Mit der zunehmenden Beliebtheit von Elektrofahrzeugen steht das Schnellladen vor der Herausforderung, Leistungen von über 1 MW zu liefern. Herkömmliche Ladestationen sind auf teure Netzfrequenztransformatoren (LFTs) angewiesen, und die mehreren Umwandlungsstufen in Ladestationen erhöhen die Kosten und verringern die Effizienz. Um dieses Problem zu lösen, haben Forscher der Fakultät für Elektrotechnik am Indian Institute of Science (IISc) in Zusammenarbeit mit Delta Electronics India einen neuen Multiport-DC-DC-Wandler auf Basis einer kaskadierten H-Brücke (CHB) entwickelt. Dieser Wandler kann direkt an das Mittelspannungs-Wechselstromnetz (MVAC) angeschlossen werden, ohne dass große und teure LFTs erforderlich sind.

Die in den IEEE Transactions on Industrial Electronics veröffentlichte Studie zeigt, dass dieser Konvertertyp den steigenden Strombedarf von Schnellladestationen für Elektrofahrzeuge decken kann und damit für den Ausbau der indischen Elektrofahrzeug-Infrastruktur von entscheidender Bedeutung ist. Kaushik Basu, außerordentlicher Professor für Elektrotechnik und korrespondierender Autor der Studie, erklärte, aktuelle Hochleistungsladegeräte seien komplex und erforderten mehrere Umwandlungsstufen zwischen Netz, Energiespeicher und Fahrzeugbatterien. Die neue Erfindung vereinfacht diesen Prozess und verbessert die Energieeffizienz um 3–5 %. Im Megawatt-Bereich kann dies Energie sparen, Kosten senken und den Materialbedarf reduzieren, wodurch Ladestationen umweltfreundlicher werden.

Harisyam PV, Erstautor des Artikels und Doktorand am Fachbereich Elektrotechnik, merkte an, dass dieser Konverter besonders für Ladestationen nützlich sei, an denen mehrere Autos gleichzeitig geladen werden müssen, wodurch die Lösung kleiner und kompakter werde.

Neben der Stromumwandlung ermöglicht diese Technologie die Entwicklung kompakter bidirektionaler Ladestationen, die mehrere Fahrzeuge mit Strom versorgen und eine lokale Batteriespeicherung ermöglichen. Sie lassen sich problemlos an erneuerbare Energiequellen wie Solarmodule anschließen. Wenn mehrere Fahrzeuge gleichzeitig laden und das Verteilnetz einen hohen Strombedarf aufweist, kann die lokal gespeicherte Energie zum Laden genutzt werden. Der bidirektionale Konverter kann Netzstrom an die Fahrzeuge übertragen und im Notfall den Strom der Ladestation ins Netz zurückspeisen. So können Ladestationen ohne Stromausfälle betrieben werden und kritische Einrichtungen wie Krankenhäuser bei Stromausfällen versorgt werden.

Das Team baute und testete einen 1,2-Kilowatt-Prototyp im Labormaßstab und stellte fest, dass dieser Gleichstrom zum Laden von Elektrofahrzeugen mit einem Wirkungsgrad von über 95 Prozent liefern konnte. Nun plant das Team, das System zu erweitern, um höhere Lasten bewältigen zu können.

Darüber hinaus bietet die Technologie das Potenzial, in Rechenzentren der nächsten Generation, in Windenergiesystemen und im Schienenverkehr eingesetzt zu werden, wo sie eine effiziente Stromumwandlung direkt bei Mittelspannung ermöglicht. Basu fügte hinzu, das Projekt sei Teil der nationalen Bemühungen Indiens, die Schnellladetechnologie für Elektrofahrzeuge in den nächsten fünf Jahren zu fördern. In Zusammenarbeit mit Delta Electronics wurde am Indian Institute of Technology (IISc) ein 230 Quadratmeter großes Labor eingerichtet, um einen Megawatt-Konverter zu demonstrieren, der einen 200-kW-Bus und ein 50-kW-Auto gleichzeitig direkt über das 11-kV-Netz laden kann.