Il sistema di ricarica ad alta tensione megawatt è rivolto al traffico pesante...

L’infrastruttura di ricarica per il trasporto di merci pesanti e passeggeri alimentato a batteria svolge un ruolo decisivo per il successo della inversione del traffico. Di conseguenza aumentano le capacità di carica necessarie e di conseguenza anche le tensioni della batteria e di carica. Il progetto congiunto "HV-MELA-BAT", coordinato dal Fraunhofer Institute ISE (Friburgo, Germania), mira quindi a sviluppare i necessari convertitori elettronici di potenza e un sistema di contatti per correnti e tensioni elevate. Un accumulatore tampone deve garantire la piena potenza di ricarica anche nei punti di connessione alla rete con potenza limitata. Altri partner del progetto sono Motion Control & Power Electronics GmbH, STS Spezial-Transformatoren Stockach GmbH, Mercedes-Benz Energy e l'Istituto Fraunhofer per i trasporti e i sistemi infrastrutturali IVI.

"Il progetto si concentra sull'ulteriore sviluppo dell'infrastruttura di ricarica rapida esistente basata sullo standard CCS verso il futuro standard del sistema di ricarica Megawatt. Ciò pone nuove sfide sia per l'elettronica di potenza che per il sistema di contatto", spiega il coordinatore del progetto Stefan Reichert del Fraunhofer ISE.

Gli aspetti centrali del progetto di ricerca sono i convertitori elettronici di potenza, il raddrizzatore lato rete e l'interconnessione modulare dei convertitori DC/DC per l'isolamento galvanico e per l'adattamento delle tensioni di carica alla batteria del veicolo. Il sistema verrà integrato con un accumulatore tampone di batterie usate per autoveicoli, in modo che le future stazioni di ricarica possano essere utilizzate anche con una bassa potenza di connessione alla rete.

L’obiettivo è rendere il sistema in grado di affrontare la più ampia gamma possibile di tensioni di ricarica e veicoli, garantendo così la compatibilità verso il basso. Concettualmente verrà studiata anche l'interconnessione di un massimo di quattro punti di ricarica da 250 kW e l'integrazione di fonti e assorbitori rigenerativi all'interno del sistema.

Il sistema di ricarica MCS e il relativo accumulatore tampone verranno allestiti e valutati presso il Centro per l'elettronica di potenza e le reti sostenibili del Fraunhofer ISE. Per implementare i convertitori elettronici di potenza e i sistemi di contatto per la futura infrastruttura di ricarica ad alta potenza, questi componenti devono essere in grado di elaborare tensioni continue fino a 1250 V. Inoltre, gli ingegneri devono sviluppare topologie efficienti e trasformatori induttivi con molto frequenze di clock elevate come parte del progetto.

L'aumento della tensione di carica fino a 1250 V consente un'elevata potenza di carica con correnti di carica moderate. Tuttavia, l’aumento della tensione di carica richiede l’uso di nuove topologie di circuito efficienti nonché di interruttori a semiconduttore appropriati. Il convertitore elettronico di potenza centrale, che crea un isolamento galvanico tra la rete e la batteria del veicolo, è stato sviluppato e costruito da Fraunhofer ISE. Dovrebbe essere altamente efficiente e compatto allo stesso tempo. Utilizzando interruttori a semiconduttore in carburo di silicio (SiC) si devono ottenere frequenze di clock elevate.

Con la frequenza del clock aumentano anche i requisiti sui componenti induttivi (ad es. trasformatori). A questo scopo STS sta sviluppando un trasformatore estremamente compatto. Gli altri convertitori elettronici di potenza, come il raddrizzatore attivo e un convertitore buck a commutazione forzata, sono forniti da M&P. Per questa applicazione Mercedes-Benz Energy sta sviluppando un sistema di accumulo modulare ricavato da batterie di seconda vita per autoveicoli. Il Fraunhofer IVI fornisce un sistema di contatto in grado di contattare correnti superiori a 1500 A.

Il progetto è sostenuto dal Ministero federale tedesco dell’economia e della protezione del clima (BMWK) e durerà fino a luglio 2025.

https://www.ise.fraunhofer.de/en.html