CORSO INTEGRATIVO SUI SISTEMI DI PROPULSIONE...
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CORSO INTEGRATIVO SUI SISTEMI DI PROPULSIONE
INNOVATIVI PER L’AUTOTRAZIONE
UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI ROMA“TOR VERGATA”
FACOLTA’ DI INGEGNERIA
CORSO UFFICIALE DIMOTORI A COMBUSTIONE INTERNA
ANNO ACCADEMICO: 2015/2016 Prof. Massimo Feola
VEICOLI DOTATI DI SISTEMI DI PROPULSIONE INNOVATIVI PER L’ AUTOTRAZIONE
•Veicoli elettrici a batteria (detti anche veicoli elettrici puri)
•Veicoli ibridi
•Veicoli a celle di combustibile (ad idrogeno)
2Prof. Massimo Feola
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SISTEMA PROPULSIVO DI UN VEICOLO ELETTRICO A BATTERIA
Prof. Massimo Feola
VEICOLO ELETTRICO A BATTERIA
È un veicolo a trazione elettrica alimentatoesclusivamente da batterie ricaricabili. Le batteriesono sistematicamente ricaricate collegando ilveicolo alla rete elettrica e/o tramite un sistemadi frenata rigenerativa. Il veicolo elettrico puronon produce emissioni nocive locali, al contrariodi quanto accade nelle vetture dotate di motorea combustione interna. Inoltre, presenta uninquinamento acustico ridottissimo.
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REQUISITI DELLE BATTERIE PER VEICOLI ELETTRICI
• Elevata potenza specifica ( W/kg) per conferire al veicolo elevati requisiti di accelerazione
• Alta energia specifica (Wh/kg) per fornire al veicolo elevati requisiti di autonomia
• Tempi di ricarica contenuti
• Elevata durata delle batterie in termini di cicli di carica/scarica
• Costi specifici contenuti.
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FONTE: ENEA
ACCUMULATORI ELETTROCHIMICI
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TABELLA COMPARATIVA DELLE DIFFERENTI TIPOLOGIE DI BATTERIE
BATTERIE NICKEL-CADMIO
• Le batterie Ni-Cd sono generalmente usate perapparecchiature industriali, nel campo delletelecomunicazioni e delle apparecchiature medicali.
• Vantaggi: Hanno un elevato ciclo di vita (circa 2.000cicli di carica/scarica) e si ricaricano rapidamente.
• Svantaggi: presentano un notevole “effetto memoria”,sono tossiche, molto difficilmente riciclabili e piuttostocostose.
Dal 2006 la Unione Europea ne ha vietato l’impiego acausa della elevata tossicità del cadmio.
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BATTERIE NICKEL-IDRURI METALLICI
• Vengono sempre più utilizzate, in sostituzionedelle batterie Nickel-Cadmio, nei computers, neitelefoni portatili, nelle apparecchiature medicali eper altre applicazioni.
• Vantaggi: maggiore energia e potenza specificarispetto alle Piombo-Gel ed alle Nickel-Cadmio;presentano componenti riciclabili;
• Svantaggi: costi elevati, sensibile fenomeno dell’autoscarica e bassa efficienza della cella;
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Batterie al LITIO
Esistono due diverse tipologie:
• Batterie agli ioni di litio con elettrolita in faseliquida. Sono quelle maggiormente diffuse edutilizzate al giorno d’oggi;
• Batterie litio ioni-polimeri con elettrolita infase solida di tipo polimerico; presentanominori pericoli in termini di sicurezza;
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PRESTAZIONI DELLE BATTERIE LITIO-IONI
• PRESENTANO DENSITÀ ENERGETICHE E POTENZE SPECIFICHE MAGGIORI DELLE BATTERIE NICKEL-IDRURI E DELLE BATTERIE NICKEL-CADMIO;
• NON SONO TOSSICHE E SONO AGEVOLMENTE RICICLABILI;
• HANNO COSTI NOTEVOLMENTE ELEVATI;
• PRESENTANO RISCHI DI ESPLOSIONE SE ESPOSTE PER TEMPI PROLUNGATI A TEMPERATURE ECCESSIVE;
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VANTAGGI E SVANTAGGI DELLE LITIO-IONI
Vantaggi:- Ogni singolo elemento o cella ha una tensione notevole(3,6 Volt rispetto ai 1,2 Volt delle Ni-Cd o Ni-MH o 2 Voltdelle Piombo gel);
- Autoscarica trascurabile ( 1 % al mese rispetto a circa l’ 1 % al giorno delle Nichel-Cadmio e delle Nichel Idruri Metallici;
Svantaggi:- Costi elevati - Possono esplodere o incendiarsi se sottoposte asovratensioni di ricarica in caso di malfunzionamenti delsistema di controllo della tensione di ricarica; Il Litio acontatto con l’acqua produce idrogeno che è altamenteinfiammabile;
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Costi specifici ($/kWh) delle batterie al litio
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BATTERIE ZEBRA(Zeolite Battery Research Africa Project)
• Tipo di batteria: Sodio - Cloruro di Nickel (Na-NiCL2) • Temperatura di funzionamento: 245 °C• Energia specifica: circa 90 Wh/kg• Potenza specifica: circa 150 W/kg• Life cycle: maggiore di 3.000 cicli di scarica all’ 80 % del
DOD e durata massima di 8 anni;
Campi di impiego: trazione, telefonia, settore industriale e ferroviario, etc;
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VRB: Batteria a flusso Vanadio Redox
• Elevatissimo numero di cicli di carica/scarica
• Grande durata (15-20 anni)
• Alta efficienza (superiore all’ 85 %)
• Potenzialmente adatte ad applicazioni di elevata potenza installata
• Ancora in fase di sviluppo tecnologico.
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SUPERCAPACITORI (O SUPERCONDENSATORI)
- Sono particolari condensatori dotati di una capacità di accumulograndissima, dell’ ordine dei migliaia di Farad rispetto ai mFarad deicondensatori trazionali;
- Vengono utilizzati come accumulatori di energia elettrica in alternativa(o in associazione) agli accumulatori chimici tradizionali rispetto aiquali presentano un’ elevatissima potenza specifica;
- Sono caratterizzati da un numero di cicli di carica scarica elevatissimo,superiore a quello degli accumulatori chimici;
- Hanno, però, una bassissima energia specifica rispetto agliaccumulatori chimici che impedisce di utilizzarli in loro sostituzionenella trazione dei veicoli elettrici;
- Presentano ancora costi piuttosto elevati.
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Diagramma di Ragone degli accumulatori
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EFFICIENZA ENERGETICA DELLE BATTERIE (FONTE ENEA)
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DURATA DELLE BATTERIE (numero di cicli realizzati fino all’ 80 % della profondità di scarica D.O.D.)
(FONTE ENEA)
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LIFE CYCLE DI UNA BATTERIA
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CONFRONTO TRA L’ AUTONOMIA DI UN VEICOLO A BENZINA ED UN VEICOLO ELETTRICO
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Benzina
Serbatoio 60 L
Batteria Litio - Ioni300 kg
420 103 kcal
Energia termicaglob
30%
~ 126 • 103 kcal
Energia meccanica utilizzabile
147 kWh
Batteria
45 103 Wh glob
80%
~ 36 • 103 Wh36 kWh
Energia disponibileEnergia meccanica utilizzabile
AUTONOMIA DI ALCUNI MODELLI DIAUTO ELETTRICHE
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TIPICA CURVA CARATTERISTICA DI UN MOTORE ELETTRICO
(Fonte: Modern electric, hybrid electric, and fuel cell vehicles: fundamentals - CRC PRESS )
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Forza di trazione in funzione della velocità del veicolo
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Forza di trazione in funzione della velocità del veicolo
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VEICOLO ELETTRICO A BATTERIA
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VEICOLO ELETTRICO A BATTERIA
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Prestazioni di alcuni modelli di veicoli elettrici a batteria
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TABELLA COMPARATIVA DELLE DIFFERENTI TIPOLOGIE DI BATTERIE
Maxiscooter elettrico BMW A.G. C Evolutionautonomia max 100 km – tempo di ricarica 4 ore
Batteria litio-ioni da 60 Ah e capacità totale di 8 kWhPeso totale veicolo 265 kg
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VEICOLO ELETTRICO A BATTERIA
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RENAULT TWIZY capacità batterie al litio: 6 kWh
tempo di ricarica: 4 ore autonomia: 60 - 80 km
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NISSAN LEAF (30 kWh)autonomia: 190 km con batterie ai ioni di litio
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Tempi di ricarica della Nissan Leafcon presa domestica: 12 ore con colonnina pubblica: 4 – 8 ore
con stazione di ricarica veloce: circa 30 min fino all’ 80 % della carica
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TESLA MOD. S da 85 kWh
Il sistema di batterie litio-ioni ad alte prestazioni pesa 540 kgDa 0 a 100 km/h in 3 secondi
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TESLA Mod. S da 85 kWh Autonomia 420 km – tempo di ricarica 12 ore
con caricatore domestico a 220-240 volt
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TESLA Mod S da 85 kWhRange 420 km - ricarica con Supercharger
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Sistema di ricarica rapida (Supercharger TESLA)
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Veicoli Elettrici (BEV)
Pro
Contro
Zero emissioni inquinanti (ZEV)
Basso inquinamento acustico
Recupero energia cinetica in frenata
Autonomia limitata
Ingombro e peso batterie
Tempi lunghi per la ricarica
Mancanza di infrastrutture
Velocità massima limitata
Costo manutenzione elevato
LE CARATTERISTICHE IN SINTESI DEI VEICOLI ELETTRICI A BATTERIA (O PURI)
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Veicoli Elettrici (BEV)
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VEICOLI IBRIDI
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Un veicolo è definito ibrido quando
sono integrati sullo stesso veicolo
sistemi di conversione, accumulo e
generazione di energia diversi
costituenti, nel loro insieme, un
sistema di propulsione ibrido
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SISTEMI DI PROPULSIONE PER VEICOLI IBRIDI PER L’ AUTOTRAZIONE
Sistemi di propulsione ibridi
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termico- idraulici
termico-elettrici
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Configurazione di un sistema di propulsione ibrido termico elettrico
I sistemi propulsivi dei veicoli ibridi termico elettrici (detti anche semplicemente elettrici HEVs) sono costituiti da:
• MCI: di potenza inferiore rispetto a quella di un veicoloconvenzionale e dotato di moderni sistemi per ridurre le emissioniinquinanti ed aumentare l’efficienza.
• Serbatoio del Combustibile: quest’ ultimo costituente la fonte di energia primaria del veicolo;
• Macchine Elettriche: uno o più macchine elettriche dotate dielettronica avanzata per funzionare sia come motori che comegeneratori per il recupero di energia.
• Batterie: queste ultime costituenti il sistema di accumulo dienergia secondaria a bordo veicolo. Sono in grado di immagazzinarel’energia cinetica recuperata.
• Trasmissione: cambio (a gradini o continuo CVT) e frizione.
41Prof. Massimo Feola
• FRENATA RIGENERATIVA: consiste nel fatto che, quando un veicolo frena ofunziona a motore trascinato (in decelerazione), l’energia cinetica puòessere recuperata da un generatore e immagazzinata a bordo del veicolo;
• RIDOTTO TEMPO DI FUNZIONAMENTO AL MINIMO: con conseguenteriduzione delle perdite. A seconda della dimensione della seconda fonte dipotenza a bordo, il MCI può essere spento ad ogni arresto del veicolo o allebasse velocità di avanzamento;
• AUMENTO DELL’EFFICIENZA DEL MCI: il motore elettrico può assistere ilMCI per evitarne il funzionamento in zone inefficienti (es: a velocità motoremolto alte o molto basse) fornendo potenza meccanica alle ruote.
Caratteristiche principali dei veicoli ibridi elettrici
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Classificazione in base al grado di ibridizzazione Hr
MCIPotenzaelettricomotorePotenza
elettricomotorePotenza
..
.
Un primo criterio adottato per la classificazione dei sistemi propulsiviibridi elettrici si basa sul grado di ibridizzazione espresso dal rapporto trala potenza massima del motore elettrico e la potenza massima globaleinstallata sul veicolo (somma della potenza massima del motore elettrico edi quella del motore termico):
- Mild Hybrid: Hr < 0,23- Semi-Hybrid o Medium-Hybrid : 0,23 < Hr < 0,38- Full-Hybrid o Strong-Hybrid: Hr > 0,38
Hr =
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Classificazione dei veicoli ibridi termico-elettrici
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subSUB-HYBRID MICRO-HYBRID MILD-HYBRID FULL-HYBRID PLUG IN -HYBRID
I sistemi di propulsione ibridi elettrici possono esseredistinti, in base alla loro configurazione, in:
• IBRIDO SERIE
• IBRIDO PARALLELO
• IBRIDO SERIE-PARALLELO (DETTO ANCHE DI TIPO COMBINATO O POWER SPLIT)
• IBRIDO PLUG-IN
• IBRIDO BIMODALE
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CLASSIFICAZIONE DEI VEICOLI IBRIDI ELETTRICI IN BASE ALLA LORO CONFIGURAZIONE
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SISTEMA IBRIDO SERIE
In un sistema ibrido-serie un motore a c.i. aziona ungeneratore elettrico invece di azionare direttamentele ruote. Il generatore fornisce potenza per l’azionamento del motore elettrico. In sostanza, ilveicolo è trascinato soltanto per mezzo di un motoreelettrico di trazione con un gruppo motogeneratoreche fornisce la potenza elettrica mediamenterichiesta per l’ avanzamento del veicolo.
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SISTEMA PROPULSIVO IBRIDO SERIE
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Modalità di funzionamento del veicolo ibrido serie (da D. Sotingco – MIT USA )
VANTAGGI DEI VEICOLI IBRIDI SERIE
- Il motore termico è meccanicamentedisaccoppiato dalle ruote per cui esso puòfunzionare a punto fisso nelle sue condizioni difunzionamento ottimali di efficienza e diemissioni inquinanti;
- La caratteristica di coppia del motore elettricopermette la eliminazione del cambio di velocità a più rapporti;
- E’ possibile eliminare il differenziale utilizzando, in luogo di un solo motore, una coppia di motori elettrici per le due ruote motrici.
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SVANTAGGI DEI VEICOLI IBRIDI SERIE
• L’ energia meccanica prodotta dal motore è convertita due volte; (da meccanica in elettrica nel generatore e da elettrica in meccanica nel motore elettrico di trazione); Le perdite in questi processi si sommano producendo un effetto di riduzione del’ efficienza del sistema notevole;
• Il generatore elettrico aggiunge costo e peso al sistema di trazione;
• Il motore di trazione deve essere dimensionato per la potenza massima del veicolo; pertanto, deve essere di notevole costo, peso e dimensioni.
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Rendimento globale di un sistema propulsivo ibrido serie
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AUTOBUS URBANO IBRIDO SERIALE DI TIPO PLUG-IN Citaro G BlueTec®-Hybrid Mercedes Benz A.G. - Città di Stoccarda
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Autobus urbano ibrido seriale di tipo Plug-in Citaro G BlueTec®-Hybrid Mercedes Benz A.G. -
• Il gruppo batteria a ioni di Litio, con una capacitàdi 27 kWh, eroga una potenza massima di 240kW e, grazie ad un peso inferiore ai 350 kg, risultaparticolarmente leggero;
• Motore diesel di 4,8 litri (rispetto ai 12 litri deltermico puro) con risparmio di combustibile delmotore pari a circa il 20 % ; azionamento con 4motori elettrici da 80 kW, collocati sull’ assecentrale e posteriore del veicolo, ciascunoaccoppiato ad ogni ruota;
• autonomia in elettrico pari a circa 10 km.
53Prof. Massimo Feola
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SISTEMA DI PROPULSIONE IBRIDO PARELLELO
Il sistema ibrido parallelo comprende un motorea combustione interna al quale si aggiunge unmotore elettrico, con potenza variabile,generalmente, all’ incirca tra i 5 ed i 20 kW,avente la funzione di incrementare la coppiamotrice utilizzata per la trazione del veicolo. Ilsistema ibrido parallelo può anche utilizzare ilmotore termico per caricare le batterie durantecicli di percorrenza a velocità di crocieraautostradali.
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SCHEMA DI SISTEMA DI PROPULSIONE IBRIDA DI TIPO PARALLELO
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Sistema di propulsione ibrido parallelo di tipo coassiale
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CONFIGURAZIONE IBRIDO PARALLELO
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Modalità di funzionamento del veicolo ibrido parallelo (da D. Sotingco – MIT USA)
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VANTAGGI E SVANTAGGI DELL’ IBRIDO PARALLELO
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VANTAGGI DI UN VEICOLO IBRIDO PARALLELO
Il rendimento totale è più elevato durante la marcia a velocità di crociera e nei percorsi autostradali a lunga distanza;Grande flessibilità nel passaggio dal funzionamento in elettrico a quello con il motore a c.i.;E’ richiesta una sola macchina elettrica (motore/generatore)La potenza nominale della macchina elettrica è notevolmente minore rispetto a quella richiesta con l’ ibrido serie.
SVANTAGGI DI VEICOLO IBRIDO PARALLELO
Sistema piuttosto complicato Il motore a c.i. non funziona in un campo ristretto o costante del numero di giri; pertanto, il rendimento del motore termico si riduce alle basse velocità di rotazione;Poichè il motore non è disaccoppiato dalle ruote la batteria non può essere ricaricata a veicolo fermo.
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Veicolo ibrido elettrico parallelo Honda Insight
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Caratteristiche tecniche del veicolo ibrido elettrico parallelo Honda Insight (Sistema IMA®- Integrated Motor Assist)
• 1.3-liter i-VTEC® Motore a benzina a Ciclo Atkinson (o cicloMiller)
• Cilindrata del motore ad alto rendimento: 1.3-litri, i-VTEC®
4-cilindri • Il motore elettrico funziona intervenendo, a seconda delle
modalità di funzionamento, a fornire potenza addizionaleal motore;
• Il progetto del motore, di disegno “ultra-sottile”, consentela sua installazione tra il motore e la trasmissione;
• Il motore elettrico funziona anche da generatore durantela decelerazione e da motore di avviamento del motoretermico;
• Batterie del veicolo: a litio-ioni
61Prof. Massimo Feola
SISTEMA IBRIDO SERIE – PARALLELO (DETTO ANCHE IBRIDO POWER SPLIT O IBRIDO MISTO)
• Trattasi di un sistema di propulsione moltoversatile che permette di passare dal sistemaserie a quello parallelo e viceversa.
• La trazione del veicolo può essere realizzata con ilsolo motore elettrico alle velocità ed ai carichiridotti del motore termico (purché lo stato dicarica delle batterie sia sufficientemente elevato).E’, invece, previsto l’ utilizzo combinato delmotore termico e del motore elettrico nellecondizioni di carico e di velocità più elevate.
62Prof. Massimo Feola
Sistema di propulsione di tipo serie-parallelo o powersplit
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SCHEMA DI SISTEMA PROPULSIVO SERIE-PARALLELO (DETTO ANCHE SISTEMA POWER SPLIT)
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Configurazione schematica di un sistema di propulsione ibrido serie-parallelo dotato di rotismo epicicloidale (power split)
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Modalità di funzionamento del veicolo ibrido
serie – parallelo (da D. Sotingco – MIT USA)
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recupero di energia cinetica in frenata e in discesa
restringimento range operativo MCI/curva max efficienza
gestione ON-OFF del termico (riduzione transitori)
possibilità di plug-in
ENERGETICI
riduzione consumi di combustibile
condizionamento MCI anche per ridurre emissioni
gestione ON-OFF del termico/ funzionamento in electric mode
utilizzo energia elettrica nel plug-in
AMBIENTALI
elevate prestazioni in accelerazione
OPERATIVI
riduzioni dimensioni termico
BENEFICI
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TOYOTA YARIS IBRIDA
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TOYOTA PRIUS 2016 IBRIDAConsumo circa 3,3 litri/100 km
TENSIONI UTIZZATE PER L’ AZIONAMENTO DELLE MACCHINE ELETTRICHE
70Prof. Massimo Feola
VEICOLI ELETTRICI IBRIDI PLUG-IN
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I PHEVs sono molto più simili ai veicoli convenzionali, rispetto agli HEV non plug-in. Questo può aumentarne l’accettabilità. Permettono di andare in soloelettrico.
Sono progettati per lunghe distanze con minimo o nessun aiuto da parte delmotore convenzionale. Il MCI può essere utilizzato solo per ricaricare la batteriao anche in accelerazione o ad alti carichi.
La differenza maggiore rispetto agli HEV convenzionali è che i plug-in possonousare il motore elettrico come fonte primaria di energia, mentre il MCI livella icarichi, dando solo l’extra potenza eventualmente necessaria (inverso negliibridi convenzionali).
Prof. Massimo Feola
VEICOLO IBRIDO TOYOTA PRIUS
72Prof. Massimo Feola
VEICOLO IBRIDO PLUG-IN
73Prof. Massimo Feola
VEICOLO BIMODALE
Prof. Massimo Feola 74
VEICOLI IBRIDI TERMICO IDRAULICI
•Veicoli elettrici a batteria
•Veicoli ibridi
•Veicoli a celle di combustibile
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termico idraulici
termico elettrici
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SISTEMI DI PROPULSIONE IBRIDO TERMICO-IDRAULICI
• IBRIDO SERIE
• IBRIDO PARALLELO
• IBRIDO SERIE-PARALLELO
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Sistema ibrido termico-idraulico di tipo serie (www.its.hybrid.com)
In un sistema ibrido-idraulico (HHV ) di tiposerie il motore termico fornisce potenza alleruote del veicolo attraverso una trasmissioneoleodinamica di tipo idrostatico. La potenzadel motore termico, funzionante a punto fisso,viene fornita ad una pompa oleodinamica chealimenta un motore idraulico collegato allatrasmissione del veicolo. Gli accumulatoriidraulici svolgono le stesse funzioni dellebatterie.
77Prof. Massimo Feola
Schema di un sistema ibrido termico-idraulico di tipo serie (Fonte: www.itshybrid.com)
IBRIDO SERIE
78Prof. Massimo Feola
SISTEMA IBRIDO TERMICO-IDRAULICO DITIPO PARALLELO (www.itshybrid.com)
In un sistema ibrido termico-idraulico (HHV) ditipo parallelo il motore termico forniscepotenza alle ruote del veicolo attraverso unatrasmissione oleodinamica di tipo standard. Icomponenti oleodinamici sono collegati all’albero motore e danno assistenza al motoredurante le fasi di arresto ed accelerazione delveicolo. Gli accumulatori idraulici svolgono lestesse funzioni delle batterie.
79Prof. Massimo Feola
SCHEMA DI UN SISTEMA DI PROPULSIONE IBRIDO TERMICO-IDRAULICO PARALLELO (www.itshybrid.com)
IBRIDO PARALLELO
80Prof. Massimo Feola
Sistema ibrido idraulico serie-parallelo (www.itshybrid.com)
RIASSUME LE MIGLIORI PRESTAZIONI DEI SISTEMI IBRIDI SERIE E PARALLELOPuò funzionare secondo le seguenti tre diverse modalità operative:
• Modalità 1: Funzionamento come sistema ibridoparallelo (in accelerazione o in frenata);
• Modalità 2: Funzionamento come sistema ibrido serie(ai bassi regimi di rotazione del motore);
• Modalità 3: Funzionamento come un sistema diazionamento totalmente meccanico (agli alti regimi dirotazione).
81Prof. Massimo Feola
SCHEMA DI UN SISTEMA DI PROPULSIONE IBRIDO TERMICO-IDRAULICO DI TIPO COMPOUND
(www.itshybrid.com)
IBRIDO SERIE-PARALLELO O COMPOUND
82Prof. Massimo Feola
www
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SISTEMA IBRIDO TERMICO-IDRAULICO DITIPO POWER-SPLIT (Fonte: Bosch)
Prof. Massimo Feola
SISTEMA IBRIDO IDRAULICO DI TIPO COMPOUND
Vantaggi della soluzione:- Ridotto tempo di ricarica del sistema di accumulo rispetto al sistema elettrico a
batterie a litio-ioni;- L’ energia interna del gas inerte può essere più rapidamente restituita rispetto alle
batterie;- Riduzione dei consumi di combustibile rispetto al veicolo termico pari al 30 – 40 %
nel ciclo NEDC;- Peso ridotto rispetto al sistema con batterie - Costo di manutenzione contenuto
Svantaggi: - Anche con pressioni del gas inerte superiori ai 300 bar la capacità di accumulo dell’
energia del gas inerte è ridotta rispetto ai sistemi con batterie;- Elevato ingombro dei due recipienti in pressione per l’ accumulo del gas inerte (N2
o Aria);- Maggiore costo del veicolo rispetto alla soluzione del veicolo tradizionale con
motore termico a c.i.;
84Prof. Massimo Feola
SISTEMA “HYBRID AIR” IBRIDO IDRAULICO POWER SPLIT IN SVILUPPO DA PSA E BOSCH (COURTESY PSA)
85Prof. Massimo Feola
SOLUZIONI COSTRUTTIVE ALTERNATIVE PER VEICOLI TERRESTRI
•Veicoli elettrici a batteria
•Veicoli ibridi
•Veicoli a celle di combustibile
86Prof. Massimo Feola
VEICOLI ELETTRICI AD IDROGENO
Sono azionati da un motore elettrico cheutilizza l’elettricità prodotta da una cella acombustibile alimentata con idrogenostoccato in bombole a bordo del veicolo.
Prof. Massimo Feola 87
PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO DI UNA FUEL CELL DI TIPO PEM
88Prof. Massimo Feola
VEICOLO AD IDROGENO A CELLE A COMBUSTIBILE
Idrogeno
Energia alle
Ossigeno Elettrica ruote
Acqua
Prof. Massimo Feola 89
CELLA A COMBUSTIBILE
PEM
MOTORE ELETTRICO
Prof. Massimo Feola 90
Sistemi di alimentazione per veicoli a fuel cell
91Prof. Massimo Feola
VEICOLI A IDROGENO A CELLE DI COMBUSTIBILE
Vantaggi - Assenza di emissioni nocive
- Inquinamento acustico ridotto
- Autonomia superiore a quella dei veicoli elettrici a batterie.
Svantaggi- Elevato costo della cella di combustibile
- Mancanza di una adeguata rete di stazioni di rifornimento dell’ idrogeno
- Durata delle celle ancora insufficiente.
Prof. Massimo Feola 92
Veicolo elettrico ad idrogeno a celle di combustibile
Prof. Massimo Feola 93
VEICOLO ELETTRICO AD IDROGENO
Prof. Mssimo Feola 94
TOYOTA MIRAI FCV AD IDROGENO - rifornimento con bomboleautonomia circa 500 km - tempo di rifornimento: 5 minuti
Prof. Massimo Feola 95
Modelli di vetture con celle a combustibile
96Prof. Massimo Feola
CONCLUSIONI
- I veicoli termici convenzionali a benzina e diesel sono in grado diottemperare alla nuova normativa EURO 6, ma non alle più severenormative sulle emissioni attualmente allo studio da parte dellaUE e degli USA;
- Per superare le future normative sarà necessario ricorrere inmodo estensivo alle auto ibride che assicurano minori consumied emissioni inquinanti rispetto ai veicoli termici convenzionali;
- La totale riduzione delle emissioni nocive degli autoveicoli nellearee urbane sarà possibile unicamente con i veicoli elettrici (abatterie o ad idrogeno) allorchè la loro tecnologia sarà divenutatotalmente matura.
Prof. Massimo Feola 97