I ricercatori della North Carolina State University hanno costruito un caricabatterie rapido per veicoli elettrici che è almeno 10 volte più piccolo dei sistemi esistenti e spreca il 60% in meno di energia durante il processo di ricarica, senza sacrificare il tempo di ricarica. Il team sta ora costruendo una versione in grado di caricare i veicoli più rapidamente, caricando anche più veicoli contemporaneamente.

La nuova tecnologia è chiamata caricabatterie rapido a media tensione (MVFC).

Convenzionale, I caricabatterie all'avanguardia da 50 kilowatt (kW) includono un trasformatore di distribuzione, che pesa 1000 chilogrammi, e un'unità di ricarica rapida separata, che pesa da 200 a 600 kg. Per sostenere il peso, questo sistema di trasformatore e caricabatterie di solito deve essere installato su una soletta di cemento.

Il trasformatore prende l'alimentazione da una linea di media tensione di rete e riduce la tensione a 480 V in modo che possa essere utilizzata dal caricabatterie rapido. Il caricabatterie rapido prende la tensione CA e la converte in tensione CC compatibile con la batteria del veicolo elettrico.

"Il nostro MVFC da 50 kW pesa solo circa 100 chilogrammi e può essere montato a parete o su palo, "dice Srdjan Lukic, un professore associato di ingegneria elettrica presso la NC State e uno dei ricercatori che hanno sviluppato la tecnologia. "Il MVFC fa il lavoro sia del trasformatore che del caricatore veloce, prelevando energia direttamente da una linea di media tensione e convertendola per l'utilizzo in una batteria per veicoli elettrici.

"Questo nuovo approccio offre quattro volte più potenza con lo stesso ingombro del sistema, riducendo allo stesso tempo i costi di installazione del sistema, "dice Srdjan Srdic, un professore di ricerca presso NC State che ha anche lavorato allo sviluppo della tecnologia.

I ricercatori sono stati in grado di rendere la tecnologia molto più piccola, in parte, perché utilizzavano dispositivi a semiconduttore ad ampio bandgap. Ciò ha anche reso la tecnologia più efficiente dal punto di vista energetico.

Attualmente, le migliori stazioni di trasformatore e caricabatterie sono segnalate come aventi un'efficienza fino al 93 percento, il che significa che almeno il 7% della potenza viene perso a causa del calore durante il processo di ricarica.

Nella prova, il prototipo MVFC ha un'efficienza di almeno il 97,5%, il che significa che un ulteriore 4,5 percento della potenza viene utilizzato per caricare il veicolo, piuttosto che essere sprecato come calore. Ciò riduce i costi operativi, aumentare le entrate senza aumentare i costi per i consumatori.

"In altre parole, siamo stati in grado di ridurre lo spreco di energia di oltre il 60 percento, " dice Srdic.

I giornalisti possono richiedere una dimostrazione del prototipo MVFC.

L'attuale versione di MVFC si ricarica alla stessa velocità delle stazioni di ricarica esistenti. Questo perché questa iterazione dell'MVFC è stata progettata per funzionare a 50 kW, che è il livello di potenza di un tipico caricabatterie veloce.

Però, il team di ricerca sta costruendo un MVFC di nuova generazione che gestisce una potenza molto più elevata, in grado di caricare più veicoli e ricaricarli più rapidamente.

"Abbiamo avuto il più potente, MVFC multi-veicolo in mente da tempo, e recentemente ha ricevuto finanziamenti dal Dipartimento dell'Energia per costruire un prototipo di prossima generazione, "dice Luca, chi è il vicedirettore del FREEDM Engineering Research Center presso lo stato NC.

Nella progettazione della stazione multiporta, una linea di servizio è collegata direttamente a un trasformatore a stato solido, (SST), che è un trasformatore intelligente basato sull'elettronica di potenza. L'SST quindi alimenta una microrete DC locale, con sistemi di accumulo della batteria e più nodi di ricarica a cui i veicoli possono collegarsi.

"Stiamo costruendo cinque nodi di ricarica nel prototipo, ma potrebbero essere il doppio o più, "dice Luca.

Il multiporta MVFC avrà una capacità nominale di un megawatt, con ogni nodo di ricarica in grado di fornire fino a 350 kW di potenza. L'aggiornamento da 50 kW a 350 kW significa che un veicolo può essere ricaricato fino a sette volte più velocemente.

"Attualmente stiamo cercando partner del settore che ci aiutino a passare dai nostri prototipi completamente funzionali al mercato, "dice Luca.

Lo sviluppo del prototipo MVFC esistente è stato effettuato con il supporto del PowerAmerica Institute, un'iniziativa di ricerca pubblico-privata ospitata presso NC State e finanziata dall'Office of Energy Efficiency and Renewable Energy (EERE) del DOE. Lo sviluppo del prototipo MVFC multi-veicolo è finanziato da EERE. FREEDM è stato creato con il supporto della National Science Foundation.