Новый электропривод ZF мощностью 200 кВт почти на четверть компактнее и требует вдвое меньше материала для магнитов
Немецкая технологическая группа ZF разработала новый электропривод High Revolution Drive с электромотором, способным развивать до 30 000 об/мин. Значительно более высокие обороты по сравнению с обычными электромоторами позволяют уменьшить габариты и массу привода почти на 25%, а расход материала для магнитов — на величину до 50%. При этом пиковая мощность системы составляет 200 кВт, а КПД — около 93%. ZF планирует запустить технологию в серийное производство не позднее 2030 года.
Более высокие обороты позволяют использовать электромотор меньшего размера
High Revolution Drive объединяет электромотор, инвертор и редуктор в компактном приводном блоке «три в одном».
Инженеры увеличили максимальную частоту вращения электромотора до 30 000 об/мин, тогда как сопоставимый привод ZF SELECT работает на частоте до 18 000 об/мин.
В основе решения — простая физика: при той же мощности более высокая частота вращения позволяет обойтись меньшим крутящим моментом. Благодаря этому ротор электромотора можно сделать меньше и легче.
Двухступенчатый редуктор с передаточным отношением около 18:1 преобразует высокую частоту вращения электромотора в необходимое тяговое усилие на колёсах. Представленный привод развивает пиковую мощность 200 кВт и обеспечивает крутящий момент на колёсах до 3500 Н·м. Здесь важно различать крутящий момент электромотора и крутящий момент на колёсах. Показатель 3500 Н·м относится не к самому электромотору, а к моменту, передаваемому на колёса через редуктор.
Материала для магнитов требуется вдвое меньше
По сравнению с приводом SELECT той же мощности новой системе требуется почти на 25% меньше места для установки, а весит она почти на четверть меньше.
Ещё важнее то, что материала для магнитов требуется на 50% меньше.
Применение редкоземельных металлов в электромоторах с постоянными магнитами ставит производство в зависимость от сложных международных цепочек поставок. Снижение потребности в магнитах помогает сократить как затраты на материалы, так и зависимость от поставок.
Однако решение ZF не предполагает полного отказа от магнитов.
Высокие обороты также повышают требования к подшипникам, шестерням и демпфированию вибраций. ZF разработала электромотор, редуктор и силовую электронику как единую систему, чтобы удержать уровень шума под контролем.
В результате КПД составляет около 93% — столько же, сколько у обычного привода SELECT компании.
Таким образом, ZF удалось значительно уменьшить габариты и массу без потери эффективности по сравнению с сопоставимым приводом.
Компактный привод даёт автопроизводителям больше возможностей
High Revolution Drive предназначен для массовых электромобилей с мощностью привода примерно 150–200 кВт.
Система совместима как с 400-вольтовой, так и с 800-вольтовой электрической архитектурой и использует компоненты существующей платформы ZF SELECT.
Европейские автопроизводители благодаря более компактному приводу могут снизить массу автомобиля или использовать освободившееся пространство под батареи, пассажирский салон и другие компоненты.
Однако уменьшение привода на четверть не следует приравнивать к такому же увеличению запаса хода. На электромотор и редуктор приходится сравнительно небольшая доля общей массы автомобиля, поэтому фактическая экономия энергии зависит от конструкции машины в целом.
Подход ZF также отличается от решений конкурентов. В то время как одни производители делают ставку на электромоторы без магнитов или новые полупроводниковые компоненты, ZF стремится добиться улучшений за счёт более высоких оборотов и оптимизации всей системы привода.
Серийное производство планируется начать не позднее 2030 года
ZF уже ведёт переговоры с несколькими автопроизводителями и планирует начать выпуск High Revolution Drive не позднее 2030 года.
Компания не раскрыла имена первых заказчиков и цену нового привода.
Главная ценность разработки ZF не в мощности 200 кВт: приводов с такими характеристиками на рынке уже немало. Важно то, что той же мощности удалось добиться при меньших габаритах и массе, сократив потребность в критически важных материалах.
Для европейской индустрии электромобилей это может оказаться важнее очередного рекорда мощности. Конкуренция с китайскими производителями вынуждает снижать затраты, и каждый сэкономленный килограмм массы и грамм материала для магнитов помогает приблизиться к этой цели.
