Slovensko podjetje Elaphe, ki je v avtomobilskem svetu globalno prepoznavno predvsem kot pionir na področju pogonov v kolesu (in-wheel motorji), je uspešno zaključilo evropski razvojni projekt IPCEI ME/CT – MEEV (Mikro-Elektronika za Električna Vozila). Rezultat triinpolletnega dela sta dve prebojni tehnologiji na področju polprevodnikov in močnostne elektronike, ki neposredno rešujeta največjo hibo sodobnih električnih avtomobilov: izgube energije in maso komponent.
Pri razvoju učinkovitejših pogonskih sklopov so slovenski inženirji sodelovali z velikani, kot sta Renault in Infineon. Projekt, ki je trajal od januarja 2023 do junija 2026, je bil vreden 1,65 milijona evrov (z dobrih 749 tisoč evrov sofinanciranja EU v okviru Načrta za okrevanje in odpornost).
GaN tranzistorji: Frekvenca preklapljanja dvignjena na 150 kHz
Ključni element napredka je nova generacija močnostne elektronike, ki deluje kot upravljalno “srce” električnega pogona in določa izkoristek pretvorbe energije iz baterije v kinetično energijo. Elaphe je namesto klasične silicijeve tehnologije uporabil tranzistorje iz galijevega nitrida (GaN).
Razvojna ekipa je pod vodstvom Tomaža Motalna dosegla preklopno frekvenco kar 150 kHz. Za primerjavo:
- Klasična silicijeva tehnologija (Si) deluje pri okoli 16 kHz.
- Prvotno zastavljeni cilj projekta je bil 60 kHz.
Zaradi skoraj desetkrat višje frekvence preklapljanja v primerjavi s trenutnimi industrijskimi standardi so komponente lahko bistveno manjše in lažje. Fizikalna prednost višje frekvence se odraža v drastičnem zmanjšanju toplotnih izgub, kar pomeni manjšo potrebo po težkih hladilnih sistemih. V praksi to avtomobilskim proizvajalcem omogoča dve poti: opazno povečanje dosega vozila ob enaki kapaciteti baterije ali pa zmanjšanje mase in cene baterijskega paketa ob nespremenjenem dosegu. Tehnologija je že zaščitena s patentom.
Termoelektrični prehod: Iz odpadne toplote nazaj v elektriko brez gibljivih delov
Drugi tehnološki steber projekta, ki ga je vodil Janko Kobal (v partnerstvu s podjetjem Freiberger Compound Materials), se osredotoča na rekuperacijo odpadne toplote. Elaphe je zasnoval namensko integrirano vezje iz galijevega arzenida (GaAs).
Za razliko od obstoječih termoelektričnih pretvornikov (ki za delovanje nujno potrebujejo temperaturni gradient oz. razliko med vročo in hladno stranjo), ta inovacija omogoča pretvorbo ambientalne toplotne energije nazaj v električno energijo brez potrebe po temperaturni razliki in brez kakršnih koli gibljivih delov.
V okviru podprojekta so bile izdelane štiri različne testne zasnove prototipnih čipov. Da so projekt realizirali, so razvili tudi specifično strojno opremo:
- Poravnalnik šablonskih mask (stencil mask aligner): Naprava za nanos nanostruktur, ki ostaja locirana v raziskovalnem inštitutu IOM-CNR v Trstu in bo na voljo zunanjim uporabnikom za nadaljnje znanstvene raziskave.
- Nova merilna metoda: Razvita je bila lastna metodologija za natančno določanje mobilnosti in gostote elektronov v polprevodniških strukturah.
Komercializacija po principu licenciranja
Ker gre za projekt skupnega evropskega pomena (IPCEI), slovensko podjetje teh rešitev ne bo zadržalo izključno zase. Razvito intelektualno lastnino (patente in topografije vezij) Elaphe že ponuja v licenciranje pod tržnimi, neizključnimi in nediskriminatornimi pogoji vsem zainteresiranim podjetjem znotraj Evropskega gospodarskega prostora (EGP).
S tem se slovensko znanje postavlja ob bok rešitvam podjetij, kot so Bosch, STMicroelectronics in Continental, ki prav tako sodelujejo v tej celostni evropski pobudi za zeleni prehod.
