MoReSiC - Modularized, Reconfigurable and Bidirectional Charging Infrastructure for Electric Vehicles with Silicon Carbide Power Electronics

Data realizacji: 2020-2023

Project manager/ Kierownik projektu: dr hab. inż. Jacek Rąbkowski, prof. PW.

Project partners/ Partnerzy projektu:      
- Norwegian University of Science and Technology (NTNU)              
- Markel sp. z o.o.
WUT Personal staff/ Skład osobowy PW: dr inż. Michał Harasimczuk, dr inż. Rafał Miśkiewicz, mgr inż. Rafał Kopacz, mgr inż. Krzysztof Kalinowski, mgr inż. Bartosz Lasek.

Project subject:

The main scientific objective of the “Modularized, Reconfigurable and Bidirectional Charging Infrastructure for Electric Vehicles with Silicon Carbide Power Electronics” (MoReSiC) project is to develop and experimentally validate a concept of modular and reconfigurable charging infrastructure with outstanding performance of power electronic converters based on new SiC technology.

Tematyka projektu:

Głównym celem badawczym projektu „MoReSiC” jest zaprojektowanie oraz eksperymentalne potwierdzenie konceptu modularnej i rekonfigurowanej stacji ładowania pojazdów elektrycznych, opartej na wysoko wydajnościowych przekształtnikach energoelektronicznych bazujących na technologii z węglika krzemu.  

Project abstract:

Electrification of the transportation sector will play a key role in the decarbonization of the environment, and the envisaged expansion of the EVs fleet in several European countries necessitate the installation of advanced charging infrastructure. In particular, the high number of fast charging stations is expected to provide flexibility to EVs, but this will be challenging to the existing power system. Therefore, the MoReSiC project aims at developing modularized and reconfigurable Silicon Carbide (SiC) power electronics systems exhibiting high-efficiency and integrated via a three-wire DC link. The chargers will be able to adapt the conditions of current and voltage to meet the requirements for various types of EVs by reconfiguring the interconnections of the existing power converter modules. Additionally, the available grid power may be temporarily exceeded during fast charging due to the battery-storage connected to the three-wire DC link and, moreover, the system will be still in-service during grid faults. Finally, the storage and all connected EVs may also provide grid support as all power converters will be fully bidirectional. To reduce system cost and complexity all necessary power converters (AC-DC, isolated DC-DCs and non-isolated DC-DC for the battery storage) will be developed based on the same submodule designed to take full advantage of SiC technology.

The MoReSiC project will be implemented by close co-operation of two research groups from leading technical universities and professionals from Markel – one of power electronics enterprises in Poland. Ten researchers will contribute to the project, with their majority to be young researchers with great opportunities to gain new competences and to further develop careers. Exchange of experiences, competence complementarities and significant support during all six planned work-packages will enhance the existing co-operation and make solid fundaments for securing future projects grants.

Streszczenie projektu:

W przyszłości kluczowym elementem dekarbonizacji środowiska będzie elektryfikacja transportu komercjalnego. Przewidywany rozwój ekspansji floty pojazdów elektrycznych, w kilku krajach europejskich, wymaga instalacji zaawansowanych infrastruktur elektrycznych stacji ładowania. Wysoka liczba szybkich stacji ładowania zapewni oczekiwaną elastyczność pojazdom elektrycznym, jednocześnie stanowiąc wyzwanie dla istniejącego systemu elektroenergetycznego. Z tych powodów, celem projektu MoReSiC jest opracowanie modułowych i rekonfigurowanych układów energoelektronicznych opartych na elementach z węglika krzemu (SiC) o wysokiej wydajności, które  są ze sobą zintegrowane za pomocą trójprzewodowej szyny prądu stałego. Opracowywane ładowarki będą zdolne do dostosowania się do warunków prądowo-napięciowych, wymaganych dla różnych typów pojazdów elektrycznych, poprzez konfigurację połączeń wewnętrznych w modułach przekształtników mocy. Dodatkowo, dzięki wbudowanemu magazynowi energii elektrycznej podłączonego do trójprzewodowego obwodu prądu stałego, dostępna moc podczas szybkiego ładowania będzie mogła być większa niż moc przyłączeniowa. Dzięki takiemu magazynowi układ będzie pozwalał na pracę wyspową systemu oraz jego dalsze funkcjonowanie nawet podczas awarii sieci elektroenergetycznej. Równocześnie, dzięki zastosowaniu przekształtników dwukierunkowych magazyn energii oraz baterie pojazdów elektrycznych będą mogły zapewnić wsparcie sieci. W celu zmniejszenia kosztów oraz złożoności systemu wszelkie przekształtniki zastosowane w urządzeniu (AC/DC, izolowane DC/DC oraz nie izolowany DC/DC obsługujący magazyn energii) będą oparte na uniwersalnym bloku energoelektronicznym złożonym w pełni z elementów z węglika krzemu.

Projekt MoReSiC zakłada bliską współpracę dwóch zespołów z czołowych uczelni technicznych oraz profesjonalistami z firmy Markel – jest to jedno z Polskich przedsiębiorstw energoelektronicznych. W projekcie bierze udział grupa dziesięciu naukowców, która składa się w głównej mierze z młodej kadry naukowej (doktoranci oraz adiunkci). Projekt umożliwia im nabycie nowych kompetencji oraz przychyla się dalszemu rozwojowi swojej kariery naukowej. Wymiana doświadczenia, uzupełniające się kompetencje i realne wsparcie podczas wszystkich planowanych prac poprawi istniejącą już współpracę, tworząc tym samym solidne fundamenty do przyszłych projektów.

Projects figures/ Rysunki projektowe:

Figure 1/ Rysunek 1. Block diagram of the reconfigurable EV charging infrastructure / Schemat blokowy infrastruktury do ładowania pojazdów elektrycznych

Simulation softwares used in the project / Programy symulacyjne stosowane w projekcie:

• Eagle, Fusion - Autodesk

• PLECS - Plexim

• Solidworks

• Matlab

Strona projektu

https://www.ee.pw.edu.pl/moresic-project/

Logos of sponsoring and cooperating institutions / Loga instytucji sponsorujących i współpracujących

powrót