Новая система зарядки электромобилей для бытовых розеток EnerConnect повышает эффективность до ninety 9%

Снижение потерь на переключение в транзисторе

Зарядка электромобилей в собственном гараже возможна, но остаётся неэффективным вариантом из-за потерь энергии при преобразовании переменного тока в постоянный. Современные настенные боксы не решают эту проблему в полной мере. В рамках проекта EnerConnect учёные из Fraunhofer IZM и Технического университета Берлина работают над созданием системы с двунаправленными блокировочными GaN-транзисторами, которые обеспечивают существенные преимущества с точки зрения плотности мощности и эффективности.

Исследователи из Fraunhofer IZM тестируют двунаправленные блокирующие транзисторы на основе нитрида галлия (GaN) для разработки системы, которую можно использовать со следующим поколением активных преобразователей и выпрямителей. Эта технология устраняет необходимость в отдельном этапе преобразования и может достичь рекордной эффективности в ninety 9%.

Эти транзисторы имеют две структуры затвора для обработки как «отрицательного», так и «положительного» напряжения (направление тока или полярность напряжения), что делает новую архитектуру переключения особенно привлекательной для преобразователей и выпрямителей, используемых в общественной сети. Специальная топология схемы, над которой работают исследователи, позволяет системе работать с более высокими или низкими входными напряжениями.

Новая схема позволит снизить напряжение, что уменьшит потери на переключение в транзисторе. Система также позволяет включить этап преобразования, оптимизируя два шага в одном этапе преобразования, что повышает эффективность и снижает стоимость системы. Оба эффекта означают, что эффективность транзисторов повышается почти до ninety 9%, а также возможны повышенные частоты переключения и большая плотность мощности с новой архитектурой.

Исследователи работают над целевой частотой переключения 300 кГц, что позволит увеличить удельную мощность устройства до 15 кВт/дм³ — на 800% по сравнению с зарядными устройствами, которые в настоящее время представлены на рынке. Технология специально создана для использования с электромобилями, поскольку преобразователи устанавливаются на борту транспортных средств и должны быть как можно меньше.

Одна из целей проекта EnerConnect — оптимизировать схему для использования с общественной сетью, чтобы обеспечить быструю зарядку электромобилей даже от обычных бытовых розеток. Топология схемы позволяет электричеству перемещаться в обоих направлениях, что делает их подходящими для использования автомобильных аккумуляторов в качестве накопителей электроэнергии, а также для использования в фотоэлектрических системах.

Реализация проекта EnerConnect запланирована на период с февраля 2024 года по январь 2028 года в Институте надёжности и микроинтеграции им. Фраунгофера и Техническом университете Берлина.