El Grupo ZF presentará su nueva generación de soluciones de movilidad en la próxima edición del Salón del Automóvil de Frankfurt, IAA que se celebrará del 12 al 22 de septiembre. Los sistemas desarrollados son una transmisión de ocho velocidades para vehículos con diferentes niveles de hibridación, una transmisión de dos etapas para automóviles de pasajeros cien por cien eléctricos, sus correspondientes electrónicas de potencia y un sistema de chasis activo desarrollado para la conducción autónoma.
La empresa alemana ZF Friedrichshafen trabaja en dos direcciones diferentes en el sector de la electromovilidad. La nueva transmisión automática de ocho velocidades ha sido desarrollada para diferentes niveles de hibridación, tanto para híbridos suaves como para híbridos enchufables y no enchufables. La electrónica de potencia desarrollada para ella se integra directamente en la carcasa facilitando el ensamblaje del conjunto.
Paralelamente ha desarrollado una transmisión de dos velocidades para vehículos totalmente eléctricos que consta de un motor, un cambio de dos etapas y de la correspondiente electrónica de potencia.
Por último ofrece diferentes soluciones tecnológicas para controlar los sistemas de suspensión, frenado y dirección, elementos clave en el desarrollo de una conducción totalmente automatizada.
Transmisión de ocho velocidades para vehículos híbridos
ZF estima que al menos el 70% de los vehículos nuevos que se vendan en 2030 mantendrán un motor de combustión interna. Sin embargo, la tecnología híbrida enchufable podrá reducir considerablemente las emisiones de CO2 ya que permitirá desplazarse en el tráfico urbano utilizando únicamente la energía de la batería.
La construcción modular de la transmisión eléctrica de ocho velocidades permite que pueda ser implementada en híbridos suaves, y en híbridos enchufables y no enchufables, con rendimientos que van desde los 24 a los 160 kW de potencia. Su diseño es capaz de satisfacer altas demandas de potencia reduciendo considerablemente el ruido. Por ello, está dirigida sobre todo a automóviles del segmento premium.
Transmisión eléctrica de 8 velocidades para vehículos híbridos.
En su versión más potente, la transmisión ofrece un pico de 160 kW y una potencia nominal de 80 kW. El par máximo que es capaz de ofrecer el motor eléctrico sin la ayuda del motor de combustión es de 450 Nm.
Los motores eléctricos, diseñados internamente por ZF, funcionan a 300 voltios y emplean la "técnica de la horquilla" para crear las bobinas de los devanados. Se utilizan varillas de cobre soldadas en lugar de alambres enrollados, que permiten una mayor cantidad de cobre incrementando significativamente la densidad de potencia.
Los híbridos suaves, que funcionan a 48 V, también desempeñarán un papel importante en la próxima década ya que permiten regenerar energía a través del sistema de frenado regenerativo. Esa energía se emplea en los procesos de arranque y aceleración, evitando que lo haga el motor de combustión y reduciendo las emisiones.
La nueva generación de motores de 48 V de ZF admiten se pueden instalar en varias ubicaciones dentro de la línea de transmisión. La instalación en el cigüeñal de salida del motor y en el eje de entrada, son particularmente eficientes. Pueden alcanzar una potencia máxima de hasta 25 kW y, por lo tanto, sustituir de manera óptima al motor de combustión interna en prácticamente todos los parámetros operativos.
La fabricación comenzará en Saarbrücken, Alemania, en 2022 y, poco después se lanzará al mercado chino y estadounidense.
Electrónica de potencia para vehículos híbridos
La electrónica de potencia se encarga de controlar los parámetros de los motores eléctricos. Convierte la corriente continua de la batería en la corriente alterna requerida por los motores, y controla su potencia y velocidad.
La cuarta generación de este componente de ZF se integra completamente en la carcasa de la transmisión sin aumentar sus dimensiones externas, en lugar de situarse en una caja separada.
Esto supone una gran ventaja para los fabricantes, ya que facilita el ensamblaje de la transmisión híbrida haciéndola tan sencillo como la de una transmisión convencional. Además, se reduce la cantidad de cables de alto voltaje en el vehículo, con el consiguiente aumento de la seguridad.
Para reducir su tamaño, los ingenieros de ZF recurrieron a dos estrategias. Conectaron la electrónica de potencia al circuito de refrigeración del sistema de aire acondicionado del vehículo, logrando así reducir el calor residual creado por los semiconductores de los transistores IGBT. Además, la nueva unidad de control hidráulico, significativamente más pequeña, ha permitido crear el espacio suficiente para todos los componentes eléctricos y electrónicos.
Accionamiento de dos velocidades para vehículos eléctricos
En paralelo con su unidad híbrida, ZF ha trabajado en un sistema eléctrico de dos velocidades para automóviles de pasajeros cien por cien eléctricos. Su concepción compacta reúne un motor eléctrico que ofrece una potencia máxima de 140 kW (190 CV), un elemento de conmutación de dos etapas y la electrónica de potencia. Según ZF, será capaz de aumentar la autonomía que ofrece la batería hasta en un 5% en comparación con un sistema de unidad de una sola etapa.
Conducción autónoma
ZF ha desarrollado el chasis predictivo 'Flying Carpet 2.0' que ofrece una mayor comodidad, facilita la conducción y aumenta la seguridad. Estos elementos son claves para la conducción autónoma, porque permiten que el tiempo que se pasa en un vehículo se pueda emplear para actividades como leer y relajarse. El sistema ZF coPilot, permite funciones de conducción automatizada de nivel 2+, según la clasificación SAE. El chasis utiliza sensores y algoritmos inteligentes que controlan los sistemas de suspensión, frenado y dirección, eliminando la percepción de las irregularidades de la carretera y los efectos dinámicos de la conducción en el interior del habitáculo.
ZF ProAI RoboThink es una versión de alto rendimiento del sistema anterior que permite alcanzar los niveles 4 y 5 de conducción autónoma. Con la adquisición del proveedor global de tecnologías Wabco Holdings, especialista en la mejora de la seguridad, eficacia y conectividad de vehículos industriales, ZF planea proporcionar sistemas completos de conducción automatizada para vehículos comerciales.
