Ogni watt conta: Come Schaeffler sta aumentando l'autonomia dei veicoli elettrici

28/08/2023 | Bühl

• Le innovazioni tecniche di Schaeffler possono aumentare l'autonomia dei veicoli elettrici o consentire l'utilizzo di funzioni di comfort senza sacrificare l'autonomia
• Cuscinetti ruota e trasmissione ad alta efficienza abbassano l’attrito, riducendo significativamente le perdite di energia
• I componenti e i sistemi di Thermal Management intelligenti e altamente integrati aumentano l'autonomia dei veicoli elettrici fino a 50 chilometri
  

Sono sempre più numerose le auto elettriche in circolazione nel mondo. In Germania, nel luglio 2023 è stata venduta un'auto nuova su cinque con trasmissione elettrica a batteria. Tuttavia, l'autonomia dei veicoli elettrici rappresenta per molti un problema: in Europa un guidatore su due di un’auto elettrica o ibrida indica l’autonomia come una delle tre principali preoccupazioni per i propri veicoli (Fonte: Shell EV-Driver-Report 2023). A consumare la batteria, non c’è tra l’altro solo il motore: tutti i comfort dell’auto infatti, soprattutto in inverno, consumano elettricità, a scapito dell'autonomia.

Schaeffler sta lavorando molto su questo aspetto, come spiega il CEO Automotive Technologies Matthias Zink: "Schaeffler sta sviluppando soluzioni per combattere le preoccupazioni circa l’autonomia. Le nostre innovazioni tecniche intelligenti e l'ampia gamma di componenti e sistemi per trasmissioni completamente elettrificate migliorano la praticità quotidiana dei veicoli elettrici riducendo il consumo di energia e aumentando l'autonomia." Gli automobilisti devono quindi ricaricare le loro auto meno frequentemente. A seconda della progettazione dell'applicazione, i produttori di veicoli possono anche utilizzare i risparmi energetici per rendere la batteria più piccola e quindi il veicolo più conveniente.

Soluzioni per cuscinetti ad alta efficienza

Tutte le auto hanno bisogno di cuscinetti e le auto elettriche non fanno eccezione. Per questo motivo, uno dei modi principali per aumentare l'autonomia delle auto elettriche è abbassare le perdite di attrito: l'energia che altrimenti verrebbe utilizzata per alimentare il veicolo viene dispersa sotto forma di calore a causa dell'attrito dei cuscinetti. Schaeffler ha sviluppato soluzioni per contrastare questo fenomeno. Una serie di cuscinetti trasmissione altamente efficienti di Schaeffler può ridurre significativamente l'attrito, risparmiando circa 50 watt di energia rispetto alle soluzioni di cuscinetti convenzionali. Questo si traduce direttamente in una maggiore autonomia. In alternativa, in inverno, quei 50 watt in più possono essere utilizzati per riscaldare gli specchietti retrovisori esterni o il volante*, senza alcuna perdita di autonomia. Inoltre, i cuscinetti trasmissione di Schaeffler per auto elettriche sono appositamente adattati alle elevate velocità di rotazione dell'albero di ingresso della trasmissione elettrica e garantiscono un assorbimento ottimale della potenza.

Per un'autonomia ancora maggiore, Schaeffler offre i cuscinetti ruota TriFinity. I cuscinetti ruota fanno parte del sistema chassis del veicolo elettrico. Guidano e sostengono gli alberi di trasmissione e gli assali, assicurando che le ruote possano girare con una resistenza minima, anche in presenza di un carico meccanico elevato. I cuscinetti ruota sono sottoposti a forze immense durante il normale funzionamento del veicolo. E sono costantemente in movimento, ruotando circa 100 milioni di volte ogni 180.000 chilometri percorsi. I cuscinetti ruota TriFinity di Schaeffler riducono le perdite per attrito di ben il 67% rispetto ai cuscinetti tradizionali. Ciò rappresenta un risparmio di oltre 200 watt, pari a circa 20 chilometri di autonomia supplementare in un SUV elettrico a piena carica con una batteria da 120 kWh. In alternativa, in inverno, questi 200 watt in più possono essere utilizzati per riscaldare i sedili del conducente e del passeggero*, senza alcuna perdita di autonomia. I sistemi di riscaldamento dei sedili consumano circa 100 watt per sedile durante la fase di riscaldamento intensivo, mentre il cuscinetto ruota TriFinity garantisce un risparmio di energia a lungo termine. Inoltre, il cuscinetto ruota TriFinity a tre corone permette un risparmio di peso di circa il 10% rispetto ai cuscinetti a due corone di sfere standard, a parità di dimensioni. Da ultimo, offre una maggiore durata di vita e vanta una rigidità superiore di oltre il 20%, in modo da poter trasferire carichi maggiori sull'asse, un vantaggio fondamentale soprattutto per i veicoli elettrici più pesanti.

Superare il problema dell’autonomia con il Thermal Management

Il Thermal Management offre un grande potenziale di miglioramento della gamma ed è un'area in cui Schaeffler sviluppa soluzioni da circa 15 anni. Dal 2011 Schaeffler fornisce soluzioni di Thermal Management agli OEM. "Soprattutto nei veicoli elettrici, il Thermal Management ha un'influenza decisiva su molte caratteristiche rilevanti per il cliente, come l'autonomia e il comfort, e sta quindi diventando sempre più un fattore competitivo chiave per le case automobilistiche", ha dichiarato il Dott. Jochen Schröder, Responsabile della Business Division E-Mobility di Schaeffler.

Schaeffler sta sviluppando una serie di soluzioni che vanno dai componenti versatili e multi-applicazione ai sistemi di Thermal Management altamente integrati, fino agli assali elettrici 4in1 che combinano motore, trasmissione, power electronics e Thermal Management in un'unica unità ottimizzata. L'assale elettrico 4in1 elimina i tubi e i cavi aggiuntivi richiesti dai sistemi di Thermal Management decentralizzati, riducendo così la perdita di energia. Inoltre, avendo meno parti, pesa meno ed è più facile da installare per i costruttori di veicoli. Questa soluzione completamente integrata consente inoltre di aumentare ulteriormente l'autonomia e la velocità di ricarica, perché mantiene la catena cinematica, compresa la batteria, alla giusta temperatura. E mantiene alla giusta temperatura anche gli altri elementi del veicolo. Grazie all'interazione ottimizzata tra i suoi quattro sottosistemi, l'assale elettrico 4in1 è in grado di far risparmiare a un'auto elettrica compatta con una batteria da 75 kWh circa 1 kWh di energia per 100 chilometri di viaggio. Ciò equivale a circa il sette per cento di autonomia in più, ovvero circa 36 chilometri.

Schaeffler sta inoltre sviluppando un nuovo tipo di pompa di calore da utilizzare sia nell’assale 4in1 che come componente indipendente. La pompa di calore trasforma l'energia termica dell'aria circostante e il calore residuo del motore, della power electronics e della batteria in riscaldamento utilizzabile. In questo modo, si conserva l'energia della batteria, che è molto preziosa nei mesi invernali più freddi. Rispetto a un'auto compatta con batteria da 75 kWh e Thermal Management decentralizzata, lo stesso veicolo con assale elettrico 4in1 e sistema a pompa di calore consumerà circa 4 kWh di energia in meno per 100 chilometri (misurati in WLTC, sulla base di una temperatura esterna di -7°C). Ciò equivale a un aumento del 17% dell'autonomia, ovvero a un guadagno di 48 chilometri. In alternativa, questo risparmio può essere impiegato per aumentare il comfort e la sicurezza grazie ai sedili e al volante riscaldati, agli specchietti retrovisori esterni riscaldati e al parabrezza posteriore riscaldato (che insieme utilizzano circa 410 watt di potenza*). Un altro vantaggio del sistema a pompa di calore Schaeffler è che utilizza come refrigerante naturale il biossido di carbonio (R744), molto meno dannoso per l'ambiente rispetto al refrigerante convenzionale (Rf1234yf). L'R744 non è combustibile, ha un basso potenziale di gas serra e non danneggia lo strato di ozono. Per le case automobilistiche e i proprietari di auto, questo rappresenta un investimento nella protezione del clima e nel futuro.

^* Valori di riferimento del consumo di energia per le funzioni del veicolo (Fonte: ADAC)

Schaeffler alla Fiera IAA Mobility 2023 a Monaco: alla Fiera IAA Mobility di quest'anno presso il centro espositivo di Monaco, Schaeffler mostrerà un'intera gamma di nuove tecnologie per la mobilità sostenibile, efficiente e confortevole che includerà soluzioni per la consegna delle merci nei centri urbani utilizzando cargo bike elettriche, un nuovo tipo di sistema di sterzo, motori elettrici e a idrogeno ad alta efficienza, nuovi concetti di mobilità e altro ancora.

Conferenza Stampa di Schaeffler: Lunedì 4 settembre 2023 dalle ore 11:00 a.m. alle ore 11:20 a.m. (CEST) con la partecipazione di Klaus Rosenfeld, CEO di Schaeffler AG, e di Matthias Zink, CEO Automotive Technologies di Schaeffler AG, allo Stand di Schaeffler B40 - Padiglione B3. La Conferenza Stampa sarà disponibile anche in livestream al seguente link.

Speech di Schaeffler alla IAA:

- Mercoledì 6 settembre 2023, dalle 4:00 p.m. alle 4:45 p.m., Main Stage, Padiglione A1, Titolo: “Towards a Sustainable Automotive Value Chain – Ambitions, Challenges & Collaboration - Verso una catena del valore automotive sostenibile: ambizioni, sfide e collaborazione.” Tra gli speaker Matthias Zink, CEO Automotive Technologies di Schaeffler AG.

- Giovedì 7 settembre 2023, dalle 3:00 p.m. alle 3:45 p.m., Visionary Clubhouse, Padiglione A2, Titolo: “Here to innovate: revolution needs cooperation! Disruptive thinking, new technologies, new vehicle concepts – partnerships as enablers for innovation and change - Qui per innovare: la rivoluzione ha bisogno di cooperazione! Pensiero innovativo, nuove tecnologie, nuovi concetti di veicoli, le partnership come fattori abilitanti per l’innovazione e il cambiamento”. Tra gli speaker Ralf Busse di mocci | CIP MOBILITY GmbH; Kersten Heineke di McKinsey Center for Future Mobility; Dennis Müller di Enchilada Franchise AG; e Claus-Dieter Schilling di Schaeffler.

Schaeffler e mocci stanno anche collaborando per l'IAA Experience al Summit IAA nel Padiglione A3. Lì, durante il corso “Cycling & Micromobility”, i visitatori potranno testare le cargo bike elettriche mocci dotate della tecnologia di guida Schaeffler. L'IAA Experience è aperta dalle 9:00 a.m alle 6:00 p.m. tutti i giorni dal 4 settembre all’8 settembre 2023.