Het CEA, een grote speler op het gebied van research en development, en Renault Group, pionier en expert op het vlak van elektrische voertuigen, werken al samen aan toekomstige generaties van V2G-technologie, die tegen het einde van dit decennium uitgerold kunnen worden. Op weg naar die uitrol hebben het CEA en Renault Group samen een nieuwe elektronische architectuur voor een vermogensomvormer ontwikkeld, die is geïntegreerd in de boordlader van het voertuig. De nieuwe omvormer1 is het resultaat van bijna drie jaar onderzoek en elf gezamenlijke patenten. De omvormer is ontwikkeld met innovatieve materialen en compacter dan eerdere versies. Ook is het energieverlies met 30% gereduceerd, waardoor het voertuig sneller kan opladen en de batterij langer meegaat. Nog een voordeel is dat deze omvormer bi-directioneel laden mogelijk maakt, zodat het voertuig ook stroom kan terug leveren aan het elektriciteitsnet.

INNOVATIEVE MATERIALEN

De R&D-teams van het CEA en Renault Group bundelden hun kennis en ervaringen op gebied van elektronica. Daarbij gaat het vooral om halfgeleidermaterialen met brede bandafstand, van zowel galliumnitride (GaN) en siliciumcarbide (SiC).

De nieuwe architectuur is gebaseerd op deze halfgeleidermaterialen met brede bandafstand en maakt het mogelijk om de energieverliezen bij het omvormen met 30% te beperken. Ook ontstaat minder warmte, waardoor het omvormingssysteem gemakkelijker is te koelen.

EEN MEER COMPACTE LADER

De ingenieurs hebben er ook aan gewerkt om de actieve (halfgeleiders) en passieve (condensatoren en inductiespoelen) componenten te optimaliseren en daarmee de omvang en de kosten van de lader te reduceren. Dankzij de toepassing van ferrietmaterialen die speciaal zijn ontwikkeld voor hoge frequenties en het toepassen van een vormende injectie (Power Injection Molding) is de omvormer compacte geworden.

BETERE PRESTATIES

De nieuwe omvormerarchitectuur biedt een laadvermogen tot 22 kW (3-fasen). Hiermee kan het voertuig sneller laden en gaat de batterij langer mee. Het zorgt er ook voor dat de lader bi-directioneel fungeert, zodat de batterij niet alleen kan worden opgeladen, maar energie uit de batterij ook kan worden terug geleverd aan het net. Bij aanwezigheid van een bi-directionele meter, kan de energie van het voertuig ook worden gebruikt om een huishouden van stroom te voorzien. De nieuwe technologie is geschikt voor de elektromagnetische compatibiliteitsstandaarden (EMC-standaarden) van het elektriciteitsnetwerk en het voertuig.

Jean-François Salessy, Vice-President Advanced Engineering bij Renault Group, legt uit: “Dit project met het CEA heeft onze verwachtingen overtroffen en laat zien dat de verwachte prestaties op gebied van efficiëntie en omvang mogelijk zijn. Het biedt nieuwe, grote kansen voor aandrijfelektronica. Het is nu nog een echte uitdaging voor elektrische voertuigen om de capaciteit van de batterij optimaal te benutten. Met bi-directioneel laden kan het voertuig het elektriciteitsnetwerk van stroom voorzien en kan de gebruiker besparen op energiekosten.”

“We zijn trots dat we Renault Group bij deze ontwikkeling kunnen ondersteunen”, zegt Sébastien Dauvé, CEO van CEA-Leti. “We hebben de visie van Renault Group met betrekking tot de elektrificatie van het voertuig en de aandrijflijn kunnen samenbrengen met de vaardigheden van onze teams op het gebied van omvormers en bijbehorende componenten. Uiteindelijk kwamen we tot een architectuur die is aangepast op de behoeften van de gebruiker en extra toegevoegde waarde biedt.”

François Legalland, CEO van CEA-Liten: “Het gebruik van innovatieve materialen van de gezamenlijke patenten van Renault Group en het CEA maakt het mogelijk om de voor deze ontwikkeling zo belangrijke omvormer te produceren. De omvormer maakt het mogelijk om het systeem compacter te maken en toch prestaties te leveren die meer dan baanbrekend zijn.”