ZF představuje nejnovější generaci elektrických pohonů pro osobní a lehké užitkové vozy. Nastavuje standardy díky výjimečné hustotě výkonu a energetické účinnosti. ZF toho dosahuje díky četným inovacím na úrovni komponentů i systému. Patří mezi ně kompaktní design pohonů, takzvaný „diskrétní přístup“ ve výkonové elektronice a použití materiálů šetřících zdroje, díky čemuž je také výroba pohonů udržitelnější. Svým modulárním konceptem podporují nové e-pohony ZF pružné a na míru šité řešení pro výrobce automobilů při další elektrifikaci celé jejich modelové řady. Pro koncové zákazníky nabízejí nové technologie vyšší účinnost, větší výkon a kratší dobu nabíjení.

Technologická společnost dodává výrobcům automobilů elektromotory pro různé typy vozidel – od hybridních a elektrických pohonů náprav pro elektrické osobní automobily až po elektrické centrální pohony pro užitková vozidla. Dva miliony vyrobených kusů významně přispívají ke snížení emisí CO2.

Systémový přístup předjímá požadavky trhu

Společnost ZF již vyvíjí svou komplexní produktovou řadu pro čistě elektrické pohony s ohledem na funkce požadované zákazníky a koncovými uživateli. Aby bylo možné lépe a rychleji uspokojit vysoce diverzifikovanou poptávku trhu, technologická skupina nyní představuje novou generaci elektrických pohonů založených na celkové modulární koncepci s elektromotorem, měničem, převodovkou a softwarem.

„Zaměřujeme se na tři základní systémy, které téměř dokonale splňují hlavní požadavky našich zákazníků, totiž účinnost, výkon a náklady, a to i ve standardní verzi,“ vysvětluje Markus Schwabe, Product Line Manager Electrified Powertrain Systems. “Na tomto základě můžeme optimálně implementovat další individuální požadavky zákazníků v e-vozech všech segmentů.”

Inovativní síla v systému i v komponentech

S novou generací elektrických pohonů nabízí ZF plně integrované systémy elektrického pohonu. Díky vysoké úrovni odborných znalostí v oblasti rozhraní a jedinečnému know-how pro strategie řízení mohou aplikační inženýři ZF splnit každý požadavek zákazníka tím nejlepším možným způsobem. Skupina však bude inovativní komponenty, na kterých je založeno vlastní systémové řešení, nabízet i jednotlivě.

“Díky sofistikovaným vnitřním rozhraním umožňuje nový, extrémně kompaktní design úpravy systému nebo komponent s minimálním úsilím. Kromě toho má konstrukce velmi vysokou strukturální tuhost, která umožňuje vynikající hlukové chování,” vysvětluje Dr. Otmar Scharrer, vedoucí vývoje pro technologie elektrických pohonů.

Nová generace elektrických pohonů ZF bude na trhu jako kompletní systém dostupná od roku 2025; jednotlivé komponenty však ZF uvede do sériové výroby dříve. Následující inovace na úrovni komponent přispívají k vyspělému celkovému systému:

S takzvanou „technologií diskrétního balení“ řídí výkonová elektronika vyvažování mezi vysokým stupněm uniformity komponent a vysokou přizpůsobivostí. Individualizace probíhá na úrovni čipu: Je sestaven diskrétně strukturovaný invertor ZF s individuálními výkonovými polovodičovými spínači. Tato modularita nabízí lepší škálovatelnost výkonu, než je možné u složitých napájecích modulů. Kromě toho „technologie diskrétního balení“ ZF vyžaduje méně různých typů součástek než použití běžných napájecích modulů. „S naším novým přístupem k výkonové elektronice můžeme rychleji a přesněji vyhovět různým požadavkům trhu,“ vysvětluje Scharrer.

S novým, vysoce integrovaným elektromotorem ZF opět zvyšuje hustotu výkonu ve srovnání s technologií, která je v současnosti na trhu dostupná. Rozhodující roli zde hraje nový koncept chlazení a nová technologie vinutí. Díky nové koncepci chlazení umožňuje ZF olej proudit přímo kolem měděných tyčí – přesně v místě, kde se během provozu vytváří nejvíce tepla. Takto vysoce účinné chlazení výrazně zvyšuje výkon při stejné hmotnosti a instalačním prostoru. Trvalý výkon elektromotoru se tak zvýší až na 85 procent špičkového výkonu. Kromě toho lze do značné míry upustit od použití těžkých kovů vzácných zemin a elektrický motor tak lze vyrábět udržitelněji. Technologie pleteného navíjení vyvinutá společností ZF, další vývoj takzvaného navíjení „vlásenky“, umožňuje celkem o 10 procent menší instalační prostor. Samotná hlava vinutí je asi o 50 procent menší než u konvenčních přístupů. To znamená, že se zpracovává přibližně o 10 procent méně surovin.

Se svou novou koaxiální redukční převodovkou přenáší ZF své přední světové know-how v oblasti planetových převodovek na novou generaci elektrických pohonů. Dvě planetové převodovky integrované do sebe nejen generují požadovaný převodový poměr náprav, ale zahrnují také plně integrovanou funkci diferenciálu. Ve srovnání s běžnými koncepty offsetu toto nové řešení snižuje hmotnost a požadavky na prostor pro instalaci, aniž by došlo ke snížení účinnosti, hluku a vibrací.

Vysokonapěťové měniče (DC-DC měniče) hrají ústřední roli v elektrických pohonech poháněných palivovými články. Kompenzují nízké výstupní napětí a silný pokles napětí při vysokém zatížení palivových článků. Nový vysokonapěťový měnič z platformy výkonové elektroniky ZF, který byl vyvinut pro aplikace v osobních a užitkových vozidlech, má z hlediska účinnosti nejvyšší hodnotu 99,6 procenta.

Pokud tyto dva miliony elektromotorů od ZF nahradí konvenční pohony osobních automobilů se spalovacím motorem, ušetří cca 45 milionů tun oxidu uhličitého za průměrnou životnost osobního automobilu 15 let. Aby bylo dosaženo stejného potenciálu úspor s obnovitelnými zdroji energie, větrná farma s 80 větrnými turbínami by musela být v síti 25 let.