Kommer GaN i laddboxar? ”Kan bli intressant för snabbladdare”

GaN-teknik är redan vanlig i USB-laddare. Men den är på gång även för elbilsladdare, och då handlar det om avsevärt högre effekter. 

GaN-tekniken, som innehåller halvledaren galliumnitrid, finns i USB-laddare och är på gång för många olika sorters kraftelektronik. Flera företag inom fordons- och halvledarindustrin utvecklar redan GaN-baserade ombordladdare för bilar.

Läs också:
Lägre förluster i transistorn – och andra fördelar med GaN-teknik

Läs också:
EMC och andra problem: ”Ökar beröringsströmmen”

Det som driver på är möjligheten att bygga laddare med högre verkningsgrad, högre effekttäthet (fler kW i en volym) och därmed mindre storlek, menar Qin Wang på Rise avdelning för kvant- och halvledarteknik. Många ombordladdare kräver i dag mycket utrymme och kylning.

– Med GaN kan man bygga mindre och lättare laddare, med lägre värmeutveckling, tystare kylning eller minskat behov av fläktar samt minskad materialåtgång tack vare mindre transformatorer, spolar och kylflänsar. Tillverkare kan erbjuda mer kompakta produkter och enklare integrera smarta funktioner och stöd för framtida högre laddeffekter, säger hon.

Varför är tekniken inte så vanlig i laddboxar än?

– Det kan bero på att kostnaden fortfarande är hög, och att det behövs ny expertis inom konstruktion. Det finns också stor konkurrens från kiselbaserade produkter även vid högre effektnivåer.

– En typisk AC-laddbox har ofta redan hög verkningsgrad och relativt gott om utrymme. Därför blir den ekonomiska vinsten där inte lika stor som i till exempel mobilladdare, där storleken är extremt viktig, säger Qin Wang.

För företaget Ctek som utvecklar batteriladdare är GaN-teknik inte aktuell i nuläget.

– Vi utvecklar enbart AC-laddboxar för elbilar och där behövs inte kraftkomponenter med GaN, eftersom inget steg i laddboxen gör om AC till DC, säger produktchef Stefan Gabrielsson.

Enligt Emil Albinsson på Elsäkerhetsverket dominerar halvledaren kiselkarbid inom fordonsladdning – framför allt på grund av spänningsnivåerna. GaN-teknik har hittills legat lägre i spänning. Samtidigt har nya produkter allt högre effekt.

– Utvecklingen går snabbt nu, och tekniken kan bli intressant för till exempel snabbladdare. Det är därför vi vill vara ute i god tid med vår undersökning, för att fånga upp frågetecknen innan det blir problem, säger han.

Qin Wang på Rise menar att GaN troligen blir vanligast i mindre och medelstora laddare (3,7 till 22 kW), medan kiselkarbid behåller sin ställning vid de högsta effekterna – särskilt för likströmsladdning med 50 till 150 kW.

– Dessutom är GaN kompatibelt med CMOS-teknik för mikrochip, vilket kan möjliggöra kostnadseffektiv laddartillverkning. GaN kan även integreras med kiselkarbid för att få fördelarna från båda materialen. Det kan bli aktuellt i nästa generations elbilsladdare med hög verkningsgrad, säger hon.

Läs också:
Här är nya sättet att ladda elbilen – med likström

Ett företag i framkant är kanadensiska Mega hertz power systems. I Sverige utvecklar Lundaföretaget Hexagem GaN-teknik för elbilar och 5G-nät. EU satsar också nära 650 miljoner kronor på att utveckla nästa generations laddteknik i forskningsprojektet HiPower 5.0. Målet är att få fram ny kraftelektronik som minskar energiförluster och gör laddsystem mer kompakta.