IE-DRIVE HD 300 kW

A nehézgépjárművek hajtáslánc-fejlesztésében az utóbbi évek egyik legjelentősebb mérnöki áttörését hozta a Project ARCHER, amelynek keretében a Drive System Design (DSD), az Intelligent Energy (IE) és a GEMS egy új generációs, 200 kW névleges teljesítményű tüzelőanyagcella-rendszert dolgozott ki. Az IE-DRIVE HD névre keresztelt hajtáslánc kulcsa a DSD által kifejlesztett több-bemenetes, többkimenetes DC/DC konverter, amely képes több tüzelőanyagcella-stack teljesítményét összehangolni, és akár 300 kW kimeneti teljesítményt biztosítani. Ez a megoldás azért számít mérnöki mérföldkőnek, mert a korábbi architektúrákban minden stackhez külön konvertert kellett beépíteni, ami jelentős többlettömeget, magasabb költségeket és összetettebb integrációt eredményezett. Az új X-in-1 koncepció megszünteti ezt a redundanciát, egyszerűsíti a rendszer kialakítását, javítja a fajlagos teljesítménysűrűséget, és érdemben csökkenti a sorozatgyártás költségeit.

Mivel a bejelentés 2025. szeptemberi, így termékfotó (még) nincs róla, így csak illusztrálni tudjuk az IE DRIVE innovációját eddigi fejlesztéseik termékfotóival.

Az Intelligent Energy a saját, korábban validált tüzelőanyagcella-stackjeit látta el modernizált balance-of-plant komponensekkel, amelyek a hőmenedzsment, nyomásszabályozás és nedvességkontroll optimalizált megoldásait kínálják, így a rendszer megfelel a hosszú élettartam és a szigorú tanúsítási előírások követelményeinek. A GEMS hozzájárulása egy ISO 26262 szabványnak megfelelő ECU (XCU8), amely nemcsak a teljes hajtáslánc vezérlését végzi, hanem beépített elektrokémiai impedanciaspektroszkópiát (EIS) is tartalmaz. Ez a modul valós idejű állapotdiagnosztikát biztosít: kis váltakozó jelekkel vizsgálja a cellák reakcióját, és ebből következtet a belső ellenállásra, membrán- és elektródaállapotra, illetve a gázellátás minőségére. Gyakorlatilag olyan, mintha EKG-t készítene az tüzelőanyagcelláról, így korán felismerhetők a degradációs folyamatok, és prediktív karbantartási stratégiák vezethetők be.

Jöjjön a szokásos elemzés: Mit látunk a képeken?

A két fotón egy nehézgépjárműbe integrált tüzelőanyagcella-hajtáslánc főbb egységei láthatók, mérnöki szemmel jól beazonosíthatóan. A fekete, téglatest formájú, felül logóval jelzett modul az tüzelőanyagcella-stack háza, amelyben a cellák sorba és párhuzamba kapcsolva állítják elő a nagyfeszültségű egyenáramot. A stackhez csatlakozó vastag, piros szigetelésű vezetékek a nagyfeszültségű DC-áram továbbítására szolgálnak a teljesítményelektronikai egységek felé. A kék színű csőhálózat a hőmenedzsment rendszer része, amely víz-glikol keveréket keringet a cellák és az elektronika hűtése céljából. A vörös színű, kisebb téglatest egy DC/DC konverter vagy inverter modul, amely a villamos energia átalakítását és a hajtáslánc irányítását végzi. A második képen részletesebben látható az alumínium házas teljesítményelektronikai egység, narancs színű, ipari szabványú nagyfeszültségű csatlakozókkal, amely feltehetően az innováció kulcseleme, a többbemenetes–többkimenetes DC/DC konverter. Mellette a kék hűtőkör-vezetékek folytatódnak a jobb oldalon elhelyezett nagyméretű ventilátoros hűtőradiátorokhoz, amelyek a teljes rendszer hőterhelését adják le a környezetnek. A képen egy nagyobb, fekete kör alakú komponens is kivehető, amely a levegőellátó kompresszor vagy a keringtető szivattyú szerepét tölti be, biztosítva az oxigén vagy a hűtőközeg folyamatos áramlását.

Összességében a fotók a hidrogén tüzelőanyagcella-rendszer integrált architektúráját mutatják be: az energia előállítását (stack), az energiaátalakítást (konverter), valamint a hőmenedzsmentet (radiátorok, csövezés és szivattyúk), vagyis mindhárom kulcsterületet, amely a hidrogén-elektromos hajtáslánc megbízható működéséhez elengedhetetlen.

És mi az új?

A képekhez hasonló most bejelentett Project ARCHER innovációjának magja a teljesítményelektronikai architektúra radikális újragondolása: a multi-input, multi-output konverter, amely lehetővé teszi a skálázhatóságot 300 kW-os nagyságrendig, és előkészíti az utat a jövőbeli 400–500 kW-os osztály felé. Ehhez társul a beépített cellaállapot-diagnosztika és a biztonsági szabványoknak való megfelelés, ami a rendszert közelebb hozza a tényleges ipari validációhoz és a sorozatgyártási engedélyezéshez.

Ezzel a rendszer választ ad a szegmens három kritikus kihívására: a nagy hatótávra és gyors feltöltésre, a rendszerintegráció egyszerűsítésére, valamint a megbízhatóság és tanúsíthatóság garantálására. Nem véletlen, hogy a fejlesztés az iparági trendek élvonalába illeszkedik: a Hyundai Xcienthez hasonló, már piacon lévő hidrogén-kamionok, a Horizon 400 kW-os rendszerei és a BMW 2028-ra tervezett harmadik generációs hidrogénhajtásai közé pozícionálható. A Project ARCHER azonban egyedülálló abban, hogy nem csupán technológiai demonstráció, hanem szériaérett, flottás alkalmazásra optimalizált architektúra, amely közelebb hozza a hidrogén tüzelőanyagcella-technológiát a nehézgépjárművek nagy futásteljesítményű, kereskedelmi alkalmazásához.

Forrás: emobility-engineering.com, automotivepowertraintechnologyinternational.com