Начало нового учебного года в ЮУрГУ традиционно знаменуется открытием новых образовательных пространств. На начало сентября 2025 года в нашем вузе запланировано открытие молодёжной лаборатории.
В новой лаборатории ученые ЮУрГУ займутся разработкой комплекса современных решений в области транспортных средств с тяговым электроприводом, который включает в себя электромеханические, электронные и электрохимические системы.
Здесь будут проводиться исследования и разработки по четырем направлениям:
- Разработка электромеханических систем;
- Разработка электронных блоков управления;
- Разработка систем технического зрения;
- Разработка химических источников тока (Zn-ионных аккумуляторных батарей).
Ключевая цель лаборатории, объединяющая три подразделения, – создание комплекса современных технических приложений для дальнейшей разработки электрифицированных транспортных средств или транспортных средств с тяговым приводом.
В комплекс входит:
- аккумуляторная батарея как источник питания;
- электронный блок управления;
- двигатель, который создает тягу, которая, в свою очередь, крутит колеса.
Это три основных ключевых элемента конструкции. Аккумуляторной батареей занимается часть сотрудников НОЦ «Нанотехнологии», за эту часть проекта отвечает к. ф.-м. н., доцент Владимир Живулин; за возможность интеграции системы технического зрения в электромобиль – к.т.н., доцент Владимир Сурин. Руководителем направления по созданию электромеханических систем и электронных блоков управления назначена к.т.н., доцент Надежда Кулёва. Под ее руководством команда нацелена на разработку новой конструкции тягового электродвигателя и электронного блока управления. Разработка электронного блока управления будет производиться с использованием отечественной элементной базы.
Итогом работы лаборатории должны стать автономные транспортные средства с тяговым электроприводом, оснащенные системой технического зрения. Такие «тележки»-электрокары будут востребованы на промышленных предприятиях региона и страны.
«Наши электрокары будут полностью автономны, что отвечает самым актуальным трендам автомобилестроения и имеет высокую практическую значимость, –подчеркивает Надежда Юрьевна. – Мы с командой будем заниматься разработкой новых алгоритмов управления для электронного блока. Также мы планируем исследовать специфику работы элементной базы, а именно – заменить максимальное количество узлов электронного блока двигателя на отечественные, и, помимо этого, разработать новые алгоритмы управления тяговым двигателем, которые помогут нам «поднять энергетику», то есть увеличить КПД электронного блока двигателя, а также обеспечить высокий пусковой момент и широкий диапазон регулирования скорости».
Основная задача, поставленная лаборатории индустриальным партнером НПО «Электромашина», – разработка электрокаров. В эту задачу входит комплекс решений по тяговому оборудованию. Следующий шаг – сборка конструкции отечественного электрокара.
«На первом этапе при сборке нового электрокара планируется провести исследования алгоритмов управления на типовых элементах. И часть исследования алгоритмов здесь уже будет реализована. Сначала мы рассчитываем, моделируем, создаем алгоритмы для электронного блока, который управляет тяговым двигателем. Это задача 2025 года. Задача 2026 года – запустить в работу уже действующий образец», – поясняет Надежда Юрьевна.
Команда
В команде проекта есть и опытные сотрудники, и студенты. У д.т.н, профессора Сергея Воронина большой опыт разработки и управления электромеханическими и электронными блоками, у к.т.н., доцента Николая Клиначева и к.т.н., доцента Павла Шабурова – опыт моделирования, расчета, запуска и программирования, опыт разработки алгоритмов программирования электронных блоков, которые управляют двигателями.
К.т.н., доцент Андрей Согрин – профессионал в области разработки электромеханических устройств, а именно – расчета параметров для электромагнитного теплового расчета. Есть готовые проекты, где на основе его модели создан реальный двигатель, полностью соответствующий рассчитанным им параметрам.
Также в проекте задействованы два бакалавра четвертого курса, два магистранта второго курса, один магистрант первого курса. Они выполняют различные задания: от анализа до самостоятельной разработки алгоритмов программирования.
Учебные стенды: двигатель изнутри
Уже началось оснащение лаборатории. Специально для задействованных в проекте студентов приобретены отладочные платы отечественного производства для проверки алгоритмических решений. Студенты получают платы и учатся их программировать.
Часть студентов занята анализом расчетов по тяговому приводу (по двигателю). Планируется, что один из студентов дальше будет создавать модель двигателя: от полевого до теплового. Еще один студент занимается системой управления для аккумуляторной батареи: подбором, расчетом емкости, моделированием. Эти наработки планируется интегрировать в электронный блок управления для электрокара. Еще один студент занимается анализом элементной базы. В рамках работы лаборатории каждый студент выполняет свою задачу. Таким образом уже с момента учебы ребята вовлекаются в решение реальных производственных задач.
Стендовое оборудование лаборатории также будут разрабатывать сами студенты под руководством педагогов. Эти стенды нужны для отработки алгоритмов. Изначально студенты слабо понимают взаимосвязь между строчкой кода и тем, как именно она выполняется оборудованием. На стенде взаимосвязь сразу становится очевидна. Ясно, как написать строчку кода, чтобы выполнить непосредственную задачу. Визуальное подкрепление очень важно! Это «живой» двигатель, все процессы в нем сразу видны. В лаборатории можно собрать макетную плату или поработать с готовым преобразователем или двигателем.
Уникальность региональной молодежной лаборатории
«Мы можем высказать свои пожелания разработчикам аккумуляторной батареи, которые, в свою очередь, могут сказать, как нужно правильно выстроить процесс управления батареей. Так процесс создания электрокара выстраивается наиболее оптимально, – подчеркивает Надежда Юрьевна. – Уникальность и в том, что студенты вовлекаются непосредственно в живой проект. Все стадии: от моделирования, сборки, монтажа до натурных испытаний будут реализованы в рамках одного проекта и одной лаборатории. Студенты могут принимать участие непосредственно в живом НИОКРе. Я считаю, что это действительно подарок для них!»
Открытие лаборатории планируется в ЮУрГУ в рамках реализации стратегического технологического проекта № 1 «Интеллектуальное производство» программы «Приоритет» (на 2025-2036 гг.) (нацпроект «Молодежь и дети»).