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.
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.
