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U n i v e r s i t à d e g l i S t u d i d i B o l o g n a
FACOLTÀ DI INGEGNERIACorso di Laurea in Ingegneria Meccanica
Disegno Tecnico Industriale
Studio ed Ottimizzazione di un Studio ed Ottimizzazione di un Sistema di Propulsione Ibrida per Sistema di Propulsione Ibrida per
una Autovettura Sportivauna Autovettura Sportiva
Tesi di:Mirco Iandiorio
RelatoreProf. Ing. Luca Piancastelli
Oggetto:Oggetto:
Studio di un Sistema Ibrido con le seguenti Studio di un Sistema Ibrido con le seguenti
Linee ProgettualiLinee Progettuali
•• Brillanti PrestazioniBrillanti Prestazioni
•• Basse EmissioniBasse Emissioni
•• Accesso per Disabili Accesso per Disabili
Ibrido serieIbrido serie
VantaggiVantaggi
•• Partenze da fermo con Partenze da fermo con solo elettricosolo elettrico
•• ModalitModalitàà zero emissionizero emissioni
•• Massimi RendimentiMassimi Rendimenti
•• Basse emissioni nei Basse emissioni nei percorsi cittadinipercorsi cittadini
SvantaggiSvantaggi
•• PiPiùù conversioni conversioni energeticheenergetiche
•• Sfavorevole rapporto Sfavorevole rapporto peso potenzapeso potenza
Ibrido paralleloIbrido parallelo
VantaggiVantaggi
•• Autonomie equivalenti alle Autonomie equivalenti alle auto tradizionaliauto tradizionali
•• Maggiori potenze e coppieMaggiori potenze e coppie
(somma dei due propulsori)(somma dei due propulsori)
•• Batterie di peso ridottoBatterie di peso ridotto
•• IbridizzazioneIbridizzazione auto auto tradizionalitradizionali
SvantaggiSvantaggi
•• Elaborata elettronicaElaborata elettronica
•• Elevate sollecitazioniElevate sollecitazioni
Il lavoro: Sistema Ibrido AdottatoIl lavoro: Sistema Ibrido Adottato
Scelta Seguenti Componenti del Sistema Ibrido:Scelta Seguenti Componenti del Sistema Ibrido:
•• Motore ElettricoMotore Elettrico
•• TrasmissioneTrasmissione
•• Batterie Batterie
•• GeneratoreGeneratore
•• Simulazione al Simulazione al pcpc delle Prestazioni Raggiunte delle Prestazioni Raggiunte tramite il tramite il SoftwereSoftwere Mathematica5Mathematica5
Il sistema Ibrido SerieIl sistema Ibrido Serie--ParalleloParallelo
•Alle basse velocità funziona da ibrido serie•Alle medie ed alte velocità da ibrido parallelo•Motore endotemico gira con alti rendimenti ed Ottimizzato •Minore cilindrata •Recupero dell’Energia in Frenata con Rendimenti del 50% e risparmi complessivi fino al 20%
Sistema di accessoSistema di accesso•• Portiera scorrevole parallelamente e sul fianco Portiera scorrevole parallelamente e sul fianco
delldell’’auto auto •• Sistema elettronico che indietreggia il volante Sistema elettronico che indietreggia il volante
Elementi Principali sceltiElementi Principali scelti•• Motore Fiat Motore Fiat jtdjtd 1.9 modificato per 1.9 modificato per
ll’’alimentazione ad idrogenoalimentazione ad idrogeno
•• Cambio a variazione continua CVT Cambio a variazione continua CVT elettronicamente assistito di derivazione elettronicamente assistito di derivazione ToyotaToyota detto detto eCVTeCVT
•• Motore elettrico Motore elettrico LynchLynch LemLem--200 portato a 200 portato a 600 V600 V
•• Batterie litioBatterie litio--polimero di capacitpolimero di capacitàà minima minima di 2,55 di 2,55 kWhkWh (peso 21 kg)(peso 21 kg)
Motore Endotermico a IdrogenoMotore Endotermico a Idrogeno•• cilindrata:1910 cilindrata:1910 cccc frazionata in 4 cilindri in linea frazionata in 4 cilindri in linea
con un alesaggio di 82 mm e una corsa di 90,4 con un alesaggio di 82 mm e una corsa di 90,4 mm.mm.
•• Potenza massima erogata : 85 Potenza massima erogata : 85 kWkW (116 CV) (116 CV) •• Coppia massima erogata : 275 Coppia massima erogata : 275 NmNm a 2000 a 2000 rpmrpm•• Sovralimentazione: Sovralimentazione:
turbocompressore turbocompressore GarrettGarrett GT 17 GT 17 con con intercoolerintercooler
Trasmissione e cambioTrasmissione e cambio
•• il cambio sono gli stessi della il cambio sono gli stessi della toyotatoyota PriusPrius
un CVT elettronicamente assistito un CVT elettronicamente assistito denominato denominato eCVTeCVT
Motore elettrico:Motore elettrico:La scelta del motore elettricoLa scelta del motore elettrico
èè ricaduta sui motori aricaduta sui motori a
corrente continua a magneti corrente continua a magneti
permanentipermanenti
LynchLynch LemLem 200 portato a 600 V200 portato a 600 V
Torque
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Amps
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Amps
K W
att
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Accumulatori : Batterie litio Accumulatori : Batterie litio polimeropolimero
il dimensionamento il dimensionamento èè stato realizzato stato realizzato riichiedendoriichiedendo che potessero che potessero supportare un condizionatore da 7 CV per 30minutisupportare un condizionatore da 7 CV per 30minuti
Ho calcolato che le caratteristiche minime che dovessero essere:Ho calcolato che le caratteristiche minime che dovessero essere:
•• CapacitCapacitàà minimo di 4,25Ahminimo di 4,25Ah•• Energia di 2,55kWhEnergia di 2,55kWh
Ho calcolato che il peso una tale batteria non debba essere Ho calcolato che il peso una tale batteria non debba essere maggiore di 21kgmaggiore di 21kg
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ConclusioniConclusioni
Per le scelte effettuate, il motore termico Per le scelte effettuate, il motore termico delldell’’AsturaAstura èè pipiùù performanteperformante del motore del motore termico della termico della PriusPrius
Le prestazioni Le prestazioni ““elettricheelettriche”” delldell’’AsturaAstura del del generatore e del motore sono inferiorigeneratore e del motore sono inferiori
LL’’AsturaAstura èè nata per Gas Naturale o Idrogeno e nata per Gas Naturale o Idrogeno e quindi il suo livello di emissioni quindi il suo livello di emissioni èè comunque comunque inferiore a quello della inferiore a quello della PriusPrius CHE DEVE CHE DEVE RICARICARE LE BATTERIE CON IL MOTORE A RICARICARE LE BATTERIE CON IL MOTORE A BENZINA CON RENDIMENTI MOLTO SCARSIBENZINA CON RENDIMENTI MOLTO SCARSI