Ny elbiloplader er mere effektiv, 10 gange mindre end nuværende teknologi

Forskere ved North Carolina State University har bygget en hurtigoplader til elektriske køretøjer, der er mindst 10 gange mindre end eksisterende systemer og spilder 60 procent mindre strøm under opladningsprocessen. uden at ofre opladningstiden. Holdet bygger nu en version, der er i stand til at oplade køretøjer hurtigere, samtidig med at flere køretøjer oplades på samme tid.

Den nye teknologi kaldes en medium voltage fast charger (MVFC).

Konventionelle, 50 kilowatt (kW) state-of-the-art opladere inkluderer en distributionstransformator, som vejer 1000 kg, og en separat hurtigopladerenhed, som vejer 200 til 600 kg. For at understøtte vægten, dette transformer-og-ladersystem skal normalt installeres på en betonplade.

Transformatoren tager strøm fra en forsyningsmellemspændingsledning og trapper spændingen ned til 480 V, så den kan bruges af hurtigladeren. Hurtigladeren tager AC-spændingen og konverterer den til DC-spænding, der er kompatibel med elbilens batteri.

"Vores 50 kW MVFC vejer kun omkring 100 kg og kan væg- eller stangmonteres, " siger Srdjan Lukic, en lektor i elektroteknik ved NC State og en af ​​de forskere, der har udviklet teknologien. "MVFC'en udfører arbejdet med både transformeren og hurtigopladeren, tage strøm direkte fra en mellemspændingsledning og konvertere den til brug i et elektrisk køretøjs batteri.

"Denne nye tilgang giver fire gange mere kraft fra det samme systemfodaftryk, reduktion af systeminstallationsomkostningerne på samme tid, " siger Srdjan Srdic, en forskningsprofessor ved NC State, som også arbejdede med at udvikle teknologien.

Forskerne var i stand til at gøre teknologien så meget mindre, delvis, fordi de brugte wide bandgap halvlederenheder. Dette gjorde også teknologien mere energieffektiv.

På nuværende tidspunkt de bedste transformer- og ladestationer rapporteres at have en effektivitet på op til 93 procent, hvilket betyder, at mindst 7 procent af strømmen går tabt til varme under opladningsprocessen.

Ved test, prototypen MVFC har en effektivitet på mindst 97,5 procent, hvilket betyder, at yderligere 4,5 procent af strømmen bruges til at oplade køretøjet, i stedet for at blive spildt som varme. Dette reducerer driftsomkostningerne, øge omsætningen uden at øge omkostningerne for forbrugerne.

"Med andre ord, vi var i stand til at reducere den spildte energi med mere end 60 procent, " siger Srdic.

Journalister kan anmode om en demonstration af prototypen MVFC.

Den nuværende version af MVFC'en oplader med samme hastighed som eksisterende ladestationer. Det er fordi denne iteration af MVFC er designet til at fungere ved 50 kW, som er strømniveauet for en typisk hurtigoplader.

Imidlertid, forskerholdet er i gang med at bygge en næste generation af MVFC, der håndterer meget højere effekt, i stand til at oplade flere køretøjer og oplade dem hurtigere.

"Vi har haft de mere magtfulde, MVFC for flere køretøjer i tankerne i nogen tid, og modtog for nylig finansiering fra Department of Energy til at bygge en næste generations prototype, " siger Lukic, der er vicedirektør for FREEDM Engineering Research Center i NC State.

I multi-port station design, en forsyningsledning er forbundet direkte til en solid-state transformer, (SST), som er en power-elektronik-baseret smart transformer. SST'en føder derefter et lokalt DC mikronet, med batteriopbevaringssystemer og flere opladningsnoder, som køretøjer kan tilsluttes.

"Vi bygger fem opladningsnoder ind i prototypen, men der kunne være dobbelt så mange eller flere, " siger Lukic.

Multiport MVFC vil have en ratingkapacitet på en megawatt, med hver opladningsknude i stand til at levere op til 350 kW strøm. Opgraderingen fra 50 kW til 350 kW betyder, at et køretøj kan lades op til syv gange hurtigere.

"Vi leder i øjeblikket efter industripartnere til at hjælpe os med at flytte fra vores fuldt funktionelle prototyper til markedspladsen, " siger Lukic.

Udviklingen af ​​den eksisterende MVFC-prototype blev udført med støtte fra PowerAmerica Institute, et offentligt-privat forskningsinitiativ i NC State og finansieret af DOE's Office of Energy Efficiency and Renewable Energy (EERE). Udviklingen af ​​MVFC-prototypen til flere køretøjer finansieres af EERE. FREEDM blev oprettet med støtte fra National Science Foundation.