ZF a présenté sa nouvelle gamme de groupes motopropulseurs électriques, dotée de diverses innovations associées à une grande souplesse d’adaptation. La nouvelle gamme est en effet conçue pour être alimenté à la fois en 400 et 800 Volts, un résultat d’interopérabilité des travaux sur des composants individuels tels que les moteurs et les onduleurs, sur lesquels l’entreprise a commencé à se concentrer plus étroitement après l’expérience acquise au niveau du système. Les innovations concernent notamment le moteur électrique, l’onduleur, la transmission et un convertisseur DC-DC pour les groupes motopropulseurs à pile à combustible.
Le générateur de moteur se distingue des autres sur le marché par la texture des enroulements du stator. ZF passe des enveloppes en queue de cochon à un tissage tressé, à laquelle nous devons de nombreux avantages. Roland Hintringer, responsable de la gamme de produits de moteurs électriques, en a expliqué certains aux journalistes de la Society of Automotive Engineers : « Les enroulements en épingle à cheveux, qui sont aujourd’hui à la pointe de la technologie, ont été introduits il y a cinq à sept ans et nécessitent des centaines de points de soudure au laser. [La trama intrecciata] ne nécessite que 24 soudures et réduit également l’utilisation de matières premières de 10 %”. En effet, le portail SAE.org rapporte comment la longueur de l’enroulement simple passe de 28 à 15 mm avec la nouvelle tresse.
Outre la construction du stator, une autre nouveauté du moteur électrique ZF est son refroidissement. En effet, l’huile circule à la fois à travers la chemise métallique externe et à l’intérieur du stator, mouillant directement les éléments en cuivre. Ainsi, ZF embrasse également la stratégie de refroidissement direct, grâce à laquelle la surface d’échange thermique est maximisée. Dans l’ensemble, les performances du nouveau bloc d’alimentation ZF ont été améliorées, avec une puissance continue maximale atteignant 85 % de la puissance de crête. La teneur en terres rares est inférieure à 1 %, tandis que le volume occupé par les enroulements du stator est réduit de 10 % par rapport aux produits précédents.
Le dernier onduleur produit par ZF bénéficie plutôt d’une architecture modulaire. La structure interne est en effet discrétisée jusqu’à l’unique interrupteur silicium-carbone, de manière à exploiter son assemblage pour créer des modules 400 ou 800 Volts. Tout cela évite de différencier les composants internes entre les deux spécifications, réduisant les coûts de production pour le fabricant. Passant à la transmission à la place, elle est composée de deux engrenages épicycloïdaux pour obtenir le rapport de transmission souhaité à la roue. Contrairement au passé, cependant, les deux réducteurs ne sont pas séquentiels mais intégrés dans un train unique, avec deux trains de satellites coaxiaux entre eux. La solution de ZF assure une distribution égale de la puissance motrice aux roues de chaque essieu, intégrant également la fonction de différentiel mécanique. D’après ce qui a été rapporté par Société des ingénieurs automobiles, le volume d’installation est réduit de 25%, avec même 10% de masse en moins et l’atténuation des pertes mécaniques jusqu’à 20%. Il en résulte également une densité de puissance plus élevée que l’offre précédente.
Cependant, ZF ne s’intéresse pas seulement à la mobilité électrique à batterie, mais également à la mobilité à pile à combustible à hydrogène. La nouvelle gamme comprend un convertisseur DC-DC haute tension, avec une efficacité déclarée de 99,6%. Le résultat est également possible grâce au travail sur le front logiciel, tout aussi central à la nouvelle gamme de e-drives présentée par ZF ainsi qu’aux solutions matérielles innovantes, un dualisme qui reflète le scénario actuel de la propulsion électrique