Světový šampion v hustotě točivého momentu: ZF představuje nejkompaktnější e-pohon pro osobní automobily - Koncepční vozidlo EVbeat s prototypem nového 800voltového elektrického pohonu stanovuje měřítka kompaktnosti, nízké hmotnosti a vysoké účinnosti
- Unikátní hustota točivého momentu 70 Nm/kg
- Hmotnost pohonné jednotky snížená o třetinu
- První systém tepelného řízení vyvinutý společností ZF zvyšuje dojezd elektromobilu v zimním reálném provozu až o třetinu Světový šampion v hustotě točivého momentu: ZF představuje nejkompaktnější e-pohon pro osobní automobily
Friedrichshafen. Společnost ZF na svém Globálním technologickém dni ve Friedrichshafenu představí koncepční elektrické vozidlo EVbeat, které je navrženo s ohledem na maximální kompaktnost, nízkou hmotnost a maximální účinnost v reálném provozu. V tomto vozidle byly optimalizovány komponenty e-pohonu a spojeny do uceleného systému. Patří mezi ně lehký a ultrakompaktní hnací ústrojí o hmotnosti 74 kg s hustotou točivého momentu 70 Nm/kg, holistický tepelný management a software hnacího ústrojí propojený s cloudovou sítí. Při nízkých teplotách kolem bodu mrazu se dojezd v reálném provozu zvyšuje až o třetinu ve srovnání se současnou technologií.
„Udržitelná mobilita je jádrem naší firemní strategie," vysvětlil Stephan von Schuckmann, člen představenstva společnosti ZF odpovědný mimo jiné za elektrifikované hnací systémy. „Na základě mimořádně efektivního sériového vozidla ukazujeme potenciál, který nabízejí budoucí komponenty elektrického pohonu, když je spojíme do ještě efektivnějšího celkového systému."
Koncepční vozidlo ZF EVbeat vychází z vozu Porsche Taycan a za vzor si bere špičkovou sériovou technologii společnosti ZF a dalších hráčů na trhu.
„Naším cílem bylo vytvořit tento pohon co nejkompaktnější a nejlehčí při zachování vysoké jízdní dynamiky a zvýšení efektivity v reálném provozu," řekl Dr. Otmar Scharrer, vedoucí vývoje elektrických hnacích systémů ve společnosti ZF. „Pokud jde o hustotu točivého momentu, jsme na špičce, když se porovnáme s elektropohony pro osobní automobily, které jsou v současné době na trhu k dispozici. Zároveň jsme při vývoji věnovali velkou pozornost hledisku udržitelnosti. "Elektromotor pracuje bez těžkých prvků vzácných zemin a systém tepelného řízení nepoužívá chladivo na bázi fluoru. Snížení počtu komponent a celkové snížení hmotnosti systému o jednu třetinu u elektrického pohonu a systému tepelného řízení přispívá k větší udržitelnosti dvojnásob – jak při výrobě, tak při provozu.
EVSys800: ultrakompaktní a lehký 800voltový pohon
EVSys800 je modulární 800voltový pohon a skládá se z výkonové elektroniky z karbidu křemíku, elektromotoru a redukční převodovky. Navzdory mimořádně kompaktní konstrukci a nízké hmotnosti EVbeat nešetří na výkonu: Koncepční vozidlo má na zadní nápravě k dispozici maximální točivý moment 5200 newtonmetrů – a to při unikátně vysoké hustotě točivého momentu pro osobní automobily s povolením k provozu na pozemních komunikacích s hodnotou 70 newtonmetrů na kilogram. Trvalý a špičkový výkon elektromotoru činí 206, resp. 275 kilowattů - ZF tak dosahuje trvalého výkonu přibližně 75 procent špičkového výkonu.
Co se týče rozměrů, pohon ušetří 50 milimetrů na šířce díky kompaktní redukční převodovce a technologii "opleteného vinutí" elektromotoru patentované společností ZF, což umožňuje prostorově úspornou, souosou instalaci na hnací nápravu.
S celkovou hmotností 74 kilogramů je pohon EVSys800, normovaný na stejný výkon jako nejnovější pohon ZF řady 800 V, přibližně o 40 kilogramů, tedy o třetinu lehčí, a významně tak přispívá k úspoře hmotnosti koncepčního vozidla.
Zásadní význam pro to má elektromotor s novou koncepcí chlazení a novou technologií vinutí. Pro chlazení nechává ZF proudit olej 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 zástavbovém prostoru. Kromě toho lze upustit od použití těžkých prvků vzácných zemin a elektromotor lze vyrábět udržitelnějším způsobem. Technologie "opleteného vinutí", vyvinutá a patentovaná společností ZF, je dalším vývojem tzv. vlnového vinutí a umožňuje celkem o deset procent zmenšit instalační prostor. Samotná hlava vinutí je až o 50 procent menší než u konvenčních přístupů. Tím se ušetří přibližně deset procent mědi.
Měnič elektrického pohonu byl zásadně přepracován. Všechny základní komponenty byly zásadně přepracovány. V každé z oblastí elektromagnetické kompatibility, výkonových modulů a kondenzátorů bylo dosaženo významných zlepšení z hlediska instalačního prostoru, hmotnosti a udržitelnosti.
Nová, koaxiální redukční převodovka přenáší hnací síly elektromotoru prostřednictvím dvou planetových převodovek. Ty nejenže vytvářejí požadovaný konečný převodový poměr, ale také plní funkci plně integrovaného diferenciálu. V porovnání s konvenčními koncepcemi odstupňování, u nichž vstupní a výstupní hřídel neleží na stejné ose, snižuje koaxiální řešení hmotnost a nároky na instalační prostor, aniž by to bylo na úkor účinnosti, hluku a vibrací. V kombinaci s technologií "opleteného vinutí" lze tento pohon výrazně zkrátit, což umožňuje instalaci do téměř jakéhokoli montážního prostoru vozidla.
"S tímto systémem můžeme dokonale splnit hlavní požadavky našich zákazníků – a to účinnost, výkon a náklady," řekl Dr. Otmar Scharrer. První technologie nového hnacího ústrojí ZF budou na trhu k dispozici od roku 2026.
Tepelné řízení: Efektivní regulace teploty hnacího ústrojí a celého vozidla
Regulace teploty vozidla může v zimě představovat značnou část jeho energetické náročnosti, která se může pohybovat mezi třemi a šesti kilowatty, zejména při vytápění. Příjemný chlad v létě a teplo v zimě jsou pro cestující hlavními faktory pohodlí. Správná teplota je také zásadním faktorem pro výkon elektromotoru, výkonové elektroniky a akumulátoru.
První centrální systém tepelného managementu (TherMaS) vyvinutý společností ZF pro elektromobily je integrován do koncepčního vozidla EVbeat. Systém TherMaS využívá centrální jednotku a inteligentní software k řízení všech tepelných procesů pro hnací ústrojí a prostor pro cestující. Nová konstrukce výrazně snižuje nároky na prostor a hmotnost ve srovnání s předchozími přístupy k chlazení a vytápění elektromobilů. Tepelné čerpadlo na bázi propanu s napětím 800 V také vyžaduje výrazně méně energie. Protože je kompaktní a konstrukčně jednoduché, lze jej snadno integrovat do vozidel.
Koncept TherMaS má poprvé tři určené okruhy: V centru je velmi malý okruh chladiva. Ten je předem naplněn a hermeticky uzavřen, a proto je bezúdržbový. Koncept navíc nemá žádná rozhraní s jinými oblastmi vozidla, jako je například interiér. Společnost ZF používá přírodní chladivo propan, které neobsahuje fluor. Přestože se používá pouze polovina předchozího chladiva, chladicí výkon se ve srovnání s dnes běžně používanými chladivy zvyšuje dvojnásobně. V případě potřeby obsluhuje centrální chladicí okruh dva samostatně regulovatelné chladicí okruhy, v nichž jako obvykle proudí voda chráněná proti mrazu: První je určen pro poměrně vysoké teploty elektromotoru, zatímco druhý reguluje teplotu výkonové a nabíjecí elektroniky. Řídicí software reguluje chladicí výkon.
Díky tomuto celkovému tepelnému managementu se dojezd vozu EVbeat v náročném zimním provozu zvyšuje až o třetinu. Výrazně lepší chladicí výkon umožňuje vyšší trvalý výkon e-stroje.
Pohonný software: efektivní propojení pohonu vozidel a cloud
Vlastnosti hardwarových systémů jsou důležitým základem pro udržitelný provoz vozidla; jejich optimálního uspořádání se dosahuje prostřednictvím softwaru. Společnost ZF vyvinula vlastní software hnacího ústrojí, který propojuje všechny systémy vozidla navzájem a vytváří spojení s cloudem ZF.
Protože účinnost elektromotoru závisí na jeho tepelných provozních bodech, je důležité je neustále udržovat v optimálním rozsahu: Při nízkých rychlostech a vysokých požadavcích na točivý moment je optimální tepelný provozní bod velmi nízký, zatímco při vysokých rychlostech a nízkých požadavcích na točivý moment nejsou vysoké teploty problémem. Tepelné podmínky však nelze stanovit v krátké době. Software hnacího ústrojí ZF dokáže předvídat optimální provozní body na základě jednotlivých jízdních profilů a podle toho systém připravit. "Učí se" chování řidičů a dokáže předvídat pravděpodobnost jednotlivých jízdních profilů prostřednictvím cloudové služby založené na umělé inteligenci. Například při detekci krátkých vzdáleností se sníží výkon klimatizace a chlazení systému.
Na tomto základě může asistenční systém řidičům také přímo radit, jak efektivně využívat elektromobil. Zobrazuje se například efektivní zrychlování a zpomalování a optimalizovaná maximální rychlost. To je zvláště cenné, pokud jde o výpočet přesného a praktického dojezdu před jízdou, který je pak spolehlivě dodržen.
- Koncepční vozidlo EVbeat s prototypem nového 800voltového elektrického pohonu stanovuje měřítka kompaktnosti, nízké hmotnosti a vysoké účinnosti
- Unikátní hustota točivého momentu 70 Nm/kg
- Hmotnost pohonné jednotky snížená o třetinu
- První systém tepelného řízení vyvinutý společností ZF zvyšuje dojezd elektromobilu v zimním reálném provozu až o třetinu Světový šampion v hustotě točivého momentu: ZF představuje nejkompaktnější e-pohon pro osobní automobily
Friedrichshafen. Společnost ZF na svém Globálním technologickém dni ve Friedrichshafenu představí koncepční elektrické vozidlo EVbeat, které je navrženo s ohledem na maximální kompaktnost, nízkou hmotnost a maximální účinnost v reálném provozu. V tomto vozidle byly optimalizovány komponenty e-pohonu a spojeny do uceleného systému. Patří mezi ně lehký a ultrakompaktní hnací ústrojí o hmotnosti 74 kg s hustotou točivého momentu 70 Nm/kg, holistický tepelný management a software hnacího ústrojí propojený s cloudovou sítí. Při nízkých teplotách kolem bodu mrazu se dojezd v reálném provozu zvyšuje až o třetinu ve srovnání se současnou technologií.
„Udržitelná mobilita je jádrem naší firemní strategie," vysvětlil Stephan von Schuckmann, člen představenstva společnosti ZF odpovědný mimo jiné za elektrifikované hnací systémy. „Na základě mimořádně efektivního sériového vozidla ukazujeme potenciál, který nabízejí budoucí komponenty elektrického pohonu, když je spojíme do ještě efektivnějšího celkového systému."
Koncepční vozidlo ZF EVbeat vychází z vozu Porsche Taycan a za vzor si bere špičkovou sériovou technologii společnosti ZF a dalších hráčů na trhu.
„Naším cílem bylo vytvořit tento pohon co nejkompaktnější a nejlehčí při zachování vysoké jízdní dynamiky a zvýšení efektivity v reálném provozu," řekl Dr. Otmar Scharrer, vedoucí vývoje elektrických hnacích systémů ve společnosti ZF. „Pokud jde o hustotu točivého momentu, jsme na špičce, když se porovnáme s elektropohony pro osobní automobily, které jsou v současné době na trhu k dispozici. Zároveň jsme při vývoji věnovali velkou pozornost hledisku udržitelnosti. "Elektromotor pracuje bez těžkých prvků vzácných zemin a systém tepelného řízení nepoužívá chladivo na bázi fluoru. Snížení počtu komponent a celkové snížení hmotnosti systému o jednu třetinu u elektrického pohonu a systému tepelného řízení přispívá k větší udržitelnosti dvojnásob – jak při výrobě, tak při provozu.
EVSys800: ultrakompaktní a lehký 800voltový pohon
EVSys800 je modulární 800voltový pohon a skládá se z výkonové elektroniky z karbidu křemíku, elektromotoru a redukční převodovky. Navzdory mimořádně kompaktní konstrukci a nízké hmotnosti EVbeat nešetří na výkonu: Koncepční vozidlo má na zadní nápravě k dispozici maximální točivý moment 5200 newtonmetrů – a to při unikátně vysoké hustotě točivého momentu pro osobní automobily s povolením k provozu na pozemních komunikacích s hodnotou 70 newtonmetrů na kilogram. Trvalý a špičkový výkon elektromotoru činí 206, resp. 275 kilowattů - ZF tak dosahuje trvalého výkonu přibližně 75 procent špičkového výkonu.
Co se týče rozměrů, pohon ušetří 50 milimetrů na šířce díky kompaktní redukční převodovce a technologii "opleteného vinutí" elektromotoru patentované společností ZF, což umožňuje prostorově úspornou, souosou instalaci na hnací nápravu.
S celkovou hmotností 74 kilogramů je pohon EVSys800, normovaný na stejný výkon jako nejnovější pohon ZF řady 800 V, přibližně o 40 kilogramů, tedy o třetinu lehčí, a významně tak přispívá k úspoře hmotnosti koncepčního vozidla.
Zásadní význam pro to má elektromotor s novou koncepcí chlazení a novou technologií vinutí. Pro chlazení nechává ZF proudit olej 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 zástavbovém prostoru. Kromě toho lze upustit od použití těžkých prvků vzácných zemin a elektromotor lze vyrábět udržitelnějším způsobem. Technologie "opleteného vinutí", vyvinutá a patentovaná společností ZF, je dalším vývojem tzv. vlnového vinutí a umožňuje celkem o deset procent zmenšit instalační prostor. Samotná hlava vinutí je až o 50 procent menší než u konvenčních přístupů. Tím se ušetří přibližně deset procent mědi.
Měnič elektrického pohonu byl zásadně přepracován. Všechny základní komponenty byly zásadně přepracovány. V každé z oblastí elektromagnetické kompatibility, výkonových modulů a kondenzátorů bylo dosaženo významných zlepšení z hlediska instalačního prostoru, hmotnosti a udržitelnosti.
Nová, koaxiální redukční převodovka přenáší hnací síly elektromotoru prostřednictvím dvou planetových převodovek. Ty nejenže vytvářejí požadovaný konečný převodový poměr, ale také plní funkci plně integrovaného diferenciálu. V porovnání s konvenčními koncepcemi odstupňování, u nichž vstupní a výstupní hřídel neleží na stejné ose, snižuje koaxiální řešení hmotnost a nároky na instalační prostor, aniž by to bylo na úkor účinnosti, hluku a vibrací. V kombinaci s technologií "opleteného vinutí" lze tento pohon výrazně zkrátit, což umožňuje instalaci do téměř jakéhokoli montážního prostoru vozidla.
"S tímto systémem můžeme dokonale splnit hlavní požadavky našich zákazníků – a to účinnost, výkon a náklady," řekl Dr. Otmar Scharrer. První technologie nového hnacího ústrojí ZF budou na trhu k dispozici od roku 2026.
Tepelné řízení: Efektivní regulace teploty hnacího ústrojí a celého vozidla
Regulace teploty vozidla může v zimě představovat značnou část jeho energetické náročnosti, která se může pohybovat mezi třemi a šesti kilowatty, zejména při vytápění. Příjemný chlad v létě a teplo v zimě jsou pro cestující hlavními faktory pohodlí. Správná teplota je také zásadním faktorem pro výkon elektromotoru, výkonové elektroniky a akumulátoru.
První centrální systém tepelného managementu (TherMaS) vyvinutý společností ZF pro elektromobily je integrován do koncepčního vozidla EVbeat. Systém TherMaS využívá centrální jednotku a inteligentní software k řízení všech tepelných procesů pro hnací ústrojí a prostor pro cestující. Nová konstrukce výrazně snižuje nároky na prostor a hmotnost ve srovnání s předchozími přístupy k chlazení a vytápění elektromobilů. Tepelné čerpadlo na bázi propanu s napětím 800 V také vyžaduje výrazně méně energie. Protože je kompaktní a konstrukčně jednoduché, lze jej snadno integrovat do vozidel.
Koncept TherMaS má poprvé tři určené okruhy: V centru je velmi malý okruh chladiva. Ten je předem naplněn a hermeticky uzavřen, a proto je bezúdržbový. Koncept navíc nemá žádná rozhraní s jinými oblastmi vozidla, jako je například interiér. Společnost ZF používá přírodní chladivo propan, které neobsahuje fluor. Přestože se používá pouze polovina předchozího chladiva, chladicí výkon se ve srovnání s dnes běžně používanými chladivy zvyšuje dvojnásobně. V případě potřeby obsluhuje centrální chladicí okruh dva samostatně regulovatelné chladicí okruhy, v nichž jako obvykle proudí voda chráněná proti mrazu: První je určen pro poměrně vysoké teploty elektromotoru, zatímco druhý reguluje teplotu výkonové a nabíjecí elektroniky. Řídicí software reguluje chladicí výkon.
Díky tomuto celkovému tepelnému managementu se dojezd vozu EVbeat v náročném zimním provozu zvyšuje až o třetinu. Výrazně lepší chladicí výkon umožňuje vyšší trvalý výkon e-stroje.
Pohonný software: efektivní propojení pohonu vozidel a cloud
Vlastnosti hardwarových systémů jsou důležitým základem pro udržitelný provoz vozidla; jejich optimálního uspořádání se dosahuje prostřednictvím softwaru. Společnost ZF vyvinula vlastní software hnacího ústrojí, který propojuje všechny systémy vozidla navzájem a vytváří spojení s cloudem ZF.
Protože účinnost elektromotoru závisí na jeho tepelných provozních bodech, je důležité je neustále udržovat v optimálním rozsahu: Při nízkých rychlostech a vysokých požadavcích na točivý moment je optimální tepelný provozní bod velmi nízký, zatímco při vysokých rychlostech a nízkých požadavcích na točivý moment nejsou vysoké teploty problémem. Tepelné podmínky však nelze stanovit v krátké době. Software hnacího ústrojí ZF dokáže předvídat optimální provozní body na základě jednotlivých jízdních profilů a podle toho systém připravit. "Učí se" chování řidičů a dokáže předvídat pravděpodobnost jednotlivých jízdních profilů prostřednictvím cloudové služby založené na umělé inteligenci. Například při detekci krátkých vzdáleností se sníží výkon klimatizace a chlazení systému.
Na tomto základě může asistenční systém řidičům také přímo radit, jak efektivně využívat elektromobil. Zobrazuje se například efektivní zrychlování a zpomalování a optimalizovaná maximální rychlost. To je zvláště cenné, pokud jde o výpočet přesného a praktického dojezdu před jízdou, který je pak spolehlivě dodržen.
MÉDIA
KONTAKTNÍ OSOBA
Karin Markenstein
