Blog

Jun 02, 2023

ZF presenta un sistema de accionamiento compacto de alto par para coches eléctricos

ZF está trabajando arduamente para crear nuevos productos que permitan a los autos eléctricos llegar más lejos con cada carga, gracias a una mayor eficiencia. Por Publicado Detrás de las elegantes placas de identificación de los automóviles que compramos:

ZF está trabajando arduamente para crear nuevos productos que permitan a los autos eléctricos llegar más lejos con cada carga, gracias a una mayor eficiencia.

Por

Publicado

Detrás de las elegantes placas de identificación de los automóviles que compramos (Mercedes, BMW, Audi y más) hay toda una industria que suministra las piezas y componentes que hacen de esos automóviles lo que son. Desde asientos y radios hasta pantallas táctiles, parabrisas y neumáticos, los proveedores llevan los componentes necesarios para fabricar automóviles directamente a los muelles de carga de las fábricas de vehículos de todo el mundo. Los mejores de ellos son conocidos colectivamente como proveedores de primer nivel, y dentro de ese grupo, la alemana ZF es una de las mejores entre las mejores, junto con otras empresas destacadas como Bosch, Magna International y Siemens.

ZF tiene 165.000 empleados en todo el mundo y opera 168 centros de producción en 32 países. En el año fiscal 2022, ZF registró unas ventas de 43.800 millones de euros. En su página de inicio, se describe a sí misma como una empresa tecnológica global que suministra sistemas para turismos, vehículos comerciales y tecnología industrial, que permiten la próxima generación de movilidad.

ZF permite a los vehículos ver, pensar y actuar. En los cuatro dominios tecnológicos de control de movimiento de vehículos, seguridad integrada, conducción automatizada y movilidad eléctrica, ZF ofrece soluciones integrales de productos y software para fabricantes de vehículos establecidos. La empresa está utilizando un Porsche Taycan al que llama EVbeat como banco de pruebas para un conjunto de nuevos productos para coches eléctricos.

Con respecto al avance de la causa de la movilidad eléctrica, ZR anunció el 29 de junio una nueva unidad de propulsión integrada para coches eléctricos que pesa menos y tiene un par mayor que cualquiera de sus competidores. "La movilidad sostenible está en el centro de nuestra estrategia corporativa", explicó Stephan von Schuckmann, miembro del Consejo de Administración de ZF responsable de los sistemas de propulsión electrificados. "Basándonos en un vehículo de producción extremadamente eficiente, estamos mostrando el potencial que ofrecen los futuros componentes de propulsión eléctrica cuando los combinamos en un sistema general aún más eficiente".

La compañía dice que su EVSys800 es una unidad de accionamiento modular de 800 voltios que incorpora electrónica de potencia de carburo de silicio con el motor eléctrico y una caja de cambios reductora. En comparación con su actual unidad motriz de 800 voltios, el EVSys800 es 40 kilogramos (88 lb) más liviano, lo que puede resultar en un sistema de propulsión significativamente más liviano. Menos peso bajo el capó significa más capacidad para personas y cosas en el interior.

La unidad tiene una potencia nominal continua de 206 kW con un pico de 275 kW. Se dice que el par máximo es de 70 Newton-metros por kilogramo de peso. Con 74 kilogramos, eso significa que el EVSys800 tiene más de 5.000 Newton-metro de par disponible en el eje motriz. El nuevo paquete es 50 mm más estrecho que la unidad actual, gracias a una caja de cambios más compacta y a la tecnología "Braided Winding" patentada por ZF utilizada para fabricar el motor eléctrico.

Una unidad motriz de alta potencia de este tipo es capaz de generar mucho calor durante el funcionamiento a máxima potencia. Para solucionar este problema, ZF dirige el aceite de refrigeración para que fluya directamente alrededor de las varillas de cobre dentro del motor, que es donde se genera la mayor parte del calor. El sistema de refrigeración altamente eficiente aumenta significativamente el rendimiento sin aumentar el tamaño o el peso de la unidad motriz.

La nueva unidad también elimina la necesidad de materiales de tierras raras para que el motor eléctrico pueda fabricarse de una manera más sostenible. La tecnología "Braided Winding" desarrollada y patentada por ZF es un desarrollo adicional del llamado bobinado ondulado y permite una reducción del 10% en el espacio necesario dentro de la carcasa del motor. También reduce la cantidad de cobre requerida en aproximadamente un 10%. El inversor del accionamiento eléctrico ha sido completamente rediseñado, al igual que todos los demás componentes esenciales.

Un nuevo reductor coaxial transmite las fuerzas de accionamiento del motor eléctrico a través de dos engranajes planetarios. No sólo generan la relación de transmisión final deseada, sino que también realizan la función diferencial totalmente integrada. En comparación con los conceptos desplazados convencionales, en los que los ejes de entrada y salida no están en el mismo eje, la solución coaxial reduce los requisitos de peso y espacio de instalación sin comprometer la eficiencia, el ruido y la vibración. En combinación con la tecnología Braided Winding, esta transmisión se puede acortar significativamente, lo que permite su instalación en casi cualquier espacio de instalación de un vehículo.

"Nuestro objetivo era hacer que esta unidad fuera lo más compacta y liviana posible, manteniendo al mismo tiempo una alta dinámica de conducción y aumentando la eficiencia en la operación en el mundo real", dijo el Dr. Otmar Scharrer, Jefe de Desarrollo de Sistemas de Transmisión Eléctrica en ZF. “En términos de densidad de par, estamos en lo más alto del podio si nos comparamos con los motores eléctricos para turismos disponibles actualmente en el mercado. Al mismo tiempo, durante el desarrollo prestamos mucha atención al aspecto de la sostenibilidad. Con este sistema podemos satisfacer perfectamente los principales requisitos de nuestros clientes: eficiencia, rendimiento y costes”. Las primeras unidades de producción de la nueva línea motriz ZF estarán disponibles a partir de 2026.

La calefacción y la refrigeración pueden consumir mucha energía de las baterías de los coches eléctricos. No sólo es necesario que el compartimiento de pasajeros permanezca a una temperatura agradable, sino que el paquete de baterías también debe enfriarse durante la carga de alta potencia o calentarse en climas fríos.

Además de su nueva unidad de potencia EVSys800, ZF también ha desarrollado un sistema integrado de calefacción y refrigeración controlado digitalmente llamado TherMaS que es lo suficientemente liviano y compacto como para caber en la mayoría de los vehículos actuales. El corazón del sistema es una bomba de calor de 800 voltios que utiliza propano como refrigerante.

Puede parecer contradictorio utilizar un combustible fósil en un automóvil eléctrico, pero las bombas de calor de propano se encuentran entre las más eficientes disponibles en la actualidad. La eficiencia es la prioridad número uno de los vehículos eléctricos para poder recorrer largas distancias sin recargar. ZF afirma que el sistema TherMaS puede aumentar la autonomía de un vehículo eléctrico hasta en un tercio durante el funcionamiento en climas fríos.

El concepto TherMaS tiene tres circuitos designados. En el centro se encuentra el circuito de refrigerante muy pequeño que está precargado y sellado herméticamente para que no requiera mantenimiento. Además, el concepto no tiene interfaces con otras áreas del vehículo, como el interior. ZF utiliza propano como refrigerante natural sin flúor. El nuevo sistema utiliza sólo la mitad de refrigerante que una bomba de calor convencional, pero ofrece el doble de potencia de refrigeración. El sistema está diseñado para hacer frente a las temperaturas comparativamente altas del motor eléctrico y regular la temperatura de la electrónica de potencia y de carga. El software de control regula la capacidad de refrigeración.

ZF ha desarrollado su propio software de propulsión que conecta todos los sistemas del vehículo entre sí y establece la conexión con la nube de ZF. La compañía dice que su nuevo paquete de software puede anticipar las temperaturas de funcionamiento óptimas para cualquier automóvil eléctrico en función de los perfiles de conducción o de los conductores individuales, y preparar el sistema en consecuencia. Por ejemplo, el aire acondicionado y la refrigeración del sistema se reducen cuando se detectan distancias cortas.

El sistema de asistencia electrónica también puede ofrecer a los conductores consejos directos sobre cómo utilizar el vehículo eléctrico de forma eficiente. Por ejemplo, se muestran una aceleración y desaceleración eficientes, así como una velocidad máxima optimizada, lo que es especialmente valioso cuando se trata de calcular una autonomía precisa y práctica antes de comenzar el viaje.

ZF no fabrica automóviles, fabrica los componentes que permiten a los fabricantes de automóviles producir mejores automóviles (y remolques para acampar). Hoy en día, muchas empresas prefieren realizar sus cadenas de suministro internamente. Tesla, por ejemplo, no compra asientos a un proveedor. Los fabrica él mismo según sus propias especificaciones. Y, sin embargo, un proveedor externo como ZF puede utilizar economías de escala para que los componentes estén disponibles a un costo menor que el que un fabricante puede lograr si los construye él mismo.

Es un proceso delicado, pero ZF ha alcanzado el nivel de proveedor de primer nivel al entregar productos de calidad a tiempo y dentro del presupuesto. Si puede construir una mejor unidad motriz, un sistema de enfriamiento o un paquete basado en la nube, su reputación garantizará que siempre tenga muchos clientes. Y no todas las empresas quieren seguir el camino de la integración vertical. La investigación y el desarrollo son costosos, y si un socio confiable está dispuesto a hacer el trabajo pesado, el fabricante puede obtener un producto superior a un precio relativamente económico.

Steve escribe sobre la interfaz entre tecnología y sostenibilidad desde su casa en Florida o cualquier otro lugar donde la Fuerza lo lleve. Está orgulloso de estar "despertado" y realmente le importa un bledo por qué se rompió el cristal. Cree apasionadamente en lo que dijo Sócrates hace 3.000 años: "El secreto del cambio es centrar toda tu energía no en luchar contra lo viejo sino en construir lo nuevo".

Anuncie con CleanTechnica para que su empresa llegue a millones de lectores mensuales.

A medida que avanza la industria de los vehículos autónomos, comenzamos a ver menos automóviles tradicionales y más automóviles diseñados sin conductor...

ZF ha producido dos millones de motores eléctricos, un hito importante. La empresa de tecnología ofrece una variedad de motores eléctricos a los fabricantes de automóviles, incluidos los híbridos...

THOR Industries, empresa matriz de Airstream, se asociará con ZF para desarrollar remolques de viaje que funcionan con baterías.

Recientemente, ZF anunció una unidad de transmisión/propulsión EV de dos velocidades y, casi al mismo tiempo, salieron a la luz más detalles sobre el Porsche Taycan. Para el Taycán,...