El nuevo sistema de propulsión eléctrica de ZF, de 200 kW, ocupa casi una cuarta parte menos y necesita la mitad de material magnético
El grupo tecnológico alemán ZF ha desarrollado un nuevo sistema de propulsión eléctrica, el High Revolution Drive, cuyo motor alcanza hasta 30.000 rpm. Al funcionar a un régimen muy superior al de los motores convencionales, permite reducir sus dimensiones y su peso casi un 25 %, así como reducir hasta la mitad el uso de material magnético. El sistema mantiene una potencia máxima de 200 kW y una eficiencia cercana al 93 %. ZF pretende llevar esta tecnología a la producción en serie en 2030 a más tardar.
Más revoluciones permiten reducir el tamaño del motor
El High Revolution Drive combina un motor eléctrico, un inversor y un reductor en una compacta unidad de propulsión tres en uno.
Los ingenieros elevaron el régimen máximo del motor a 30.000 rpm, frente a las 18.000 rpm que alcanza un sistema de propulsión ZF SELECT comparable.
La solución se basa en un principio físico sencillo: a igual potencia, un mayor régimen de giro requiere menos par. Esto permite fabricar un rotor más pequeño y ligero.
Un reductor de dos etapas, con una relación de aproximadamente 18:1, transforma el elevado régimen de giro del motor en la fuerza de tracción necesaria en las ruedas. El sistema presentado ofrece una potencia máxima de 200 kW y hasta 3.500 Nm de par en las ruedas. Conviene distinguir entre el par del motor y el par en las ruedas: los 3.500 Nm no corresponden al par que entrega el propio motor eléctrico, sino al que llega a las ruedas a través del reductor.
La cantidad necesaria de material magnético se reduce a la mitad
En comparación con un sistema SELECT de la misma potencia, el nuevo conjunto necesita casi un 25 % menos de espacio para su instalación y pesa casi una cuarta parte menos.
Más importante aún es la reducción del 50 % en la cantidad de material magnético.
Los metales de tierras raras empleados en los motores eléctricos de imanes permanentes hacen que su producción dependa de complejas cadenas de suministro internacionales. Necesitar menos material magnético ayuda a reducir tanto los costes de los materiales como la dependencia de esas cadenas de suministro.
Sin embargo, la solución de ZF no prescinde por completo de los imanes.
Los elevados regímenes de giro también exigen más a los rodamientos, los engranajes y los sistemas de amortiguación de vibraciones. ZF desarrolló el motor, el reductor y la electrónica de potencia como un sistema integrado para mantener el ruido bajo control.
El resultado es una eficiencia cercana al 93 %, igual a la de su sistema SELECT convencional.
Así, ZF ha conseguido reducir considerablemente el tamaño y el peso sin sacrificar la eficiencia respecto al sistema comparable.
Un sistema más pequeño da más flexibilidad a los fabricantes
El High Revolution Drive está dirigido a coches eléctricos de producción en grandes series con una potencia de propulsión de aproximadamente 150 a 200 kW.
El sistema es compatible con arquitecturas eléctricas de 400 y 800 voltios y utiliza componentes de la plataforma SELECT de ZF.
Para los fabricantes europeos, este sistema más compacto ofrece la posibilidad de reducir el peso del vehículo o aprovechar el espacio liberado para las baterías, el habitáculo y otros componentes.
Sin embargo, que el sistema sea una cuarta parte más pequeño no debe confundirse con un aumento equivalente de la autonomía. El motor eléctrico y el reductor representan una proporción relativamente pequeña del peso total de un coche, por lo que el ahorro energético real depende del diseño global del vehículo.
El planteamiento de ZF también difiere del de sus competidores. Mientras algunos fabricantes se centran en motores sin imanes o en nuevos semiconductores, ZF busca mejoras mediante regímenes de giro más elevados y la optimización de todo el sistema de propulsión.
Producción en serie prevista para 2030
ZF ya mantiene conversaciones con varios fabricantes de automóviles y pretende iniciar la producción del High Revolution Drive en 2030 a más tardar.
La compañía no ha revelado los nombres de sus primeros clientes ni el precio del nuevo sistema de propulsión.
El verdadero valor de la innovación de ZF no reside en sus 200 kW de potencia, pues ya hay en el mercado numerosos sistemas de propulsión eléctrica con ese nivel de prestaciones. Lo relevante es ofrecer la misma potencia con un conjunto más pequeño y ligero que necesita menos materiales críticos.
Para la industria europea del coche eléctrico, esto podría ser aún más importante que otro récord de potencia. La competencia con los fabricantes chinos obliga a reducir costes, y cada kilogramo de peso y cada gramo de material magnético que se ahorran ayudan a acercarse a ese objetivo.
