На важкі транспортні засоби припадає майже 40% викидів CO₂ від автомобільного транспорту в Європі, а перевести їх на електричну тягу значно складніше, ніж звичайний легковий автомобіль. Дослідники з фінансованого ЄС проєкту RHODaS подивилися туди, куди зазвичай не заглядають, — на електроніку, що розподіляє енергію між акумулятором і двигуном. Вони поставили на нові напівпровідники, модульну конструкцію та випробування аж до повного масштабу. А наприкінці ти можеш перевірити, чи тямиш в електромобільності.
Електромобілі на вулицях уже нікого не дивують. З вантажівками справа інакша. На важкі транспортні засоби припадає майже 40% викидів CO₂ від автомобільного транспорту в Європі, а їхня електрифікація стикається зі значними технологічними обмеженнями. Коротко кажучи: чим більший транспортний засіб і довший маршрут, тим складніше.
Саме цим займався фінансований ЄС проєкт RHODaS, який координував Політехнічний університет Каталонії (UPC) в Іспанії. Робота тривала з травня 2022 року до кінця січня 2026 року.
Коли ми думаємо про електромобіль, зазвичай уявляємо акумулятор і двигун. Проте між ними працює дещо, про що мало хто чув: силові електронні перетворювачі. Вони керують потоком енергії від акумулятора до електродвигуна. Давід Лумбрерас (David Lumbreras) з UPC називає їх, цілком просто, критичним інтерфейсом усієї системи.
Досі такі системи будували на напівпровідниках на основі кремнію. Однак у кремнію є свої межі.
Допомога приходить від напівпровідників із широкою забороненою зоною. Вони можуть працювати на частотах перемикання понад 100 кГц, а втрати при цьому значно менші, ніж у кремнію. На практиці це означає перетворювачі з високою густиною потужності — саме те, чого потребують далекі перевезення.
Команда RHODaS поставила на дует двох матеріалів, і кожному відвели свою роль:
Поєднання обох дало вищу ефективність, менший об’єм системи та менше електромагнітних завад.
Головне досягнення проєкту — інтегрований привід двигуна. В одному компактному модульному корпусі він об’єднує три речі: силову електроніку, теплове керування та цифрове керування.
Модульність тут — не просто прикраса. Таку конструкцію легше ремонтувати, вона краще переносить несправності, а ту саму базову конструкцію можна масштабувати під різні рівні потужності. Замість того щоб для кожного транспортного засобу проєктувати все з нуля, модулі можна добирати за потребою.
Ідеї перевіряли у три етапи. Спершу на рівні матеріалу: компоненти й драйвери досліджували на навантаження, функціональну цілісність і стійкість до електромагнітного шуму. Потім випробували перетворювач у лабораторному масштабі. Нарешті настав повний масштаб — інтегрований привід двигуна повного розміру, з’єднаний із коробкою передач, потрапив на випробувальний стенд.
«Ми успішно досягли наших технічних віх», — підсумовує Давід Лумбрерас.
Не все пройшло гладко. Найбільшим уроком стала нестабільність перших передсерійних транзисторів на нітриді галію. Щоб система працювала стабільно, апаратну частину довелося ґрунтовно переробити.
Це добра новина для кожного, хто тільки починає в інженерії. Навіть у великому європейському проєкті новий компонент може здивувати, і відповідь — не відмовитися від ідеї, а виправити конструкцію.
Консорціум уже має плани щодо наступних кроків. Модульний привід мають масштабувати на ширший спектр класів транспортних засобів, а результати інтегрувати в плани промислових партнерів, як-от Valeo Siemens.
Цікаво стає з бізнес-моделями. Команда хоче розробити рішення для циклічної економіки, наприклад «продукт як послуга» або лізинг. До цього додаються цифрові паспорти транспортних засобів (DVP) — захищені хмарні записи про весь життєвий цикл транспортного засобу. Вони мають полегшити обслуговування на рівні окремих компонентів і повторне використання деталей.
RHODaS також підтримав створення інноваційної мережі, яка поєднує університети з промисловістю. Її завдання — допомагати застосовувати результати проєкту й надалі постачати галузі передові технології. Для студентів технічних спеціальностей це сигнал, що силова електроніка не залишається в лабораторії — вона веде прямо на заводи й на дороги.
Лумбрерас сподівається, що проєкт матиме тривалий вплив: сприятиме цілям Зеленого курсу ЄС і кращій якості повітря. Він також наголошує, що міцний європейський ланцюг постачання для силової електроніки зменшить залежність від виробників з-поза меж ЄС.
Електровантажівка — це не просто більший акумулятор. Ключ — електроніка, яка ефективно передає енергію двигуну. Проєкт RHODaS поєднав карбід кремнію та нітрид галію в модульному приводі, випробував його до повного масштабу й узяв уроки з проблем із транзисторами. Тепер рішення має дійти до інших класів транспортних засобів.
5 запитань · одна хвилина
English
Čeština
Deutsch
Español
Français
Magyar
Italiano
Polski
Português
Русский
Slovenčina
Türkçe
Українська
العربية
中文