ARTICOLAZIONE DELLE FASI

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1 ARTICOLAZIONE DELLE FASI 1.1 DEFINIZIONE DELLE SPECIFICHE DI PRODOTTO IL punto di partenza delle attività previste è la definizione delle missioni di riferimento per il veicolo ibrido bimodale da adibire al trasporto leggero per il delivery delle merci o per lo svolgimento di missioni in ambiente prevalentemente urbano con un allestimento minibus A partire dai profili di funzionamento individuati e delle caratteristiche dei veicoli di riferimento verranno effettuate delle simulazioni per le valutazioni prestazionali e delle specifiche stesse relative alle prestazioni attese. Nella definizione delle specifiche di prodotto verranno definiti i target di costo del power-train ibrido. Il risultato di tale attività sarà il documento di riferimento per le specifiche di prodotto. 1.2 DEFINIZIONE DELL ARCHITETTURA VEICOLO L attività prevede la definizione di una architettura a trazione posteriore elettrica add-on E-4WD per Ducato. Il veicolo base verrà integrato da un elettro-motoassale posteriore per consentire il disimpegno del veicolo anche in condizioni di pessima aderenza (neve, ghiaccio). Tale configurazione costituisce un ponte che abilita applicazioni add-on con motori elettrici e batterie di maggior prestazioni, per impieghi del veicolo in modalità elettrica all interno di centri urbani a traffico limitato. Cooling System Transmissi on Electri c Tractio n Motor Inverter Power Battery GearBox Engine High Tension Rear Axle Front Axle L architettura consente la trasformazione 4WD a costi e complessità significativamente minori rispetto alla convenzionale trasformazione meccanica. Questa infatti prevede l utilizzo di un giunto viscoso idraulico, e di una pluralità di componenti meccanici il cui costo e peso è ad oggi molto influente su costo e prestazioni (elevato aumento dei consumi e conseguente aumento di emissioni nocive e gas serra) finali del veicolo. Pag. 1 di 7

2 1.3 DEFINIZIONE DELL ARCHITETTURA E/E Sulla base delle specifiche di prodotto e dell architettura del veicolo si individuerà l architettura elettrica ed elettronica di riferimento e si procederà a definire le caratteristiche di dettaglio dei sottosistemi costituenti il power-train ibrido al fine di soddisfare congiuntamente le prestazioni desiderate per le diverse tipologie di veicolo individuate. La possibilità di individuare una soluzione unica per la power-train, a meno di diversi rapporti di riduzione fra motore elettrico di trazione e ruote, è uno dei punti qualificanti dell intero progetto, in quanto consentirà di aumentare in modo significativo la fascia di veicoli ed il mercato di utilizzo potenziale del Sistema che si andrà a sviluppare. In tale fase verranno specificati in dettaglio i requisiti funzionali dei vari sistemi affinché vengano realizzate le prestazioni individuate per i veicoli che istalleranno il sistema di propulsione ibrida bimodale Il risultato di tale attività sarà il documento di riferimento per l architettura elettrica ed elettronica e i documenti di specifica funzionale dei sistemi e componenti costituenti il power-train ibrido 1.4 PROGETTAZIONE ELETTRO-MOTOASSALE Sulla base delle specifiche di prodotto e delle specifiche funzionali e di costo definite per i diversi sottosistemi si procederà alla individuazione delle soluzioni tecnologiche in grado di rispondere alle specifiche per la progettazione dell elettro-motoassale. Nello specifico verrà realizzato un gruppo elettro-motoriduttore che integrerà nello stesso oggetto il motore elettrico trifase, l elettronica per l alimentazione ed il controllo della motore stesso ed una struttura di riduzione del moto. La realizzazione di tale oggetto, fornirà una serie di notevoli vantaggi per l utilizzo del Sistema in termini di:! Compattezza ed ergonomia di impianto! Gestione integrata del circuito di raffreddamento! Riduzione del cablaggio verso il resto del Sistema! Possibilità di applicarla, personalizzandola con diversi rapporti di riduzione, la drive-train a diverse tipologie di veicolo In particolare il motore elettrico dovrà presentare caratteristiche di elevata compattezza, affidabilità ed efficienza Questi obiettivi possono essere raggiunti ricorrendo a tipologie innovative di motori elettrici che siano in grado di garantire un alta densità di coppia,. 1.5 PROGETTAZIONE ELETTRONICA DI CONTROLLO In questa fase di attività verrà eseguita la progettazione circuitale della parte elettronica necessaria per l alimentazione ed il controllo del elettro-motoassale. L inverter sarà composto da: una parte di calcolo idonea a realizzazione degli algoritmi di controllo vettoriale richiesti dal sottosistema; una parte di potenza, basata su semiconduttori, in grado di commutare le elevate correnti. Pag. 2 di 7

3 Particolare cura dovrà essere utilizzata nella progettazione della parte elettronica integrata con l elettro-motoassale. In particolare, una notevole attenzione dovrà essere riservata ai seguenti aspetti: resistenza alle vibrazioni; problematiche termiche; compatibilità elettromagnetica. 1.6 SVILUPPO LOGICHE DI CONTROLLO L attività prevede lo sviluppo delle logiche di controllo dell elettro-motoassale e la loro integrazione con il veicolo. L integrazione delle logiche di controllo sviluppate dovrà essere svolta in accordo con la normativa vigente in materia di sicurezza dei sistemi attivi di sicurezza in modo da consentire l omologazione del veicolo. Al fine di perseguire tale obiettivo sarà necessario tenere in considerazione i seguenti punti: 1. Logiche di Controllo macchina elettrica Analisi delle correnti di fase con correzione delle deformazioni e progetto dei regolatori di corrente e dell osservatore di flusso Determinazione del range di funzionamento in frequenza e studio della caratteristica di magnetizzazione al variare del regime di giri su tutto il campo. Verifica elettrica dei segnali analogici e digitali presenti sul dispositivo. Definizione degli algoritmi di regolazione della grandezze elettriche. Definizione degli algoritmi di regolazione delle grandezze meccaniche all albero. 2. Integrazione logiche di Controllo macchina elettrica veicolo Definizione di una struttura logica per la determinazione degli stati del sistema in relazione agli stimoli provenienti dal campo. Realizzazione di una Metodologia per la definizione delle logiche di diagnostica integrate a livello di veicolo. Integrazione delle funzioni di frenatura rigenerativa con l impianto frenante di normale produzione del veicolo. Gestione in ottica Energy Saving del veicolo con particolare attenzione dell impianto di climatizzazione. 1.7 PROGETTAZIONE BATTERY PACK Sulla base delle specifiche funzionali definite ed in coerenza con i vincoli dimensionali verrà sviluppata una struttura meccanica idonea al contenimento del sistema di accumulo e della sua elettronica di controllo. Pag. 3 di 7

4 Quest ultima sarà costituita da una pluralità di centraline elettroniche di controllo adibite alla gestione dei singoli elementi elettrochimici costituenti il sistema d accumulo Battery Manager Unit e da una unità di controllo e comando delle stesse a cui associare anche le funzioni di integrazione del sistema di comunicazione CAN con il veicolo Battery Manager Master. L insieme di tali centraline costituisce il Battery Management System. Poiché il sistema d accumulo ed il suo stato di funzionamento giocano un ruolo fondamentale nel definire le prestazioni del veicolo, il BMS dovrà contenere al suo interno uno stadio di potenza che consenta di svolgere la funzione di equalizzazione. Il Battery Pack prevedrà anche il sistema di ricarica da rete elettrica che verrà studiato e realizzato in moda da consentire la ricarica lenta del sistema di accumulo on board e la carica rapida off board. 1.8 PROGETTAZIONE CHASSIS Per ciò che concerne lo chassis, si prevede lo sviluppo di un modulo assale motorizzato per trazione elettrica, con l obiettivo di equipaggiare i veicoli che dovranno rispettare i nuovi standard di emissioni ridotte di CO2 sia in Europa che negli altri paesi, valutando il fatto che Il target di riduzione di CO2 su applicazioni ibride va dal 20 al 25 % ed arriva al 100% su veicoli elettrici. Le tecnologie applicate nella realizzazione di questo modulo sono:! tecnologie di trasformazione low volumes per rendere sostenibile economicamente la trasformazione;! tecniche innovative di integrazione della macchina elettrica per ottimizzarne pesi e dimensioni;! tecnologie di montaggio e testing del gruppo pre-assemblato! 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. In linea con le specifiche di prodotto, si attuerà inoltre, una semplificazione della struttura che consenta un incremento delle possibili configurazioni del veicolo (distribuzione merci/minibus), attraverso:! assetto modulare-trasformabile in acciaio-alluminio, per consentire, con un unico elemento base, le molteplici conformazioni del mezzo;! utilizzo di sospensioni compatte ed ottimizzate per i diversi utilizzi del veicolo;! applicazione di nuove tecnologie di frenatura EMB (electro-mechanical-brakes), in grado di ridurre i costi di manutenzione, eliminare il sistema idraulico del sistema frenante, aumentare il comfort di guida e la sicurezza attiva dei passeggeri grazie ai minori spazi di arresto veicolo;! soglia di carico minima, per agevolare il carico/scarico di merci e passeggeri Pag. 4 di 7

5 1.9 PROGETTAZIONE BODY SYSTEMS Obiettivo dell attività è contribuire al rispetto dell ambiente attraverso lo sviluppo di moduli leggeri ad elevata efficienza strutturale permettendo di aumentare il carico utile. Si prevede la realizzazione di elementi di finizioni scocca ibride che consentiranno una riduzione del 50% del peso rispetto a soluzioni tradizionali permettendo l integrazione di impianti veicolo. Si prevede di realizzare parti mobili ibride in materiali termoplastici da impiegare per la struttura di supporto e della superficie estetica. Tali componenti saranno integrati da elementi metallici minori per migliorare la performance in punti di particolare concentrazione di tensione mantenendo al contempo i costi produttivi nei target definiti. Il vano di carico accessibile, flessibile, modulare e riconfigurabile sarà in grado di adattarsi alle varie esigenze degli utilizzatori, nonché alle diverse caratteristiche delle merci trasportate REALIZZAZIONE POWER-TRAIN ELETTRICO Questa fase prevede realizzazione ed il procurement di tutti i componenti elettrici ed elettronici costituenti il kit di ibridizzazione necessari per la realizzazione del veicolo dimostratore ASSEMBLAGGIO VEICOLO Questa fase prevede lo studio del packaging e del layout del veicolo, l allestimento dello stesso secondo quanto progettato oltre all integrazione all impianto elettrico di bordo del power-train ibrido. Poiché la trasformazione in ibrido di un veicolo normalmente comporta dei vincoli in termini di riduzioni di volumi e soprattutto di carico utile che inevitabilmente ne compromettono le prospettive di mercato, durante questo fase di attività si esplorerà la possibilità di utilizzare dei materiali innovativi per ottimizzare le parti strutturali del veicolo ai fini di alleggerirlo e si affronterà anche il problema di individuare metodologie di allestimento ottimali per la industrializzazione in piccola serie caratteristiche anch esse dei veicoli ibridi Questa fase prevede la messa a punto di tutto il veicolo e la sua qualificazione di tipo funzionale SPERIMENTAZIONE VEICOLO, COMUNICAZIONE E DIFFUSIONE RISULTATI Verrà comprovato il raggiungimento degli obiettivi prefissati in termini di prestazioni, di riduzione consumi e di emissioni inquinanti. Per conseguire l'obiettivo sarà necessario prevedere, la definizione di appropriate metodologie di prove atte a fornire supporto alla validazione delle singole strategie di controllo e di diagnostica e a verificarne l'efficacia in manovre elementari specifiche del ciclo di prova o tipiche dell'utilizzo del veicolo. Al termine dell attività di validazione, i veicoli realizzati saranno per un periodi di 5 mesi per oggettivare con prove di funzionamento reale le caratteristiche e le prestazioni del sistema. Pag. 5 di 7

6 In occasione dell avvio della sperimentazione verrà organizzato un workshop specifico finalizzato a coinvolgere i principali attori del trasporto merci italiano (Poste Italiane, Fedex, DHL, ecc ), finalizzato al valutare le prestazionali del veicolo (test drive) e a verificare la possibilità di creare un pool di aziende interessate a sperimentare una flotta su scala nazionale. Le azioni di comunicazione saranno trasversali e funzionali a tutte le fasi del programma di lavoro e avranno l obiettivo di promuovere l interesse dei target group, informarli sui progressi fatti e disseminare i risultati ottenuti. La fase prevede la realizzazione delle seguenti attività:! Evento pubblico di presentazione del progetto alla cittadinanza! Conferenza stampa di presentazione del progetto ai media! Realizzazione sito web! Realizzazione e invio di n 4 e-newsletter di progetto! Realizzazione di n 2 campagne di sensibilizzazione verso la cittadinanza! Realizzazione di un evento pubblico di chiusura del progetto! Conferenza stampa di chiusura del progetto Pag. 6 di 7