La nuova unità di azionamento elettrica da 369 CV di ZF segue l'esempio di Lucid in modo positivo

Ecco come ZF potrebbe aiutare le principali case automobilistiche ad adottare questo tipo di tecnologia entro la metà del decennio.

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Il grande fornitore automobilistico tedesco ZF ha introdotto una nuova unità di azionamento basata su magneti permanenti per veicoli elettrici. Chiamato EVSys800, il gruppo compatto da 163 libbre è costituito da un singolo motore elettrico a flusso radiale combinato con riduttori epicicloidali coassiali e un differenziale compatto, molto simile a quello che la casa automobilistica americana Lucid ha sviluppato e che probabilmente fornirà ad Aston Martin.

La nuova unità di azionamento di ZF indica che, nonostante sia stato recentemente un inceneritore di denaro, la tecnologia di base di Lucid è molto più avanti rispetto ai suoi concorrenti. ZF non venderà quest'ultima unità di azionamento fino al 2026 e produce una potenza di picco inferiore - solo 369 cavalli (275 kilowatt) rispetto ai 670 CV di picco di Lucid - nonostante funzioni a una tensione simile. Anche la potenza continua dell'unità è dichiarata pari a soli 276 CV. Il fornitore tedesco sta attualmente testando questa unità di propulsione su una Porsche Taycan, che chiama EVbeat.

ZF non è riuscita a spiegare la sua unità di azionamento rispetto a Lucid, che ha pubblicato una serie di discorsi tecnici dettagliati per spiegare alle persone come funziona in dettaglio il suo hardware. Detto questo, ZF ha fornito alcune informazioni sul dispositivo e alcune immagini.

La maggior parte delle unità di azionamento elettriche sono costituite da un inverter/controller, dal motore stesso e da un riduttore per trasformare l'uscita del motore ad alta velocità e bassa coppia in una rotazione a velocità inferiore e coppia più elevata adatta all'azionamento delle ruote di un'auto. Nei casi a motore singolo è incluso anche un differenziale.

La stragrande maggioranza delle case automobilistiche ha un motore elettrico sul proprio asse di rotazione rispetto alla linea centrale dell'asse dell'auto. Ciò consente un semplice riduttore collegato a un differenziale dall'aspetto più convenzionale, che aziona le ruote. Le unità di azionamento Ultium di General Motors funzionano in questo modo. L'unità di ZF è simile a quella di Lucid nel senso che un motore montato centralmente si trova sullo stesso asse di rotazione dei riduttori, che sono gruppi planetari. Lungo lo stesso asse è integrato anche un differenziale. Ciò si traduce in un case più piccolo e può significare altre ottimizzazioni in termini di resistenza dei componenti.

Nel caso di Lucid, posiziona gli ingranaggi a ragno differenziali leggeri all'interno del rotore elettrico stesso, il che significa che sperimentano solo la forza a bassa coppia e ad alta velocità del motore. Questa potenza viene quindi ridotta a velocità delle ruote a coppia elevata.

L'unità ZF sembra funzionare in modo leggermente diverso. Sembra che il rotore dell'ingranaggio planetario sia a doppia faccia, in grado di azionare sia gli ingranaggi planetari interni che un set più piccolo di ingranaggi planetari esterni. Questo li rende effettivamente due set planetari. È possibile che azionando un set di questi ingranaggi, che probabilmente sono montati sui propri supporti, si possa ottenere la trasmissione differenziale tra i due lati dell'unità. L'azienda tedesca non è entrata nei dettagli su come funziona, affermando solo che "[t]questi ingranaggi non solo generano il rapporto al ponte desiderato, ma assumono anche la funzione differenziale completamente integrata". Un'animazione o qualcosa del genere aiuterebbe sicuramente qui.

Oltre alle parti meccaniche, interessante è anche l'elettronica di potenza. Analogamente ad altri nuovi veicoli elettrici, ZF scommette su voltaggi più elevati per una maggiore efficienza e un maggiore potenziale di potenza. L'EVSys800 funziona a 800 volt, come avrai intuito, e utilizza MOSFET al carburo di silicio per convertire la potenza CC dalla batteria in CA trifase per il motore elettrico. I MOSFET al carburo di silicio sono già utilizzati da aziende del calibro di Tesla e, sì, Lucid. Sono in grado di funzionare a frequenze di commutazione più veloci a temperature più elevate, il che li rende ideali per applicazioni ad alta potenza come un'auto. Altre case automobilistiche utilizzano MOSFET a base di silicio che sono più facilmente disponibili ma probabilmente non altrettanto efficaci in un contesto automobilistico.

Anche il motore stesso è simile a Lucid, con avvolgimenti distribuiti più spessi che sono "intrecciati" nello statore trifase del motore elettrico. Quando si tratta di avvolgimenti statorici, il compromesso tra utilizzo del rame e velocità di produzione significa che bisogna essere creativi, e ZF lo ha fatto in questo caso. Afferma inoltre che il rotore "non ha bisogno di terre rare pesanti", in riferimento ai magneti permanenti incorporati al suo interno. Ciò riduce i costi e ha il potenziale per semplificare potenziali intoppi nell’offerta.