REPORTAJ: Am fost acasă la ZF pentru a descoperi motoarele electrice ale viitorului

Am călătorit la Friedrichshafen, Germania, casa celor de la ZF, pentru a vedea un nou motor electric revoluționar, o mașină ale cărei roți virează la 80 de grade și un propulsor electric pentru camioane.

ZF este unul dintre cei mai cunoscuți furnizori de componente din industria auto. Compania a luat ființă în 1915, în orașul german Friedrichshafen și, la început, producea componente pentru dirijabile.

SCURTĂ ISTORIE ZF

În doar 4 ani de la înființare, ZF își mută atenția către industria auto, iar 12 luni mai târziu aplică pentru a obține un patent pentru cutia de viteze Soden, cu șase rapoarte. Restul este istorie, după cum spune o vorbă din bătrâni. Pentru că, în prezent, zeci de milioane de mașini folosesc transmisii automate furnizate de ZF.

Chiar dacă majoritatea lumii asociază ZF cu transmisiile automate, portofoliul companiei germane este mult mai generos. În prezent, ZF dezvoltă sisteme de direcție, își pune semnătura pe diverse sisteme de siguranță, sisteme de asistență, dar și sisteme de frânare.

Totodată, ZF oferă servicii de cercetare și dezvoltare în industria auto.

ZF ARE 5000 DE ANGAJAȚI ÎN ROMÂNIA

În prezent, compania are 241 de unități de producție în 41 de țări și peste 150.000 de angajați în toată lume. ZF este prezentă și în România, încă din anii 2000, odată cu preluarea subsidiarelor din Timișoara și Roman ale companiei americane TRW Automotive.

Azi a ajuns la un total de 5.000 de angajați la noi în țară, distribuiți în 5 locații: Timișoara, Marghita, Roman, Oravița și Lupeni.

Despre cum se vede România pe harta ZF poți citi în interviul nostru cu Sever Scridon, directorul Centrului Tehnologic ZF din Timișoara.

DEMONSTRAȚIE DE FORȚĂ ZF

În fiecare an, ZF organizează, la Friedrichshafen, evenimentul demonstrativ Global Technology Day. Noi am fost prezenți la ediția din 2023 și am avut ocazia să experimentăm toate tehnologiile de electromobilitate la care lucrează în prezent compania germană.

Soluțiile de electromobilitate propuse de ZF nu se aplică doar mașinilor de pasageri și celor comerciale, ci și unor domenii ca micro-mobilitatea, mașinării agricole, mașini utilizate în construcții și turbine eoliene.

Atracția principală a Global Technology Day a fost, fără îndoială, conceptul EVbeat care încorporează cel mai nou și inovator sistem electric de la ZF.

CONCEPTUL EVBEAT, UN TAYCAN CU UN MOTOR INOVATOR

Așa numitul concept EVbeat este de fapt un Porsche Taycan, care, pe puntea spate, are montat cel mai compact sistem motopropulsor electric din industrie. Acesta este format din 3 componente principale.

În cazul acestui vehicul, componentele au fost optimizate și combinate într-un sistem holistic, după cum îl descriu reprezentanții companiei germane. Vorbim aici de un motor ușor și ultra-compact, care cântărește doar 74 de kilograme, un sistem central de management termic și un software inteligent pentru grupul motopropulsor.

În ceea ce urmează vom discuta despre fiecare în parte, pentru a înțelege de ce nemții de la ZF sunt atât de mândri de noua lor inovație.

UNITATEA ELECTRICĂ EVSYS800

Numele acestei unități ultra-compacte, de 800V, este EVSys800 și integrează electronice de putere cu carbură de siliciu, motor electric și o transmisie compactă, cu reductor (întregul ansamblu salvează 50 de milimetri din lățime numai din acest motiv).

Conceptul EVbeat are un cuplu maxim de 5200 Nm pe puntea spate (adică acolo unde este montată unitatea ZF) și o densitate de cuplu de 70 Nm/kg. Adică foarte mare pentru o mașină de pasageri.

Motorul electric dezvoltă o putere continuă de 280 CP (206 kW) și o putere de vârf de 370 CP (275 kW). Cu alte cuvinte, unitatea ZF realizează o putere continuă de aproximativ 75% din puterea de vârf.

Că tot suntem la acest capitol, motorul electric integrează un nou concept de răcire și o nouă tehnologie de bobinare. În primul caz, ZF a făcut ca uleiul să curgă direct în jurul tijelor de cupru, pentru că acolo este generată cea mai mare căldură în timpul funcționării.

În acest fel se poate renunța la utilizarea elementelor grele din pământuri rare. Rezultă, așadar, un motor electric produs într-un mod sustenabil.

Apoi, germanii au patentat așa numita tehnologie de "înfășurare împletită" a bobinelor. Mulțumită acestei inovații, avem cu 10% mai puțin spațiu de instalare și se economisește circa 10% cupru.

Totodată, invertorul motorului electric a fost reproiectat.

Cutia de viteze, coaxială, transmite forțele de antrenare prin două angrenaje planetare. Soluția coaxială reduce greutatea și spațiul necesar montajului, fără a compromite eficiența, zgomotul și vibrațiile.

Același sistem coaxial sau, în cuvintele ZF "Coaxial Reduction Drive", l-am experimentat și pe un Mercedes-Benz GLA. Să-ți spun sincer, nu am simțit vreo diferență față de sistemul original și am făcut câteva ture pe pista de încercări. Beneficiile sunt însă altele și țin de economisirea combustibilului, a spațiului, a materialelor.

Până în 2030, ZF estimează că acest sistem coaxial va fi prezent pe circa 8.3 milioane de mașini.

"Scopul nostru a fost să facem această unitate cât mai compactă și mai ușoară posibil, menținând în același timp dinamica ridicată de condus și creșterea eficienței în condiții reale de utilizare," a declarat Dr. Otmar Scharrer, director de dezvoltare pentru sisteme electrice de transmisie la ZF.

SISTEMUL DE MANAGEMENT TERMIC

A doua componentă a unității ZF este sistemul central de management termic, sau TherMaS. Și el a fost integrat în conceptul EVbeat.

TherMaS este compus dintr-o unitate centrală și un software inteligent cu ajutorul cărora controlează toate procesele termice pentru transmisie și habitaclu. Are un design nou, compact, ceea ce îl face ușor de integrat.

Sistemul central de management termic are o pompă de căldură de 800V, pe bază de propan frigorific natural, fără fluor. Deși se utilizează jumătate din cantitatea anterioară de agent frigorific, propanul este de 2 ori mai eficient atunci când vine vorba despre răcire.

Conceptul TherMaS are 3 circuite desemnate: cel principal este circuitul agentului frigorific. La nevoie, circuitul principal deservește două circuite de răcire controlabile separat: primul este proiectat pentru temperaturi ridicate ale motorului electric, iar cel de-al doilea reglează temperatura electronicii de alimentare și de încărcare.

Mulțumită acestui sistem de management termic inovator, ZF a reușit să crească autonomia conceptului EVbeat cu până la o treime. Și au reușit acest lucru în condiții de iarnă, așadar atunci când mașinile cu zero emisii suferă cel mai mult.

Într-o simulare pe care am făcut-o cu ajutorul sistemului multimedia al mașinii, la o temperatură exterioară de -12 grade Celsius, un sistem convențional ar avea o autonomie de 303 kilometri. TherMaS face ca această autonomie să crească la 405 kilometri.

SOFTWARE-UL GRUPULUI MOTOPROPULSOR

Pentru a funcționa corespunzător și cât mai eficient, un sistem hardware are nevoie de un software bine pus la punct. Tocmai de aceea, ZF a dezvoltat propriul software care conectează toate sistemele mașinilor între ele și stabilește conexiunea la cloud-ul companiei.

Unul dintre avantajele acestui software este că poate anticipa punctele de operare optime în timpul condusului și poate pregăti sistemul în mod corespunzător. Cu alte cuvinte, învață comportamentul celui de la volan și anticipează profilurile individuale de conducere printr-un serviciu stocat în cloud, bazat pe inteligență artificială.

Spre exemplu, aerul condiționat și răcirea sistemului de propulsie sunt reduse atunci când sunt detectate distanțe scurte de condus.

Nu în ultimul rând, software-ul ZF oferă sfaturi cu privire la modul de utilizare eficientă a mașinii: afișează modul eficient de apăsare a pedalei de accelerație și o viteză maximă optimizată.

Concret, introduci o destinație în sistem, ora la care vrei să ajungi, viteza cu care dorești să te deplasezi și stilul de condus pe care intenționezi să îl abordezi. Apoi, sistemul face calculele necesare și îți afișează planul de călătorie.

ZF susține că primele tehnologii ale noului grup motopropulsor electric vor fi disponibile pe piață din 2026.

SOLUȚII DE ELECTROMOBILITATE PENTRU CAMIOANE

Așa cum spuneam, soluțiile de electromobilitate ZF nu se concentrează doar pe mașinile de pasageri. Germanii au dezvoltat și o serie de punți electrice pentru camioanele ușoare, medii și grele. Și pe acestea le-am experimentat, dar de această dată din poziția de pasageri.

Primul camion electrificat în care ne-am urcat a fost un Kenworth 318, de producție americană. El a fost echipat cu puntea AxTrax 2.

Ansamblul include un motor electric, un invertor de 800V cu carbură de silicon și dezvoltă o putere continuă de 285 CP (210 kW).

Cel de-al doilea camion, un DAF XF care trăgea după el o remorcă încărcată parțial, a fost echipat cu puntea AxTrax 2 dual. Aceasta integrează două motoare electrice și două invertoare, pentru o putere continuă de 517 CP (380 kW).

Puntea modulară AxTrax 2 dual cântărește 895 de kilograme, dar camionul cu zero emisii se urnea din loc fără nicio problemă.

Tot pentru camioanele "heavy duty", ZF a dezvoltat puntea CeTrax 2 dual (există și versiunea simplă, pentru camioanele de 19 tone). Ea integrează tot 2 motoare electrice și 2 invertoare, pentru o putere continuă de 517 CP (380 kW), dar cântărește 385 de kilograme.

Despre aceasta, reprezentanții companiei ne-au spus că va intra în producție până la finalul anului.

SOLUȚII PENTRU SECTORUL DE CONTRUCȚII

ZF vrea să revoluționeze sectorul construcțiilor, pentru ca acestea să se poată desfășura fără probleme în centrele orașelor (fără gălăgie) sau în zonele cu restricții pentru emisii.

Pentru demonstrație a fost utilizat un încărcător Yanmar V8e, complet electric. Vehiculul a fost echipat cu unitatea electrică ZF eTRAC eCD 20. În prezent, acest sistem este utilizat de Volvo.

Nici vehiculele utilizate, spre exemplu, în aeroporturi nu scapă de electrificare. ZF are soluții și pentru asta, iar noi le-am experimentat la bordul unui Terberg YT203 EV, echipat cu sistemul ZF CeTrax, care dezvoltă 403 CP.

SOLUȚII PENTRU MICRO-MOBILITATE

Compania germană a dezvoltat un motor electric, denumit Sachs RS, special pentru vehiculele utilizate de diverși livratori. Fiind o unitate modulară, ea poate fi montată, fără probleme, și pe biciclete utilizate pentru urcat pe munte.

Sistemul Sachs RS este la 48V și dezvoltă un cuplu maxim de 112 Nm (la această valoare, motorul dezvoltă o putere de 700W).

SOLUȚII PENTRU ENERGIA REGENERABILĂ

Până în 2050, cei de la ZF, 50% din cererea mondială de energie va fi asigurată de electricitate, iar mai bine de 20% din această electricitate va fi furnizată de vânt, prin intermediul turbinelor eoliene.

Pentru aceste turbine, compania germană a gândit o platformă modulară, denumită SHIFT, cu o putere cuprinsă între 3 MW și 9 MW. Potrivit ZF, platforma este mai silențioasă decât una OEM, astfel că turbinele vor putea fi instalate în apropierea marilor orașe.

FUNCȚII SMART PENTRU MAȘINI MAI SIGURE

De ani buni, mașinile nu mai sunt doar un simplu mijloc de transport. Au devenit mai inteligente, fiind echipate cu tot felul de senzori controlați de software pentru a le face mai sigure.

Cu ajutorul acestor senzori inteligenți, ZF țintește spre o mobilitate curată, sigură, confortabilă și, desigur, accesibilă.

Soluțiile propuse de germani în acest domeniu nu sunt limitate la un singur vehicul. Tehnologiile ZF conectează mașinile între ele (V2V) și, mai ales, le conectează cu infrastructura (V2X).

Un exemplu este așa numitul Smart Chassis Sensor. Pe scurt, un senzor care vine montat în brațul suspensiei și care "citește" drumul. Identifică zonele în care există gropi, denivelări și așa mai departe, transmite toate informațiile într-un cloud, iar acestea sunt preluate mai apoi de celelalte mașini care au montat acest senzor.

În acest fel, următorul șofer va ști că urmează o zonă în care starea drumului lasă de dorit și va circula cu prudență. De asemenea, tehnologia ZF poate fi extinsă, iar acest Smart Chassis Sensor poate lucra împreună cu celelalte sisteme ale mașinii pentru a înmuia suspensia când urmează o astfel de zonă, spre exemplu.

Informațiile din cloud pot fi trimise și către autorități, la o adică.

Un alt sistem gândit de ZF, de această dată pentru protecția pasagerilor dintr-o mașină, este ACR8 Active Seat Belt Retractor. În cazul unei coliziuni iminente, pasagerii sunt alertați prin intermediul centurilor de siguranță care se strâng și obligă ocupanții să ia poziția corectă.

În acest caz, centurile de siguranță lucrează în strânsă legătură cu senzorii ADAS pentru un plus de siguranță.

SISTEM DE DIRECȚIE CARE VIREAZĂ LA 80 DE GRADE

Ultimul sistem pe care l-am experimentat la ZF Global Technology Day este EasyTurn. De fapt, o soluție mecanică care îi permite mașinii să vireze la unghiuri de până la 80 de grade.

În acest fel, poți să ieși mai ușor dintr-un loc de parcare și poți naviga mult mai ușor pe străzile înguste.