Mniejsze, lżejsze, mocniejsze

Platforma e-Drive firmy ZF: Innowacyjne komponenty łączą się w elastyczną platformę dla e-napędów: Całkowity system obejmujący e-motor, elektronikę mocy, przekładnię i oprogramowanie.   |   Fot. ZF

Dzięki modułowej koncepcji, nowe e-napędy ZF stanowią elastyczne i dostosowane do potrzeb rozwiązanie dla producentów samochodów w zakresie dalszej elektryfikacji całej gamy modeli. Dla użytkowników pojazdów nowe technologie oferują wyższą wydajność, większą moc i krótszy czas ładowania.

Firma technologiczna ZF dostarcza producentom samochodów silniki elektryczne do różnych typów pojazdów - od hybrydowych i elektrycznych napędów osi dla elektrycznych samochodów osobowych po elektryczne napędy centralne dla pojazdów użytkowych. 2 mln wyprodukowanych dotąd egzemplarzy w znacznym stopniu przyczynia się do zmniejszenia emisji CO2.

Już w 2008 roku ZF jako pierwszy producent seryjny w Europie wprowadził na rynek silnik elektryczny do hybrydy typu mild premium. W międzyczasie firma nie tylko rozszerzyła swoje portfolio produktów o innowacje technologiczne, ale również mocno wspierała trend elektryfikacji napędów samochodów osobowych – dążąc do zmniejszenia szkodliwej dla klimatu emisji CO2. Zwłaszcza w ostatnich latach towarzyszył temu ogromny wzrost mocy produkcyjnych, odpowiadający rosnącemu zapotrzebowaniu na elektro-mobilność.

ZF rozwija technologie dla mobilności nowej generacji. Świadczą o tym dwa miliony wyprodukowanych silników elektrycznych oraz wysokonapięciowy układ elektryczny pojazdu z technologią 800 V, który wejdzie do produkcji seryjnej w tym roku. ZF nadaje tempo na dynamicznym rynku elektromobilności, a obecnie dalej rozszerza swoją rolę jako lider technologii i innowacji. Dowodem udanej transformacji firmy są najnowsze osiągnięcia, które firma ZF zaprezentowała mediom w listopadzie w Friedrichshafen. 

Systematyczne podejście wyprzedza potrzeby rynku. ZF już teraz rozwija kompleksową ofertę produktów dla czystych napędów elektrycznych, mając na uwadze funkcje pożądane przez klientów i użytkowników końcowych By jeszcze lepiej i szybciej sprostać wysoce zróżnicowanym wymaganiom rynku, grupa technologiczna wprowadza obecnie nową generację napędów elektrycznych opartych na ogólnej koncepcji modułowej z silnikiem elektrycznym, falownikiem, przekładnią i oprogramowaniem. Koncentrujemy się na trzech podstawowych systemach, które - nawet w wersji standardowej - niemal idealnie spełniają główne wymagania naszych klientów, czyli: efektywność, wydajność i koszty - wyjaśnia Markus Schwabe, Product Line Manager Electrified Powertrain Systems. - To podstawa, na której dalej budujemy rozwiązania optymalnie odpowiadające potrzebom indywidualnych klientów w e-pojazdach wszystkich segmentów.

Duże zainteresowanie producentów naszymi produktami zarówno w sektorze samochodów osobowych, jak i pojazdów użytkowych potwierdza nasz wysoki portfel zamówień w branży wysokiego napięcia. Dzięki kolejnej generacji napędów elektrycznych konsekwentnie kontynuujemy naszą strategię rozwoju zrównoważonej i wydajnej mobilności przyszłości - wyjaśnia członek zarządu ZF Stephan von Schuckmann, który w Grupie odpowiada za e-mobilność.

Innowacyjna siła w systemie i komponentach. Wraz z nową generacją napędów elektrycznych, ZF oferuje w pełni zintegrowane systemy napędów elektrycznych. Dzięki wysokiemu poziomowi wiedzy na temat interfejsów i wyjątkowemu know-how w zakresie strategii sterowania, inżynierowie ZF możliwie najlepiej spełniają każde wymaganie klienta. Innowacyjne komponenty, na których opiera się własne rozwiązanie systemowe, Grupa będzie oferować również indywidualnie. Dzięki rozbudowanym interfejsom wewnętrznym, nowa, niezwykle kompaktowa architektura umożliwia łatwą adaptację systemu lub komponentów. Ponadto, konstrukcja charakteryzuje się bardzo dużą stabilnością, co umożliwia doskonałe tłumienie hałasu - wyjaśnia dr Otmar Scharrer, szef działu rozwoju technologii napędów elektrycznych.

Nowa generacja e-napędów ZF będzie dostępna na rynku jako kompletny system począwszy od 2025 r., ale poszczególne komponenty zostaną wprowadzone do produkcji seryjnej wcześniej. Oto innowacje na poziomie komponentów, które tworzą część zaawansowanego systemu całkowitego.

Dzięki tak zwanej "technologii pakietów dyskretnych", energoelektronicy potrafią zachować równowagę pomiędzy wysokim stopniem jednorodności komponentów a wysoką zdolnością do adaptacji. Indywidualizacja odbywa się na poziomie układu scalonego: dyskretnie skonstruowana przetwornica ZF jest zbudowana z pojedynczych przełączników półprzewodnikowych mocy. Ta modułowość umożliwia lepszą kalibrację wydajności niż jest to możliwe w przypadku złożonych modułów mocy. Ponadto, "technologia pakietów dyskretnych" firmy ZF wymaga mniejszej liczby różnego rodzaju komponentów niż przy zastosowaniu konwencjonalnych modułów mocy. Dzięki naszemu nowemu podejściu do elektroniki mocy możemy szybciej i precyzyjniej zaspokajać różne wymagania rynku - wyjaśnia Scharrer.

Dzięki nowemu, wysoce zintegrowanemu silnikowi elektrycznemu firma ZF po raz kolejny zwiększa gęstość mocy w stosunku do technologii dostępnych obecnie na rynku. Decydującą rolę odgrywa tu nowa koncepcja chłodzenia i nowa technologia uzwojenia. Dzięki nowej koncepcji chłodzenia, ZF umożliwia przepływ oleju bezpośrednio wokół miedzianych prętów - dokładnie w miejscu, w którym podczas pracy powstaje najwięcej ciepła. Takie wysoce wydajne chłodzenie znacznie zwiększa wydajność przy zachowaniu tej samej masy i przestrzeni montażowej. Ciągła moc silnika elektrycznego wzrasta dzięki temu do 85 procent mocy szczytowej. Ponadto, można w znacznym stopniu zrezygnować ze stosowania ciężkich metali ziem rzadkich, dzięki czemu silnik elektryczny może być produkowany w sposób bardziej zrównoważony. 

Opracowana przez ZF technologia uzwojenia plecionkowego, będąca rozwinięciem tzw. uzwojenia "hairpin", umożliwia zmniejszenie przestrzeni montażowej łącznie o 10 procent. Sama głowica uzwojenia jest o około 50 procent mniejsza niż w przypadku konwencjonalnych metod. Oznacza to, że przetwarzane jest około 10 procent mniej surowca.

Nowa współosiowa przekładnia redukcyjna wprowadza wiodące w świecie know-how firmy ZF w zakresie przekładni planetarnych do następnej generacji napędów elektrycznych. Dwie zintegrowane ze sobą przekładnie planetarne nie tylko generują pożądane przełożenie osi, ale także zawierają w pełni zintegrowaną funkcję mechanizmu różnicowego. W porównaniu z powszechnie stosowanymi koncepcjami offsetowymi, nowe rozwiązanie zmniejsza masę i wymagania dotyczące przestrzeni montażowej bez uszczerbku dla wydajności, hałasu i wibracji.

Przetwornice wysokiego napięcia (DC-DC) odgrywają główną rolę w napędach elektrycznych zasilanych z ogniw paliwowych. Kompensują one niskie napięcie wyjściowe i silny spadek napięcia przy dużym obciążeniu ogniw paliwowych. Nowy konwerter wysokiego napięcia z platformy energoelektronicznej ZF, opracowany do zastosowań w samochodach osobowych i użytkowych, ma osiąga sprawność na poziomie 99,6 procent.

Kolejny kamień milowy w produkcji na horyzoncie. Przy rosnących globalnie wolumenach i wysokim popycie na technologię napędu elektrycznego, wkrótce zostanie osiągnięty kolejny kamień milowy produkcji. W związku z globalnie rosnącymi wolumenami i wysokim popytem na technologię elektrycznych układów napędowych, kolejny kamień milowy produkcji zostanie wkrótce osiągnięty. Kalendarz zamówień mamy solidnie zapełniony i prawdopodobnie w ciągu mniej niż 2 lat wyprodukujemy kolejne dwa miliony sztuk silników elektrycznych - mówi Hintringer. 

Zmiana z konwencjonalnych napędów na elektryczne w 2 mln samochodów osobowych to w perspektywie przeciętnego 15-letniego użytkowania oszczędność ok. 45 mln ton CO2. Aby osiągnąć taki sam poziom oszczędności dzięki odnawialnym źródłom energii, farma wiatrowa z 80 turbinami wiatrowymi musiałaby być podłączona do sieci przez 25 lat.

[ materiały ZF ]