Eixo elétrico: o novo trem de força

Eixo elétrico: o novo trem de força

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O princípio é tão simples quanto engenhoso: motor elétrico, transmissão, eletrônica de potência e diferencial são reunidos em um único pacote e podem ser instalados em qualquer veículo, desde carros pequenos até grandes SUVs, em vez do eixo dianteiro ou traseiro. Os veículos com tração integral são simplesmente equipados com dois eixos elétricos, e o novo conceito de tração também é uma solução impressionantemente simples para veículos híbridos e com célula de combustível. Não é de admirar que todos os principais fornecedores automóveis, cuja competência principal era anteriormente o desenvolvimento de componentes para motores de combustão, estejam a trabalhar arduamente no desenvolvimento de eixos eléctricos. Espera-se que a corrida vá para a ZF Friedrichshafen AG, que anunciou que produzirá em massa seu módulo de acionamento elétrico compacto em um fabricante de automóveis europeu já em 2018. Um ano depois, a Bosch e a Continental trouxeram seus eixos elétricos prontos para série no mercado, e a Schaefl também informou que um eixo elétrico estava prestes a ser introduzido na produção em série.

“O eixo eletrônico é a unidade inicial para carros elétricos.”ROLF BULANDER, DIRETOR GERAL DA BOSCH

ESPERANÇA DE BILHÕES DE VENDAS

“Economicamente, o e-axle pode ser um grande sucesso para a Bosch, porque a Bosch está a trazer o princípio tudo-em-um para a transmissão”, afirma Rolf Bulander, Diretor Geral da Robert Bosch GmbH e Presidente da divisão Mobility Solutions. A Bosch espera gerar milhares de milhões em vendas apenas com este componente. “O e-axle é o motor inicial para carros elétricos – mesmo para fabricantes de automóveis estabelecidos. Isso economiza tempo de desenvolvimento caro e pode trazer veículos elétricos ao mercado muito mais rapidamente”, diz Bulander. A potência do acionamento pode ser dimensionada entre 50 e 300 quilowatts, o torque entre 1.000 e 6.000 Newton metros. Um eixo elétrico com potência de 150 quilowatts pesa apenas cerca de 90 quilos, o que é significativamente menos do que os componentes de um acionamento elétrico convencional. O fornecedor Continental está construindo seu novo módulo de acionamento elétrico altamente integrado para reduzir ainda mais o peso. Com uma potência de 150 quilowatts, pesa apenas 75 quilos – incluindo também o motor elétrico, a eletrônica de potência e a transmissão. A Continental oferece aos fabricantes de automóveis a sua transmissão por eixo totalmente elétrica em classes de potência de até 320 quilowatts e, dependendo da relação de transmissão, com um torque de saída de até 6.400 Nm. O lançamento no mercado está previsto para 2019 na China.

“A indústria automóvel está no caminho para uma mobilidade com emissões zero.”PETER GUTZMER, CONSELHO DA SCHAEFFLER TECHNOLOGY

PRINCÍPIO MODULAR

O fornecedor Schaefl apresentou sua última geração de eixos eletrônicos no IAA. Na sua forma mais simples, a solução modular para veículos híbridos e carros elétricos puros oferece uma tradução de velocidade única num design coaxial ou axialmente paralelo. Devido ao desenho planetário do diferencial, a transmissão é extremamente compacta e oferece muito espaço para a máquina elétrica, que pode ser projetada como PSM (máquina síncrona permanentemente excitada) ou ASM (máquina assíncrona) com ou sem eletrônica de potência. A configuração básica pode ser ampliada com elementos funcionais adicionais, como uma trava de estacionamento. Uma segunda marcha é particularmente necessária em veículos híbridos plug-in, onde é necessária uma operação dinâmica e puramente elétrica até 120 km/h e, ao mesmo tempo, uma alta velocidade máxima. No eixo de duas velocidades desenvolvido pela Schaeff, a dinâmica lateral é controlada por um pequeno motor elétrico incluindo uma caixa de velocidades. “Atualmente, ninguém pode dizer com que rapidez os veículos puramente elétricos se estabelecerão no mercado”, disse o Diretor de Tecnologia da Schaefl, Peter Gutzmer, do IAA. No entanto, ele está convencido: “Toda a indústria automóvel está a caminho de uma mobilidade com emissões zero e queremos apoiar esta tendência com tecnologias que estejam prontas para a produção em série”.

SISTEMAS INTEGRADOS

O fornecedor ZF produz há muito tempo motores elétricos, acionamentos de eixo e controles eletrônicos em grande escala para fabricantes de automóveis. Em 2018, a empresa iniciou a produção em série do seu primeiro eixo elétrico para um fabricante europeu. “O sistema de acionamento eficiente e compacto da ZF mostra que a integração do sistema de transmissão, motor elétrico e eletrônica de potência é uma competência essencial que podemos oferecer aos nossos clientes a partir de uma única fonte”, afirma Jörg Grotendorst, chefe da nova divisão E-Mobility da ZF. A abordagem modular para acionamentos elétricos de eixo atende aos requisitos de diferentes clientes e modelos com diferentes classes de desempenho e comprimentos - desde carros compactos até veículos comerciais leves. Uma máquina elétrica assíncrona (ASM), uma transmissão de dois estágios e velocidade única, diferencial, carcaça e resfriador, bem como a eletrônica de potência e o software estão integrados ao eixo ZF-E. O motor e a caixa de velocidades partilham uma carcaça, o que simplifica a produção e a montagem final. O sistema fornece até 150 kW e um torque máximo no eixo de 3.500 Nm. O sistema de acionamento compacto mede 45 × 38 × 51 cm e pesa 113 kg. Um sistema de refrigeração integrado regula a temperatura operacional ideal do motor elétrico e da eletrônica.

“Oferecemos aos nossos clientes uma solução de acionamento compacto.”JÖRG GRODENDORST CHEFE DA DIVISÃO E-MOBILIDADE ZF