Onderzoekers van de North Carolina State University hebben een snellader voor elektrische voertuigen gebouwd die minstens 10 keer kleiner is dan bestaande systemen en 60 procent minder stroom verspilt tijdens het laadproces. zonder de oplaadtijd op te offeren. Het team bouwt nu aan een versie die voertuigen sneller kan opladen, en tegelijkertijd meerdere voertuigen opladen.

De nieuwe technologie wordt een middenspanningssnellader (MVFC) genoemd.

Gebruikelijke, 50 kilowatt (kW) state-of-the-art laders bevatten een distributietransformator, die 1000 kilogram weegt, en een aparte snellader, die 200 tot 600 kg weegt. Om het gewicht te ondersteunen, dit transformator-en-ladersysteem moet meestal op een betonnen plaat worden geïnstalleerd.

De transformator krijgt stroom van een middenspanningslijn van het nutsbedrijf en verlaagt de spanning naar 480 V, zodat deze door de snellader kan worden gebruikt. De snellader neemt de wisselspanning en zet deze om in gelijkspanning die compatibel is met de batterij van het elektrische voertuig.

"Onze 50 kW MVFC weegt slechts ongeveer 100 kilogram en kan aan de muur of op een paal worden gemonteerd, " zegt Srdjan Lukic, een universitair hoofddocent elektrotechniek bij NC State en een van de onderzoekers die de technologie hebben ontwikkeld. "De MVFC doet het werk van zowel de transformator als de snellader, rechtstreeks van een middenspanningsleiding stroom nemen en deze omzetten voor gebruik in een batterij van een elektrisch voertuig.

"Deze nieuwe aanpak biedt vier keer meer vermogen uit dezelfde systeemvoetafdruk, tegelijkertijd de installatiekosten van het systeem verlagen, " zegt Srdjan Srdic, een onderzoeksprofessor bij NC State die ook werkte aan de ontwikkeling van de technologie.

De onderzoekers waren in staat om de technologie zo veel kleiner te maken, gedeeltelijk, omdat ze halfgeleiderapparaten met een brede bandgap gebruikten. Dit maakte de technologie ook energiezuiniger.

Momenteel, de beste transformator- en laadstations hebben een efficiëntie tot 93 procent, wat betekent dat tijdens het laadproces ten minste 7 procent van het vermogen aan warmte verloren gaat.

Bij het testen, het prototype MVFC heeft een efficiëntie van minimaal 97,5 procent, wat betekent dat nog eens 4,5 procent van het vermogen wordt gebruikt om het voertuig op te laden, in plaats van te worden verspild als warmte. Dit verlaagt de bedrijfskosten, de omzet verhogen zonder de kosten voor de consument te verhogen.

"Met andere woorden, we hebben de verspilde energie met meer dan 60 procent kunnen verminderen, ' zegt Srdic.

Verslaggevers kunnen een demonstratie aanvragen van het prototype MVFC.

De huidige versie van de MVFC laadt met dezelfde snelheid als bestaande laadpalen. Dat komt omdat deze iteratie van de MVFC is ontworpen om te werken op 50 kW, dat is het vermogensniveau van een typische snellader.

Echter, het onderzoeksteam is bezig met het bouwen van een volgende generatie MVFC die veel meer vermogen aankan, in staat om meer voertuigen op te laden en sneller op te laden.

"We hebben de sterkere, MVFC met meerdere voertuigen al geruime tijd in gedachten, en ontving onlangs financiering van het ministerie van Energie om een ​​prototype van de volgende generatie te bouwen, " zegt Lucic, die de adjunct-directeur is van het FREEDM Engineering Research Center bij NC State.

In het ontwerp met meerdere poorten, een nutsleiding is rechtstreeks aangesloten op een halfgeleidertransformator, (SST), dat is een op vermogenselektronica gebaseerde slimme transformator. De SST voedt vervolgens een lokaal DC-microgrid, met batterijopslagsystemen en meerdere laadknooppunten waarop voertuigen kunnen worden aangesloten.

"We bouwen vijf oplaadpunten in het prototype, maar het kunnen er twee keer zoveel zijn of meer, ' zegt Lukic.

De multi-port MVFC zal een nominale capaciteit hebben van één megawatt, waarbij elk laadknooppunt tot 350 kW aan vermogen kan leveren. De upgrade van 50 kW naar 350 kW betekent dat een voertuig tot zeven keer sneller kan worden opgeladen.

"We zijn momenteel op zoek naar industriële partners om ons te helpen van onze volledig functionele prototypes naar de markt te gaan, ' zegt Lukic.

De ontwikkeling van het bestaande MVFC-prototype gebeurde met steun van het PowerAmerica Institute, een publiek-privaat onderzoeksinitiatief ondergebracht bij NC State en gefinancierd door DOE's Office of Energy Efficiency and Renewable Energy (EERE). De ontwikkeling van het MVFC-prototype met meerdere voertuigen wordt gefinancierd door EERE. FREEDM is gemaakt met steun van de National Science Foundation.