4 mar. 2016

ZF nos anticipa la tracción de los coches dentro de dos años


El nuevo sistema de tracción eléctrica de ZF comenzará a producirse en serie para un fabricante europeo de automóviles en 2018. La clave de esta propulsión, apta para distintos tipos de vehículos con diferentes prestaciones, es un sistema de tracción ubicado encima del eje con un motor eléctrico asincrónico (ASM). Este motor puede alcanzar hasta 150kW de potencia, lo que da nuevas perspectivas para la densidad de la potencia. El motor eléctrico, la caja de cambio de una solo marcha escalonada, el diferencial y la electrónica de potencia forman una unidad compacta e integrada. El sistema sirve como tracción puramente eléctrica para vehículos eléctricos, híbridos o con pila de combustible. El concepto permite ubicar la tracción tanto en el eje delantero como en el trasero. La producción de este sistema se realizará en la planta de ZF en Schweinfurt, donde también se ubica la sede de la nueva división ZF E-Mobility. Los preparativos para esta producción de serie ya han empezado en esta planta.

"ZF ayuda activamente en el cambio hacía la electromovilidad. Con una oferta modular para la tracción eléctrica ofrecemos a nuestros clientes una solución individual, garantizando al mismo tiempo el uso de elementos estándar", explica Jörg Grotendorst, director de la nueva división ZF E-Mobility. "El sistema de tracción eficiente y compacto de ZF demuestra que la integración de la caja de cambios, el motor eléctrico y la electrónica de potencia en un solo sistema es el punto clave, además, todos los componentes proceden de nuestro consorcio". ZF ya produce hoy día motores eléctricos, transmisiones y mandos electrónicos en grandes series. "El primer contrato para una producción en serie a partir de 2018 nos afianza en el camino y vamos a ampliar nuestra oferta continuamente con nuevas soluciones que van desde el híbrido stop/go hasta la tracción 100% eléctrica", añade Grotendorst.




El enfoque modular
El enfoque modular de las tracciones eléctricas de ZF cubre las distintas demandas de potencias y longitud disponibles de chasis de los modelos de nuestros clientes – desde el segmento de pequeños utilitarios hasta las furgonetas. El uso de este sistema modular es posible en vehículos 100% eléctricos, en híbridos o en vehículos con pila de combustible.

Sistema de tracción altamente integrada
ZF integra un motor asincrónico (ASM), una caja de cambios de uno sola marcha escalonada, un diferencial, un cárter con el radiador y la electrónica de potencia con su respetivo software en un módulo de tracción eléctrica ubicado de forma paralela al eje. El motor y la caja comparten un mismo cárter, lo que facilita la producción y el montaje final. El sistema tiene una potencia de hasta 150 kW, y su gran par motor máximo de 380 NM se traduce en hasta unos 3.500 Nm de par de eje. A pesar del motor integrado el sistema es relativamente compacto y pesa únicamente 113 kg. La unidad completa solo mide 450 mm de largo, 380 mm de ancho y tiene una altura de 510 mm. Este compacto diseño requiere menos materiales y menor espacio. Esto permite la integración del sistema en diferentes arquitecturas de chasis.

En comparación con un motor sincrónico permanentemente excitado (PSM), el motor asincrónico (ASM) no precisa imanes y, por lo tanto, tampoco materias primas tan específicas y raras como el Neodym y el Dysprosium, cuya disponibilidad, y por tanto precio, fluctúa mucho en el mercado, lo que para los fabricantes de automóviles y los proveedores se traduce en unos costes de difícil previsión. El ASM solo necesita un simple concepto de control de las revoluciones, además ofrece ventajas en seguridad y reduce las pérdidas de carga eléctrica. Además, el ASM permite un salto amplio entre la potencia normal continua y la máxima, y por lo tanto es ideal para una demanda de potencias elevadas en tiempos cortos.

Las 13.000 revoluciones por minuto son un desafío referente al ruido de la caja de cambio. Para solucionarlo, ZF opta por una reducción con una sola marcha a 9,6:1, que reduce el nivel de revoluciones con sus dos piñones consecutivos. La optimización del dentado, además de un apoyo sin pérdida de todas las piezas rotativas, no solo logra una reducción de ruido, sino también un elevado grado de eficiencia. Otro detalle de este diseño innovador es el concepto integrado de refrigeración, que incluye la electrónica de potencia y el motor eléctrico, y que alimenta el rotor del motor. El resultado son las buenas actitudes acústicas y dinámicas de esta tracción eléctrica.


Conversión sin pérdidas
Con la integración de la electrónica de potencia en la tracción eléctrica, ZF resuelve un problema recurrente en este tipo de coches: la interacción del motor eléctrico y la electrónica. La corriente continua de la batería se convierte en corriente alterna trifásica que precisa el motor, lo que puede producir pérdidas relevantes en algunos ciclos de conducción. Pero el sistema ideado por ZF reduce drásticamente estas pérdidas: con un aumento de la tensión a través de modulaciones específicas, la corriente del motor puede reducirse sin perder potencia, lo que aumenta a su vez la autonomía.

Nueva Division E-Mobility
Para ZF, la electrificación de la tracción es un punto muy importante para poder reducir el impacto de las emisiones de CO2 en el tráfico actual. El consorcio tecnológico ofrece módulos híbridos, transmisiones híbridas plug-in además de tracciones puramente eléctricas, incluida su electrónica de potencia y la integración de los sistemas.

Desde principio de este año 2016 ZF concentra sus actividades en la electromovilidad en su nueva división E-Mobility, cuya sede es Schweinfurt. Allí se reciben las demandas de los clientes en referencia a diferentes temas de la electromovilidad, y allí es donde el consorcio concentra sus competencias en este campo. En total trabajan 5.300 empleados centrados en la electromovilidad de ZF, repartidos en diferentes plantas de diferentes países.

Los clientes que solicitan sistemas eléctricos y electrónicos procedentes de ZF se aprovechan de la gran competencia general del consorcio, ya que ZF cuenta con profundos conocimientos de sistemas completos para todo el chasis y el accionamiento, incluyendo su integración en la estructura de los automóviles.

Los clientes de ZF también valoran la competencia mecánica del consorcio, procedente de su mundo de la tecnología para chasis y tracción, que incluye temas tan complejos como la amortiguación de vibraciones torsionales o la transmisión eficiente del par motor.

Resumen
- Será la primera vez que se usa una tracción eléctrica totalmente integrada.
- Es un sistema para vehículos con baterías, modelos híbridos y vehículos con pila de combustible.
- El sistema se puede utilizar tanto de tracción delantera como trasera.
- Cuenta con una elevada densidad de potencia gracias a la integración del motor eléctrico, la caja de cambios y la electrónica de potencia en un solo sistema.

| Fuente: ZF