progetto veicoli innovativi a ridotte emissioni per il trasporto urbano

PROGETTO VEICOLI INNOVATIVI A RIDOTTE
EMISSIONI PER IL TRASPORTO URBANO
MERCI & PERSONE
Istituto di Istruzione Superiore
"Da Vinci - De Giorgio" - Lanciano, 06 maggio 2014
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SOMMARIO
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§  MINISTERO DELL’AMBIENTE
ü  VEICOLI
INNOVATIVI A RIDOTTE EMISSIONI
PER IL TRASPORTO URBANO MERCI & PERSONE
OBIETTIVI GENERALI E SPECIFICI
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§  Obiettivi:
P  Sviluppare un LCV di nuova generazione, basato sul
modello FIAT Nuovo Ducato, destinato al mercato dei
veicoli trasformati. Sviluppo di un sistema avanzato di
power-train che consentirà una modalità di uso
"bimodale" del veicolo grazie ad una architettura che
integri la normale propulsione endotermica con una
propulsione elettromeccanica
§  Principali risultati attesi e ricadute:
P  Risposta alle richieste di mercato e a vincoli sempre
più stringenti in termini di emissioni.
P  Realizzazione di un power-train "bimodale”
§  Coerenza del progetto con le direttrici del POLO:
P  I N N O V A Z I O N E D I P R O D O T T O : A l l e s t i m e n t i e
trasformazioni veicoli commerciali e multienergy
IL PROGETTO
VEICOLI INNOVATIVI A RIDOTTE EMISSIONI PER IL
TRASPORTO URBANO MERCI & PERSONE
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§ Inizio: 26/05/2011
Fine prevista: 25/05/2014
§ PRINCIPALI ATTIVITA’ – PARTNER RESPONSABILI
Partner !
Ruolo nel progetto!
I.A.M.!
Progettazione Elettro-motoassale
Progettazione Chassis System
Progettazione Body System
Assemblaggio Veicolo!
745.498!
Università Progettazione dell’elettronica di controllo del
dell’Aquila! motore ausiliario!
176.739!
Sydera!
Definizione dell’architettura E/E!
Alesa!
Comunicazione e diffusione dei risultati!
ATA!
Sperimentazione veicolo!
Budget [€]!
89.302!
105.042!
23.396!
Dove siamo – Attività realizzate
e future
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§  Principali attività (WP) realizzate:
P Definizione dell’architettura veicolo;
P Definizione dell’architettura E/E;
P Progettazione logiche di controllo;
P Progettazione chassis system;
P Progettazione Body System
Cestelli batterie
§  Attività future:
P Dovrà essere terminata la realizzazione
dell’elettro-motoassale e del power-train
elettrico
Elettromotoassale
ARCHITETTURA
Veicolo commerciale leggero evoluto con anima ecologica
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¡  Carrozzeria
ü  Unibody: come nel veicolo di normale produzione con componenti specifici
¡  Motorizzazione
ü  Trazione anteriore: Motore 2.3 F1A Gasoline/Diesel
- Trasmissione manuale automatizzata con 6 marce e retro
- Cambio manuale meccanico in alternativa
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ü  Trazione posteriore: A propulsione elettrica
- potenza nominale: 60 kW
- potenza di picco: 90 kW
Telaio
ü  Sospensioni anteriori: come nel veicolo di normale produzione
ü  Sospensioni posteriori: 4WD
ü  Sistema frenante: 4 freni a disco e frenata elettrica a recupero energetico
ü  Active stability control: utilizza il sistema di normale produzione
ü  Differenziale posteriore: rapporto finale di 1:13, coppia massima 2000 Nm
ü  Sistema di accumulo: 3 livelli di energia (13, 26 e 39 kWh)
Pneumatici
ü  Anteriori: ultragreen (bassa resistenza di rotolamento)
ü  Posteriori: ultragreen
Tecnologie adottate
ü  Batterie: litio polimeri
Optional aggiuntivi
ü  Cicalino retromarcia
ü  Cicalino aree pedonali
ARCHITETTURA Elettrica/Elettronica
Definiti i requisiti funzionali e di prestazione di tutti i macro-componenti della architettura
elettrica/ elettronica e del software di gestione:
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Ø  il Battery Package (BP), sistema di accumulo della energia elettrica costituito da una
pluralità di celle in tecnologia Litito-ione-Polimero di energia non inferiore ai 12 kWh;
Ø  il Battery Management System (BMS), elettronica di controllo e diagnostica del pacco
batteria, costituito da un'unità centrale (master) e unità periferiche (slave) connesse
con architettura distribuita attraverso il CAN bus.
Ø  il Power Box (PB), unità di distribuzione della energia elettrica a bordo veicolo
comprensiva delle sicurezze elettriche e alimentata dal sistema di ricarica da rete di
potenza elettrica ≥ a 3 kW;
Ø  l'Electric Power Train (EPTr), unità di trazione costituita da un motore elettrico trifase
alimentato da inverter accoppiato ad un riduttore meccanico con funzione di
differenziale integrata;
Ø  l'Auxiliary Motor System (AMS) sistema di azionamento dei servizi ausiliari, introdotto per
consentire, anche a motore termico spento, il trascinamento di tutti gli ausiliari
elettromeccanici presenti sul veicolo.
Ø  il Vehicle Management Unit (VMU), centralina che provvede alla gestione complessiva
del veicolo bimodale integrando le funzioni base del veicolo endotermico; il software di
gestione implementerà le logiche di controllo dei modi di funzionamento del veicolo
secondo le tre modalità previste dal programma: convenzionale, elettrica, ibrida.
PROGETTAZIONE ELETTRO-MOTOASSALE
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Sono state esaminate e valutate tre soluzioni:
• Sospensione posteriore 4WD a ponte rigido (con
l’obiettivo di massimizzare la portabilità in quanto
è una soluzione già adottata sul veicolo in studio).
• Sospensione posteriore 4WD “AL-KO” (per
l’ottimizzazione del layout veicolo: integra batterie
ed elettronica).
• Sospensione posteriore specifica per 4WD “bilink” (per ottimizzazione manovrabilità e comfort).
La scelta è caduta su di uno schema De Dion
senza Barra Panhard, con elettro-motoriduttore
fissato a scocca ed assale rigido con balestre
progettato in modo da permettere lo scuotimento
della sospensione mantenendo le dovute luci
verso il motoriduttore.
PROGETTAZIONE ELETTRONICA DI CONTROLLO MOTORE
AUSILIARIO
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ü  L’attività di sviluppo dell’architettura del
veicolo bimodale ha portato
all’introduzione di un sistema di
azionamento per servizi ausiliari .
ü  Lo scopo è la movimentazione, nel modo
di funzionamento con trazione elettrica,
dei servizi ausiliari del veicolo:
Motore brushless
ü  compressore dell’impianto di
climatizzazione,
ü  pompa di alimentazione del servo-sterzo,
ü  alternatore.
ü  L'azionamento, progettato e sviluppato
presso l'Università dell'Aquila, è composto
da un servo- motore brushless trifase ad
elevato rendimento alimentato da
inverter con controllo vettoriale.
ü  Il servo-motore elettrico sarà installato
direttamente sul giro cinghia del motore
termico e accoppiato ad una puleggia
motore con funzione di ruota libera.
Inverter
Servo-motore in prova al banco freno nei laboratori U
PROGETTAZIONE BATTERY PACK E CHASSIS
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Le tecnologie applicate nella realizzazione di
questo modulo sono:
Ø tecnologie di trasformazione low volumes per
rendere sostenibile economicamente la
trasformazione;
Ø tecniche innovative di integrazione della
macchina elettrica per ottimizzarne pesi e
dimensioni;
Cestelli pacchi batteria per 8 batterie
Ø tecnologie di montaggio e testing del gruppo
LI-ion
pre-assemblato;
Ø nuovi materiali (acciai di nuova generazione ad
alto contenuto di carbonio) per l’ottimizzazione di
pesi, dimensioni e costi compatibilmente con le
severe condizioni di utilizzo e ambientali.
E’ stata adottata una semplificazione della
struttura che consenta la realizzazione di diverse
configurazioni del veicolo (distribuzione merci/
minibus).
Soluzione con batterie orizzontali
Verifiche interferenza e angoli pompaggio giunto
ASSEMBLAGGIO DEL VEICOLO
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Consiste nello studio definitivo del packaging e del layout del veicolo e
nell’allestimento dello stesso secondo quanto progettato.
Cestelli batterie
Elettro-motoassale
Layout definitivo del veicolo con i componenti posizionati e disegnati in base agli studi effe
ASSEMBLAGGIO DEL VEICOLO
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Veicolo in
allestimento
nelle officine
Danisi
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Particolari meccanici relativi all’assale prima di essere montati sul veicolo.
ASSEMBLAGGIO DEL VEICOLO
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Assemblaggio
dei particolari di
supporto batterie
TRASFORMAZIONE FIAT DUCATO “E-4WD”
¡  Modalità operative
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ü  Ibrido: motore termico è acceso al 100% del tempo ed il sistema elettrico ricarica le
batterie
ad un massimo di 5kW
ü  Puro Elettrico: selezionabile dall'utente, motore termico normalmente spento,
si accende in modo automatico quando il veicolo raggiunge la velocità massima.
ü  4x4: contributo di coppia all’asse posteriore in caso di necessità selezionabile
dall’utente.
¡  Caratteristiche
ü  Masse:
<200 kg di incremento nella configurazione energetica base (4 moduli batterie)
<400 kg di incremento nella configurazione energetica massima (12 moduli batterie)
ü  Vano di carico: Invariato, il sistema è installato sotto il pianale compatibile con le diverse
carrozzerie e passi
Prestazioni
Modalità elettrica: massima velocità 70 km/h
Funzione “4x4”: inseribile dall’utente, attiva fino a 25 km/h
Frenata a recupero: attiva in frenata e in marcia endotermica per ricaricare le batterie
Autonomia in puro elettrico: da 40 a 120 km in ciclo ECE101R a seconda della
configurazione energetica
ü  Ricarica: da rete elettrica, tempo di ricarica all’80% in configurazione energetica
base: 4 ore con ricarica normale (3kW), 1,5 ore con ricarica rapida (9kW)
ü  Riduzione emissioni: fino al 40% secondo regolamento ECE101R
¡ 
ü 
ü 
ü 
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Furgone lastrato Maxi
Passo medio
Tetto alto
BLOG
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http://veicoli-innovativi.blogspot.it/
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GRAZIE PER L’ATTENZIONE
Ing. Antonio Di Nunzio
Direttore Generale
A.L.E.S.A. srl

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