ZF: un cambio di paradigma per l’elettromobilità

Con il lancio sul mercato del primo cambio a due velocità per auto elettriche e lo sviluppo della più recente versione della trasmissione automatica a 8 rapporti, ottimizzata con un azionamento elettrico integrato per autovetture ibride, ZF (www.zf.com) apporta ancora una volta il suo prezioso contributo per ridurre al minimo i consumi e l’impatto ambientale ma senza tralasciare efficienza e prestazioni superiori.

Ed è proprio grazie alla nuova evoluzione del cambio automatico a otto marce, già impiegato da diversi costruttori, che la casa di Friedrichshafen è stata scelta da Fiat Chrysler Automobiles (FCA) come fornitore a livello globale di trasmissioni, in configurazione anteriore-longitudinale, per veicoli con trazione posteriore e integrale. ZF fornirà quindi la nuova trasmissione automatica a 8 rapporti, che entrerà in produzione nel 2022.

«Siamo lieti di essere stati scelti da FCA come fornitore di trasmissioni a livello globale – ha commentato Wolf-Henning Scheider, ceo di ZF. Questo è il nostro secondo ordine più importante per il nuovo cambio 8HP e conferma la nostra strategia di focalizzarci sugli ibridi plug-in come soluzione pratica e di sviluppare prodotti interessanti in queste aree».

Il principale stabilimento produttivo per la nuova (e quarta) generazione di trasmissione sarà l’impianto ZF di Saarbruecken. In futuro, la società sta pianificando di iniziare a produrre tale tecnologia anche in altri siti, come Stati Uniti e Cina.

L’evoluzione del cambio 8HP, ottimizzato per l’elettrificazione

La nuova trasmissione automatica a 8 rapporti può essere installata in configurazione anteriore-longitudinale su veicoli con trazione posteriore e integrale, anche nella variante ibrida, che integra un motore elettrico di alta potenza da far operare in parallelo col termico secondo la tecnologia plug-in. L’innovazione tecnica principale è proprio l’integrazione del motore elettrico. In sostanza, nel cambio sono alloggiati non solo un’unità elettrica di nuova concezione, ma anche l’elettronica di potenza, nonché tutti i componenti accessori delle reti elettriche ed elettroniche. Tra i principali fattori che hanno permesso di mantenere compatta la taglia del cambio ci sono la miniaturizzazione della centralina idraulica che innesca i cambi marcia e il sistema di raffreddamento che non necessita di un circuito dedicato, poiché è gestito dall’impianto di condizionamento della vettura. Con questo nuovo concept, ZF supporta i propri clienti nel conseguire gli obiettivi di riduzione della CO2.

Inoltre, con la trasmissione modulare, i produttori potranno passare in modo semplice da una variante di trasmissione all’altra; ciò consentirà loro quella flessibilità necessaria per reagire prontamente alle richieste del mercato.

Il primo cambio a due velocità per auto elettriche

Destinata alle auto elettriche di nuova generazione, la nuova trasmissione elettrica a due rapporti è un’altra delle novità firmate ZF, presentata in anteprima mondiale. Stiamo parlando di un sistema che integra un avanzato motore elettrico a un componente del cambio e a un’adeguata elettronica di potenza, in grado di attuare una conversione energetica più efficiente rispetto alla precedente versione di trasmissione elettrica, estendendo l’autonomia di guida dopo ogni ricarica della batteria.

«Per i veicoli elettrici utilizzati quotidianamente, è necessario ottenere la maggiore autonomia possibile dopo ogni ricarica della batteria – spiega Bert Hellwig, head of system house di ZF E-Mobility. Ogni aumento percentuale nell’efficienza di conversione energetica si traduce in un incremento del 2% dell’autonomia». Per aumentare le prestazioni della nuova trasmissione per assale elettrico, ZF ha fatto leva sulle sue competenze nei sistemi per sviluppare un nuovo motore elettrico con una potenza massima di 140 kW accoppiato a un componente del cambio a due rapporti.

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Efficienza e personalizzazione

I veicoli con la nuova trasmissione a due rapporti consumano meno energia, cosa che a sua volta estende l’autonomia fino al cinque percento rispetto a un’unità a 1 rapporto. Il cambio marcia ha luogo a 70 Km/h. Collegandosi alla linea CAN del veicolo, è anche possibile – se il cliente lo desidera – ideare altre strategie relative al cambio, eventualmente legate a mappe digitali o al GPS. Ad esempio, il veicolo potrebbe identificare tramite il navigatore GPS la distanza della successiva stazione di ricarica, consentendogli di rispondere in modo predittivo passando alla modalità ECO. Cambi marcia più efficaci potrebbero poi essere possibili tenendo in considerazione la topografia nei viaggi su un’interstatale o interurbani.

Il software nella trasmissione può anche essere aggiornato grazie al collegamento a servizi su cloud, tramite aggiornamenti over-the-air.

Per i costruttori di veicoli, la nuova trasmissione a due rapporti offre due possibilità per l’utilizzo della migliore efficienza di conversione energetica. L’OEM può decidere di aumentare l’autonomia impiegando un accumulatore delle stesse dimensioni o di utilizzare un accumulatore più piccolo.

Più autonomia o migliori prestazioni? Grazie al concept modulare della trasmissione a due rapporti di ZF, i costruttori di veicoli elettrici possono portare avanti entrambi gli approcci.

Concept modulare e migliori prestazioni

Caratterizzato da un design compatto e modulare, il nuovo powertrain a due rapporti ben si adatta alle autovetture della classe compatta ma può essere messo a punto e maggiorato per l’utilizzo su vetture sportive e veicoli prestazionali. Il concept a 2 rapporti offre benefici agli OEM alla ricerca di prestazioni. «Fino a oggi, con i motori elettrici, i costruttori di veicoli dovevano scegliere tra una coppia iniziale alta o una velocità massima elevata – prosegue Hellwig. Stiamo ora risolvendo tale conflitto e la nuova trasmissione sarà compatibile con prestazioni e veicoli più pesanti – ad esempio vetture con un rimorchio». L’approccio modulare di ZF combina un cambio a due rapporti con motori elettrici ancora più potenti che possono produrre fino a 250 kW. Ciò assicura una maggiore accelerazione e velocità massime potenzialmente più elevate.

Grazie al suo concept modulare, che ottimizza gli ingombri, il sistema a due rapporti è adatto ai veicoli compatti dove lo spazio interno si dimostra prezioso.

ZF celebra 500.000 sistemi di controllo attivo per l’assale posteriore fig.6

«500.000 sistemi rappresentano un vero successo e confermano la leadership tecnologica di ZF nel campo del Vehicle Motion Control – dichiara Peter Holdmann, head of the Car Chassis Technology Division presso ZF. Sia i produttori sia i consumatori finali di tutto il mondo si aspettano un miglioramento della sicurezza, della dinamica e del comfort. Queste sono le qualità che il nostro sistema Active Kinematics Control migliora significativamente».

Il sistema di controllo AKC per l’assale posteriore fornisce notevoli vantaggi, soprattutto in situazioni critiche di guida e durante la frenata. Oggi, un gran numero di case automobilistiche internazionali utilizza il sistema per i propri veicoli. È adatto a tutti i tipi di propulsione: motori a combustione tradizionali, motori ibridi o motori elettrici puri.

ZF sta celebrando il nuovo record presso il suo stabilimento di Lebring, in Austria, a soli due anni dal raggiungimento della quota 100.000 e a soli sei anni dall’inizio della produzione.

Dinamismo con maggiore sicurezza per il futuro dell’automotive

Quando si guida lentamente lungo strade strette, AKC sterza in senso contrario all’angolo di sterzata delle ruote anteriori. Questo riduce il raggio di sterzata fino al 10%, rendendo l’auto più manovrabile.

A velocità più elevate, ad esempio attorno ai 60 Km/h e oltre, così come durante le manovre per evitare un ostacolo, il sistema sterza le ruote posteriori nella stessa direzione delle ruote anteriori, contribuendo a migliorare la stabilità direzionale e la dinamica di guida. In aggiunta, AKC supporta la guida automatizzata e la necessaria ridondanza di sistema, sterzando parzialmente un veicolo senza ruotare le ruote anteriori.

Giusto per qualsiasi architettura dell’assale

ZF fornisce il sistema AKC in due varianti. La cosiddetta versione con doppio dispositivo di regolazione consiste in un attuatore posizionato su ciascuna ruota posteriore. La produzione di serie di questo modello è iniziata nel 2013. È particolarmente adatto alle auto sportive, in quanto consente di risparmiare spazio prezioso sull’assale posteriore centrale, dove, in questo tipo di veicoli, si trovano normalmente il motore, il serbatoio o altri componenti. Il modello con dispositivo di regolazione centrale – con un singolo, grande attuatore posizionato centralmente – è ideale per auto di dimensioni più grandi, pickup o SUV.

«Attualmente, dalla linea di montaggio escono ogni giorno circa 1.000 sistemi AKC – sottolinea Robert Lamprecht, plant manager dello stabilimento Lebring –. Per soddisfare la domanda, nei prossimi anni, abbiamo in programma di aumentare notevolmente la capacità». Per sostenere questo progetto, è stata recentemente installata una terza linea di produzione. Un’altra linea di montaggio è già in fase di progettazione. Nel lungo periodo, questo consentirà a ZF di produrre in totale oltre un milione di sistemi AKC all’anno.

di Annalisa Galvan

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Source: Stampi
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