Eksperymentalne porównanie modułów ładowania pojazdów elektrycznych wykonanych w technologii krzemowej i węglika krzemu

• Autorzy: Piasecki Szymon , Załęski Jarosław , Jasiński Marek

Warianty tytułu

EN

Experimental comparison of EV charging modules with silicon and silicon carbide power transistors

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Artykuł przedstawia porównanie sprawności modułów ładowarek o mocy 50 kW, składających się z przekształtników AC/DC i DC/DC. Zaprezentowane moduły zostały opracowane i wdrożone przez firmę Zakład Energoelektroniki Twerd Sp. z o.o. jako moduły szybkiego ładowania pojazdów elektrycznych zapewniające separację galwaniczną między obwodami AC i DC poprzez wysokoczęstotliwościowy transformator. Pierwszy z modułów wykonany jest w tradycyjnej technologii krzemowej (tranzystory IGBT) i topologii umożliwiającej jednokierunkowy przesył energii. Drugi moduł w swojej konstrukcji wykorzystuje tranzystory mocy z węglika krzemu (SiC) i umożliwia dwukierunkowy transfer energii. W artykule przybliżono topologie analizowanych przekształtników oraz zaprezentowano eksperymentalne porównanie sprawności obu modułów współpracujących z baterią pojazdu elektrycznego.

EN

The article presents a comparison of the efficiency of 50 kW charger modules, consisting of AC/DC and DC/DC converters. The presented modules were developed and implemented by Zakład Energoelektroniki Twerd Sp. z o.o. as fast charging modules for electric vehicles ensuring galvanic separation between AC and DC circuits through a high-frequency transformer. The first module is made in traditional silicon technology (IGBT transistors) and a topology that enables unidirectional energy transfer. The second module uses silicon carbide (SiC) power transistors in its design and enables bi-directional energy transfer. The article presents the topologies of the analyzed converters and presents an experimental comparison of the efficiency of both modules cooperating with the electric vehicle battery.

Słowa kluczowe

PL

ładowarka EV; szybka ładowarka DC; SiC MOSFET; Si IGBT; wysoka sprawność; przekształtnik dwustopniowy AC-DC

EN

EV charger; DC/DC; fast DC charger; SiC MOSFET; Si IGBT; high efficiency; two-stages AC/DC converter

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Górnośląski Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe
• Rocznik: 2021
• Tom: Nr 2 (126)
• Strony: 47--52
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., fot., rys., tab.

Twórcy

autor

Piasecki Szymon

• Instytut Sterowania i Elektroniki Przemysłowej, Politechnika Warszawska, Warszawa

autor

Załęski Jarosław

• Zakład Energoelektroniki TWERD Sp. z o.o., Toruń

autor

Jasiński Marek

• Instytut Sterowania i Elektroniki Przemysłowej, Politechnika Warszawska, Warszawa

Bibliografia

• [1]. Ministerstwo Energii “Plan Rozwoju Elektromobilności w Polsce - Energia do przyszłości”, 2018.
• [2]. V. Henze “BloombergNEF’s annual battery price survey finds” raport Bloomberg, dostępny pod adresem: https://about.bnef.com/blog/battery-pack-prices-cited-below-100-kwh-for-the-first-time-in-2020-while-market-average-sits-at-137-kwh/
• [3]. T. Möller, A. Padhi, D. Pinner, A. Tschiesner “The future of mobility is at our doorstep”, raport McKinsey, dostępny pod adresem: https://www.mckinsey.com/industries/automotive-and-assembly/our-insights/the-future-of-mobility-is-at-our-doorstep
• [4]. D. Dobrzański “Przegląd i charakterystyka standardów złączy szybkiego ładowania pojazdów EV”, Maszyny Elektryczne - Zeszyty Problemowe, nr 3/2017, str. 91 -96, 2017.
• [5]. C. Leone, M. Longo, “Modular Approach to Ultra-fast Charging Stations”, J. Electr. Eng. Technol. (2021). https://doi.org/10.1007/s42835-021-00757-x.
• [6]. K. Fotyga, B. Mroczek, „Charakterystyki pracy dwukierunkowej przetwornicy DC/DC do pojazdów elektrycznych i architektura jej komunikacji w systemie operatora sieci elektroenergetycznej” , Maszyny Elektryczne - Zeszyty Problemowe, nr 3/2017 (115), str. 83 -89, 2017.
• [7]. H. Tu, H. Feng, S. Srdic and S. Lukic, "Extreme Fast Charging of Electric Vehicles: A Technology Overview," in IEEE Trans-actions on Transportation Electrification, vol. 5, no. 4, pp. 861-878, Dec. 2019, doi: 10.1109/TTE.2019.2958709.
• [8]. R. Reinhardt, S. Gassó Domingo, B. Amante García, I. Christodoulou, “Macro environmental analysis of the electric vehicle battery second use market” 2017 14th International Conference on the European Energy Market (EEM), DOI: 10.1109/EEM.2017.7982031
• [9]. Y. Fang, S. Cao, Y. Xie; P. Wheeler “Study on bidirectional-charger for electric vehicle applied to power dispatching in smart grid”, 2016 IEEE 8th International Power Electronics and Motion Control Conference (IPEMC-ECCE Asia), DOI: 10.1109/IPEMC.2016.7512726

Uwagi

1.Praca finansowana w ramach VII projektu polsko-tajwańskiego, POLTAJ VII, Path 1, finansowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju oraz projektu „Typoszereg stacji szybkiego ładowania pojazdów elektrycznych prądem stałym DC o mocach 50-200kW” finansowanego przez Kujawsko-Pomorską Agencję Innowacji w ramach projektu „Fundusz Badań i Wdrożeń”.

2.Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).