Nieuwe ZF-technologie belooft een grote kracht- en efficiëntieverbetering voor EV’s

Een nieuwe familie van krachtige en compacte 800V-motoren, uiterst efficiënte reductiekasten en intelligente ophangingsdempers staan ​​klaar om de prestaties van de volgende generatie EV’s drastisch te verbeteren.

De technologie, die wordt ontwikkeld door ZF, een van ‘s werelds toonaangevende leveranciers van auto’s, verschijnt als eerste in de langverwachte Lotus Eletre, maar is ook van vitaal belang voor de toekomst van het bedrijf nu de industrie zich afkeert van verbrandingsmotoren.

ZF’s nieuwe EVSys800-motor zou een nieuwe koppeldichtheidsbenchmark van 70 Nm/kg neerzetten, wat 30% beter is dan bestaande ontwerpen. “Deze motor is zeer licht, weegt 80 kg en is compact, maar het maximale nominale vermogen is 300 kW [402bhp]”, aldus Otmar Scharrer, hoofd elektrische mobiliteit van ZF.

Sommige componenten worden gesimuleerd in een technologiedemonstrator op basis van een achterwielaangedreven Porsche Taycan, die ZF de EVbeat heeft genoemd. De nieuwe motor van ZF maakt gebruik van volledig gelegeerde behuizingen om het gewicht laag te houden. Binnenin is de typische haarspeldwikkeling vervangen door gevlochten wikkeling, wat 200 laserlassen elimineert, de verpakking met 10% verkleint en het vermogen met 50% verhoogt.

Fundamenteel voor het ontwerp is een nieuw thermisch beheersysteem met directe geleidingskoeling, dat de stator koel houdt en afvalwarmte gebruikt om de TherMas-warmtepomp van ZF aan te drijven.

Als gevolg hiervan wordt beweerd dat de EVSys800 gedurende langere tijd op 75% van zijn piekvermogen kan draaien, wat bijvoorbeeld overeenkomt met 302 pk in de Lotus Eletre. ZF zegt dat een typische motor met een nominaal vermogen van 268 pk mogelijk alleen continu op 101 pk kan draaien. “Als je heel goed bent, heb je 50% continu vermogen van het nominale vermogen”, zei Scharrer. “De reden is afkoeling. Zelfs bij 90% efficiëntie, met een 200kW [268bhp] motor geef je 10kW weg [13bhp]. Om een ​​idee te geven, je kunt in de winter twee huizen verwarmen bij -20°C met 10kW.”

Een ander kenmerk van ZF’s derde generatie elektrische aandrijflijn is een nieuwe coaxiale reductieaandrijving met planetaire tandwieloverbrenging. Hij bevat zowel motorreductie- als differentieelfuncties en is ook erg stil, zegt ZF, dankzij akoestisch geoptimaliseerde tandwielontwerpen.

ZF heeft ook een nieuw intelligent ophangingssysteem ontwikkeld dat integreert met de elektromotor en zijn aandrijfcomponenten onder controle van gecentraliseerde software die ZF Cubix noemt. De Lotus Eletre zal dit systeem ook gebruiken met als doel een hoogwaardige wegdynamiek te leveren.

Nagesynchroniseerd ‘Chassis 2.0’ onder de overkoepelende term software-defined vehicle (SDV), is Cubix in feite een ingebouwde supercomputer met de mogelijkheid van vloeistofkoeling en tot 1500 tetra-operaties per seconde (TOPS) programmeerbaar om intelligente dempers te besturen, steer-by-wire hardware en brake-by-wire componenten, terwijl het ook geïntegreerd wordt in de e-motor drive controller. Cubix kan ook niet-ZF-componenten integreren.

Welke baanbrekende technologie heeft ZF ontwikkeld?

Makkelijk draaien

ZF’s Easy Turn multi-link vooras, die drie jaar in ontwikkeling is geweest, heeft een unieke onderste draagarm en kingpin en is in staat tot een stuurhoek van meer dan 80 graden, vergeleken met de typische 45 graden. In een BMW i3 wordt de draaicirkel teruggebracht van 10 m naar 6,8 m; gecombineerd met achterwielbesturing die daalt tot 5,7 m. Het effect is verbluffend: de i3 beweegt schijnbaar zijwaarts in een bocht, draaiend rond de achterwielen, in zwarte cabinestijl. In een grote sedan of SUV kan de toename van de wendbaarheid enorm zijn. Vooraandrijfassen kunnen de extreme vergrendeling niet aan, dus het is alleen RWD. OEM’s zijn geïnteresseerd, met nog twee jaar engineering nodig voor productie.

Slimme chassissensor

Een sensor op het onderste kogelgewricht meet de precieze uitslag van het voorwiel. Dit legt gedetailleerde informatie vast over wegomstandigheden, zoals kuilen en ruw wegdek, en extreme botsingen, zoals stoepranden. ZF ziet een toekomst waarin wegdekgegevens via de cloud op navigatiekaarten worden geplaatst voor geavanceerde waarschuwingen voor slechte wegen, waardoor chauffeurs de mogelijkheid krijgen om een ​​vlottere route te kiezen. Gegevens over stoeprandstakingen kunnen nuttig zijn om bedrijven of autodeelexploitanten in te huren voor onderhoud en veiligheidsbewaking.

Warmteband

Heatbelt, die eerder dit jaar voor het eerst werd getoond op CES, heeft seconden nodig om op temperatuur te komen voor een onmiddellijk opwarmend effect op de bewoner, zoals een verwarmde deken. Draden met hoge weerstand zijn geweven in de stof van de veiligheidsgordel, met het idee om de warmte te concentreren op de inzittende en de vraag naar het HVAC-systeem te verminderen. Elke riem heeft een nominaal vermogen van slechts 68 W, terwijl een HVAC-systeem voor een hele auto 3,5 kW gebruikt. In een BEV kunnen warmtebanden bijvoorbeeld een belangrijke nieuwe technologie zijn, die parasitaire belasting van de batterij vermindert, vooral in gebieden met een koud klimaat, door verkleinde HVAC-systemen.

TherMas BEV HVAC-systeem

TherMas is een compacte, lichtgewicht en efficiënte warmtepomp die afvalwarmte uit de batterij gebruikt. ZF zegt dat zijn ontwerp een prestatiecoëfficiënt heeft van twee – twee keer zoveel als de pompen van vandaag – en beweert: “Voor 1kW erin, krijgen we er 2kW uit. Dat is nieuw in voertuigen.” TherMas gebruikt propaan als koelmiddel, dat naar verluidt 10% efficiënter is bij lage temperaturen, terwijl het gewicht tot 17 kg wordt verminderd. Het ontwerp, niet gehinderd door externe leidingen en fittingen, is zo groot als een paar schoenendozen.

Passieve veiligheidstechnologie

Deze geavanceerde veiligheidsgordeltechnologie heeft vijf nieuwe functies ingebouwd. De belangrijkste verbetering is een nieuwe, grotere en krachtigere gemotoriseerde gordeloprolautomaat, bestuurd door een 32-bits microprocessor en in staat tot haptische waarschuwingen en het omgaan met een inzittende die niet op zijn plaats zit. Ritmisch schudden van de gordel, gekoppeld aan een slaperigheidssensor, is ontworpen om een ​​slapende bestuurder wakker te schudden. genoeg om de inzittende terug naar de juiste zitpositie te slepen.