GaN4EmoBiL presenta un cargador de corriente continua bidireccional de 800 voltios
La carga bidireccional está ganando impulso. Sin embargo, las primeras wallboxes de CC bidireccionales del mercado siguen dependiendo de componentes semiconductores de potencia que aún no se adaptan de forma ideal a la aplicación. Los fabricantes utilizan actualmente componentes de carburo de silicio eficientes pero caros, o alternativas basadas en silicio de menor coste pero menor eficiencia.
El proyecto de investigación GaN4EmoBiL (GaN Power Semiconductors for Electric Mobility and System Integration via Bidirectional Charging), que se puso en marcha en 2023, se ha fijado el objetivo de reducir el coste de la carga bidireccional mediante el uso de materiales alternativos en la electrónica de potencia. Con ello se pretende que la tecnología sea más asequible para el mercado de masas.
El concepto en el que se basa la carga bidireccional es familiar para la mayoría de los lectores: la batería de un vehículo eléctrico puede servir como sistema de almacenamiento intermedio de electricidad, por ejemplo, de un sistema fotovoltaico privado o de la energía sobrante en la red pública. Más tarde, esta energía puede retroalimentarse desde el VE a la red doméstica (Vehicle-to-Home, V2H) o a la red pública (Vehicle-to-Grid, V2G) cuando sea necesario, como durante los periodos de baja generación de energía eólica y solar. Esto también permite a los usuarios ganar dinero a través de diferenciales de precios y compensaciones por un comportamiento de apoyo a la red.
El nitruro de galio como material clave
El enfoque innovador del proyecto GaN4EmoBiL reside en su utilización de GaN, la fórmula química del nitruro de galio. Este compuesto está formado por dos elementos: el galio (un metal) y el nitrógeno (un no metal). Fraunhofer IAF y Ambibox han utilizado ahora el GaN para desarrollar un novedoso módulo electrónico de potencia para cargadores bidireccionales de corriente continua de la clase de 800 voltios. Los propios componentes de GaN pertenecen a la clase de 1.200 voltios y se aplican a un sustrato aislante especial.
En la PCIM Expo & Conference 2026, que se celebrará del 9 al 11 de junio en Núremberg, Fraunhofer IAF presentará un demostrador de un cargador de corriente continua de 800 voltios monofásico y bidireccional para vehículos eléctricos que incorpora la electrónica de potencia de GaN antes mencionada.
“El demostrador monofásico de un cargador de vehículos eléctricos fuera de borda con hasta 3 kW de potencia bidireccional aborda una laguna existente en el equilibrio entre coste, flexibilidad, eficiencia y compacidad para la carga bidireccional”, explicó el Prof. Dr. Stefan Mönch, coordinador del proyecto GaN4EmoBiL.
Cargador fuera del VE
Según Fraunhofer IAF, el cargador externo desarrollado por los socios del proyecto ofrece una alternativa más rentable y flexible que los cargadores a bordo convencionales. A diferencia de los sistemas de a bordo, que convierten la corriente alterna (CA) de un punto de carga de CA en la corriente continua (CC) que necesita el vehículo eléctrico, la unidad de carga se encuentra fuera del vehículo. Aunque su capacidad de carga de 3 kW es significativamente inferior a los 11 o 22 kW que suelen ofrecer los cargadores de a bordo, el sistema es móvil, considerablemente más compacto y ligero, y admite enchufes CCS y Schuko. El demostrador tiene un volumen total de 8,3 litros y pesa 5,7 kilogramos incluidos los enchufes.
Para mayor claridad: el cargador externo desarrollado en el proyecto GaN4EmoBiL no es una estación de carga propiamente dicha, conectada directamente a la red como el wallbox de CC del Oferta V2G de E.ON y BMW para el nuevo iX3. En su lugar, se trata de un módulo electrónico de potencia muy compacto que funciona como un convertidor autónomo y móvil. Mientras que las soluciones V2G convencionales integran la tecnología de conversión CA/CC en una voluminosa caja mural de CC, este nuevo enfoque externaliza toda la tecnología de conversión bidireccional.
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