ZF, l’azienda tedesca famosa per i suoi cambi automatici largamente diffusi nell’automotive, ha un portafoglio di componenti e sistemi che va ad abbracciare ogni settore.
Ovviamente ZF è da tempo coinvolta nella progettazione, nello sviluppo e nella costruzione di parti dedicate alla trazione elettrica o elettrificata, impegno testimoniato dai 2 milioni di motori elettrici prodotti e dei sistemi ad alta tensione con tecnologia a 800 V che andranno in produzione di serie quest’anno.
Si tratta della più recente generazione di sistemi che definiscono nuovi standard in termini di densità di potenza ed efficienza energetica, grazie al design compatto, a un nuovo approccio all’elettronica di potenza e all’utilizzo di materiali che consentono un risparmio delle risorse in ottica sostenibilità del processo produttivo.
Con il loro concetto modulare, le nuove unità di trazione ZF sono disponibili per i Costruttori che intendono elettrificare, in modo personalizzato, il loro parco veicoli.
L’approccio modulare di ZF
ZF sta già sviluppando la sua gamma completa di sistemi dedicati alle trazioni 100% elettriche partendo da un concetto modulare in grado di soddisfare più esigenze dei Costruttori.
L’unità comprende motore elettrico, inverter, trasmissione e software.
“Ci stiamo focalizzando su tre sistemi di base che soddisfano le principali richieste della clientela in termini di efficienza, prestazioni e costi, anche nella versione standard,” spiega Markus Schwabe, Product Line Manager Electrified Powertrain Systems.
“Su questa base, possiamo implementare in modo ottimale ulteriori richieste dei singoli Costruttori per veicoli elettrici di ogni segmento”.
La gamma prevede infatti ‘taglie’ adatte sia alle passenger car sia ai veicoli commerciali.
Sistemi ZF completi ma anche componenti
Con la nuova generazione di trazioni elettriche, ZF fornisce sistemi completamente integrati e pronti per essere interfacciati col veicolo, anche a livello software.
Tuttavia ZF ha pianificato di fornire ai suoi clienti anche i singoli componenti che saranno prodotti in anticipo sui sistemi completi, che è previsto siano disponibili sul mercato nel 2025.
Inverter
Con la ‘discrete packaging technology’ o ‘tecnologia a pacchetti discreti’ è possibile un alto livello di personalizzazione e scalabilità grazie all’utilizzo di una catena di circuiti integrati di potenza a semiconduttore.
Una tecnologia che richiede l’utilizzo di meno componenti rispetto ai tradizionali moduli di potenza.
Motore
Il nuovo e-motor offre una maggiore densità di potenza rispetto alla tecnologia attualmente disponibile sul mercato grazie a un nuovo concept di raffreddamento e una nuova tecnologia degli avvolgimenti.
Il raffreddamento è del tipo diretto, con l’olio che lambisce direttamente le barre di rame , dove si genera maggior calore durante il funzionamento.
La potenza continua del motore elettrico viene così aumentata fino all’85% della potenza di picco. Inoltre, si può rinunciare in larga misura all’utilizzo terre rare, consentendo una produzione più sostenibile.
La tecnologia con avvolgimenti intrecciati (braided winding technology) proposta da ZF, ulteriore sviluppo dell’avvolgimento ‘hairpin’, consente di ridurre del 10% lo spazio di installazione.
La testa dell’avvolgimento, da sola, è più piccola di circa il 50% rispetto all’approccio tradizionale. Ciò significa che viene lavorato circa il 10% in meno di materia prima.
Riduttore
ZF trasferisce il suo know-how nei riduttori epicicloidali alla trazione elettrica. In questa unità sono previsti due riduttori integrati per ottenere il rapporto di trasmissione desiderato e svolgere la funzione di differenziale.
Rispetto ai concetti comuni di compensazione, la nuova soluzione riduce il peso e lo spazio senza compromettere efficienza ed NVH.
Convertitore DC-DC
Opera ad alta tensione ed è un elemento fondamentale nei powertrain alimentati da celle a combustibile dove compensano la bassa tensione in uscita e le forti cadute di tensione in presenza di carichi elevati.
Il nuovo convertitore ad alta tensione DC-DC della piattaforma ZF per l’elettronica di potenza, sviluppato per applicazioni autovettura, veicolo industriale e commerciale, ha un’efficienza che raggiunge il 99,6%.
