng mạch mới đang được nghiên cứu cho phép cài đặt điện áp thấp hơn, giúp giảm tổn thất chuyển mạch.
Hơn nữa, mạch này cho phép giảm các giai đoạn chuyển đổi. Thông thường, trong bộ chỉnh lưu, điện áp đầu vào trước tiên được tăng thêm hai thành phần, sau đó giảm xuống để phù hợp với điện áp pin yêu cầu. Bằng cách sử dụng các bóng bán dẫn GaN chặn hai chiều, hai bước này có thể được sắp xếp hợp lý thành một giai đoạn chuyển đổi duy nhất, nâng cao hiệu quả và giảm chi phí vật liệu.
Do đó, hiệu suất của bộ chuyển đổi có thể đạt tới 99% và tần số chuyển đổi cũng có thể tăng thêm. Các nhà nghiên cứu đã đặt mục tiêu đầy tham vọng là 300 kHz. "Việc nhắm tới tần số chuyển mạch 300 kHz có thể tăng mật độ năng lượng lên15 kWmỗi lít - tăng 800% so với các bộ sạc trên thị trường hiện tại", theo Fraunhofer IZM. Sự đổi mới này có thể dẫn đến việc tạo ra bộ sạc tích hợp mạnh mẽ nhưng nhỏ hơn so với các mẫu hiện có.
Trong thông báo của mình, Fraunhofer IZM nhấn mạnh "những lợi thế đáng kể về mật độ và hiệu quả năng lượng", cho thấy rằng việc sạc xe điện từ các ổ cắm tiêu chuẩn trong gia đình có thể trở nên hiệu quả hơn nhiều. Mặc dù điều này không tương đương với khả năng sạc củaBộ sạc nhanh DC, nó ngụ ý khả năng thu gọnBộ sạc tích hợp 22 kW. Hiện nay hầu hết các ô tô điện đều được trang bị hệ thống điện ba pha.Bộ sạc tích hợp 11 kWở mức 16 amps; vì lý do chi phí và không gian, nhiều nhà sản xuất không cung cấp22 kWcác mô hình. Bóng bán dẫn GaN có thể giải quyết cả thách thức về không gian và chi phí, giúpBộ sạc tích hợp 22 kWdễ tiếp cận hơn.
Trang web tin tức gốc:
điện.com, fraunhofer.de
Tags: #AC charger #wallbox charger #homesạc #DC fast chargers #22 kW onboard chargers #onboard charger #11 kW onboard chargers