Forschende am Fraunhofer IZM haben einen besonders kompakten 22kW-On-Board-Charger (OBC) aufgebaut und dafür zuvor mehrere benötigte Komponenten neu entwickelt.
Eine dieser Komponenten ist ein Sinus-Amplituden-Converter (SAC) – ein resonanter Hochfrequenz-Transformator, der zunächst die galvanische Isolation der Fahrzeugbatterie vom Versorgungsnetz gewährleistet. Dabei verwendeten die Forschenden Galliumnitrid-Halbleiter (GaN), um den Transformator mit 1,3 MHz takten zu können.
Durch diese hohen Taktfrequenzen konnten sie die Bauteile gänzlich anders auslegen. So haben die Forschenden eine flache PFC-Drossel mit Leiterplattentechnik aufgebaut, die vier magnetisch gekoppelten Wicklungen auf einem gemeinsamen Ferritkern aufweist. Das hat den großen Vorteil einer kostengünstigen maschinellen Fertigung und spart gegenüber konventionellen Drosseln viel Platz.
Der darauf aufbauende OBC nimmt ein Volumen von drei Litern in Anspruch und ist damit halb so groß wie gängige Ladegräte. Gleichzeitig konnte die Ladeleistung von 11 auf 22 kW verdoppelt werden.
Das Modul ist mit 400- und 800-Volt-Batterien kompatibel und hat einen Wirkungsgrad von über 97 Prozent. Nicht zuletzt kann der OBC bidirektional betrieben werden. (jr)
