Studio di massima di un sistema di generazione, avviamento e recupero energetico destinato a vetture sportive

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1 TESI DI LAUREA Studio di massima di un sistema di generazione, avviamento e recupero energetico destinato a vetture sportive CANDIDATO Michele Palucci RELATORE: Prof. Ing. Luca Piancastelli Anno Accademico 2009/10 Sessione I CORRELATORE Dott. Ing. Leonardo Frizziero 1

2 Premessa Problematiche dell attuale economia basate sul petrolio: Aumento dell inquinamento Riscaldamento globale Variabilità dei costi dell energia Obiettivo: Progettare un veicolo sportivo ibrido con l aggiunta di un particolare dispositivo, il KERS. 2

3 Generalità sulla trazione ibrida Sistemi di propulsione di diversa natura Vantaggi: riduzione dei consumi migliori prestazioni Condizioni ottimizzate del motore termico Trazione ibrida di maggior successo: Combinazione di un motore termico e un motore elettrico 3

4 Soluzione di Partenza 4

5 Motori utilizzati Motore Ferrari 458 Italia Caratteristiche tecniche 5

6 Motori utilizzati Motore Hacker A200 Caratteristiche tecniche 3 motori elettrici disposti in serie in grado di erogare una potenza di 45 kw. 6

7 Studio iniziale A partire da questo schema si è progettato il riduttore epicicloidale: Rotismo ordinario Riduttore epicicloidale Il motore è collegato al solare del riduttore epicicloidale mediante un rotismo ordinario Potenza massima: 45 kw a 8000 giri/min 7

8 Prima Coppia di ingranaggio In uscita dal motore elettrico abbiamo l albero che ruota a 8000 giri al minuto con una potenza di 45 kw. 192 mm 381,0806 N Mediante questi dati si è effettuato lo studio dell accoppiamento tra le ruote utilizzando il software Solid Edge V18 8

9 Calcolo del riduttore Il rapporto di trasmissione del portatreno rispetto al solare: Riportando la formula di Willis: Riscrivendola: Dato che ω 3 = 0, si ottiene: Dati noti: n 1 = giri/min n 5 = 8000 giri/min R 1 = 87 mm modulo = 1 9

10 Calcolo del riduttore Andando a sostituire: Dalla geometria del riduttore si ha: Dalla quale si ricava: Data la relazione delle ruote dentate: Si è determinato il numeri dei denti delle rispettive ruote dentate: 10

11 Seconda Coppia di ingranaggio In uscita dal riduttore epicicloidale si ha il portasatellite che ruota a 8000 giri al minuto con una potenza di 45 kw. 250 mm N Mediante questi dati si è effettuato lo studio dell accoppiamento tra le ruote dentate utilizzando il software Solid Edge V18 11

12 Sistema recupero energia: KERS Recupero dell energia termica in fase di Frenata Decelerazione Viene trasformata in energia meccanica 12

13 Sistema recupero energia: KERS Il dispositivo elettrico è costituito dal supercondensatore e da un motore elettrico collegati direttamente all albero motore. In fase di frenata l inverter del motore elettrico mette i motori in modalità di generatore per caricare il supercondensatore con l energia cinetica sviluppata in frenata dall albero cambio, mentre in fase di accelerazione gli inverter si posizionano in modalità alimentatore in modo che il supercondensatore alimenti direttamente il motore elettrico che farà girare più velocemente l albero del cambio. 13

14 Batteria Autonomia Prestazioni del veicolo Sistemi di accumulo dell energia Accumulatori elettrochimico Accumulatori elettrostatico Requisiti per un buon accumulatore - Peso e volume contenuti - Grande capacità di immagazzinamento - Elevata potenza di picco 14

15 Raggiungimento dell obiettivo: Svantaggi costo superiore alla media Conclusioni minori consumi minor inquinamento Vantaggi Si eliminano alcuni componenti in quanto l alternatore e il motorino di avviamento diventano un componente unico; Il generatore funziona anche come KERS Il sistema è molto compatto e la componente generatore/motore gira molto velocemente permettendo di ridurre le masse della parte elettrica. 15

16 GRAZIE PER L ATTENZIONE 16