Nueva edición de un clásico

¿Por qué se eligió un concepto modular? La razón de ello son los límites de emisión de CO2 más estrictos establecidos por los legisladores, que los fabricantes de automóviles tendrán que cumplir en los próximos diez años. Puesto que en la actualidad solo se tienen en cuenta las emisiones generadas por el propio vehículo ("y no, por ejemplo, las emisiones generadas durante la producción del vehículo"), casi todos los fabricantes intentan elevar el número de ventas de los vehículos eléctricos a batería. Los vehículos eléctricos, sin embargo, no son adecuados para todos los clientes ni para todas las aplicaciones. "Por consiguiente, suponemos que alrededor del 70 por ciento de los automóviles nuevos en 2030 seguirán equipándose con un motor de combustión interna", aclaró von Schuckmann. Con el objetivo de reducir el consumo de combustible y, a su vez, las emisiones de estos vehículos, en la próxima década se popularizarán muchos tipos diferentes de hibridación.

Este motor eléctrico se fabrica con un proceso innovador de la división E-Mobility de ZF. El desempeño de un motor eléctrico depende de la "relación de llenado de cobre" del rotor, es decir, de la relación entre el material conductor y el volumen total. Para maximizar esta relación, los ingenieros de ZF ya no están usando bobinados de alambre de cobre para las variantes de alto desempeño, sino que ahora emplean barras de cobre que se insertan y se sueldan entre sí.

Otra novedad es el lugar en el que se aloja la electrónica de potencia.

En todos los vehículos híbridos de serie, la electrónica de potencia se instalaba previamente en una caja separada en algún lugar del vehículo, ya que el espacio en el compartimento del motor era muy escaso. Como resultado, con frecuencia se podían encontrar cables que medían metros que iban desde la electrónica de potencia hasta la transmisión. Esto ya no es necesario con la nueva transmisión, ya que toda la electrónica de potencia está integrada en la caja de la transmisión. Esto supuso un gran reto para el equipo de desarrolladores dirigido por Michael Ebenhoch. "Por un lado, teníamos que liberar espacio en la caja y, por otro, teníamos que diseñar la electrónica de potencia de forma que fuera lo más pequeña posible", explicó el jefe de desarrollo de la división Car Powertrain Technology. Sin embargo, la reducción de escala de la electrónica de potencia tenía límites.

A pesar de que el semiconductor de potencia en sí no es muy grande, conmuta altas corrientes. Como parte de este proceso, los semiconductores generan muchos kilovatios de potencia térmica, que es necesario disipar. En vez de enfriar la electrónica de potencia con aceite de transmisión, los semiconductores se conectan al circuito de refrigeración del sistema de aire acondicionado del vehículo. Durante sus intentos por encontrar espacio suficiente para la electrónica de potencia en la caja de transmisión, el equipo de ingenieros de Ebenhoch analizó todos los componentes de los actuadores hidráulicos implicados en el proceso de cambio de velocidades. Las válvulas electromagnéticas de cambio directo son ahora las que ejecutan esta tarea. A diferencia de los actuadores de presión eléctricos que se usaban con anterioridad, estas válvulas electromagnéticas de cambio directo no requieren pistones ni casquillos adicionales. Al reemplazar estos actuadores, el espacio de instalación necesario para la unidad de control hidráulico se redujo de 3.1 litros a 1.8 litros.

Todos los demás componentes del nuevo kit de construcción de la transmisión también fueron diseñados de forma inteligente para la operación híbrida. Esto es especialmente evidente en el circuito de aceite. Previamente, se usaban dos bombas de aceite: una bomba de celda de paletas muy eficiente accionada directamente por el motor de combustión interna y una segunda bomba eléctrica o memoria de pulsos para la operación eléctrica. La nueva transmisión automática de 8 velocidades está equipada con una sola bomba de potencia dividida. Cuando el motor de combustión interna está apagado, la bomba es impulsada por un pequeño motor eléctrico.

Aparentemente no parecen haberse realizado cambios en la mecánica de la transmisión de cuarta generación: dos frenos y tres embragues siguen conmutando los cuatro juegos de engranajes planetarios. "Sin embargo, hemos revisado cada detalle y, sobre todo, hemos reducido considerablemente las pérdidas por fricción", afirma Ebenhoch. La recompensa por todo su trabajo: al optimizar la mecánica, la cantidad de CO2 emitida por cada kilómetro en el que se usa el motor de combustión interna ha disminuido en un gramo.

Los trabajos en la cuarta generación de la transmisión automática de 8 velocidades se hallan en una fase muy avanzada. BMW y Fiat Chrysler ya se decidieron a usar esta transmisión en sus vehículos. Las primeras pruebas en carretera se llevarán a cabo a finales de este año y la planta de transmisiones de ZF en Saarbrücken ya se está preparando para su industrialización.