Los investigadores de Fraunhofer esperan mejorar la eficiencia de la carga doméstica
Los investigadores del Fraunhofer pretenden mejorar la eficiencia decargando en casa. Carga con corriente alterna, ya sea a través de un tomacorriente doméstico normal o de uncargador de caja de pared, a menudo provoca importantes pérdidas de energía. Un consorcio liderado por Fraunhofer IZM trabaja ahora para mejorar la eficacia de la carga con electricidad doméstica.
El desafío surge del hecho de que la red eléctrica funciona con corriente alterna, mientras que las baterías de los vehículos almacenan corriente continua, lo que requiere un proceso de conversión. EnCarga de CA, esta conversión ocurre dentro del vehículocargador a bordo, lo que inevitablemente provoca pérdidas de energía. Si bien existen diferencias entre el uso de una unidad ICCB con energía doméstica y un cargador de pared, ninguno de los dos elimina por completo estas pérdidas.
En el marco del proyecto EnerConnect, financiado por el BMBF, investigadores del Instituto Fraunhofer de Fiabilidad y Microintegración IZM, junto con la Universidad Técnica de Berlín, Delta Electronics Inc., BIT GmbH e Infineon Technologies AG, están explorando un circuito que utiliza tecnología bidireccional innovadora. Bloqueo de transistores-semiconductores GaN fabricados con nitruro de galio.
Al igual que el carburo de silicio (SiC), que ya se utiliza parcialmente en la electrónica de potencia de los vehículos eléctricos, los semiconductores de GaN facilitan altas frecuencias de conmutación, lo que permite componentes más pequeños y potencialmente menos costosos. Sin embargo, los transistores GaN convencionales sólo pueden bloquear el voltaje en una dirección. Por el contrario, los transistores GaN de bloqueo bidireccional cuentan con dos estructuras de compuerta que gestionan tensiones positivas y negativas, lo que los hace especialmente útiles para convertidores y rectificadores conectados a la red pública, como señala Fraunhofer IZM.
El circuito desarrollado por el equipo de 'EnerConnect' sería demasiado complejo con los semiconductores tradicionales, pero la tecnología GaN lo hace factible. Este sistema, conocido como convertidor reductor-elevador, puede admitir voltajes de entrada tanto más altos como más bajos. La clave está en los transistores de bloqueo bidireccional, que aprovechan las ventajas de este diseño. Tradicionalmente, los rectificadores activos de los vehículos eléctricos funcionan a altos voltajes, pero el nuevo circuito que se está investigando permite ajustes de voltaje más bajos, lo que ayuda a reducir las pérdidas por conmutación.
Además, este circuito permite una reducción de las etapas del convertidor. Normalmente, en un rectificador, el voltaje de entrada primero se incrementa en dos componentes y luego se reduce para igualar el voltaje requerido de la batería. Al emplear transistores GaN de bloqueo bidireccional, estos dos pasos se pueden simplificar en una sola etapa de convertidor, lo que mejora la eficiencia y reduce los costos de material.
De este modo, la eficiencia del convertidor podría alcanzar potencialmente hasta el 99%, siendo posible también un aumento adicional de la frecuencia de conmutación. Los investigadores se han fijado un ambicioso objetivo de 300 kHz. "Apuntar a una frecuencia de conmutación de 300 kHz podría aumentar la densidad de potencia a15 kilovatiospor litro, un 800% más que los cargadores actuales del mercado", según Fraunhofer IZM. Esta innovación podría llevar a la creación de un potente cargador a bordo que sea más pequeño que los modelos existentes.
En su anuncio, Fraunhofer IZM destacó las "significativas ventajas en densidad de potencia y eficiencia", sugiriendo que la carga de vehículos eléctricos en enchufes domésticos estándar podría ser mucho más eficaz. Si bien esto no equivale a las capacidades de carga deCargadores rápidos CC, implica el potencial para compactoCargadores a bordo de 22 kW. Actualmente, la mayoría de coches eléctricos están equipados con motores trifásicos.Cargadores a bordo de 11 kWa 16 amperios; Por razones de coste y espacio, muchos fabricantes no ofrecen22 kilovatiosmodelos. Los transistores GaN podrían abordar los desafíos tanto de espacio como de costos, haciendoCargadores a bordo de 22 kWmás accesible.
Sitio web de noticias originales:
electrive.com, fraunhofer.de
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