ZF na pragu zanimivega preboja na področju električnih pogonov.

Ko govorimo o električnih avtomobilih, večina proizvajalcev stavi na vedno zmogljivejše elektromotorje. Pri ZF pa so ubrali nekoliko drugačno pot. Namesto večjih motorjev so razvili pogonski sistem, ki dosega izjemno visoke vrtljaje in tako omogoča, da je sam elektromotor občutno manjši, lažji in učinkovitejši.

Novi High Revolution Drive, ki ga je ZF predstavil v Friedrichshafnu, je kompaktni pogonski sklop tipa »3-v-1«, kar pomeni, da združuje elektromotor, močnostno elektroniko in menjalnik v eno celoto. Njegova posebnost je največja hitrost vrtenja 30.000 vrtljajev na minuto, kar je precej več od današnjih običajnih električnih pogonov.

Zakaj so visoki vrtljaji tako pomembni? Fizika je precej preprosta. Pri enaki moči višja hitrost vrtenja pomeni manj potrebnega navora na sami gredi motorja. Ker je navor neposredno povezan z velikostjo rotorja, lahko inženirji zasnujejo bistveno manjši elektromotor. To pomeni manj materiala, manjšo maso in več prostora za druge komponente vozila.

Seveda pa tako visokih vrtljajev ni mogoče neposredno prenesti na kolesa. Zato je ZF uporabil dvostopenjski vijačni cilindrični menjalnik s prestavnim razmerjem približno 18 : 1. V predstavljeni konfiguraciji sistem razvije največjo moč 200 kW in impresivnih 3.500 Nm navora na kolesih.

Pri tako visokih vrtljajih se hitro pojavijo novi izzivi. Hrup, vibracije in mehanske obremenitve postanejo precej večji problem kot pri klasičnih električnih pogonih. Prav tukaj ZF stavi na desetletja izkušenj z razvojem menjalnikov in pogonskih sistemov. Inženirji so elektromotor, zobnike, ležaje in geometrijo zobnikov razvijali kot enoten sistem, s ciljem doseči čim nižjo raven hrupa in vibracij.

Ena največjih prednosti novega sistema je zmanjšanje uporabe redkih materialov. ZF navaja, da je masa potrebnih magnetov kar za polovico manjša kot pri primerljivem pogonu družine SELECT, ki deluje pri 18.000 vrtljajih na minuto. To ne pomeni le nižjih proizvodnih stroškov, ampak tudi manjšo odvisnost od kritičnih dobavnih verig surovin.

Skupni pogonski sklop je približno 25 odstotkov manjši in 25 odstotkov lažji od primerljivih današnjih rešitev. Kljub temu učinkovitost ostaja na zelo visoki ravni, saj dosega skoraj 93 odstotkov, kar je primerljivo z obstoječimi sistemi. Manjša masa pa ne prinaša le nižje porabe materialov. Vsak kilogram manj pomeni tudi potencialno večji doseg električnega vozila, kar je še vedno eden najpomembnejših dejavnikov pri nakupu električnega avtomobila.

ZF novi pogon vidi predvsem v množičnem segmentu osebnih vozil z močjo med 150 in 200 kW. Sistem je zasnovan modularno, zato ga je mogoče prilagoditi različnim zmogljivostim ter ga uporabljati tako v 400-voltnih kot tudi v sodobnejših 800-voltnih arhitekturah.

Pomembno je tudi, da High Revolution Drive ni povsem nova platforma. Razvit je bil na ZF-ovi modularni osnovi SELECT, ki proizvajalcem omogoča hitrejšo integracijo v nova vozila ter nižje razvojne stroške. To pomeni, da lahko avtomobilske znamke novo tehnologijo vključijo v prihodnje modele brez popolnoma novega razvoja pogonskega sistema. Čeprav serijske proizvodnje še ni na vidiku, pri ZF razkrivajo, da se že pogovarjajo z več avtomobilskimi proizvajalci. Cilj podjetja je začetek proizvodnje okoli leta 2030.

Če bo koncept v praksi izpolnil obljube, bi lahko visoko-vrtilni elektromotorji postali eden ključnih trendov naslednjega desetletja. Namesto vedno večjih baterij in močnejših motorjev bi prihodnji električni avtomobili lahko postali lažji, kompaktnejši in cenejši. In prav to je smer, ki jo trg trenutno najbolj potrebuje.

Boštjan Praprotnik
foto: ZF