Un consorțiu european de 45 de parteneri dezvoltă un încărcător bidirecțional de doar 4 litri pentru vehicule electrice, utilizând semiconductori GaN. Inițiativa vizează eficiență crescută, costuri mai mici și integrare facilă în gama largă de EV-uri din Europa.
Transformări în designul încărcătoarelor onboard pentru EV
HiPower 5.0, un nou proiect european axat pe tehnologie, promite să schimbe paradigmele încărcării electrice pentru vehicule. Pornind de la constatarea că OBC-urile (on-board charger) existente ating limite de eficiență, mărime și fiabilitate, partenerii din proiect propun o abordare radical nouă. Din 2024, cercetătorii Fraunhofer Institute for Reliability and Microintegration IZM au demonstrat că miniaturizarea încărcătoarelor este fezabilă. Acum, HiPower 5.0 avansează spre soluții și mai compacte și eficiente, folosind semiconductori din nitrură de galiu (GaN).
Acest tip de încărcător transformă curentul din rețeaua electrică pentru a putea fi stocat de bateriile EV. Odată cu intensificarea cererii pentru încărcare rapidă și putere ridicată, constrângerile legate de eficiență, spațiu și răcire devin tot mai pregnante pentru producători și utilizatori. Tehnologia GaN propusă de HiPower 5.0 urmărește atât să reducă dimensiunea, cât și să sporească eficiența sistemelor de încărcare pentru viitoarele generații de EV-uri europene.
Nitrura de galiu: avantajele pentru electronica EV
Una dintre principalele inovații urmărite este implementarea semiconductoarelor GaN cu comutație bidirecțională, dezvoltate de Infineon și alți parteneri. Aceste componente permit control eficient al fluxului de energie în ambele sensuri. Prin urmare, încărcătorul poate gestiona atât încărcarea bateriei, cât și – în scenariile viitoare de tip V2G (vehicle-to-grid, adică returnarea energiei către rețea) – descărcarea controlată. Beneficiul principal: aceeași piesă electronică poate înlocui două componente separate, reducând complexitatea hardware și optimizând atât dimensiunea, cât și costul sistemului OBC.
Spre exemplu, consorțiul se concentrează pe realizarea unui încărcător capabil de 22 kW, cu volum de doar 4 litri. Aceasta înseamnă o reducere de până la trei ori față de sistemele OBC convenționale, care ocupă tipic aproximativ 12 litri. Miniaturizarea are impact direct asupra designului EV, putând permite integrarea ușoară în vehicule mai compacte – un subiect relevant pentru piața compactă din Europa și România.
Rolul Fraunhofer IZM și inovații în integrarea circuitelor
Un factor esențial al progresului constă în modul de abordare holistică a circuitului. În loc să perfecționeze fiecare componentă individual, Fraunhofer IZM integrează elementele electronice direct în plăci de circuit imprimat (tehnică numită “embedding”). Aceasta scurtează traseele curentului, optimizează disiparea termică și reduce pierderile energetice.
Prima demonstrație a unui astfel de încărcător compact (22 kW, volum restrâns) a avut loc în 2024 la evenimentul PCIM Europe, însă acel prototip nu includea tehnologia GaN bidirecțională. Versiunea aflată în dezvoltare promite să combine avantajele structurale cu cele ale cipurilor GaN, ceea ce ar putea reprezenta un salt tehnologic pentru întreaga industrie auto electrică europeană.
Colaborare europeană: lanț valoric 100% comunitar
HiPower 5.0 consolidează expertiza din zece țări europene, aducând laolaltă peste 45 de participanți: doi producători auto (OEM), 21 furnizori Tier-1/2, șase companii de electronice de putere, zece universități și șapte institute de cercetare. Pentru industria din România și Europa Centrală, implicarea întregului lanț valoric european promite produse finale dezvoltate și fabricate pe continent, ceea ce reduce dependența de furnizori extracomunitari.
Oportunitățile identificate nu se limitează la industria auto. Aplicabilități similare se conturează și pentru transportul naval – un domeniu tot mai des vizat de conversia la propulsie electrică. Publicul român ar putea beneficia, pe viitor, de transfer tehnologic către infrastructura de încărcare sau producție locală de componente avansate pentru EV.
Finanțare, calendar și impact potențial pentru piața din România
Bugetul total al proiectului se ridică la 33.700.000 EUR, fiind asigurat de Uniunea Europeană și statele membre, cu participarea Ministerului German al Educației și Cercetării (5.740.000 EUR) și a landului Saxonia (120.000 EUR). Calendarul prevede activități până în iunie 2028, cu start efectiv în august 2025.
Rezultatele anticipate ale proiectului pot influența rapid tendințele de adopție EV în România. Dimensiunile scăzute ale sistemelor OBC vor permite integrarea lor și în modele compacte populare la nivel local (hatchback-uri, SUV-uri urbane), iar beneficiile pentru fiabilitate și cost ar putea impulsiona și achiziția flotelor electice de către companiile românești. Mai mult, dacă proiectul va genera soluții viabile pentru piață în perioada post-2028, lanțul de aprovizionare european poate stimula noi investiții sau parteneriate și pe piața noastră.
Provocări tehnice și perspective de viitor
Reducerea sistemelor OBC la un volum de doar patru litri, fără a compromite performanța la 22 kW, rămâne o provocare semnificativă. Integrarea cipurilor GaN și abordarea holistică a designului ar putea deveni standard industrial dacă rezultatele proiectului HiPower 5.0 se dovedesc solide. Progresul va depinde de colaborarea eficientă între cercetare, industrie și producători auto – inclusiv din Europa Centrală și de Est.
Deși până la comercializare mai sunt pași de făcut, implicațiile pe termen lung sunt clare: tehnologiile avansate de încărcare și miniaturizare a componentelor pot accelera adoptarea vehiculelor electrice atât la nivel european, cât și local. Pentru piața românească, aceasta ar însemna acces la modele EV mai versatile și potențial mai accesibile.