Nova tecnologia ZF promete grande potência e aumento de eficiência para EVs

Uma nova família de motores potentes e compactos de 800 V, caixas de redução de alta eficiência e amortecedores de suspensão inteligentes estão preparados para melhorar drasticamente o desempenho da próxima geração de veículos elétricos.

Em desenvolvimento pela ZF, um dos principais fornecedores automotivos do mundo, a tecnologia aparece primeiro no muito aguardado Lotus Eletre, mas também é de vital importância para o futuro da empresa, à medida que a indústria se afasta dos motores de combustão.

Diz-se que o novo motor EVSys800 da ZF estabelece uma nova referência de densidade de torque de 70 Nm/kg, que é 30% melhor do que os projetos existentes. “Este motor é muito leve, com 80 kg e compacto, mas a potência nominal de pico é de 300 kW [402bhp]”, de acordo com Otmar Scharrer, chefe de mobilidade elétrica da ZF.

Alguns dos componentes estão sendo simulados em um demonstrador de tecnologia baseado em um Porsche Taycan com tração traseira, que a ZF apelidou de EVbeat. O novo motor da ZF usa carcaças de liga leve para manter o peso baixo. No interior, o típico enrolamento em grampo é substituído pelo enrolamento trançado, que elimina 200 soldas a laser, reduz o tamanho da embalagem em 10% e aumenta a potência em 50%.

Fundamental para o projeto é um novo sistema de gerenciamento térmico com resfriamento direto do condutor, que mantém o estator resfriado e usa o calor residual para alimentar a bomba de calor TherMas da ZF.

Como resultado, afirma-se que o EVSys800 é capaz de operar por períodos prolongados a 75% de sua potência de pico, o que equivale a 302bhp no Lotus Eletre, por exemplo. A ZF diz que um motor típico classificado em 268bhp pode funcionar apenas a 101bhp continuamente. “Se você for muito bom, terá 50% de potência contínua da potência nominal”, disse Scharrer. “O motivo é esfriar. Mesmo com 90% de eficiência, com 200kW [268bhp] motor, você doa 10kW [13bhp]. Para se ter uma ideia, dá para aquecer duas casas no inverno a -20°C com 10kW.”

Outra característica do trem de força elétrico de terceira geração da ZF é um novo acionamento de redução coaxial de engrenagem planetária. Incorporando funções de redução do motor e diferencial, também é muito silencioso, diz ZF, graças aos designs de engrenagem otimizados acusticamente.

A ZF também desenvolveu um novo sistema de suspensão inteligente que se integra ao motor elétrico e seus componentes de acionamento sob o controle de um software centralizado que a ZF chama de Cubix. O Lotus Eletre também usará esse sistema com o objetivo de oferecer uma dinâmica de estrada de alta qualidade.

Apelidado de ‘Chassis 2.0’ sob o termo genérico veículo definido por software (SDV), o Cubix é na verdade um supercomputador de bordo com a opção de resfriamento líquido e até 1500 operações tetra por segundo (TOPS) programáveis ​​para controlar amortecedores inteligentes, hardware de direção por fio e componentes de freio por fio, além de integração ao controlador de acionamento do motor eletrônico. O Cubix também pode integrar componentes não ZF.

Que tecnologia inovadora a ZF desenvolveu?

volta fácil

O eixo dianteiro multilink Easy Turn da ZF, que está em desenvolvimento há três anos, apresenta um braço de suspensão inferior e pino mestre exclusivos e é capaz de mais de 80 graus de ângulo de direção, em comparação com os 45 graus típicos. Em um BMW i3, o raio de viragem é reduzido de 10m para 6,8m; combinado com a direção da roda traseira que cai para 5,7 m. O efeito é surpreendente: o i3 aparentemente se move para o lado em uma curva, girando em torno das rodas traseiras, estilo táxi preto. Em um grande salão ou SUV, o aumento na capacidade de manobra pode ser gritante. Os eixos de transmissão dianteiros não podem acomodar o bloqueio extremo, portanto, é apenas RWD. Os OEMs estão interessados, com mais dois anos de engenharia necessários para a produção.

Sensor de Chassi Inteligente

Um sensor na rótula inferior mede a deflexão precisa da roda dianteira. Isso captura informações detalhadas sobre as condições da estrada, como buracos e superfícies irregulares, e impactos extremos, como batidas no meio-fio. A ZF vê um futuro onde os dados da superfície da estrada são sobrepostos em mapas de navegação por satélite, via nuvem, para alerta avançado de estradas irregulares, dando aos motoristas a opção de escolher uma rota mais suave. Os dados do Kerb-strike podem ser úteis para contratar empresas ou operadores de compartilhamento de carros para manutenção e monitoramento de segurança.

cinto de calor

Exibido pela primeira vez na CES no início deste ano, o Heatbelt leva segundos para atingir a temperatura para um efeito de aquecimento instantâneo no ocupante, como um cobertor aquecido. Fios de alta resistência são tecidos no tecido do cinto de segurança, com a ideia de concentrar o calor no ocupante e reduzir a demanda do sistema HVAC. Cada cinto é avaliado em apenas 68W, enquanto um sistema HVAC de carro inteiro usa 3,5kW. Em um BEV, por exemplo, os cintos térmicos podem ser uma nova tecnologia importante, reduzindo o consumo parasita da bateria, especialmente em áreas de clima frio, por meio de sistemas HVAC reduzidos.

Sistema HVAC TherMas BEV

TherMas é uma bomba de calor compacta, leve e eficiente que utiliza o calor residual da bateria. A ZF diz que seu projeto tem um coeficiente de desempenho de dois – o dobro das bombas atuais – afirmando: “Para 1kW de entrada, obtemos 2kW de saída. Isso é novo em veículos.” O TherMas usa propano como refrigerante, considerado 10% mais eficiente em baixas temperaturas, enquanto o peso é reduzido em até 17 kg. O design, livre de tubos e conexões externas, tem o tamanho de algumas caixas de sapato.

Tecnologia de segurança passiva

Esta tecnologia avançada de cinto de segurança tem cinco novas funções integradas. A principal melhoria é um novo retrator de cinto motorizado, maior e mais potente, controlado por um microprocessador de 32 bits e capaz de emitir avisos táteis e lidar com um ocupante fora de posição. O balanço rítmico do cinto, ligado a um sensor de sonolência, é projetado para acordar um motorista adormecido e, se um ocupante for detectado fora de posição durante uma frenagem brusca ou antes da ativação do airbag, o retrator dá ao cinto um puxão poderoso, forte suficiente para arrastar o ocupante de volta para a posição de assento correta.