ZF:s nya eldrivlina på 200 kW är en fjärdedel mindre och kräver hälften så mycket magnetmaterial

Högre varvtal möjliggör en mindre motor

High Revolution Drive kombinerar en elmotor, en växelriktare och en reduktionsväxel i en kompakt tre-i-ett-drivenhet.

Ingenjörerna har höjt motorns maximala varvtal till 30 000 varv per minut, medan en jämförbar ZF SELECT-drivlina arbetar vid upp till 18 000 varv per minut.

Lösningen bygger på enkel fysik: vid samma effekt krävs mindre vridmoment om varvtalet är högre. Det gör att motorns rotor kan göras mindre och lättare.

En tvåstegs reduktionsväxel med en utväxling på cirka 18:1 omvandlar motorns höga varvtal till den dragkraft som behövs vid hjulen. Den presenterade drivlinan levererar en toppeffekt på 200 kW och ett vridmoment på upp till 3 500 Nm vid hjulen. Här är det viktigt att skilja på motorns vridmoment och vridmomentet vid hjulen. Siffran 3 500 Nm avser inte elmotorns eget vridmoment, utan det vridmoment som når hjulen via reduktionsväxeln.

Behovet av magnetmaterial halveras

Jämfört med en SELECT-drivlina med samma effekt kräver det nya systemet nästan 25 procent mindre installationsutrymme och väger nästan en fjärdedel mindre.

Ännu viktigare är att mängden magnetmaterial minskar med 50 procent.

De sällsynta jordartsmetaller som används i elmotorer med permanentmagneter gör produktionen beroende av komplexa internationella leveranskedjor. Ett mindre behov av magnetmaterial bidrar till att sänka både materialkostnaderna och beroendet av dessa leveranskedjor.

ZF:s lösning klarar sig dock inte helt utan magneter.

Höga varvtal ställer också större krav på lager, kugghjul och vibrationsdämpning. ZF har utvecklat motorn, reduktionsväxeln och kraftelektroniken som ett integrerat system för att hålla ljudnivån under kontroll.

Resultatet är en verkningsgrad på omkring 93 procent, i nivå med företagets konventionella SELECT-drivlina.

Det innebär att ZF har minskat storleken och vikten avsevärt utan att försämra verkningsgraden jämfört med den jämförbara drivlinan.

En mindre drivlina ger biltillverkarna större flexibilitet

High Revolution Drive riktar sig till elbilar som tillverkas i stora volymer och har en drivlineeffekt på cirka 150–200 kW.

Systemet är kompatibelt med både 400- och 800-voltsarkitekturer och använder komponenter från ZF:s befintliga SELECT-plattform.

För europeiska biltillverkare ger den kompaktare drivlinan möjlighet att minska bilens vikt eller använda det frigjorda utrymmet för batterier, kupén och andra komponenter.

En drivlina som är en fjärdedel mindre ska dock inte förväxlas med en motsvarande ökning av räckvidden. Elmotorn och reduktionsväxeln står för en relativt liten del av bilens totalvikt, så den faktiska energibesparingen beror på hur bilen i övrigt är konstruerad.

ZF:s tillvägagångssätt skiljer sig också från konkurrenternas. Medan vissa tillverkare fokuserar på magnetfria motorer eller nya halvledare söker ZF förbättringar genom högre varvtal och optimering av hela drivlinan.

Serieproduktion planeras senast 2030

ZF för redan samtal med flera biltillverkare och siktar på att starta produktionen av High Revolution Drive senast 2030.

Företaget har inte avslöjat vilka de första kunderna är eller vad den nya drivlinan ska kosta.

Det verkliga värdet i ZF:s innovation ligger inte i effekten på 200 kW, eftersom det redan finns gott om eldrivlinor på marknaden med den prestandan. Det avgörande är att uppnå samma effekt med en mindre och lättare konstruktion som kräver mindre av kritiska material.

För Europas elbilsindustri kan detta vara viktigare än ännu ett effektrekord. Konkurrensen med kinesiska tillverkare tvingar ned kostnaderna, och varje kilo vikt och varje gram magnetmaterial som sparas bidrar till det målet.