КПД сверхмощной зарядки для электротранспорта превысил 99%
Переход на электрический транспорт невозможен без параллельного, а лучше опережающего развития соответствующей инфраструктуры. Большой прорыв в этом направлении совершил Институт солнечных энергетических систем им. Фраунгофера.
В коллаборации HV-MELA-BAT с рядом научных и коммерческих организаций он построил систему быстрой зарядки грузовых и легковых электромобилей нового стандарта Megawatt Charging System (MCS).
В рамках исследовательского проекта команда разработала ключевые компоненты, необходимые для сверхмощной зарядки: силовые электронные преобразователи (сетевой выпрямитель, модульное соединение изолированных преобразователей DC/DC и DC/DC-конвертеров для регулировки зарядного напряжения), а также контактную систему для высоких напряжений и токов. Зарядную станцию дополнили буферным накопителем из бывших в употреблении тяговых батарей легковушек. Благодаря этому решению требуемая мощность подключения станции снизилась до 500 кВт; кроме того, буфер сглаживает пиковые нагрузки, уменьшая нагрузку на сеть.
MCS спроектирована гибкой, чтобы охватить максимально широкий диапазон зарядных напряжений и типов транспорта. При этом она сохранила обратную совместимость с существующим стандартом зарядки CCS. Также возможна модульная конфигурация — до четырех зарядных точек по 250 кВт каждая, а также интеграция в систему возобновляемых источников энергии (например, солнечных панелей) и нагрузок. Солнечная энергия может использоваться непосредственно зарядной станцией или направляться в буферный накопитель.
Главная инновация проекта — сверхкомпактный, гальванически изолированный преобразователь DC/DC мощностью 250 кВт. Он работает на частоте до 200 кГц, что позволило уменьшить габариты индуктивных компонентов, таких как высокочастотный трансформатор и резонансный контур. Это снижает материалоемкость и размеры устройства.
Благодаря высокой частоте переключения объемная плотность мощности преобразователя достигает 9 кВт/л, а максимальный КПД составляет 99,26% — мировой рекорд.
Полноценная система зарядки MCS вместе с буферным накопителем смонтирована, введена в эксплуатацию и испытана в Центре силовой электроники и устойчивых энергосистем Института Фраунгофера ISE во Фрайбурге. DC/DC-преобразователи связывают аккумулятор, сеть переменного тока и выход зарядного устройства через общую шину постоянного тока. В испытаниях система обеспечила мощность заряда более одного мегаватта при питании от сети 500 кВт. Недостающие 500 кВт подавал буферный накопитель.
