ZF presenta el vehículo conceptual EVbeat con el prototipo del nuevo 800

May 20, 2023

En su Día Mundial de la Tecnología en Friedrichshafen, ZF presentó el vehículo conceptual eléctrico EVbeat, que está diseñado para lograr la máxima compacidad, bajo peso y máxima eficiencia en funcionamiento real. En este vehículo eléctrico ZF, los componentes de una línea motriz eléctrica se han optimizado y combinado en un sistema holístico. Estos incluyen la línea motriz ultracompacta y liviana de 74 kg con una densidad de torque de 70 N·m/kg, gestión térmica holística y software de línea motriz en red en la nube.

Vehículo conceptual EVbeat

A temperaturas frías cercanas al punto de congelación, la autonomía en funcionamiento en el mundo real aumenta hasta un tercio en comparación con la tecnología actual.

El vehículo conceptual ZF EVbeat se basa en un Porsche Taycan y toma como punto de referencia la tecnología de serie líder de ZF y otros actores del mercado.

Unidad eléctrica EVSys800. El EVSys800 utilizado en el concepto es un variador modular de 800 voltios y consta de una electrónica de potencia de SiC, un motor eléctrico y un reductor. A pesar de su diseño extremadamente compacto y su peso ligero, el EVbeat no escatima en rendimiento. El concepto de vehículo tiene un par máximo de 5.200 N·m disponible en el eje trasero, y esto con una densidad de par excepcionalmente alta para turismos legales en circulación, de 70 N·m por kilogramo. La potencia continua y máxima del motor eléctrico es de 206 y 275 kilovatios respectivamente; de ​​este modo, ZF alcanza una potencia continua de aproximadamente el 75 % de la potencia máxima.

EVSys800

Estator de motor eléctrico con nuevo devanado trenzado.

Con un peso total de 74 kilogramos, el EVSys800, normalizado a la misma potencia que el último propulsor de la serie ZF de 800 voltios, es aproximadamente 40 kilogramos o un 30% más ligero y, por lo tanto, contribuye significativamente al ahorro de peso del vehículo conceptual.

Para ello es fundamental el motor eléctrico con un nuevo concepto de refrigeración y una nueva tecnología de bobinado. Para la refrigeración, ZF permite que el aceite fluya directamente alrededor de las varillas de cobre exactamente en el punto donde se genera la mayor parte del calor durante el funcionamiento. Esta refrigeración altamente eficiente aumenta significativamente el rendimiento con el mismo peso y espacio de instalación.

Además, se puede prescindir del uso de tierras raras pesadas y el motor eléctrico se puede fabricar de forma más sostenible. La tecnología 'Braided Winding' desarrollada y patentada por ZF es un desarrollo adicional del devanado ondulado y permite en total un 10% menos de espacio de instalación. El cabezal de bobinado por sí solo es hasta un 50 % más pequeño que en los métodos convencionales. Esto ahorra alrededor del 10% de cobre.

Se ha rediseñado fundamentalmente el inversor del accionamiento eléctrico y se han revisado fundamentalmente todos los componentes esenciales. Se lograron mejoras significativas en cada uno de los ámbitos de compatibilidad electromagnética, módulos de potencia y condensadores en términos de espacio de instalación, peso y sostenibilidad.

Inversor con tecnología SIC

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.

Engranaje reductor coaxial

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 el peso y los requisitos de espacio de instalación sin comprometer la eficiencia, el ruido y la vibración. En combinación con la tecnología Braided Winding, esta unidad se puede acortar significativamente, lo que permite la instalación en casi cualquier espacio de instalación del vehículo.

Gestión térmica. El control de la temperatura de un vehículo puede representar una parte importante de sus necesidades energéticas en invierno, que pueden oscilar entre tres y seis kilovatios, especialmente cuando se calienta. Un agradable frescor en verano y calor en invierno son factores importantes para el confort de sus ocupantes. La temperatura adecuada también es un factor esencial para el rendimiento del motor eléctrico, de la electrónica de potencia y de la batería.

terma

El primer sistema central de gestión térmica (TherMaS) desarrollado por ZF para vehículos eléctricos está integrado en el concepto de vehículo EVbeat. TherMaS utiliza una unidad central y un software inteligente para controlar todos los procesos térmicos del sistema motriz y del habitáculo. El nuevo diseño reduce significativamente los requisitos de espacio y el peso en comparación con enfoques anteriores para enfriar y calentar coches eléctricos. Una bomba de calor de 800 voltios a base de propano también requiere mucha menos energía. Gracias a su diseño compacto y sencillo, se puede integrar fácilmente en los vehículos.

El concepto TherMaS tiene por primera vez tres circuitos designados: en el centro se encuentra el circuito de refrigerante muy pequeño. Está precargado y sellado herméticamente, por lo que no requiere mantenimiento. Además, el concepto no tiene interfaces con otras áreas del vehículo, como el interior. ZF utiliza propano, un refrigerante natural sin flúor.

Aunque sólo se utiliza la mitad del refrigerante anterior, la capacidad de refrigeración se duplica en comparación con los refrigerantes que se utilizan habitualmente en la actualidad. En caso necesario, el circuito frigorífico central sirve a dos circuitos de refrigeración controlables por separado, por los que circula agua protegida contra heladas como de costumbre: el primero está diseñado para las temperaturas relativamente altas del motor eléctrico, mientras que el segundo regula la temperatura de la electrónica de potencia y de carga. El software de control regula la capacidad de refrigeración.

Gracias a esta gestión térmica general, la autonomía del EVbeat aumenta hasta un tercio en el exigente funcionamiento invernal. El rendimiento de refrigeración significativamente mejor hace posible un mayor rendimiento continuo de la máquina eléctrica.

Software de tren motriz: conecte en red de manera eficiente la conducción del vehículo y la nube. Las propiedades de los sistemas de hardware sientan una base importante para el funcionamiento sostenible del vehículo; su orquestación óptima se logra a través del software. 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.

Debido a que la eficiencia de un motor eléctrico depende de sus puntos de operación térmica, es importante mantenerlos en el rango óptimo en todo momento: a bajas velocidades y altos requisitos de torque, el punto de operación térmica óptima es muy bajo, mientras que a altas velocidades con requisitos de par bajos, las altas temperaturas no son un problema. Sin embargo, las condiciones térmicas no se pueden establecer a corto plazo. El software de transmisión de ZF puede anticipar los puntos de funcionamiento óptimos a partir de los perfiles de conducción individuales y preparar el sistema en consecuencia.

Aprende el comportamiento de los conductores y puede anticipar la probabilidad de perfiles de conducción individuales a través de un servicio en la nube basado en IA. Por ejemplo, el aire acondicionado y la refrigeración del sistema se reducen cuando se detectan distancias cortas.

Sobre esta base, el sistema de asistencia también puede ofrecer al conductor consejos directos sobre cómo utilizar el vehículo eléctrico de forma eficiente. Se muestran, por ejemplo, aceleraciones y desaceleraciones eficientes, así como una velocidad máxima optimizada. Esto es especialmente valioso a la hora de calcular una autonomía precisa y práctica antes del viaje.

Publicado el 30 de junio de 2023 en 800V, Eléctrico (Batería), Motores, Electrónica de potencia, Sistemas para vehículos | Enlace permanente | Comentarios (0)