Asse elettrico: la nuova catena cinematica

Asse elettrico: la nuova catena cinematica

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Il principio è tanto semplice quanto ingegnoso: motore elettrico, trasmissione, elettronica di potenza e differenziale sono riuniti in un unico pacchetto e possono essere installati in qualsiasi veicolo, dalle piccole auto ai grandi SUV, al posto dell'asse anteriore o posteriore. I veicoli a trazione integrale sono semplicemente dotati di due assi elettrici e il nuovo concetto di trazione è anche una soluzione straordinariamente semplice per i veicoli ibridi e a celle a combustibile. Non c'è da meravigliarsi che tutti i principali fornitori automobilistici, la cui competenza principale era in precedenza lo sviluppo di componenti per il motore a combustione, stiano lavorando duramente allo sviluppo di assi elettrici. Si prevede che la gara vada a ZF Friedrichshafen AG, che ha annunciato che produrrà in serie il suo modulo di propulsione elettrico compatto presso una casa automobilistica europea già nel 2018. Un anno dopo, Bosch e Continental hanno lanciato sul mercato i loro assali elettrici pronti per la serie, e Schaeffl ha anche riferito che un asse elettrico stava per essere introdotto nella produzione in serie.

“L’e-axle è il motore di avviamento delle auto elettriche.”ROLF BULANDER, AMMINISTRATORE DELEGATO BOSCH

SPERANZA IN MILIARDI DI VENDITE

"Dal punto di vista economico, l'asse elettrico può essere un grande successo per Bosch, perché Bosch porta il principio all-in-one nella trazione", afferma Rolf Bulander, amministratore delegato di Robert Bosch GmbH e presidente della divisione Mobility Solutions. Bosch spera di generare miliardi di vendite solo da questo componente. "L'e-axle è il motore di avvio delle auto elettriche, anche per le case automobilistiche più affermate. Ciò consente loro di risparmiare costosi tempi di sviluppo e può portare i veicoli elettrici sul mercato molto più velocemente", afferma Bulander. La potenza del motore può essere scalata tra 50 e 300 kilowatt, la coppia tra 1.000 e 6.000 Newton metri. Un asse elettrico con una potenza di 150 kilowatt pesa solo circa 90 chilogrammi, ovvero molto meno dei componenti di una trazione elettrica convenzionale. Il fornitore Continental sta costruendo il suo nuovo modulo di azionamento elettrico altamente integrato per ridurre ulteriormente il peso. Con una potenza di 150 kilowatt pesa solo 75 chilogrammi, compreso il motore elettrico, l'elettronica di potenza e la trasmissione. Continental offre alle case automobilistiche la sua trazione assale completamente elettrica nelle classi di potenza fino a 320 kilowatt e, a seconda del rapporto di trasmissione, con una coppia in uscita fino a 6.400 Nm. Il lancio sul mercato è previsto per il 2019 in Cina.

“L’industria automobilistica è sulla strada verso una mobilità a emissioni zero”.PETER GUTZMER, CONSIGLIO DI SCHAEFFLER TECHNOLOGY

PRINCIPIO MODULARE

Il fornitore Schaeffl ha presentato alla IAA la sua ultima generazione di assali elettrici. Nella sua forma più semplice, la soluzione modulare per veicoli ibridi e auto elettriche pure offre una traslazione a velocità singola in un design coassiale o assialmente parallelo. Grazie alla struttura planetaria del differenziale, la trasmissione è estremamente compatta e offre molto spazio per la macchina elettrica, che può essere progettata come PSM (macchina sincrona a eccitazione permanente) o ASM (macchina asincrona) con o senza elettronica di potenza. La configurazione di base può essere ampliata con elementi funzionali aggiuntivi come il blocco del parcheggio. Una seconda marcia è particolarmente necessaria nei veicoli ibridi plug-in, dove è richiesto un funzionamento dinamico, puramente elettrico fino a 120 km/h e allo stesso tempo un'elevata velocità massima. Nell'assale a due velocità sviluppato da Schaeffl la dinamica laterale viene controllata da un piccolo motore elettrico con cambio. "Nessuno può attualmente dire quanto velocemente i veicoli puramente elettrici si affermeranno sul mercato", ha affermato il direttore tecnologico di Schaeffl Peter Gutzmer alla IAA. Tuttavia ne è convinto: “L’intera industria automobilistica è sulla strada verso una mobilità a emissioni zero e noi vogliamo sostenere questa tendenza con tecnologie pronte per la produzione in serie”.

SISTEMI INTEGRATI

Il fornitore ZF produce da molto tempo motori elettrici, azionamenti assali e controlli elettronici su larga scala per i produttori di automobili. Nel 2018 l'azienda ha avviato la produzione in serie del suo primo asse elettrico per un produttore europeo. “Il sistema di azionamento efficiente e compatto di ZF dimostra che l’integrazione di sistema di trasmissione, motore elettrico ed elettronica di potenza è una competenza chiave che possiamo offrire ai nostri clienti da un’unica fonte”, afferma Jörg Grotendorst, capo della nuova divisione E-Mobility di ZF. L'approccio modulare agli assali elettrici copre le esigenze di diversi clienti e modelli con diverse classi di prestazioni e lunghezze, dalle auto compatte ai veicoli commerciali leggeri. Nell'assale ZF-E sono integrati una macchina elettrica asincrona (ASM), una trasmissione a velocità singola a due stadi, differenziale, alloggiamento e radiatore, nonché l'elettronica di potenza e il software. Il motore e il riduttore condividono un alloggiamento, il che semplifica la produzione e l'assemblaggio finale. Il sistema eroga fino a 150 kW e una coppia massima sull'asse di 3.500 Nm. Il sistema di azionamento compatto misura 45 × 38 × 51 cm e pesa 113 chilogrammi. Un sistema di raffreddamento integrato regola la temperatura operativa ottimale del motore elettrico e dell'elettronica.

“Offriamo ai nostri clienti una soluzione di azionamento compatta.”JÖRG GRODENDORST CAPO DIVISIONE E-MOBILITY ZF