ZF (Zahnrad Fabrik = Usine d’engrenages) est un équipementier allemand plus que centenaire au service de l’automobile. Déjà bien ancré dans la mobilité électrique, il présente de nouveaux éléments plus efficients pour groupes motopropulseurs électriques, une nouvelle génération de moteurs ZF pour véhicules électriques légers.
Un automobiliste connaît rarement l’ensemble des équipementiers qui ont fourni les pièces nécessaires à la construction et au fonctionnement du véhicule qu’il utilise. Pesant 25 milliards d’euros selon le service de communication de l’entreprise, le carnet de commandes de ZF pour les moteurs électriques serait le plus garni de son secteur.
Au total, la firme allemande aurait déjà produit et livré plus de 2 millions de moteurs électriques à travers le monde. Nouvelle étape pour elle en 2022 : le lancement de la fabrication des éléments spécifiques aux chaînes de traction sous 800 V. ZF travaille cependant déjà sur les systèmes ultérieurs, avec l’objectif de pouvoir livrer des groupes motopropulseurs complets dès 2025.
Moteurs, transmissions, électronique de puissance et logiciels seront cependant disponibles individuellement, de façon plus étalée dans le temps, dès qu’ils seront chacun commercialisables. De telle sorte que les clients auront le choix entre adopter un système tout compris ou certains éléments seulement à compléter et intégrer.
Bénéficiant de nombreuses innovations, tous ces éléments ont été conçus pour être facilement intégrés par les constructeurs dans les véhicules légers électriques qu’ils vont produire. En cas de besoin, les ingénieurs de ZF se mobiliseraient pour qu’ils s’adaptent aux souhaits particuliers des industriels de l’automobile.
Grâce à une plus grande rigidité structurelle, les futurs groupes motopropulseurs qui en seront équipés devraient être encore plus silencieux à l’usage.
« Nous nous concentrons sur trois systèmes de base qui répondent aux principales exigences de nos clients, à savoir l’efficacité, la performance et le coût, même dans leur version standard », a mis en avant Markus Schwabe, responsable de la ligne de production des systèmes pour groupes motopropulseurs électrifiés.
Comment les futurs moteurs ZF pour voitures particulières et utilitaires électriques pourraient-ils être plus efficaces ? Parce qu’ils seront plus puissants tout en étant plus compacts et plus légers. Les transmissions, l’électronique de puissance et les logiciels de pilotage seront adaptés à cette nouvelle donne.
« Grâce à leur concept modulaire, les nouveaux moteurs électriques ZF aideront les constructeurs automobiles à personnaliser l’électrification de l’ensemble de leur gamme de modèles. Pour les clients finaux, les nouvelles technologies offriront une plus grande efficacité, plus de puissance et des temps de recharge plus courts », assure l’entreprise dont le siège social est basé à Friedrichshafen.
Elle compte bien établir de nouvelles normes en matière de mobilité électrique.
Plusieurs innovations sont exploitées pour concevoir le futur moteur ZF. Parmi elles, un nouveau concept de refroidissement et une technologie originale de bobinage à enroulement tressé. Ce dernier se loge dans un espace réduit de 10 % par rapport à un moteur classique.
Son refroidissement est amélioré par une arrivée du fluide exactement aux endroits où le cuivre chauffe le plus, ce qui permet d’augmenter les performances pour un poids et un encombrement qui seraient similaires. ZF communique sur une puissance nominale qui pourrait alors atteindre 85 % de celle en crête.
Moins de matière au final, mais aussi la possibilité de se passer des terres rares. Le tout rend le bilan environnemental plus vertueux à la fabrication du bloc, et donc aussi du véhicule qui l’embarquera au final. Cet avantage est complété par un boîtier d’électronique de puissance qui nécessite moins de composants en employant des commutateurs à semi-conducteurs de puissance individuels pour l’onduleur. Il bénéficie d’une conception qui conjugue un haut degré d’uniformité et une grande adaptabilité.
« Avec son nouveau réducteur coaxial, ZF transfère son savoir-faire de leader mondial dans le domaine des réducteurs planétaires à la prochaine génération d’entraînements électriques », souligne l’équipementier. Il explique : « Deux engrenages planétaires intégrés génèrent non seulement le rapport de pont souhaité, mais incluent également la fonction différentielle entièrement intégrée ». Plus compacte, cette solution a aussi pour avantage de réduire le poids et le niveau sonore sans compromettre son efficacité.
Les convertisseurs haute tension DC-DC jouent un rôle important dans les groupes motopropulseurs équipés d’une pile à combustible. « Ils compensent la faible tension de sortie et la forte chute de tension à forte charge des PAC », précise ZF. Celui que l’entreprise est en train de développer pour les voitures particulières et utilitaires légers affiche une efficacité de 99,6 %.
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