Репортаж от Wedoany，Европейский проект HiPower 5.0 разрабатывает новое поколение бортовых зарядных устройств для электромобилей, стремясь уменьшить размеры, повысить эффективность и одновременно контролировать стоимость системы. Завершение проекта запланировано на 2028 год. Основным результатом проекта в автомобильной сфере станет бортовое зарядное устройство мощностью 22 кВт, объем которого составляет всего 4 литра, в то время как средний показатель аналогичных продуктов на текущем рынке составляет около 12 литров.
Выбросы от автомобильного транспорта составляют 80% от общего объема выбросов транспортного сектора ЕС. В этом контексте электрификация транспортных средств зависит от прогресса ключевых компонентов, таких как бортовые зарядные устройства (OBC). Бортовое зарядное устройство устанавливается на электромобиле и отвечает за преобразование электроэнергии из сети в энергию, пригодную для зарядки аккумулятора. При увеличении потребности в мощности традиционные решения на основе кремния ограничены из-за более высоких потерь энергии, большего тепловыделения и больших габаритов конструкции. Эти ограничения особенно сказываются на зарядных устройствах высокой мощности, которые часто требуют более сложных систем охлаждения и с трудом подходят для небольших транспортных средств.
Проект HiPower 5.0 решает эту проблему за счет использования полупроводников на основе нитрида галлия (GaN), предоставленных партнером проекта Infineon Technologies. Технологической основой является двунаправленный монолитно интегрированный GaN-ключ, предназначенный для управления двунаправленным током. Согласно информации, опубликованной ответственным за автомобильные приложения партнером — Институтом надежности и микроинтеграции Фраунгофера (Fraunhofer Institute for Reliability and Microintegration), такая архитектура позволяет одному GaN-ключу выполнять функции двух традиционных полупроводников, снижая сложность системы и открывая новые возможности для интеграции. Институт надежности и микроинтеграции Фраунгофера предоставил опыт в области корпусирования и разработки систем для оптимизации всего зарядного устройства, а не только его отдельных компонентов.
Консорциум HiPower 5.0 использует целостный подход к системе, интегрируя электронные компоненты непосредственно на печатную плату. Такой подход сокращает количество критических соединений, снижает потери энергии и оптимизирует использование пространства, способствуя созданию более компактных и эффективных зарядных устройств. Сфера проекта не ограничивается автомобильной отраслью; также оценивается его применение в морском транспорте.
В течение проектного цикла консорциум будет работать над шестью вариантами использования. Три из них сосредоточены на: новом поколении двунаправленных блокирующих ключей для значительного снижения потерь при переключении и проводимости; гибридном многоуровневом автомобильном инверторе, оптимизированном по эффективности и стоимости; новом поколении вспомогательных преобразователей для легковых и грузовых автомобилей. Еще три варианта использования включают: полностью интегрированную электрическую силовую установку для повышения эффективности, надежности и устойчивости; цифровой двойник трехфазного инвертора на основе GaN-компонентов; а также морское решение с интегрированным инвертором и электродвигателем, высокомощное зарядное устройство для судов, источник питания постоянного тока на 3 кВ с изоляцией и твердотельный автоматический выключатель для судовой сети постоянного тока.
