Proyecto "HV-MELA-BAT" para mejorar la experiencia de recarga en alta tensión
Las corrientes cada vez más elevadas durante la carga rápida plantean nuevos retos tanto para la electrónica de potencia como para el sistema de contacto. Como parte del proyecto conjunto 'HV-MELA-BAT' financiado por el gobierno alemán, los investigadores de Fraunhofer quieren ahora encontrar un remedio.
El trasfondo del proyecto no es sólo el desarrollo ulterior de la infraestructura de recarga rápida existente basada en la norma CCS, sino también el futuro sistema de carga megavatio (MCS) para el tráfico pesado impulsado por baterías. Durante mucho tiempo, los 500 amperios definidos anteriormente como el límite superior en CCS apenas eran alcanzados por ningún modelo, o si lo eran, sólo se mantenían durante un corto periodo de tiempo. En los vehículos premium actuales con baterías de más de 100 kWh o incluso en los e-trucks con un contenido energético cinco o seis veces superior, las corrientes elevadas se mantienen durante mucho más tiempo. El próximo MCS, con hasta 3.000 amperios, establece unos requisitos aún mayores.
El proyecto "HV-MELA-BAT" está coordinado por el Fraunhofer ISE y tiene como objetivo desarrollar los convertidores electrónicos de potencia necesarios, así como un sistema de contacto para altas corrientes y tensiones. Una unidad de almacenamiento intermedio, que se construirá y evaluará junto con un sistema MCS en el Centro de Electrónica de Potencia y Redes Sostenibles del Fraunhofer ISE, proporcionará toda la potencia de carga incluso en los puntos de conexión a la red de potencia limitada.
El almacenamiento intermedio consistirá en baterías de segunda mano procedentes de la industria automovilística, en concreto probablemente del socio del proyecto Mercedes-Benz Energy. Con un sistema de almacenamiento de este tipo, las futuras estaciones de recarga de megavatios también deberían poder utilizarse con una potencia de conexión a la red significativamente menor.
Según el comunicado de prensa, el objetivo es que el sistema sea capaz de abordar "la gama más amplia posible de tensiones de carga y vehículos, garantizando así la compatibilidad descendente. Conceptualmente, también se investigará la interconexión de hasta cuatro puntos de recarga de 250 kW cada uno y la integración de fuentes y sumideros regenerativos dentro del sistema".
El punto clave es la tensión de carga de 1.250 voltios: el máximo definido en el MCS. Una tensión de carga más elevada permite una gran potencia de carga incluso con corrientes de carga moderadas. "Sin embargo, aumentar la tensión de carga requiere el uso de nuevas topologías de circuito eficientes, así como de interruptores semiconductores adecuados", afirma el Fraunhofer ISE. "El convertidor electrónico de potencia central, que proporciona aislamiento galvánico entre la red y la batería del vehículo, está siendo desarrollado y construido por Fraunhofer ISE. Debe ser a la vez muy eficiente y muy compacto". Los investigadores pretenden utilizar para ello semiconductores de carburo de silicio.
Los socios del proyecto son Motion Control & Power Electronics (rectificadores activos y un convertidor buck de conmutación dura), STS Spezial-Transformatoren Stockach (transformador altamente compacto), Mercedes-Benz Energy (almacenamiento tampón modular a partir de baterías de segunda vida de automoción) y el Fraunhofer IVI (sistema de contacto para hasta 1.500 amperios). El proyecto cuenta con el apoyo del Ministerio Federal de Economía y Protección del Clima (BMWK) y se prolongará hasta julio de 2025.
