นักวิจัยของ Fraunhofer หวังที่จะปรับปรุงประสิทธิภาพของการชาร์จที่บ้าน
นักวิจัยที่ Fraunhofer มุ่งหวังที่จะเพิ่มประสิทธิภาพของชาร์จที่บ้าน- ชาร์จด้วยไฟฟ้ากระแสสลับไม่ว่าจะผ่านปลั๊กไฟบ้านทั่วไปหรือกที่ชาร์จกล่องติดผนังมักนำไปสู่การสูญเสียพลังงานอย่างมาก ขณะนี้กลุ่มความร่วมมือที่นำโดย Fraunhofer IZM กำลังทำงานเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการชาร์จโดยใช้ไฟฟ้าในครัวเรือน
ความท้าทายเกิดขึ้นจากข้อเท็จจริงที่ว่าโครงข่ายไฟฟ้าทำงานโดยใช้ไฟฟ้ากระแสสลับ ในขณะที่แบตเตอรี่รถยนต์เก็บไฟฟ้ากระแสตรง ซึ่งจำเป็นต้องมีกระบวนการแปลง ในกำลังชาร์จไฟฟ้ากระแสสลับการแปลงนี้เกิดขึ้นภายในตัวรถที่ชาร์จออนบอร์ดซึ่งทำให้เกิดการสูญเสียพลังงานอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ แม้ว่าจะมีความแตกต่างระหว่างการใช้หน่วย ICCB กับไฟในครัวเรือนกับเครื่องชาร์จแบบติดผนัง แต่ก็ไม่ได้ช่วยลดการสูญเสียเหล่านี้โดยสิ้นเชิง
ในฐานะส่วนหนึ่งของโครงการ 'EnerConnect' ที่ได้รับทุนสนับสนุนจาก BMBF นักวิจัยจาก Fraunhofer Institute for Reliability and Microintegration IZM ร่วมกับมหาวิทยาลัยเทคนิคแห่งเบอร์ลิน, Delta Electronics Inc., BIT GmbH และ Infineon Technologies AG กำลังสำรวจวงจรที่ใช้นวัตกรรมแบบสองทิศทาง การปิดกั้นทรานซิสเตอร์ - เซมิคอนดักเตอร์ GaN ที่ทำจากแกลเลียมไนไตรด์
เช่นเดียวกับซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) ซึ่งมีการใช้งานบางส่วนในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังของรถยนต์ไฟฟ้า เซมิคอนดักเตอร์ GaN ช่วยให้ความถี่สวิตชิ่งสูง ทำให้สามารถผลิตส่วนประกอบที่มีขนาดเล็กลงและอาจมีราคาถูกกว่า อย่างไรก็ตาม ทรานซิสเตอร์ GaN ทั่วไปสามารถป้องกันแรงดันไฟฟ้าในทิศทางเดียวเท่านั้น ในทางตรงกันข้าม ทรานซิสเตอร์ GaN แบบบล็อกสองทิศทางมีโครงสร้างเกตสองโครงสร้างที่จัดการแรงดันไฟฟ้าทั้งเชิงลบและบวก ทำให้มีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับคอนเวอร์เตอร์และวงจรเรียงกระแสที่เชื่อมต่อกับกริดสาธารณะ ตามที่ Fraunhofer IZM ระบุไว้
วงจรที่พัฒนาโดยทีมงาน 'EnerConnect' จะซับซ้อนเกินไปกับเซมิคอนดักเตอร์แบบเดิม แต่เทคโนโลยี GaN ทำให้เป็นไปได้ ระบบนี้เรียกว่าตัวแปลงบั๊กบูสต์ สามารถรองรับแรงดันไฟฟ้าขาเข้าทั้งสูงและต่ำลง สิ่งสำคัญอยู่ที่ทรานซิสเตอร์บล็อกแบบสองทิศทาง ซึ่งใช้ประโยชน์จากข้อดีของการออกแบบนี้ โดยปกติแล้ว วงจรเรียงกระแสแบบแอคทีฟในยานพาหนะไฟฟ้าจะทำงานที่แรงดันไฟฟ้าสูง แต่วงจรใหม่ที่อยู่ในระหว่างการตรวจสอบช่วยให้สามารถตั้งค่าแรงดันไฟฟ้าให้ต่ำลงได้ ซึ่งช่วยลดการสูญเสียในการเปลี่ยนสวิตช์
นอกจากนี้ วงจรนี้ยังช่วยลดขั้นตอนของคอนเวอร์เตอร์อีกด้วย โดยทั่วไปในวงจรเรียงกระแส แรงดันไฟฟ้าขาเข้าจะเพิ่มขึ้นเป็นสององค์ประกอบก่อน จากนั้นจึงลดลงเพื่อให้ตรงกับแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ที่ต้องการ ด้วยการใช้ทรานซิสเตอร์ GaN ที่ปิดกั้นแบบสองทิศทาง ทั้งสองขั้นตอนนี้สามารถปรับปรุงให้เป็นขั้นตอนตัวแปลงเดียว ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพและลดต้นทุนวัสดุ
เป็นผลให้ประสิทธิภาพของคอนเวอร์เตอร์อาจสูงถึง 99% และความถี่ในการสวิตชิ่งก็เพิ่มขึ้นอีกเช่นกัน นักวิจัยตั้งเป้าหมายไว้ที่ 300 kHz "การตั้งเป้าหมายความถี่สวิตชิ่งที่ 300 kHz จะช่วยเพิ่มความหนาแน่นของพลังงานได้15 กิโลวัตต์ต่อลิตรซึ่งเพิ่มขึ้น 800% เมื่อเทียบกับเครื่องชาร์จในตลาดปัจจุบัน" ตามข้อมูลของ Fraunhofer IZM นวัตกรรมนี้อาจนำไปสู่การสร้างเครื่องชาร์จในตัวที่ทรงพลังซึ่งมีขนาดเล็กกว่ารุ่นที่มีอยู่
ในการประกาศ Fraunhofer IZM เน้นย้ำถึง "ข้อได้เปรียบที่สำคัญในด้านความหนาแน่นและประสิทธิภาพของพลังงาน" โดยแนะนำว่าการชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าจากปลั๊กไฟในครัวเรือนมาตรฐานจะมีประสิทธิภาพมากขึ้นมาก ขณะนี้ไม่เท่ากับความสามารถในการชาร์จของที่ชาร์จเร็ว DCมันบ่งบอกถึงศักยภาพของความกะทัดรัดที่ชาร์จออนบอร์ดขนาด 22 kW- ปัจจุบันรถยนต์ไฟฟ้าส่วนใหญ่ติดตั้งระบบไฟสามเฟสที่ชาร์จออนบอร์ดขนาด 11 kWที่ 16 แอมป์; ด้วยเหตุผลด้านต้นทุนและพื้นที่ผู้ผลิตหลายรายจึงไม่เสนอ22 กิโลวัตต์โมเดล ทรานซิสเตอร์ GaN สามารถรับมือกับความท้าทายด้านพื้นที่และต้นทุนได้ที่ชาร์จออนบอร์ดขนาด 22 kWเข้าถึงได้มากขึ้น
เว็บไซต์ข่าวต้นฉบับ:
electrive.com, fraunhofer.de
แท็ก: #การชาร์จ AC #เครื่องชาร์จติดผนัง #การชาร์จที่บ้าน #เครื่องชาร์จแบบเร็ว DC #เครื่องชาร์จแบบออนบอร์ดขนาด 22 kW #เครื่องชาร์จแบบออนบอร์ด #เครื่องชาร์จแบบออนบอร์ดขนาด 11 กิโลวัตต์