Les chercheurs du Fraunhofer espèrent améliorer l’efficacité de la recharge à domicile
Les chercheurs du Fraunhofer visent à améliorer l'efficacité derecharge à domicile. Recharger en courant alternatif, que ce soit via une prise domestique ordinaire ou unchargeur de boîte murale, entraîne souvent des pertes d’énergie importantes. Un consortium dirigé par Fraunhofer IZM travaille désormais à améliorer l'efficacité de la recharge à l'aide de l'électricité domestique.
Le défi vient du fait que le réseau électrique fonctionne en courant alternatif tandis que les batteries des véhicules stockent du courant continu, ce qui nécessite un processus de conversion. DansChargement CA, cette conversion se produit dans le véhiculechargeur embarqué, ce qui entraîne inévitablement des pertes d'énergie. Bien qu'il existe des différences entre l'utilisation d'une unité ICCB sur l'alimentation domestique et un chargeur mural, ni l'un ni l'autre n'élimine complètement ces pertes.
Dans le cadre du projet « EnerConnect » financé par le BMBF, des chercheurs de l'Institut Fraunhofer pour la fiabilité et la microintégration IZM, aux côtés de l'Université technique de Berlin, de Delta Electronics Inc., de BIT GmbH et d'Infineon Technologies AG, explorent un circuit utilisant des technologies bidirectionnelles innovantes. bloquant les transistors-semi-conducteurs GaN en nitrure de gallium.
À l’instar du carbure de silicium (SiC), déjà partiellement utilisé dans l’électronique de puissance des véhicules électriques, les semi-conducteurs GaN facilitent les fréquences de commutation élevées, permettant ainsi l’utilisation de composants plus petits et potentiellement moins coûteux. Cependant, les transistors GaN conventionnels ne peuvent bloquer la tension que dans un seul sens. En revanche, les transistors GaN à blocage bidirectionnel comportent deux structures de grille qui gèrent à la fois les tensions négatives et positives, ce qui les rend particulièrement utiles pour les convertisseurs et les redresseurs connectés au réseau public, comme l'a noté Fraunhofer IZM.
Le circuit développé par l'équipe « EnerConnect » serait trop complexe avec des semi-conducteurs traditionnels, mais la technologie GaN le rend réalisable. Ce système, connu sous le nom de convertisseur abaisseur-élévateur, peut s'adapter à des tensions d'entrée plus élevées et plus faibles. La clé réside dans les transistors de blocage bidirectionnels, qui capitalisent sur les avantages de cette conception. Traditionnellement, les redresseurs actifs des véhicules électriques fonctionnent à des tensions élevées, mais le nouveau circuit étudié permet des réglages de tension plus faibles, ce qui contribue à réduire les pertes de commutation.
De plus, ce circuit permet de réduire les étages de conversion. Généralement, dans un redresseur, la tension d'entrée est d'abord augmentée de deux composants, puis réduite pour correspondre à la tension de batterie requise. En utilisant des transistors GaN à blocage bidirectionnel, ces deux étapes peuvent être rationalisées en un seul étage de convertisseur, améliorant ainsi l'efficacité et réduisant les coûts des matériaux.
En conséquence, le rendement du convertisseur pourrait potentiellement atteindre jusqu'à 99 %, avec une augmentation supplémentaire de la fréquence de commutation également possible. Les chercheurs se sont fixé un objectif ambitieux de 300 kHz. "Viser une fréquence de commutation de 300 kHz pourrait augmenter la densité de puissance jusqu'à15 kWpar litre, soit une augmentation de 800 % par rapport aux chargeurs actuels du marché", selon Fraunhofer IZM. Cette innovation pourrait conduire à la création d'un chargeur embarqué puissant et plus petit que les modèles existants.
Dans son annonce, Fraunhofer IZM a souligné les « avantages significatifs en termes de densité de puissance et d'efficacité », suggérant que la recharge des véhicules électriques à partir de prises domestiques standard pourrait devenir beaucoup plus efficace. Bien que cela ne corresponde pas aux capacités de charge deChargeurs rapides DC, cela implique un potentiel de compactionChargeurs embarqués de 22 kW. Actuellement, la plupart des voitures électriques sont équipées de courant triphasé.Chargeurs embarqués de 11 kWà 16 ampères ; pour des raisons de coût et d'espace, de nombreux fabricants ne proposent pas22 kWmodèles. Les transistors GaN pourraient résoudre à la fois les problèmes d'espace et de coût, ce qui rendraitChargeurs embarqués de 22 kWplus accessible.
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