このユニバーサル充電器はEVの状況を簡素化する可能性がある

Aug 08, 2023

この記事は、IEEE Xplore と提携した独占的な IEEE Journal Watch シリーズの一部です。

電気自動車用のバッテリー技術は急速に進化しており、これはEVの改良と気候変動への対処の両方にとって素晴らしいニュースです。 しかし、技術の絶え間ない進化により、将来の開発はもちろんのこと、現在利用可能なあらゆる種類のバッテリーをサポートできるインフラストラクチャを構築することが困難になっています。

最近の進歩として、研究者らは、120 ボルトから 900 ボルトまでの幅広い電圧にわたって、現在および将来の世代の EV 用バッテリー パックをサポートできる新しいバッテリー充電器を開発しました。 この新しい技術は、IEEE Transactions on Power Electronics の 9 月号に掲載された研究で説明されています。

日産リーフ S、テスラ モデル X、メルセデス ベンツ EQA などの現在の EV のバッテリー パック電圧は 250 ～ 450 V です。しかし、Rapide E、Lucid Air、Porsche Taycan などの次世代 EV は、ヒュンダイ Ioniq と KIA EV6 には、600 ～ 800 V の電圧範囲のバッテリー パックが搭載されます。

これらの次世代バッテリーは充電時間を短縮し、重量も軽減するため、EV はより早く走行可能になり、フル充電でより遠くまで走行できるようになります。 「しかし、これらの高電圧バッテリーを既存の充電器で充電すると、定格電圧の 2 倍で動作するため、効率が低下します」と、インド工科大学マドラス校（インド、チェンナイ）の助教授であり、IEEE の上級教授であるディーパック・ロナンキ氏は述べています。研究に関わったメンバー。

ロナンキ氏と博士研究員のハリッシュ・カーネディ氏は、120～900Vの電圧をサポートできる万能充電器を開発したが、これは他の方法ではまだ達成されていなかったという。

Ronanki and Karneddi のバッテリ充電器は、実際には 2 段階の充電器で、フロントエンドの昇圧-降圧力率補正 (PFC) 回路とその後に再構成可能な DC-DC コンバータを備えています。 「昇圧-降圧」という用語が示すように、バッテリ充電器は、バッテリ電圧が入力電圧よりも高い場合に電圧を昇圧し、逆にバッテリ電圧が入力電圧よりも低い場合に電圧を降圧できます。

一連のシミュレーションと実験で、ロナンキ氏とカーネディ氏は、新しい充電器が 120 ～ 900 V の電圧でバッテリーを安全に充電できることを証明しました。ただし、この充電器は、48 ～ 900 V の範囲の低電圧動作点では効率がわずかに低下しました。 120 V — テストしたすべての電圧で従来の充電器の効率を上回りました。 充電器の効率は常に 94% を超えていました。

ロナンキ氏は、このユニバーサル充電器により、さまざまなバッテリーパック電圧やさまざまな車両タイプや構成に対応する専用充電器の必要性がなくなる可能性があると指摘しています。 「また、充電器は、車両の故障やバッテリーパックの過放電の場合に備えて、基本的に緊急キットのようなポータブルユニットとして使用することもできます。」と彼は付け加えました。

研究者らは、この技術を、充電器の製造コストを削減するための車載充電ユニットとして、また、すべてのEVを充電するための1つの充電ユニットを提供する車外充電ユニットとして商品化することを計画している。 彼らは特許を申請しており、充電器の商品化に向けて業界パートナーと協力している最中だ。

研究者らは、充電器を他のタイプの車両にも適用することも検討しています。 「私たちは現在、同じ充電器を電動自転車、電動自転車、小型車に使用できるように、この電圧動作領域での充電器効率の向上に取り組んでいます」とロナンキ氏は言います。