扭矩密度世界冠軍！ZF借Taycan推出最緊湊的乘用車電驅動系統

編輯： Bear 2023-07-03 14:27:32 發布於人車事新聞

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在腓特烈港(Friedrichshafen)舉行的全球科技日(Global Technology Day)上，ZF將展示電動概念車EVbeat，該車能實現最大的緊湊性、輕重量和最大的實際運行效率。在這款借Taycan殼改造的概念車中，電子傳動系統的元件經過優化並組合成一個整體系統。其中包括扭矩密度為74 Nm/kg的70公斤輕巧超緊湊傳動系統、整體熱管理，以及雲端聯網傳動系統軟體。在冰點附近的低溫下，與當前技術相比，實際操作中的行駛範圍甚至增加了三分之一。

ZF電動傳動系統開發主管 Otmar Scharrer 博士說，「我們的目標是使這種驅動裝置盡可能緊湊、輕便，同時保持高駕駛動態並提高實際運行的效率。在扭矩密度方面，當我們與目前市場上可用的乘用車電驅動進行比較時，我們處於領獎台的頂端。同時，我們在開發過程中非常關注可持續性方面。電動機在沒有重稀土元素的情況下工作，熱管理系統不使用氟基製冷劑。」

ZF EVbeat概念車基於Porsche Taycan，並以ZF和其他市場參與者的領先系列技術為基準。而元件數量的減少和系統重量的整體減輕(電驅動和熱管理系統減少了三分之一)為生產和運營的更大可持續性做出了雙重貢獻。

EVSys800：超緊湊輕便的800伏特驅動系統

EVSys800是模組化800伏驅動系統，由碳化矽電力電子設備、電動機和減速齒輪箱組成。儘管EVbeat的設計極其緊湊，重量輕，但它並沒有對性能有任何保留：概念車後軸的最大扭力可達5,200 Nm，這對於道路合法乘用車具有獨特的高扭矩密度，達到了每公斤可輸出70 Nm。電動機的連續功率和峰值功率則分別為206 kW和275 kW(280 ps與374 ps)，ZF因此實現了峰值功率約75%的連續功率輸出。

在尺寸方面，得益於緊湊的減速齒輪箱和ZF專利的電動機「編織繞組」技術，驅動系統的寬度節省了5公分，從而可以在驅動軸上節省空間的同軸安裝。EVSys74的總重量為800公斤，與最新的ZF 800伏系列驅動系統標準化為相同的輸出，重量約為40公斤或減輕三分之一，因此為概念車的重量減輕做出了重大貢獻。

為此，具有新冷卻概念和新繞組技術的電動機至關重要。對於冷卻，ZF允許冷卻油直接在銅棒周圍流動，此處為在運行過程中產生大部分熱量的地方。這種高效的冷卻在相同的重量和安裝空間下顯著提高了性能。此外，可以省去重稀土元素的使用，並且可以更可持續地生產電動機。ZF開發並獲得專利的「編織繞組」技術是所謂的波浪繞組的進一步發展，可減少50%的安裝空間。僅繞組頭就比傳統方法小50%，而這樣還可以節省約10%的銅。

電驅動系統中的逆變器已經從根本上重新設計。所有基本組成部分都已從根本上進行了修改。在電磁相容性、功率模組和電容器的每個領域，在安裝空間、重量和可持續性方面都取得了重大改進。

新型同軸減速齒輪箱透過兩個行星齒輪組傳遞電動機的驅動力。它們不僅可以產生所需的終傳動比，還可以執行完全集成的差速器功能。與輸入軸和輸出軸不在同一軸上的傳統偏置概念相比，同軸解決方案降低了重量和安裝空間要求，而不會影響效率、噪音和振動。結合「編織繞組」技術，該驅動系統可以大大縮短，幾乎可以安裝在任何車輛安裝空間中。

熱管理

動力總成和整車的高效溫度控制車輛的溫度控制可以佔其冬季能源需求的很大一部分，可以在3~6 kW之間，尤其是在加熱時。夏季宜人的涼爽和冬季的溫暖是居住者的主要舒適因素。合適的溫度也是電機、電力電子設備和電池性能的重要因素。

ZF為電動車開發的首個中央熱管理系統(TherMaS)已集成到EVbeat概念車中。TherMaS使用中央單元和智慧軟體來控制傳動系統和乘客艙的所有熱過程。與以前的電動車冷卻和加熱方法相比，新設計顯著降低了空間要求和重量。800伏熱泵所需的能量也明顯減少。由於它結構緊湊且設計簡單，因此可以輕鬆集成到車輛中。

TherMaS概念首次有三個指定的迴路：中心是非常小的製冷劑迴路。這是預填充和密封的，因此免維護。此外，該概念車沒有內飾…等其他車輛區域的介面。ZF使用無氟天然製冷劑丙烷。雖然只使用了以前製冷劑的一半，但與當今常用的製冷劑相比，製冷量增加了兩倍。如果需要，中央製冷劑迴路為兩個可單獨控制的冷卻回路提供服務，其中防凍劑能照常流動：第一個設計用於電動機的相對高溫，而第二個用於調節電源和充電電子設備的溫度，再由控制軟體調節冷卻能力。

得益於這種整體熱管理，EVbeat的續航里程在苛刻的冬季運行中增加了三分之一，而明顯更好的冷卻性能使電機的連續輸出更高。