rámci řešení projektu se VUT Brno zaměří na výzkum a vývoj v oblasti nabíječů pro akubloky o výkonu 600W a 1000 W. Firma TESLA BLATNÁ, a.s. se bude podílet na výzkumu a vývoji a dále bude zajišťovat realizaci prototypů nabíječů, jejich následné oživení, měření jejich charekteristik a přípravu jejich výroby. Řešení projektu bude založeno na výzkumu v oblasti inovativních řešení měničů. Dále půjde o implementaci moderních polovodičů a dalších komponent. Budou také porovnána různá koncepční řešení nabíječů. Důležitou součástí nabíječů vyšších výkonů je obvod pro korekci účiníku (aktivní PFC), který zajistí harmonický odběr proudu z napájecí sítě. Klasické řešení PFC s usměrňovacím můstkem a zvyšujícím měničem má nevýhodu v napěťovém úbytku na více sériových prvcích. Tuto nevýhodu může omezit implementace moderních bezmůstkových (bridgeless) či totem-pole řešení, které nahrazují část usměrňovače řízenými polovodiči a snižují počet prvků v cestě proudu, což vede ke snížení výkonových ztrát. V oblasti DC/DC měničů se dnes již opouští klasické topologie s tvrdým spínáním a s výhodou se používají rezonanční či kvazi-rezonanční měniče. Existuje široké spektrum variant tohoto typu měničů s potenciálem pro další vývoj a prostorem pro inovativní řešení. Dosažením měkkého spínání polovodičů, které vede ke snížení ztrát, dochází i ke snížení rušivého vyzařování (EMI). Důsledkem nižšího rušivého vyzařování je pak snazší návrh EMI filtrů. Proud vinutím výkonového transformátoru také zpravidla neobsahuje strmé hrany, čímž je omezen vliv proximity-efektu ve vinutí, který se jinak u impulsních transformátorů projevuje velkou měrou a komplikuje návrh a chlazení transformátoru. Je ale nutné počítat s poněkud horší řiditelností měničů (v určitých případech dokonce žádnou). Existují ale řešení tohoto problému, např. regulace na sekundární straně. Pro nabíječe je možné též uvážit využití jednostupňového měniče, který zároveň zajišťuje korekci účiníku (tzv. „single-stage isolated PFC converter“). Výstupní proud takového měniče obsahuje výrazné zvlnění na síťové frekvenci, což ale pro nabíječe nepředstavuje významný problém. Výhodou takového měniče je jednoduchost a i teoreticky dosažitelná vyšší účinnost, menší rozměry, nižší hmotnost a cena. Moderní polovodiče na bázi materiálů SiC a GaN dosahují mnohem lepších parametrů než klasické křemíkové polovodiče (MOS-FETy, diody), zejména co se týče přepínacích časů a parazitních kapacit. Tyto vlastnosti umožňují konstrukci měniče s vyšší účinností, a uváží-li se kritičtější návrh budicích a silových obvodů včetně geometrie plošného spoje, je zajištěna stabilita a nízké EMI. V dnešní době se tyto polovodiče stávají stále ekonomicky výhodnějšími i pro nasazení do běžnějších sériově vyráběných zařízení, což ještě několik let zpět bylo v podstatě nemyslitelné.

Popis anglicky
The use of high-performance battery chargers is currently increasing and the chargers are finding more and more frequent use in connection with hand tools, electromobility or battery energy storage, among others. With the increase in the use of powerful chargers, more and more emphasis is being placed on the efficiency of the energy conversion as well as the quality of the energy drawn, taking into account phase current distortion. The main output of the project will be 600 W and 1000 W chargers. Active power factor correction (PFC) in conjunction with a DC/DC converter of modern soft switching concept will be used. This concept is characterised by low losses, low STAND-BY consumption and low levels of EMI.

Klíčová slova
Charger; PFC, low losses

Klíčová slova anglicky
Charger, PFC, low losses