Gruppi motopropulsori ad alta efficienza di prossima generazione
Attualmente, i motori dei veicoli completamente elettrici e ibridi sviluppano la loro efficienza più elevata, pari circa al 95 %, all’interno di una gamma di velocità generalmente compresa tra un quarto e un terzo della massima velocità di rotazione. Tuttavia, nella molteplicità dei cicli di guida, il motore funziona in una gamma più ampia di velocità e con carico parziale, portando a un’efficienza complessiva più bassa. Il progetto HI-WI (“Materials and drives for high & wide efficiency electric powertrains”), finanziato dall’UE, ha affrontato la discrepanza tra la regione di alta efficienza e l’ampia regione di abituale funzionamento grazie a progressi nella progettazione e fabbricazione del gruppo motopropulsore. L’attenzione si è concentrata sull’ottimizzazione delle prestazioni del gruppo motopropulsore in un ciclo di guida completo piuttosto che in un singolo punto. I membri di HI-WI hanno dimostrato che l’efficienza totale del sistema può essere migliorata usando un gruppo motopropulsore distribuito con diverse tecnologie meccaniche all’anteriore e al posteriore. Per ottenere un’efficienza elevata in una gamma di utilizzo ampia, i motori per uno degli assali dovrebbero avere un’efficienza elevata, mentre i motori per l’altro assale dovrebbero presentare una bassa perdita quando girano al minimo. Un altro risultato ottenuto dal progetto è stato lo sviluppo di sistemi di alimentazione intelligenti per garantire una conversione della corrente altamente integrata ed efficiente dal punto di vista energetico usando delle tecnologie che riducono le perdite di energia e le possibili perturbazioni che potrebbero disturbare altri componenti elettronici. Oltre a dei guadagni per quanto riguarda l’efficienza, HI-WI ha associato il suo nuovo approccio alla progettazione a sviluppi nei materiali magnetici. Dei progressi nella fabbricazione su nano scala hanno portato alla creazione di magneti permanenti che possiedono geometrie ideali, dimensioni e peso ridotti, oltre a un migliore comportamento meccanico e termico. Per la progettazione e produzione di materiali magnetici con prestazioni elevate, i ricercatori hanno studiato la sintesi di nuovi compositi magnetici come componenti preformati sfusi, e hanno modellato le loro proprietà e il loro comportamento. L’utilizzo di tali materiali ha ridotto al minimo la dipendenza dalle terre rare, diminuito il contenuto di disprosio di circa l’80 % e migliorato la coppia del motore. I progressi del progetto nella modellazione magnetica e negli strumenti di simulazione dovrebbero consentire rispettivamente degli studi dettagliati sui materiali nanostrutturati e nanocompositi, e il calcolo dell’efficienza della macchina. I risultati ottenuti da HI-WI dovrebbero contribuire allo sviluppo di una piattaforma tecnologica europea standard di riferimento per la progettazione dei veicoli elettrici. Questa conterrà architetture, modelli, metodi e strumenti per sviluppo, dimostrazione, convalida e collaudo in tempo reale del sistema integrato.
Parole chiave
Gruppo motopropulsore, motori elettrici, sistemi guida, terre rare, veicolo elettrico
