Это универсальное зарядное устройство может упростить ситуацию с электромобилями

Jan 07, 2024

Эта статья является частью нашей эксклюзивной серии IEEE Journal Watch, созданной в сотрудничестве с IEEE Xplore.

Технология аккумуляторов для электромобилей быстро развивается, и это хорошая новость как для улучшения электромобилей, так и для решения проблемы изменения климата. Однако постоянное развитие технологий усложнило создание инфраструктуры, которая могла бы поддерживать весь спектр доступных в настоящее время аккумуляторов, не говоря уже о любых будущих разработках.

Недавно исследователи создали новое зарядное устройство, которое может поддерживать нынешние и будущие поколения аккумуляторов для электромобилей в широком диапазоне напряжений: от 120 до 900 вольт. Новая технология описана в исследовании, опубликованном в сентябрьском выпуске журнала IEEE Transactions on Power Electronics.

Сегодняшние электромобили, такие как Nissan Leaf S, Tesla Model X и Mercedes-Benz EQA, имеют напряжение аккумуляторной батареи в диапазоне от 250 до 450 В. Но электромобили следующего поколения, такие как Rapide E, Lucid Air, Porsche Taycan, Hyundai Ioniq и KIA EV6 будут иметь аккумуляторные батареи с напряжением от 600 до 800 В.

Эти аккумуляторы следующего поколения сократят время зарядки и при этом будут меньше весить, а это означает, что электромобили смогут быстрее ехать и путешествовать дальше при полной зарядке. «Однако зарядка этих высоковольтных батарей с помощью существующих зарядных устройств снижает эффективность из-за того, что они работают при напряжении, вдвое превышающем номинальное», — говорит Дипак Ронанки, доцент Индийского технологического института Мадраса в Ченнаи, Индия, и старший преподаватель IEEE. член, принимавший участие в исследовании.

Ронанки и докторант Хариш Карнедди создали универсальное зарядное устройство, способное поддерживать напряжение от 120 до 900 В — чего, по их словам, ранее еще не было достигнуто.

Зарядное устройство Ронанки и Карнедди на самом деле представляет собой двухступенчатое зарядное устройство со схемой повышающе-понижающей коррекции коэффициента мощности (PFC), за которой следует реконфигурируемый преобразователь постоянного тока в постоянный. Как следует из термина «повышение-понижение», зарядное устройство аккумулятора может повышать напряжение, когда напряжение аккумулятора превышает входное напряжение, и, наоборот, понижать напряжение, когда напряжение аккумулятора меньше входного напряжения.

В серии симуляций и экспериментов Ронанки и Карнедди доказали, что их новое зарядное устройство может безопасно заряжать аккумуляторы при любом напряжении от 120 до 900 В. Хотя зарядное устройство показало небольшое снижение эффективности в рабочих точках с более низким напряжением — в диапазоне от 48 до 900 В. 120 В — оно по-прежнему превосходило по эффективности обычные зарядные устройства при всех протестированных напряжениях. Зарядное устройство имело КПД, стабильно превышающий 94 процента.

Ронанки отмечает, что это универсальное зарядное устройство может устранить необходимость в специальных зарядных устройствах для аккумуляторных батарей разного напряжения и различных типов и конфигураций транспортных средств. «Кроме того, зарядное устройство можно использовать как портативное устройство — по сути, как аварийный комплект — на случай поломки автомобиля или глубокой разрядки аккумуляторной батареи», — добавляет он.

Исследователи планируют коммерциализировать эту технологию в качестве бортового зарядного устройства, чтобы снизить себестоимость производства зарядных устройств, а также в качестве внешнего зарядного устройства, чтобы обеспечить одно зарядное устройство для зарядки всех электромобилей. Они подали заявку на патент и сейчас сотрудничают с отраслевыми партнерами для коммерциализации зарядного устройства.

Исследователи также рассматривают возможность адаптации своего зарядного устройства для других типов транспортных средств. «В настоящее время мы работаем над повышением эффективности зарядного устройства в этом рабочем диапазоне напряжения, чтобы одно и то же зарядное устройство можно было использовать для электронных велосипедов, электронных велосипедов и небольших автомобилей», — говорит Ронанки.