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Efficienza elettrificata

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Componenti ZF a 800 Volt per veicoli elettrici: tempi più rapidi di ricarica e domanda energetica migliorata.  Una tecnologia con nuovi semiconduttori per una maggiore efficienza ed autonomia.

Un numero crescente di costruttori automobilistici globali sta rispondendo alle richieste di tempi più rapidi per la ricarica dei veicoli elettrici, introducendo architetture modificate per l’alimentazione di bordo. Soprattutto nei segmenti delle vetture elettriche premium e sportive, le alimentazioni ad alta tensione sono progettate a 800 Volt, rispetto agli attuali 400 Volt. ZF rafforza questa tendenza sviluppando e producendo componenti per la trazione elettrica che corrispondano a tali tensioni.

Al centro di questi componenti troviamo un’elettronica di potenza che utilizza carburo di silicio come semiconduttore. ZF ha già applicato tale tecnologia in Formula E. «Sta diventando evidente come l’architettura a 800 Volt sarà un dato di fatto nelle future vetture elettriche premium o sportive, mentre quella a 400 Volt rimarrà lo standard nel mass market» dice Bert Hellwig, responsabile ZF per lo sviluppo di sistemi elettrici. «Da anni forniamo tecnologia a 400 Volt per la produzione in grandi serie. Quest’anno stiamo preparando l’avvio produttivo per le applicazioni a 800 Volt».

Il tempo di ricarica gioca un ruolo fondamentale nella praticità d’uso dei veicoli elettrici. Se le vetture elettriche devono essere sostenibili sulle lunghe percorrenze, la batteria deve essere capace di raggiungere la sua pressoché totale capacità di carica entro un’ora. Un problema fondamentale legato alla ricarica veloce è la produzione di calore generata dalle maggiori correnti in gioco. Ciò richiede cavi più spessi o raffreddati che, incorporati nelle architetture a 400 Volt, creano problemi in termini di peso e di complessità dell’infrastruttura di ricarica. La soluzione è rappresentata da un’alimentazione progettata sin dall’inizio per offrire maggiori prestazioni. Per questo motivo, molti costruttori stanno progettando i futuri veicoli con alimentazioni a 800 Volt.

Componente fondamentale della trazione elettrica è l’elettronica di potenza il cui compito principale è quello di convertire le differenti tipologie di energia elettrica. Da lungo tempo, l’elettronica di potenza per architetture a 400 Volt fa parte del portafoglio prodotti di ZF per la produzione di serie in grandi volumi, ma la società fornisce anche tecnologia fondamentale per le trazioni con tensione più elevata. «Stiamo attualmente lavorando all’avvio produttivo di diversi progetti premium a 800 Volt» dice Hellwig. «Forniamo a un OEM cinese la trazione elettrica completa, compresa l’elettronica di potenza, per diversi modelli. Per un costruttore europeo di vetture sportive, ZF fornisce l’elettronica di potenza per un’applicazione ad alta tensione».

Ulteriori lanci per produzioni di vetture premium sono già all’orizzonte. «Quando si progetta l’elettronica di potenza per architetture a 800 Volt possiamo applicare sinergie tra vetture e altre applicazioni, quali ad esempio i veicoli commerciali e industriali» spiega  Hellwig.

Per la prima volta nella produzione di vetture premium, ZF sta utilizzando un nuovo chip. Invece di transistor al silicio sono impiegati componenti al carburo di silicio che riducono le perdite interne di commutazione nell’elettronica di potenza. Poiché l’elettronica di potenza ha un rendimento energetico molto elevato durante la guida elettrica o in fase di recupero, aumenta l’efficienza dell’intero sistema di trazione elettrica – con effetti positivi sull’autonomia. ZF ha usato per la prima volta il carburo di silicio in Formula E e l’esperienza sviluppata e le conoscenze acquisite saranno trasferite costantemente nello sviluppo della produzione con maggiori volumi.

 

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