Introducción al diseño de un sistema de batería híbrida de 48V

1. Bosch

Productos de mezcla de 48 V de Bosch

En 2017, Bosch logró un progreso significativo en el área de electrificación. La batería híbrida de 48 V recientemente desarrollada por Bosch se puede integrar rápidamente en nuevos modelos, lo que ayuda a los fabricantes de automóviles existentes y empresas emergentes similares a acortar el ciclo de desarrollo y ahorrar costos.

La batería de iones de litio se puede instalar en muchos modelos, como coches compactos, Mini coches y mini coches. Se espera que la batería comience a producirse en masa a finales de 2018.

En vista de la enorme demanda del mercado de modelos híbridos de nivel de entrada, Bosch también proporcionará componentes de ensamblaje de energía además de la batería de 48V. Bosch estima que para 2025, alrededor de 15 millones de híbridos de 48V estarán en la carretera.

Productos de puente de accionamiento eléctrico de Bosch

Para 2019, el nuevo puente eléctrico de Bosch aumentará aún más la gama de vehículos eléctricos.

Se informa que el sistema de transmisión por eje eléctrico de Bosch (eAxle) ha llevado energía eléctrica a los fabricantes de automóviles a través de una plataforma modular y extensible. La rentabilidad del sistema de transmisión se puede aumentar entre un 5% y un 10% en comparación con los componentes de transmisión independientes. El eAxle se puede utilizar en múltiples plataformas automotrices para combinar los principales componentes del tren motriz de Bosch en un sistema.

Bosch dijo que el nuevo "tren motriz totalmente integrado" es un 20% más pequeño que el tren motriz de un vehículo eléctrico tradicional, y el costo de producción del nuevo tren motriz también es menor. Bosch no reveló las especificaciones de la unidad de potencia "eAxle".

Bosch abandona el negocio de baterías de coches eléctricos

Después de una cuidadosa consideración, Bosch anunció que abandonará las unidades de celdas de energía de fabricación propia y, en cambio, proporcionará a los clientes un sistema de batería completo mediante la subcontratación de unidades de batería y su propia tecnología de sistema de gestión de batería potente y capacidades de integración de sistema.

RolfBulander dio cuatro razones para esto:

Nivel de mercado: el mercado mundial de baterías de energía está dominado por cinco empresas asiáticas (era Ningde, Matsushita, Samsung de Corea del Sur, LG de Corea del Sur, Shenzhen BYD), y estas se han convertido en el clima. Si Bosch se pone en producción en este momento, no solo lo aprovechará. También existen importantes riesgos de mercado que deben tomarse.

Aspectos técnicos: nueva tecnología de celdas de energía emergente, el reemplazo es urgente. En la actualidad, la densidad energética de las baterías de litio basadas en electrolitos líquidos no puede satisfacer completamente la demanda de vehículos eléctricos. Bosch es más optimista sobre las baterías de estado sólido y la tecnología de baterías de litio de próxima generación, pero se espera que madure en 2025.

Nivel de costo: el 75% del costo de una unidad de batería proviene de materias primas como el litio. Con los costos de procesamiento, empaque y transporte, el espacio de ganancias es muy limitado. Una vez que comience la guerra de precios, se puede decir que no generará poco dinero.

Inversión: para 2030, la capacidad de la batería de energía global alcanzará los 1000gkWh. Si la cuota de mercado de Bosch alcanza el 20%, deberá invertir al menos 20.000 millones de euros para comprar equipos de producción, pruebas, reciclaje y otros equipos de unidades de batería. El dinero no es una suma pequeña para cualquier empresa de componentes. Y si hay una innovación revolucionaria en tecnología, es muy probable que la inversión inicial no llegue a ninguna parte.

Sin embargo, esto no significa que Bosch abandonará el desarrollo y la fabricación de sistemas de baterías. En cambio, Bosch continúa intensificando los esfuerzos de investigación y desarrollo en esta área.

RolfBulander confía plenamente en el futuro de la tecnología de celdas de potencia. Cree que las ventajas de Bosch en esta área se concentran en tres aspectos:

Gracias a las capacidades integradas de los "tres sistemas eléctricos" (batería, motor y control electrónico), Bosch es una de las pocas empresas del mundo que ha desarrollado por completo potentes sistemas de propulsión eléctrica, gestión de baterías y control eléctrico de vehículos, capacidades de I + D y núcleo. tecnologías.

El conocimiento, el núcleo de la eficiencia energética, Bosch está desarrollando un motor, un inversor y un sistema de gestión del calor del automóvil de próxima generación más eficiente desde el punto de vista energético. Con el sistema de Bosch, los vehículos tienen un mayor rango de resistencia con la misma cantidad de potencia.

Estandarización, el objetivo de Bosch es mejorar continuamente la tecnología eléctrica y reducir los costos a través del diseño y la administración estandarizados, de modo que los vehículos de propulsión eléctrica realmente ingresen a la era de las aplicaciones a gran escala.

2. ZF

Productos híbridos ZF

En el sistema de propulsión híbrida, el ZF puede proporcionar una gama completa de componentes híbridos para el fabricante del vehículo. Ya sea que se trate de micromezclado o de mezclado completo, ZF puede adaptar soluciones específicas a los clientes en función de los diferentes niveles híbridos de la transmisión.

En la actualidad, la ZF Hybrid Edition de la transmisión automática de 8 bloques se ha utilizado en muchos modelos producidos en serie (como el modelo BMW Activehybrid 7 y el modelo Audi Q5hybridquattro).

Según la introducción del fabricante al futuro, Zephyr también planea lanzar una versión híbrida de la transmisión automática de 9 bloques, que está diseñada para vehículos de pasajeros que combinan con el motor transversal delantero. En casa, la empresa realiza una gran cantidad de trabajos de combinación, como motores y cajas de cambios para muchas empresas de automóviles.

Zephyr también está comprometido con el desarrollo de transmisiones automáticas avanzadas, como el sistema de transmisión híbrido enchufable de 8 bloques. Integra un motor de alto rendimiento en el capó de la campana, en sustitución del convertidor de par, permitiendo que los vehículos utilicen la conducción puramente eléctrica para alcanzar una velocidad máxima de 120 kilómetros por hora, logrando así cero emisiones locales.

La mezcla de productos híbridos de Zephyr incluye una variedad de categorías de rendimiento de motores y está equipada con unidades de control, software y componentes electrónicos de potencia totalmente compatibles diseñados y fabricados por Zephyr.

Puente de accionamiento eléctrico Zephyr y sistema de accionamiento eléctrico integrado

Con el fin de lograr energía eléctrica pura y cero emisiones, ZF ha desarrollado un accionamiento eléctrico central para vehículos de pasajeros pequeños y medianos para adaptarse al creciente número de compañías automotrices comprometidas con el desarrollo avanzado de vehículos eléctricos. Este producto está ubicado en el medio del puente y tiene una potencia máxima de 120 kilovatios. Incluso a bajas velocidades, puede generar valores de par elevados y su rendimiento de aceleración no es menor que el de los motores de combustión interna tradicionales.

Además, este producto de accionamiento eléctrico central tiene una estructura compacta y pesa solo unos 45 kilogramos. Facilita la disposición de las celdas de potencia en el espacio delantero y trasero del vehículo para lograr un mejor manejo y estabilidad. El diseño equilibrado de las celdas de potencia antes y después se considera la corriente principal actual. Método de diseño, los nuevos modelos de diseño de chasis de automóviles eléctricos como BMW i3 y teslamodels utilizan esta disposición.

Para muchos vehículos eléctricos puros, los motores eléctricos y los inversores pueden causar una cierta pérdida de energía cuando funcionan juntos en una condición operativa específica, y el dispositivo de accionamiento eléctrico introducido por ZF proporciona una solución a este problema. La optimización del rendimiento de todo el sistema de accionamiento eléctrico, hace que la eficiencia de conversión de energía aumente en un 6%.

La fuente de alimentación integrada es una característica importante de este dispositivo. Al mismo tiempo, Zephyr también está desarrollando sistemas modulares que son adecuados para varios niveles de producción para satisfacer mejor las necesidades de diferentes clientes y vehículos. En el futuro, el sistema de propulsión eléctrica de ZF ya no solo se aplicará a los automóviles pequeños y compactos, sino que se basará en el módulo puente del vehículo híbrido para expandir aún más la línea de productos a los automóviles con tracción delantera de alto nivel.

Chasis ZF, accionamiento y transmisión eléctricos

En términos de chasis, Zephyr ofrece de todo, desde bisagras de bola hasta amortiguadores y todo el sistema de puentes del vehículo. Su ventaja en esta área es que puede proporcionar soluciones para todo el sistema de puentes del vehículo (como el chasis y la suspensión se pueden ajustar según el modelo)., Incluida la optimización del chasis NVH, en China, proporciona a ABB todo el vehículo y servicio de puente) y proporciona algunos productos altamente técnicos. Por ejemplo, el amortiguador de control de amortiguación variable continuo (CDC) de ZF puede optimizar la fuerza de amortiguación en cada rueda en tiempo real según las diferentes condiciones de conducción.

El sistema de dirección de la rueda trasera activa Zephyr (AKC), que se puso en producción en masa en 2013, ayudó a la acción de dirección del puente delantero cambiando el ángulo del haz delantero de las dos ruedas traseras a través del mecanismo de ejecución electromecánico, proporcionando el manejo y la seguridad. del vehículo; Por ejemplo, en términos de tecnología de chasis liviano, los resortes de láminas de plástico de fibra de vidrio (GRP) recientemente introducidos por ZF pueden reducir el peso de los ejes livianos desarrollados por ZF en comparación con los ejes de acero tradicionales. El módulo de suspensión de pilar 15% liviano tiene la mitad de la calidad de los productos de construcción tradicionales de acero y aluminio.

Del mismo modo, Zephyr proporciona un sistema de transmisión y una solución de chasis totalmente integrados para vehículos tradicionales en forma de un concepto de puente trasero modular. Gracias al puente eléctrico y la dirección trasera activa (AKC) de ZF, esta revolución para la función de dirección es fácil de actualizar.

Por ejemplo, en comparación con la caja de cambios horizontal de 6 bloques actual, la gran relación de dientes de la caja de cambios automática Zephyr de 9 bloques (9HP) hasta 9.81 puede reducir el consumo de combustible en un 16% adicional, pero tenga en cuenta que esta eficiencia es de 120 kilómetros. por hora. Cuando se conduce a una velocidad uniforme, la economía de combustible real definitivamente no es tan obvia.

3. Equipo eléctrico japonés

Junto con Toyota y Mazda

Toyota, Mazda y Electrónica, los grandes fabricantes de autopartes, anunciaron que las tres empresas habían firmado un contrato para colaborar en el desarrollo de tecnología relacionada con los vehículos eléctricos y decidieron constituir una nueva empresa para tal fin.

En un comunicado de prensa conjunto el día 28, las tres compañías dijeron que Toyota, Mazda y equipos eléctricos invertirán un total de 10 millones de yenes (112,7 yenes por un total de 1 dólar estadounidense) en 90%, 5% y 5% respectivamente.

La nueva empresa tiene su sede en la ciudad de Nagoya, no lejos de la sede de Toyota. Se dedica principalmente a la investigación y desarrollo de tecnologías básicas relacionadas con la construcción de vehículos eléctricos que pueden cubrir todos los niveles y modelos. Los ingenieros a tiempo completo de la nueva empresa proceden principalmente de tres empresas.

Establecimiento de una planta en los Estados Unidos para producir componentes de control eléctrico

En los últimos años, muchos países y regiones del mundo tienen restricciones cada vez más estrictas sobre las emisiones de gases de efecto invernadero. En algunos lugares, incluso una cierta proporción de vehículos eléctricos debe venderse.

Japan Denso invertirá mil millones de dólares para renovar sus instalaciones en Maryville, Tennessee, para producir vehículos eléctricos, automóviles híbridos y autopartes autónomas.

A medida que más y más fabricantes de automóviles anuncian sus planes para fabricar automóviles eléctricos en los Estados Unidos, la enorme inversión en equipos eléctricos japoneses ha ayudado a resolver los problemas que han plagado recientemente a la industria de los automóviles eléctricos.

Japón Denso invertirá en tres líneas de producción en los Estados Unidos, a saber: EVinverters, componentes de radar y módulos de control de datos para futuros automóviles conectados, mientras que otros gigantes automotrices japoneses es la producción de estos accesorios en Japón.

Este movimiento ha resuelto las necesidades urgentes de Toyota. Toyota es el mayor cliente de equipos eléctricos japoneses y también es un accionista importante de equipos eléctricos japoneses. Toyota planea construir una fábrica en los Estados Unidos para producir uno o más autos eléctricos con Mazda, pero el nombre del auto es incierto.

Los ejecutivos japoneses de la planta de Maliweier dijeron la semana pasada que ampliarían las líneas de producción para producir la electrificación necesaria para los vehículos híbridos y eléctricos, que son lo suficientemente seguros para conectar redes. Además, proporcionarán estos componentes a clientes en toda América del Norte.

Los coches eléctricos ya no están al margen. Gm, otro cliente importante de la electrónica japonesa, dijo la semana pasada que introduciría dos nuevos vehículos eléctricos en los próximos 18 meses. Además, para 2023, la compañía agregará 20 autos eléctricos o autos con celda de combustible de hidrógeno.

Japan Electric y la Universidad de Kyoto desarrollaron conjuntamente productos de control electrónico

FLOSFIA, una startup tecnológica fundada por Japan Electric y la Universidad de Kyoto, anunció que invertirá y desarrollará una nueva generación de dispositivos semiconductores de potencia, que se espera que reduzca y reduzca el consumo de energía, el costo, el tamaño y el peso utilizados en los inversores de vehículos eléctricos. . A través de proyectos de desarrollo conjunto, las dos compañías tienen como objetivo mejorar la eficiencia de la unidad de control de potencia del vehículo eléctrico, que es la clave para promover el uso generalizado de los vehículos eléctricos.

Además, Electric recibió nuevas acciones emitidas por FLOSFIA en su financiamiento de ronda C de 800 millones de yenes (aproximadamente US $ 7,1 millones). Otros inversores en la ronda C incluyen Mitsubishi Heavy Industries, el Fondo de Innovación de Materiales SBI de Mitsui Mining Smelter (MitsuiKinzoku-SBIMaterialInnovationFund) y EightRoads Investment.

FLOSFIA fabricó con éxito diodos de barrera Schottky (SBD) con α-Ga2O3, lo que redujo la pérdida de conducción en un 86% en comparación con SBD basado en SiC. El equipo eléctrico indica que el α-Ga2O3 puede reemplazar los actuales semiconductores de potencia de silicio (Si) y carburo de silicio (SiC) y ayudar a desarrollar aún más tecnologías que respalden los futuros vehículos eléctricos. Las dos empresas seguirán desarrollando tecnología para productos híbridos y de alta presión, incluidos semiconductores y vehículos eléctricos.

4.Schaeffler

Productos de mezcla de Scheffler

Si bien el gobierno chino no ha escatimado esfuerzos para promover los automóviles eléctricos como un camino a seguir, algunos fabricantes de automóviles y fabricantes de componentes centrales no han abandonado la ruta de la tecnología híbrida. El 16 de marzo, se pusieron en producción en la planta de Taicang en la provincia de Jiangsu, los componentes de chasis, caja de cambios y motores automotrices líderes en el mundo, y el primer módulo híbrido P2 del proveedor de sistemas Scheffler Group, para proporcionar a las empresas de automóviles nacionales modelos híbridos. Soluciones sistemáticas.

El módulo híbrido P2 es un producto representativo de Scheffler en el campo de la propulsión eléctrica. Este producto se puede aplicar de forma modular a modelos que utilizan diferentes tipos de cajas de cambios para lograr potencia híbrida. Según la ubicación del módulo híbrido, existen muchas configuraciones como P0, P1, P2, P3 y P4.

El módulo híbrido P2 se encuentra entre el motor y la caja de cambios. A diferencia de las configuraciones PS de Toyota THS y General Voltec, la configuración P2 es relativamente simple y adecuada para diferentes cajas de cambios y motores, especialmente para cajas de cambios de doble embrague. Además, la configuración P2 es menos costosa.

El módulo híbrido Scheffler P2 consta de un motor síncrono de imán permanente de alta densidad de potencia, un embrague K0 seco y un actuador de motor central. Todo el sistema puede integrar motores de 25 kW a 80 kW, pasando un par de hasta 250 Nm a través del embrague (que se puede aumentar a 800 Nm después de combinar embragues unidireccionales).

El módulo puede implementar una variedad de modos de conducción, incluido el arranque y la conducción de vehículos de propulsión eléctrica pura, la propulsión del motor puro, la potencia del motor, el motor de arranque del motor en propulsión eléctrica pura y la recuperación de energía de frenado.

Schaeffler establece un nuevo departamento de propulsión eléctrica

A mediados del año pasado, Schaeffler anunció que establecerá una unidad de negocio de propulsión eléctrica independiente bajo la División Automotriz a partir del 1 de enero de 2018 para integrar todos los productos y soluciones de sistemas relacionados con aplicaciones híbridas y eléctricas puras. El nuevo departamento de operaciones está ubicado en Boer, Alemania, y es la nueva sede de la división automotriz del Grupo Scheffler.

Además, la compañía tiene un plan de ventas preliminar para la electrificación, que se espera que genere más del 15% de los ingresos totales del negocio de automóviles eléctricos para 2020.

El 16 de enero de 2018, Scheffler nombró oficialmente al Dr. Jochen Schr? Der) es el jefe del departamento comercial de propulsión eléctrica recientemente establecido del Grupo Scheffler. Asumirá formalmente el cargo a partir del 1 de abril de 2018. En este cargo, el Dr. Schroeder reportará a Madis Chinke, CEO de la Unidad de Negocio Principal Automotriz del Grupo Schaeffler.

El Dr. Schroeder, de 46 años, trabajó para ValeoSiemenseeAutomotive antes de unirse al Grupo Scheffler. Como miembro del Comité de Dirección, es el principal responsable del negocio global de I + D de la empresa.

El Dr. Schroed estudió en la Universidad Tecnológica de Hamburgo-Haber y recibió su doctorado. en Ingeniería de Control. Se desempeñó en BMW y trabajó en diferentes puestos gerenciales. Fue responsable del diseño del sistema, el desarrollo de ingeniería avanzada de propulsión eléctrica y la gestión de energía del vehículo.

A finales de 2016, después de 15 años de servicio en BMW, el Dr. Schroeder se incorporó a ValeoSiemenseeAutomotive como CTO.

Puente de accionamiento eléctrico Scheffler

Recientemente, Schaeffler Group lanzó un nuevo objetivo estratégico de "Plan de mañana". Klaus Rosenfeld, CEO del grupo, dijo: "La industria automotriz está experimentando una rápida transformación. Si queremos ponernos al día con los cambios en el mercado, debemos acelerar nuestros propios cambios. Como resultado, el Grupo Schaeffler transformará sus soluciones de vehículos eléctricos puros, Industria 4.0 y tecnologías digitales de automóviles inteligentes, que representarán el 15% de las ventas del Grupo en 2020 ”.

Se entiende que el Grupo Scheffler ha obtenido ocho series de contratos de diferentes clientes automotrices de todo el mundo sobre productos como ejes de transmisión de automóviles de nueva energía y módulos de potencia híbridos. El potencial de ventas de estos contratos supera los mil millones de euros. Vale la pena señalar que el Grupo Scheffler también establecerá un centro de I + D en China para llevar a cabo requisitos de suministro personalizados para las marcas de automóviles chinas.

Durante mucho tiempo, los vehículos eléctricos puros se han conducido en forma de una combinación de motores y puentes de transmisión. Esta forma debe incrementar el mecanismo diferencial. Sin embargo, la mayor parte de esta forma es que el rendimiento del motor no puede mantenerse al día con el uso del reductor de velocidad para la desaceleración. En el papel de estos mecanismos, se utiliza mucha energía del motor para superar la fricción, lo que no es propicio para el uso de vehículos eléctricos. Pero esta es también la forma de diseño más simple y directa, más parecida a un automóvil tradicional.

Scheffler también tiene una variedad de soluciones de propulsión eléctrica. Además del módulo híbrido P2, Scheffler también produce puentes de accionamiento eléctrico. Al mismo tiempo, también está desarrollando tecnología de motor de llantas, pero el desarrollo de esta tecnología aún se encuentra en sus primeras etapas. Según EV Century, el modelo VV8 de la marca premium WEY SUV lanzará un modelo híbrido enchufable equipado con un puente de accionamiento eléctrico producido por Schaeffler.

Motor de cubo Scheffler

Las tecnologías de cero emisiones orientadas al futuro también tienen un lugar en el concepto de desarrollo de Scheffler. La compañía también demostró su tecnología de motor de cubo, la tecnología "E-Wheel Drive", en la feria, colocando el motor dentro de la rueda.

En respuesta a la demanda de alta potencia y alto par en el mercado automovilístico europeo, Scheffler Alemania ha desarrollado un sistema de transmisión de motor de cubo de integración ultra alta eWheelDrive para modelos de Clase B y superiores. El sistema coloca motores de rotor interno, componentes electrónicos de potencia, controladores, frenos y dispositivos refrigerados por agua en llantas de 16 pulgadas.

Como tracción trasera, eWheelDrive (versión beta) puede proporcionar un par máximo de hasta 1400 NM y 88KW de potencia en el vehículo de prueba eléctrico Ford Carnival Wheel Drive desarrollado conjuntamente con el Centro Europeo de Investigación e Ingeniería Avanzada de Ford lanzado en 2013.

Scheffler presentó la nueva tecnología E-Wheel Drive. En realidad, se trata de una combinación de motores y frenos del lado de la rueda. Tiene grandes requisitos para el par y la velocidad de rango completo del motor. Los vehículos eléctricos que utilizan esta tecnología tienen una mayor eficiencia de transmisión, mientras que el frenado se logra mediante la "recuperación de energía cinética" mediante el retroceso del motor. El tambor de freno incorporado se utiliza en situaciones de emergencia y la batería ya no puede aceptar electricidad.

Si bien esta forma es más eficiente energéticamente, además del costo, es necesario resolver los factores que afectan el manejo de la suspensión y la masa no suspendida.

En el marco de la estrategia de "movilidad futura", el Grupo Schaeffler seguirá insistiendo en el desarrollo de nuevas tecnologías energéticas que incluyan sistemas de propulsión por motor de cubo, lo que brindará más posibilidades a los futuros conductores. La tecnología de transmisión del motor de buje eWheelDrive integra motores independientes en las dos ruedas traseras del automóvil, reemplazando los motores y transmisiones en los sistemas de transmisión tradicionales y los generadores de rango medio utilizados en vehículos eléctricos, ahorrando así mucho espacio.

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