Progettare il veicolo elettrico del futuro
I veicoli elettrici stanno assumendo sempre più importanza nello sforzo globale di conseguire la neutralità climatica. La riduzione del numero di veicoli alimentati a combustibili fossili sulla strada, unitamente al miglioramento dell’efficienza dei veicoli elettrici, possono contribuire ad abbassare le emissioni di carbonio. In più, prezzi convenienti e rivoluzioni tecnologiche hanno reso i veicoli elettrici un’opzione sempre più attraente e praticabile per molti consumatori.
Migliorare le prestazioni dei veicoli elettrici
Ciononostante, l’adozione capillare dei veicoli elettrici è stata ostacolata dalla titubanza dei consumatori e da diverse difficoltà tecnologiche. Queste ultime sono state spesso collegate alle prestazioni dei veicoli, alla dinamica del moto e alla strategia di frenata. Il progetto ACHILES è stato istituito per ovviare a questi problemi e rendere i veicoli elettrici ancora più sostenibili per il mercato. «Il progetto ACHILES si è concentrato sul potenziamento di un veicolo esistente, l’Audi Q2, definendo l’architettura e la strategia di controllo per diversi sottosistemi», spiega Omar Hegazy, professore presso la Vrije Universiteit Brussel (VUB), con sede in Belgio. «Tali sottosistemi comprendono freni, telaio, batteria e gruppo propulsore, con motori elettrici di nuova concezione.»
Rivoluzioni tecnologiche conseguite
Il gruppo del progetto ha sviluppato e creato prototipi di nuovi componenti innovativi per ciascuno di questi sottosistemi. Successivamente, queste soluzioni innovative sono state integrate e collaudate su un veicolo targato ACHILES. Sono stati raggiunti risultati importanti che hanno migliorato tutti e quattro i sottosistemi. «Ognuna di queste rivoluzioni tecnologiche costituisce di per sé un cambio di paradigma; tuttavia, insieme, possono alleggerire nettamente il peso, la complessità del sistema e il costo di un veicolo elettrico», dichiara Hegazy. «Siamo inoltre riusciti a dimostrare in che modo possono ottimizzare l’affidabilità e il comfort degli utenti, così come la sicurezza e la protezione.» La prima innovazione è un nuovo algoritmo di controllo dinamico della trazione che migliora notevolmente la dinamica del veicolo. La stabilità complessiva è aumentata più del 10 % grazie una sterzata migliore. «La seconda innovazione consiste in un nuovo concetto di ruota con frenata integrale by-wire», spiega Hegazy. «Ciò comprende un nuovo concetto di freno a frizione.» Alcune prove hanno evidenziato che è possibile ridurre di almeno il 50 % le emissioni di particelle provocate dai freni, utilizzando il disco composito a matrice metallica di alluminio installato nel veicolo ACHILES. Inoltre, i freni a frizione in alluminio hanno alleggerito il peso complessivo di circa 19 kg. «La terza innovazione è un controllo fuori fase, che dissipa intenzionalmente l’energia di frenata in eccesso quando le batterie sono completamente cariche», aggiunge Hegazy. «Anche questo contribuisce a ridurre il peso del sistema frenante. In più, il motore elettrico di nuova concezione favorisce un’elevata dissipazione del calore.» Infine, la quarta innovazione riguarda la piattaforma informatica centralizzata che ospita le funzionalità di guida elettronica. In questo modo, si diminuisce il numero di centraline e reti e si soddisfano tutti i requisiti di sicurezza e protezione necessari. «Ciò coadiuva i controllori di dominio centralizzati necessari per l’applicazione del concetto di alti livelli di automazione e autonomia, un requisito fondamentale per la mobilità intelligente», puntualizza Hegazy. «Ciò può aiutare a ridurre fino al 20 % il peso del sistema di controllo.»
Ispirare la futura ricerca sui veicoli elettrici
Hegazy e il suo gruppo si augurano che l’integrazione dei quattro concetti di ACHILES nei veicoli elettrici concorrerà in definitiva ad abbassare il costo totale di proprietà, migliorando l’autonomia di guida, l’accettazione degli utenti e la diffusione sul mercato. «Guardando al futuro, vorremmo vedere tutte e quattro le innovazioni ulteriormente perfezionate e ottimizzate per la produzione di massa», conclude. «Inoltre, speriamo che il progetto ACHILES funga da ispirazione e guida per i futuri sforzi di ricerca e sviluppo mirati a migliorare le prestazioni, l’efficienza e la sicurezza dei veicoli elettrici.»
Parole chiave
ACHILES, veicolo elettrico, carbonio, emissioni, freni, telaio, gruppo propulsore
