Nový elektrický pohon ZF o výkonu 200 kW je o čtvrtinu menší a potřebuje o polovinu méně materiálu na magnety
Německá technologická skupina ZF vyvinula nový elektrický pohon High Revolution Drive, jehož motor dosahuje až 30 000 otáček za minutu. Díky výrazně vyšším otáčkám než u běžných motorů lze rozměry a hmotnost pohonu snížit téměř o 25 % a spotřebu materiálu na magnety až o polovinu. Systém přitom stále nabízí špičkový výkon 200 kW a účinnost kolem 93 %. ZF chce technologii zavést do sériové výroby nejpozději do roku 2030.
Vyšší otáčky umožňují zmenšit motor
High Revolution Drive spojuje elektromotor, měnič a redukční převodovku do kompaktní pohonné jednotky 3 v 1.
Konstruktéři zvýšili maximální otáčky motoru na 30 000 za minutu, zatímco srovnatelný pohon ZF SELECT pracuje nanejvýš při 18 000 otáčkách za minutu.
Řešení vychází z jednoduché fyziky: při stejném výkonu stačí při vyšších otáčkách nižší točivý moment. Rotor motoru tak může být menší a lehčí.
Dvoustupňová redukční převodovka s převodem přibližně 18:1 převádí vysoké otáčky motoru na tažnou sílu potřebnou na kolech. Představený pohon dosahuje špičkového výkonu 200 kW a točivého momentu na kolech až 3 500 Nm. Je přitom důležité rozlišovat mezi točivým momentem motoru a točivým momentem na kolech. Hodnota 3 500 Nm neoznačuje točivý moment samotného elektromotoru, ale hodnotu přenášenou na kola přes redukční převodovku.
Potřeba materiálu na magnety klesla na polovinu
Ve srovnání s pohonem SELECT o stejném výkonu vyžaduje nový systém téměř o 25 % méně prostoru pro zástavbu a váží skoro o čtvrtinu méně.
Ještě významnější je snížení množství materiálu na magnety o 50 %.
Kovy vzácných zemin používané v elektromotorech s permanentními magnety činí výrobu závislou na složitých mezinárodních dodavatelských řetězcích. Nižší potřeba materiálu na magnety pomáhá omezit náklady na materiál i závislost na těchto řetězcích.
Řešení ZF se však bez magnetů zcela neobejde.
Vysoké otáčky zároveň kladou větší nároky na ložiska, ozubená kola a tlumení vibrací. ZF vyvinula motor, redukční převodovku a výkonovou elektroniku jako integrovaný systém, aby udržela hlučnost pod kontrolou.
Výsledkem je účinnost kolem 93 %, tedy stejná jako u běžného pohonu SELECT této společnosti.
ZF tak dosáhla výrazného zmenšení rozměrů a snížení hmotnosti, aniž by se oproti srovnatelnému pohonu zhoršila účinnost.
Menší pohon dává automobilkám větší volnost
High Revolution Drive je určen pro velkosériově vyráběné elektromobily s výkonem pohonu přibližně 150 až 200 kW.
Systém je kompatibilní se 400V i 800V elektrickou architekturou a využívá komponenty ze stávající platformy ZF SELECT.
Evropským automobilkám nabízí kompaktnější pohon možnost snížit hmotnost vozu nebo využít uvolněný prostor pro baterie, kabinu pro cestující a další komponenty.
O čtvrtinu menší pohon však neznamená odpovídající prodloužení dojezdu. Elektromotor a redukční převodovka tvoří poměrně malou část celkové hmotnosti vozu, takže skutečná úspora energie závisí na celkové konstrukci vozidla.
Přístup ZF se také liší od postupů konkurence. Zatímco někteří výrobci se zaměřují na motory bez magnetů nebo nové polovodiče, ZF hledá zlepšení ve vyšších otáčkách a optimalizaci celého pohonného ústrojí.
Sériová výroba plánovaná nejpozději na rok 2030
ZF již jedná s několika automobilkami a chce zahájit výrobu pohonu High Revolution Drive nejpozději v roce 2030.
Společnost nezveřejnila jména prvních zákazníků ani cenu nového pohonu.
Skutečná hodnota inovace ZF nespočívá ve výkonu 200 kW, protože pohonů s takovým výkonem je už na trhu dost. Podstatné je dosáhnout stejného výkonu s menší a lehčí konstrukcí, která vyžaduje méně kritických materiálů.
Pro evropský průmysl elektromobilů by to mohlo být ještě důležitější než další výkonový rekord. Konkurence čínských výrobců nutí snižovat náklady a každý ušetřený kilogram hmotnosti i gram materiálu na magnety pomáhá se k tomuto cíli přiblížit.
