Questo caricabatterie universale potrebbe semplificare il panorama dei veicoli elettrici

Questo articolo fa parte della nostra esclusiva serie IEEE Journal Watch in collaborazione con IEEE Xplore.

La tecnologia delle batterie per i veicoli elettrici è in rapida evoluzione, il che è un’ottima notizia sia per migliorare i veicoli elettrici sia per affrontare il cambiamento climatico. Tuttavia, la costante evoluzione della tecnologia ha reso difficile la creazione di un’infrastruttura in grado di supportare l’intera gamma di batterie attualmente disponibili, per non parlare di eventuali sviluppi futuri.

In un recente progresso, i ricercatori hanno creato un nuovo caricabatterie in grado di supportare le generazioni presenti e future di pacchi batteria per veicoli elettrici in una vasta gamma di tensioni: qualsiasi cosa tra 120 e 900 volt. La nuova tecnologia è descritta in uno studio pubblicato nell'edizione di settembre di IEEE Transactions on Power Electronics.

I veicoli elettrici di oggi, come Nissan Leaf S, Tesla Model X e Mercedes-Benz EQA, hanno tensioni della batteria che vanno da 250 a 450 V. Ma i veicoli elettrici di prossima generazione, come Rapide E, Lucid Air, Porsche Taycan, Hyundai Ioniq e KIA EV6 avranno pacchi batteria con voltaggi compresi tra 600 e 800 V.

Queste batterie di prossima generazione ridurranno i tempi di ricarica e peseranno meno, il che significa che i veicoli elettrici potranno essere pronti a guidare prima e viaggiare più lontano con una carica completa. "Tuttavia, caricare queste batterie ad alta tensione con i caricabatterie esistenti ne riduce l'efficienza, poiché funzionano al doppio della tensione nominale", afferma Deepak Ronanki, assistente professore presso l'Indian Institute of Technology Madras, a Chennai, in India, e senior IEEE. membro coinvolto nello studio.

Ronanki e il ricercatore di dottorato Harish Karneddi hanno creato un caricabatterie universale in grado di supportare tensioni comprese tra 120 e 900 V, qualcosa che secondo loro non era ancora stato raggiunto altrimenti.

Il caricabatterie di Ronanki e Karneddi è in realtà un caricabatterie a due stadi, con un circuito di correzione del fattore di potenza (PFC) boost-buck front-end seguito da un convertitore DC-DC riconfigurabile. Come suggerisce il termine “boost-buck”, il caricabatterie può aumentare la tensione quando la tensione della batteria è maggiore della tensione di ingresso e, al contrario, diminuire la tensione quando la tensione della batteria è inferiore alla tensione di ingresso.

In una serie di simulazioni ed esperimenti, Ronanki e Karneddi hanno dimostrato che il loro nuovo caricabatterie può caricare in modo sicuro le batterie a qualsiasi tensione compresa tra 120 e 900 V. Sebbene il caricabatterie abbia mostrato un leggero degrado dell'efficienza a punti operativi a tensione inferiore, nell'intervallo da 48 a 900 V. 120 V: ha comunque superato l'efficienza dei caricabatterie convenzionali a tutte le tensioni testate. Il caricabatterie aveva un'efficienza costantemente superiore al 94%.

Ronanki osserva che questo caricabatterie universale potrebbe eliminare la necessità di caricabatterie dedicati per diverse tensioni del pacco batteria e diversi tipi e configurazioni di veicoli. "Inoltre, il caricabatterie potrebbe essere utilizzato come unità portatile, essenzialmente come un kit di emergenza, in caso di guasto del veicolo o di scarica completa del pacco batteria", aggiunge.

I ricercatori intendono commercializzare questa tecnologia come unità di ricarica a bordo per ridurre i costi di produzione dei caricabatterie, nonché come unità di ricarica esterna per fornire un’unità di ricarica per caricare tutti i veicoli elettrici. Hanno depositato un brevetto e stanno collaborando con partner del settore per commercializzare il caricabatterie.

I ricercatori stanno anche cercando di adattare il loro caricabatterie anche ad altri tipi di veicoli. “Stiamo attualmente lavorando per migliorare l’efficienza del caricabatterie in questa regione operativa in modo che lo stesso caricabatterie possa essere utilizzato per biciclette elettriche, biciclette elettriche e auto di piccole dimensioni”, afferma Ronanki.