На тяжёлые транспортные средства приходится почти 40% выбросов CO₂ от автомобильного транспорта в Европе, а перевести их на электротягу гораздо сложнее, чем обычный легковой автомобиль. Исследователи из проекта RHODaS, финансируемого ЕС, посмотрели туда, куда обычно не заглядывают, — на электронику, которая распределяет энергию между аккумулятором и двигателем. Они сделали ставку на новые полупроводники, модульную конструкцию и испытания вплоть до полного масштаба. А в конце ты можешь проверить, разбираешься ли в электромобильности.
Электромобили на улицах давно никого не удивляют. С грузовиками всё иначе. На тяжёлые транспортные средства приходится почти 40% выбросов CO₂ от автомобильного транспорта в Европе, а их электрификация упирается в серьёзные технологические ограничения. Коротко говоря: чем больше машина и длиннее маршрут, тем сложнее задача.
Именно этим занимался проект RHODaS, финансируемый ЕС, который координировал Политехнический университет Каталонии (UPC) в Испании. Работа шла с мая 2022 года до конца января 2026 года.
Когда мы думаем об электромобиле, обычно представляем аккумулятор и двигатель. Но между ними работает то, о чём мало кто слышал: силовые электронные преобразователи. Они управляют потоком энергии от аккумулятора к электродвигателю. Давид Лумбрерас (David Lumbreras) из UPC называет их, вполне просто, критическим интерфейсом всей системы.
До сих пор такие системы строились на полупроводниках на основе кремния. Но у кремния есть свои пределы.
Помощь приходит от полупроводников с широкой запрещённой зоной. Они могут работать на частотах переключения выше 100 кГц, а потери при этом заметно ниже, чем у кремния. На практике это означает преобразователи с высокой удельной мощностью — именно то, что нужно для дальних перевозок.
Команда RHODaS сделала ставку на дуэт из двух материалов, и каждому отвела свою роль:
Сочетание обоих дало более высокий КПД, меньший объём системы и меньше электромагнитных помех.
Главное достижение проекта — интегрированный привод двигателя. В одном компактном модульном корпусе он объединяет три вещи: силовую электронику, тепловое управление и цифровое управление.
Модульность здесь — не просто украшение. Такую конструкцию проще ремонтировать, она лучше переносит неисправности, а одну и ту же базовую конструкцию можно масштабировать под разные уровни мощности. Вместо того чтобы проектировать всё с нуля для каждой машины, модули можно подбирать под потребность.
Идеи проверяли в три этапа. Сначала на уровне материала: компоненты и драйверы исследовали на нагрузку, функциональную целостность и устойчивость к электромагнитным помехам. Затем испытали преобразователь в лабораторном масштабе. Наконец наступил полный масштаб — интегрированный привод двигателя полного размера, соединённый с коробкой передач, попал на испытательный стенд.
«Мы успешно достигли наших технических вех», — подводит итог Давид Лумбрерас.
Не всё прошло гладко. Самым большим уроком стала нестабильность первых предсерийных транзисторов на нитриде галлия. Чтобы система работала стабильно, аппаратную часть пришлось основательно переработать.
Это хорошая новость для каждого, кто только начинает путь в инженерии. Даже в большом европейском проекте новый компонент может преподнести сюрприз, и ответ — не отказаться от идеи, а исправить конструкцию.
У консорциума уже есть планы на следующие шаги. Модульный привод предполагается масштабировать на более широкий круг классов транспортных средств, а результаты — встроить в планы промышленных партнёров, таких как Valeo Siemens.
Интересно становится с бизнес-моделями. Команда хочет разработать решения для циркулярной экономики, например «продукт как услуга» или лизинг. К этому добавляются цифровые паспорта транспортных средств (DVP) — защищённые облачные записи обо всём жизненном цикле машины. Они должны упростить обслуживание на уровне отдельных компонентов и повторное использование деталей.
RHODaS также поддержал создание инновационной сети, которая связывает университеты с промышленностью. Её задача — помогать применять результаты проекта и дальше поставлять отрасли передовые технологии. Для студентов технических специальностей это сигнал, что силовая электроника не остаётся в лаборатории — она ведёт прямо на заводы и на дороги.
Лумбрерас надеется, что проект окажет долгосрочное влияние: внесёт вклад в цели Зелёного курса ЕС и в улучшение качества воздуха. Он также отмечает, что прочная европейская цепочка поставок силовой электроники снизит зависимость от производителей из-за пределов ЕС.
Электрогрузовик — это не просто аккумулятор побольше. Ключ — электроника, которая эффективно передаёт энергию двигателю. Проект RHODaS объединил карбид кремния и нитрид галлия в модульном приводе, испытал его вплоть до полного масштаба и извлёк уроки из проблем с транзисторами. Теперь решение должно дойти до других классов транспортных средств.
5 вопросов · одна минута
English
Čeština
Deutsch
Español
Français
Magyar
Italiano
Polski
Português
Русский
Slovenčina
Türkçe
Українська
العربية
中文