Denne skal gjøre elbilen din enda litt mer effektiv. (Bilde: Hella/GaN Systems)

LADE ELBIL

Denne skal gjøre elbillading 50 prosent mer effektiv

Transistorer av galliumnitritt skal sørge for at du sløser vekk mindre strøm når du lader elbilen.

Har du tenkt over at en del av strømmen du forsyner elbilen din med aldri når frem til batteriet?

Om du «fyller på» 300 kilowattimer på batteriet i løpet av en måned, kan 18 kilowattimer gå tapt.

Det skyldes virkningsgraden til ombordladeren. En ny løsning skal redusere dette tapet. 

Laderen som er bygget inn

Ombordladeren er en svært vital del av enhver elbil. Dette er komponenten som lar deg lade batteriet fra en vanlig stikkontakt.

Alle elbiler har en slik, som enkelt sagt gjør om en- eller trefase vekselstrøm til likestrøm til lading av batteriet.

Ombordladeren har en gitt virkningsgrad, som betyr hvor mye av effekten fra strømnettet som når frem til batteriet. I de fleste tilfeller er virkningsgraden rundt 94 prosent.

Altså går seks prosent av strømmen du forsyner elbilen med bort i varmetap.

Om du bruker 300 kilowattimer i måneden, for eksempel om bilen har et batteri med 20 kilowatttimer kapasitet og du bruker halve kapasiteten hver dag, kan 216 kilowattimer gå tapt over et år.

50 prosent mindre varmetap

Transistorer av galiumnitrid skal gi høyere virkningsgrad og forenkle konstruksjonen av elbilladere.
Transistorer av galiumnitrid skal gi høyere virkningsgrad og forenkle konstruksjonen av elbilladere. Foto: GaN Systems

En ny ombordlader fra Hella, utviklet i samarbeid med GaN Systems og Kettering-universitetet i Flint, Michigan i USA, øker virkningsgraden til 97 prosent ved å ta i bruk halvledere av galliumnitrid.

En økning på tre prosentpoeng høres kanskje ikke ut som all verden, men det er snakk om en tapsreduksjon på 50 prosent. 216 tapte kilowattimer blir til 108.

Lavere tap enn silisium

Transistorer av galliumnitrid har ifølge en uttalelse GaN Systems har gitt til Teknisk Ukeblad via PR-byrået deres, signifikant lavere tap sammenlignet med silisiumtransistorer. 30 til 40 ganger lavere, hevder de. 

Andre tap vil være like, uansett hva slags halvlederteknologi som brukes. Dette er overføringstap, eller enkelt sagt tap som oppstår på grunn av motstand i systemet.

Den nye laderen er også designet på en annen måte enn øvrige ladere, ved at den eliminerer en komponent som frakter likestrøm fra en del av laderen til en annen. 

Kutter et steg

Mens de fleste ombordladere består av tre hovedkomponenter, er en av disse kuttet vekk i den nye designen. 

Vanligvis likeretter laderen strøm fra nettet, så vekselretter denne til høyfrekvent vekselstrøm, som deretter likerettes til likestrøm igjen. Hvert av disse stegene koster to prosent virkningsgrad. 

Den nye designen konverterer vekselstrøm fra nettet direkte til høyfrekvent vekselstrøm, slik at ett av stegene sløyfes. Rent praktisk fjernes en stor likestrømskondensator. Metoden er beskrevet i en artikkel publisert på IEEE Explorer.

En nyere artikkel hevder dessuten til at metoden kan gi en virkningsgrad på 98 prosent.

Må slankes

Å fjerne komponenter gjør også ombordladeren mindre og lettere enn eksisterende løsninger, noe som er viktig for bilprodusentene. 

Fremtidige ombordladere vil måtte bli mindre, og enda mer effektive enn i dag, blant annet for å gjøre det praktisk å utstyre elbilene med trådløs lading.

Her vil det være nødvendig å holde kontroll på virkningsgraden, slik at så lite energi som mulig sløses vekk.

En del av energien forsvinner ut som varme når bilen lader.
En del av energien forsvinner ut som varme når bilen lader. Foto: Eirik Helland Urke

Kraftelektronikkprodusenten Delta publiserte i fjor resultater som viste at ladere vanligvis hadde en energitetthet på 0,75 kW per liter. Det vil si kraft sammenlignet med den fysiske størelsen på laderen.

Etter å ha testet ut galliumnitridransistorer fra Transphorm, klarte de å øke dette til 1,125 kW per liter, altså en økning på 50 prosent.

GaN Systems hevder at deres nye modul er på 2,6 kW per liter, altså nærmere 3,5 ganger høyere enn vanlige ladere, og 2,3 ganger høyere enn resultatene Delta klarte å oppnå i fjor.

Altså skal det være mulig å pakke en ombordlader med 6,6 kilowatt på 2,5 liter. Til sammenligning vil en ombordlader ta opp 8,8 liter dersom tettheten er 0,75 kW per liter.

Siden de tidlige dagene har det vært mye å hente i å øke effektiviteten til laderne. De tidlige elbilene hadde ombordladere med en virkningsgrad på 80 prosent. 

Rulles ut i 2018

Det er i første omgang Hella som skal lage en lader basert på den nye designen, men en rekke andre produsenter skal også benytte seg av design fra GaN Systems. De regner med at ombordladerne vil komme i salg med elbilmodeller fra 2018.

GaN Systems' transistorer var for øvrig også involvert i Google og IEEEs «Little Box Challenge», en konkurranse hvor målet var å designe og bygge en småskala likeretter med en energitetthet på mer enn 3 kilowatt per liter. 

Mer enn 2000 lag var påmeldt, blant disse kom 18 til finalen. Vinneren ble CE+T Power, som laget en 2 kVA likeretter med en energitetthet på 8,7 kW per liter. De stakk av med premien på 1 million dollar.

Få med deg «Nordic EV Summit 2017» den 7. februar 2017.

Kommentarer (8)

Kommentarer (8)