Power GaN
Un convertisseur de puissance step-up efficace
entre pile à combustible et batterie
Le convertisseur step-up DC-DC haute performance du CEA-Leti présente une topologie unique de conversion GaN qui répartit la tension totale sur plusieurs niveaux pour exploiter pleinement les capacités de ce matériau à grand gap. Un logiciel de commande breveté inclut une position intermédiaire entre modes opératoires, pour une conversion efficace dans les plages de puissance basses à moyennes. La dissipation thermique, cruciale dans un tel environnement, a également été optimisée.
Conçu pour associer piles à combustible hydrogène et batteries, ce système permet des applications de conversion haute puissance avec le GaN, matériau aux avantages multiples — moindre production de chaleur, fréquences de commutation plus élevées, dimensions nettement réduites.
Applications
Le convertisseur step-up DC-DC du CEA-Leti convient partout où il faut coupler des piles à combustible hydrogène avec des batteries pour des applications ultra-exigeantes :
- alimentation électrique de la mobilité lourde (bus, poids lourds, engins de chantier, etc.) et des systèmes aéronautiques qui exigent une pile à combustible pour répondre à une demande de capacité accrue ;
- stockage stationnaire adapté à l’énergie solaire et à d’autres sources d’énergie renouvelables intermittentes ;
- systèmes embarqués d’alimentation électrique plus stables dans le secteur naval, avec chargement possible de batteries auxiliaires ;
- générateurs et systèmes électriques pour datacenters.
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Avantages
Pour répondre à des besoins de conversion en haute tension utilisant la technologie GaN actuelle, la solution du CEA-Leti répartit la tension de sortie totale sur plusieurs niveaux. Ses atouts permettent une conversion DC-DC de rendement et densité de puissance supérieurs. Résultat :
- moins de chaleur produite, ce qui rend superflu tout ventilateur volumineux ;
- des systèmes plus compacts, avec des composants passifs plus petits ;
- une densité de puissance globalement plus élevée.
Pour développer cette technologie avancée, le CEA-Leti a mobilisé sa vaste expertise en science des matériaux (GaN et autres matériaux à grand gap), en architecture électrique, topologie, algorithmes de commande, et optimisation générale de systèmes.. |
Convertisseur DC-DC multi-niveau avec condensateur flottant 25 kW
Travailler avec le CEA-Leti
Le CEA a récemment transféré cette technologie à un équipementier pour véhicules électriques pour intégration à un futur produit. L’institut prépare des partenariats avec des constructeurs des secteurs maritime et aéronautique, avec des fabricants d’équipements embarqués et des intégrateurs pour décliner cette technologie à des applications spécifiques. Cette topologie de convertisseur convient également à d’autres matériaux à grand gap, pour améliorer leurs systèmes de conversion de puissance existants.
Publication scientifique
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