Forskare vid North Carolina State University har byggt en snabbladdare för elfordon som är minst 10 gånger mindre än befintliga system och slösar bort 60 procent mindre ström under laddningsprocessen, utan att offra laddningstiden. Teamet bygger nu en version som kan ladda fordon snabbare, samtidigt som du laddar flera fordon samtidigt.

Den nya tekniken kallas en medium voltage fast charger (MVFC).

Konventionell, 50 kilowatt (kW) toppmoderna laddare inkluderar en distributionstransformator, som väger 1000 kg, och en separat snabbladdare, som väger 200 till 600 kg. För att stödja vikten, detta transformator-och-laddarsystem behöver vanligtvis installeras på en betongplatta.

Transformatorn tar ström från en mellanspänningsledning och trappar ner spänningen till 480 V så att den kan användas av snabbladdaren. Snabbladdaren tar växelspänningen och omvandlar den till likspänning som är kompatibel med elfordonets batteri.

"Vår 50 kW MVFC väger bara runt 100 kilo och kan monteras på vägg eller stolp, säger Srdjan Lukic, en docent i elektroteknik vid NC State och en av forskarna som utvecklat tekniken. "MVFC gör jobbet med både transformatorn och snabbladdaren, tar ström direkt från en medelspänningsnätledning och konverterar den för användning i ett elfordonsbatteri.

"Det här nya tillvägagångssättet erbjuder fyra gånger mer kraft från samma systemfotavtryck, sänka systeminstallationskostnaderna samtidigt, " säger Srdjan Srdic, en forskningsprofessor vid NC State som också arbetat med att utveckla tekniken.

Forskarna kunde göra tekniken så mycket mindre, till viss del, eftersom de använde halvledarenheter med breda bandgap. Detta gjorde också tekniken mer energieffektiv.

För närvarande, de bästa transformator- och laddstationerna rapporteras ha en verkningsgrad på upp till 93 procent, vilket innebär att minst 7 procent av strömmen går förlorad till värme under laddningsprocessen.

Vid testning, prototypen MVFC har en effektivitet på minst 97,5 procent, vilket innebär att ytterligare 4,5 procent av strömmen används för att ladda fordonet, snarare än att slösas bort som värme. Detta minskar driftskostnaderna, öka intäkterna utan att öka kostnaderna för konsumenterna.

"Med andra ord, vi kunde minska den förlorade energin med mer än 60 procent, " säger Srdic.

Reportrar kan begära en demonstration av prototypen MVFC.

Den nuvarande versionen av MVFC laddar med samma hastighet som befintliga laddstationer. Det beror på att denna iteration av MVFC var designad för att fungera på 50 kW, vilket är effektnivån för en typisk snabbladdare.

Dock, forskargruppen håller på att bygga en nästa generations MVFC som hanterar mycket högre effekt, kan ladda fler fordon och ladda dem snabbare.

"Vi har haft de mer kraftfulla, MVFC för flera fordon i åtanke under en tid, och nyligen fick finansiering från Department of Energy för att bygga en nästa generations prototyp, säger Lukic, som är biträdande direktör för FREEDM Engineering Research Center i NC State.

I flerportsstationsdesignen, en elledning är ansluten direkt till en halvledartransformator, (SST), som är en kraftelektronikbaserad smart transformator. SST:n matar sedan ett lokalt DC-mikronät, med batterilagringssystem och flera laddningsnoder som fordon kan kopplas in i.

"Vi bygger fem laddningsnoder i prototypen, men det kan vara dubbelt så många eller fler, säger Lukic.

Multiport MVFC kommer att ha en klassificeringskapacitet på en megawatt, med varje laddningsnod som kan ge upp till 350 kW effekt. Uppgraderingen från 50 kW till 350 kW gör att ett fordon kan laddas upp till sju gånger snabbare.

"Vi letar för närvarande efter industripartners för att hjälpa oss att gå från våra fullt fungerande prototyper till marknaden, säger Lukic.

Utvecklingen av den befintliga MVFC-prototypen gjordes med stöd från PowerAmerica Institute, ett offentligt-privat forskningsinitiativ inrymt i NC State och finansierat av DOE:s Office of Energy Efficiency and Renewable Energy (EERE). Utvecklingen av MVFC-prototypen för flera fordon finansieras av EERE. FREEDM skapades med stöd från National Science Foundation.