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ZF con la electrificación de la línea motriz
17 Junio 2013

ZF con la electrificación de la línea motriz

    Componentes a la carta y a la perfección

    ZF Friedrichshafen AG aprovecha su competencia en la electrificación de la línea motriz: el consorcio tecnológico alemán ha desarrollado un accionamiento eléctrico para automóviles de turismo pequeños y medianos. Éste está hecho a la medida de los requisitos futuros en el tráfico urbano – el módulo de accionamiento, dispuesto centralmente en el eje, ofrece 90 kW de potencia mecánica y pares elevados ya a bajas revoluciones. Con ello, desarrolla el potencial de aceleración de motores de combustión potentes.

    Las motores eléctricos de ZF están montados ya en vehículos híbridos de serie actuales, donde contribuyen al ahorro de CO2 y a la conservación de la pureza del aire en ciudades grandes. Esta experiencia en la electrificación de la línea motriz la aprovecha ahora ZF en el accionamiento de eje eléctrico. Éste sirve como solución de accionamiento completa para turismos de propulsión eléctrica hasta la clase compacta:

    "Con este concepto demostramos nuestra competencia también para vehículos de propulsión puramente eléctrica", explica Michael Hankel, miembro de la junta directiva de la ZF Friedrichshafen AG y responsable de las Divisiones Tecnología de Transmisión para Automóviles y Tecnología de Chasis para Automóviles. "Al fin y al cabo, p.ej. en Alemania, aprox. el 90 por ciento de los recorridos diarios están por debajo de los 60 kilómetros – una distancia que ya hoy en día se puede superar bien con coches puramente eléctricos."

    Eficiencia del sistema orientada a la práctica
    El sistema de ZF consta, primero que todo, del motor eléctrico, el cual como máquina asíncrona no necesita tierras raras como el neodimio o el disprosio. Aparte de esto, hay una unidad de desmultiplicación compacta de una marcha y un sistema electrónico de potencia, así como un software de control. Gracias a la caja de cambios de dos etapas y al concepto innovador de altas revoluciones – el motor eléctrico, de eficiencia optimizada para la utilización diaria, alcanza 21.000 revoluciones por minuto – se pueden obtener potencias elevadas con utilización de material reducida. El accionamiento de construcción compacta desarrolla ya en el arranque un par de 1.700 Newton metro en el eje del vehículo. Con ello, la aceleración de 0 a 100 km/h se hace en un tiempo deportivo de nueve segundos. En el máximo, se dispone de 90 kW en el eje.

    Conversión sin pérdidas
    Con el accionamiento de eje eléctrico, ZF soluciona también un problema que tienen muchos vehículos de propulsión puramente eléctrica. Pues en la interrelación entre el motor eléctrico y el inversor se presentan pérdidas en ciertos ciclos de marcha. Éstas las puede minimizar ZF mediante una optimización integral del sistema eléctrico y gana con ello hasta un seis por ciento de autonomía. El accionamiento de eje eléctrico, el cual con 45 kilogramos marca pautas en cuanto a la densidad de potencia, es actualmente un proyecto de desarrollo que ZF perfeccionará hasta la madurez para la producción en serie.

    Aún más fuerte en el futuro
    También ya están planificadas en firme otras etapas de ampliación del accionamiento de eje eléctrico: el nivel de potencia deberá aumentar en el futuro a más de 120 kilovatios y el par del eje a por lo menos 2.000 Nm. Al mismo tiempo, ZF está trabajando en un sistema modular con diferentes clases de potencia para poder cubrir de manera óptima los requisitos de diferentes clientes y modelos. En los modelos de potencia aumentada, el sistema ZF no queda de ninguna manera reservado ya solamente a coches pequeños y compactos: en forma de un módulo de eje híbrido, la innovación de accionamiento eléctrico se recomienda también para vehículos de tracción delantera hasta la clase media superior.

    Prototipo de innovación ZF: movilidad eléctrica y construcción ligera
    Cuánto potencial tiene especialmente la combinación de la movilidad eléctrica con enfoques de construcción ligera lo demuestra ZF en el ejemplo de un prototipo de innovación basado en un coche pequeño. En el mismo, los componentes de suspensión de construcción ligera complementan el accionamiento de eje eléctrico, incluyendo el inversor, y aumentan así simultáneamente tanto la autonomía como también la dinámica de conducción del vehículo eléctrico.

    En el prototipo de innovación de ZF, las medidas de construcción ligera se adaptaron de manera óptima a los requisitos específicos de la movilidad eléctrica: el ahorro de peso contribuye directamente a aumentar la autonomía o la carga útil del automóvil de propulsión eléctrica. Pero los ahorros de peso y la reducción de masas no amortiguadas ofrecen también ventajas a vehículos con motorización convencional porque hacen posible el ahorro de consumo y aumentan la dinámica de conducción.

    En el eje delantero, un módulo de pata telescópica-portarrueda en construcción ligera de un compuesto fibra-plástico (FKV) se encarga de la amortiguación y del guiado de las ruedas. El diseño innnovador de FKV proporciona una superficie lisa. El ahorro de peso es enorme: en comparación con la versión estándar de acero, es de hasta un 50 por ciento. Igualmente en el eje delantero del prototipo de innovación, un soporte oscilante en forma constructiva híbrida reemplaza el componente de acero. Para el ahorro de peso de hasta un 16 por ciento contribuye aquí ZF con la utilización combinada de fibra de carbono, poliamida inyectada y acero de alta resistencia.

    Con un novedoso eje trasero de brazos acoplados, los ingenieros de ZF reducen en el prototipo de innovación no solamente el peso, sino que aumentan también con ello la variabilidad. Porque, gracias a un concepto de cambio de barra estabilizadora, se puede diseñar de manera distinta el comportamiento de balanceo, según el deseo del cliente. Esta interfaz ofrece la posibilidad de integrar estabilizadores de fibras compuestas y ahorrar así más peso – por ejemplo, hasta el 50 por ciento en el caso de la barra estabilizadora de CFK que ZF utiliza en el prototipo de innovación.

    El eje trasero de brazos acoplados de ZF está construido en acero y un compuesto de fibra de carbono-plástico. Se combina de forma ideal con los amortiguadores de construcción ligera ZF, los cuales son un 25 por ciento más ligeros que los amortiguadores convencionales, gracias a la utilización de aluminio y a optimizaciones de diseño.
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