Renault und CEA entwickeln effizienteren Bordlader

Die Renault Group und das französische Kommissariat für Atomenergie und alternative Energien CEA haben die gemeinsame Entwicklung eines bidirektionalen Ladegeräts mit dem Vernehmen nach hohem Wirkungsgrad angekündigt. Das kompakte und hocheffiziente System soll die Energieverluste beim Laden um 30 Prozent reduzieren und damit die Fahrzeugbatterie deutlich schneller mit Strom versorgen. Außerdem werde es Vehicle-to-Grid-tauglich sein (V2G) und Energie aus dem Akku in das Stromnetz zurückspeisen können, um den Netzbetrieb zu optimieren und die Schwankungen der erneuerbaren Energien auszugleichen. Bisher sind Renault-Modelle nicht für ihre hohe Ladeeffizienz bekannt, insbesondere der Renault Zoe hatte bei einem Test des ADAC im September 2022 extrem schlecht abgeschnitten, mit knapp einem Drittel Stromverlust.

Das Ladegerät soll bis zum Ende des Jahrzehnts in den Serienmodellen von Renault zum Einsatz kommen. Im Mittelpunkt des bidirektionalen Ladegeräts steht eine neue Architektur für elektronische Stromrichter, die direkt in das Ladegerät des Fahrzeugs integriert ist. Der Stromrichter ist das Ergebnis von fast drei Jahren Forschung und vereinigt elf gemeinsame Patente, so der Hersteller. Er besteht aus innovativen Materialien und ist kompakter als bisherige Systeme. Die neue Architektur, die auf Halbleitermaterialien mit breitem Bandabstand wie Galliumnitrid (GaN) oder Siliziumkarbid (SiC) basiert, ermöglicht es, die Energieverluste bei der Spannungsumwandlung um 30 Prozent zu verringern und die Wärmeentwicklung um den gleichen Betrag zu reduzieren, was wiederum die Kühlung des Systems erleichtert.

Weniger Volumen, mehr Leistung

Darüber hinaus konnten die Entwicklungsteams der Renault Group und des CEA durch die Optimierung der aktiven Komponenten (Halbleiter) und passiven Komponenten (Kondensatoren und gewickelte induktive Bauteile) das Volumen und die Kosten des Ladegeräts reduzieren. Unter anderem konnten sie den Spannungswandler kompakter gestalten, indem sie Ferritmaterialien verwenden, die für hohe Frequenzen geeignet sind. Auch das innovative Herstellungsverfahren des Pulverspritzgießens trägt zur Miniaturisierung des Systems bei. Diese neue Wandlerarchitektur ermögliche eine Ladeleistung von bis zu 22 kW im dreiphasigen Betrieb, was ein schnelleres Aufladen des Fahrzeugs ermöglicht und gleichzeitig die Haltbarkeit der Batterie gewährleiste. Außerdem kann das Ladegerät bidirektional betrieben werden, so dass sich die in der Batterie gespeicherte Energie in das Netz zurückspeisen oder zur Deckung des Energiebedarfs eines autonomen Hauses verwenden lässt. Voraussetzung: Das Haus ist mit einem bidirektionalen Zähler ausgestattet. Die Lösung ist mit den Normen für elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) der Netze und des Fahrzeugs kompatibel.

„Das Gemeinschaftsprojekt mit dem CEA hat unsere Erwartungen übertroffen, denn es hat bestätigt, dass wir die erwarteten Leistungen in Bezug auf Effizienz und Kompaktheit erreichen können. Es eröffnet gute Perspektiven für die Leistungselektronik, die im Elektrofahrzeug eine echte Herausforderung darstellt, um die Kapazitäten der Batterien optimal zu nutzen. Mit der bidirektionalen Aufladung unterstützt das Fahrzeug das Stromnetz und ermöglicht dem Endverbraucher, die Energiekosten zu senken", verspricht Jean-François Salessy, Vice-President Advanced Engineering der Renault Group.