Chevrolet Volt 2009

[J-Gian]

Esattamente come lo avevo descritto, con qualche semplificazione per renderlo più leggibile:

Chevrolet Volt

COME FUNZIONA LA TRASMISSIONE

Prima di cercare di spiegare in dettaglio come funziona la Chevrolet Volt vale la pena ricordare cos'è un ruotismo epicicloidale.

Sistema di "satelliti". Il suo nome deriva dal fatto che il movimento degli ingranaggi satelliti è simile a quello si supponeva avessero i pianeti del sistema solare nel sistema tolemaico (che ipotizzava l'esistenza di moti detti epicicli). Passando dagli astri alla meccanica, il ruotismo epicicloidale è costituito da un sistema d'ingranaggi chiamati satelliti (montati su un porta-satelliti, chiamato anche planetario) che ruotano intorno a un pignone centrale, detto solare. Tutte queste parti sono all'interno di una ruota dentata internamente, detta corona.

Affinità con la Prius. Un aspetto sorprendente è che la trasmissione della Volt presenta affinità con quella della Toyota Prius, come cerca di spiegare il disegno 2. Consapevoli che spiegare a parole o con un disegno il funzionamento di tale meccanismo è impresa disperata, preferiamo inviarvi a questo indirizzo internet Toyota Prius - Power Split Device dove un appassionato americano di Prius mostra con una bellissima animazione interattiva il principio di funzionamento della sua vettura. Se muovete i tre cursori vedrete cosa accade nella trasmissione di una Prius mentre la vettura acquista velocità. Il cursore ICE è quello che varia il numero di giri del motore a benzina Prius, il cursore MG1 è quello del motore elettrico/generatore 1 e il cursore MG2 varia il numero di giri del motore elettrico/generatore 2. Tanto di cappello a chi ha in Toyota ha avuto questa geniale intuizione e a chi, in General Motors, ha avuto la capacità di ideare qualcosa di inedito, aggirando tutti i paletti dei brevetti già depositati da Toyota.

Volt. Dopo questo antipasto tecnico, siamo pronti per vedere come funziona la Volt: General Motors ha divulgato negli Stati Uniti ulteriori informazioni e immagini relative alla versione definitiva della Chevrolet Volt (che in Europa sarà in vendita tra 12 mesi). La rivista americana "Motor Trend" è stata la prima a intervistare i progettisti della Chevrolet finalmente liberati dai vincoli di segretezza. Come già scritto, la vera novità è che la trasmissione (vedi disegno 1) differisce da quella finora descritta dal gruppo statunitense. GM ha spiegato che non aveva voluto divulgare queste informazioni, ritenute strategiche, prima che il brevetto della loro trasmissione definitiva fosse stato riconosciuto valido e depositato ufficialmente.

- La trasmissione della Volt consiste in un ruotismo epicicloidale, collegato a due motori elettrici e al propulsore a benzina. Il solare ("sun gear" nel disegno 2) è costantemente collegato al motore elettrico da 149 CV. Il porta-satelliti (planetary carrier nel disegno 2) trasmette la potenza alle ruote della vettura.

- Quando la Volt ha le batterie cariche: una frizione rende solidale la corona (ring gear nel disegno 2) alla scatola della trasmissione e sia il propulsore a benzina sia il generatore elettrico vengono scollegati. Quando la Volt supera i 110 km/h il motore elettrico girerebbe a regimi troppo elevati, che ne compromettono l'efficienza. La frizione viene quindi aperta per scollegare la corona dalla scatola. Questa operazione consente al secondo motore elettrico di partecipare alla propulsione ed entrambi spingono la vettura fino alla velocità massima di 160 km/h.

- Quando le batterie sono scariche: s'avvia automaticamente il quattro cilindri a benzina, che ingrana con il generatore elettrico per produrre la corrente necessaria ad alimentare i motori elettrici che muovono la vettura. Quando la velocità supera i 110 km/h anche il propulsore a benzina partecipa alla propulsione della Volt, (mai in modo autonomo, sempre abbinato ai motori elettrici) al fine di ridurre del 10-15% il consumo di benzina.

Emilio Brambilla

Chevrolet Volt - COME FUNZIONA LA TRASMISSIONE - Auto novità - Quattroruote

[crabble]

Interessante anche se lo trovo un pò semplice, preferisco leggere (cioè l'avevo già letto) o almeno "ampliare" con questo articolo di Edmunds che hanno partecipato alle dimostrazioni dei tecnici GM (allego video) e hanno dovuto 'ritrattare' quanto avevano scritto in precedenza.

Comunque nelle spiegazioni delle due riviste non c'è nulla di nuovo da quanto scritto nelle pagine precedenti, il motore termico non può muovere le ruote, ci sono 3 frizioni mentre 0 sulla Prius e che se la giocherà con la Prius in arrivo il prossimo anno come è scritto nell'articolo

"Including the Volt, all these hybrids burn gas some of the time while they're moving. That's what makes them hybrids. The Volt is no different except for the 40-mile head start GM claims it offers before the engine fires up. The next closest is the Toyota Prius Plug-in, which offers 15 miles of electric-only range.".

Trovo curioso che ci sia scritto quanto avevo già scritto nelle pagine prima (ho anche notato una certa ironia di qualcuno nel rispondermi), cioè c'è scritto: "c'è la batteria, c'è la tanica di benzina, che sono due forme di energia ergo è un ibrido"

How the 2011 Chevrolet Volt Works

A Hybrid by Any Other Name

Imagine a straight line across a piece of paper. All the cars that have ever been made exist somewhere on that line, including the 2011 Chevrolet Volt.

At the left endpoint, let's write "Gas" to represent vehicles powered by gasoline. Go ahead and add diesel, E85 or any other combustible fuel along with gasoline if you must. Point is, our left endpoint is not associated with batteries or electric motors.

That's because "Electricity" is the label we'll apply to the right endpoint of our line. This represents the pure electric vehicles — EVs for short. These have an electric motor, a battery pack and a place to sit. You plug them in and charge them up. When the battery runs out of juice, you're walking.

A hybrid, then, is any vehicle that lives between these two endpoints, any vehicle where motivation sometimes comes from electricity stored in batteries, sometimes comes from the combustion of fuel or from any simultaneous blending of the two. That's what hybrid means in the plain terms of automotive engineering.

By this simple definition, the 2011 Chevrolet Volt is a hybrid. It has a gas tank; it has batteries. That's two forms of energy. That's a hybrid.

Other Residents

Of course there are infinite waypoints between the endpoints of our line. And indeed there are all sorts of hybrids; it's a simple question of which endpoint they're closer to. The place a car takes on the line is determined by the strength of its electrical components — batteries and motor-generator(s).

Belt Alternator-Starter or BAS hybrids, like the 2009 Chevy Malibu Hybrid are the least powerful types, and they sit just off the left endpoint. Honda's IMA (Integrated Motor Assist) hybrids, such as the Civic Hybrid and the Insight, sit near the hash mark that's one quarter of the way along the line thanks to a somewhat larger motor and battery, plus a measurable range of electric-only driving.

The 2011 Toyota Prius has advanced to about the halfway mark on the line. Much of the reason lies in a regenerative braking system that works up to 0.6g of deceleration — enough to account for 90 percent of the stops you'll ever make without inconveniencing the pads and rotors. We've driven a 2011 Toyota Prius some 3 or 4 miles on electricity at 35 mph.

There are prototypes of the 2012 Prius Plug-In running around and, like the Volt, they can be plugged in for a usable amount of electric-only driving range before the engine comes on. We've experienced about 15 miles of EV operation per charge, which puts the Prius plug-in at the two-thirds marker along our imaginary line. This Prius still runs on gasoline much of the time, though.

Enter the Volt

But the 2011 Chevrolet Volt is supposed to offer 40 miles of electric-only driving range, GM claims — a big jump that potentially puts the Volt at the three-quarters point along the line and perhaps farther along than that.

GM seems to want to lay claim to the right-hand endpoint of the line, however. This is the Volt, a name synonymous with electricity, and GM has tried to reinforce its image by describing it as an extended-range electric vehicle. But we cannot ignore the fact that the Volt has a gasoline engine. The 2011 Chevy Volt is a plug-in hybrid. Not that there's anything wrong with that. In fact, there's a lot right with such a concept.

When GM first introduced the Volt, it told us that the car had two modes of operation. Its T-shaped lithium-ion battery pack would supply enough electricity to supply the electric motor for the first 40 miles. When the batteries ran down, the gas engine would come on and generate enough electricity to keep the electric motor happy, but not enough to recharge the battery. At this point the Volt would begin burning gasoline at an undisclosed rate until the next plug-in opportunity.

Because this explanation described no direct connection between the engine and transmission (the engine drove the generator, not the wheels), we put the Volt into the category of "series plug-in hybrid."

But now GM has admitted a few very important details. The Volt has two motor-generators, not one. They are connected through a planetary gearset. There are four modes of operation instead of two, and the gasoline engine is mechanically connected to the planetary drivetrain in one of those modes. According to the conventions of automotive engineering, the Volt is a series-parallel plug-in hybrid, similar to the plug-in Prius.

How It Fits Together

Compared to a Prius, the Volt's electric motors and gasoline engine connect to the planetary gearset at different points. The main traction motor (which also acts as a generator for regenerative braking under deceleration), connects to the central "sun" gear. The secondary motor-generator is sometimes clutched to the outer "ring" gear, sometimes clutched to the gas engine and, most important, sometimes clutched to both at once.

In this planetary gearset, the teeth are arrayed around the inside of the ring. Five perfectly sized "planet" gears are held apart at equal intervals around the sun by a carrier, such that each simultaneously meshes with the sun and the inward-facing teeth of the outer ring gear. The spin of the planets is unrestricted and unimportant, but their spin causes them to orbit the sun, and that orbit speed is harnessed by the carrier, which is connected to the differential, the axles and the tires.

Four Modes of Operation

Let's walk through the four modes in which the 2011 Chevrolet Volt works.

Mode 1: Low-speed electric-only mode up to 70 mph. The main traction motor-generator is turning, but it can only go so fast. Here the ring gear is locked so it can't turn. The second motor-generator and the engine are disconnected and out of the picture. The main traction motor is left alone to drive the sun gear from battery power, which sets the planets in orbit. The orbit speed is sent out through the carrier and is proportional to vehicle speed.

Mode 2: High-speed electric-only mode up to top speed (100 mph). The engine remains dormant. Now the ring gear unlocks and is instead clutched to the second motor-generator, which is acting as a motor to set the ring in motion. With the sun already spinning, any rotation of the ring in the same direction will increase the overall orbit speed of the planets, which in turn increases vehicle speed beyond 70 mph.

Mode 3: Low-speed series hybrid mode up to 70 mph. Gasoline is now the base fuel that's propelling the Volt in series-hybrid fashion. The battery has run down as far as the control system will allow. The ring gear is unlatched from the second motor-generator and locked in place as it was in Mode 1, and the main traction motor once again is solely responsible for making the planets orbit. But the electricity to do that now comes from the gas engine, which has been clutched to the second motor-generator, now in generator mode.

Mode 4: High-speed series-parallel hybrid mode up to top speed. This is classic gasoline-powered series-parallel operation. You can't have both electric motors driving the car at high speed like we saw in Mode 2 because the battery is discharged, meaning that the second motor-generator must continue to be a generator driven by the engine. This is where the engine begins to directly drive the ring gear. The engine is already clutched to the second motor-generator, so a straight-through mechanical connection is established when the ring's motor-generator clutch is engaged. Compared to Mode 3, the engine works harder here because it is simultaneously driving the ring gear and the shaft of the generator.

Getting the Terms Right

GM points out that the different planetary layout used by the Toyota Prius Plug-In makes its engine come on in Mode 2. On the other hand, GM's Voltec system has three clutches, while the Prius HSD system has exactly zero.

GM also reminds us that the Volt's gasoline engine (premium fuel required, by the way) never directly drives the car without the help of an electric motor. That's true, even in Mode 4 where the sun is still being turned by the main traction motor. But the same is true of every Ford, Lexus, Nissan and Toyota hybrid produced to date. None of their gasoline engines can move them an inch without an electric motor applying torque to one of their planetary elements.

Including the Volt, all these hybrids burn gas some of the time while they're moving. That's what makes them hybrids. The Volt is no different except for the 40-mile head start GM claims it offers before the engine fires up. The next closest is the Toyota Prius Plug-in, which offers 15 miles of electric-only range.

Such performance puts the 2011 Chevrolet Volt closer to the right endpoint than the Toyota Prius Plug-In, but not as far to the right as true all-electric vehicles like the Mini E and Nissan Leaf.

The Sawtooth Principle

Turns out, the right endpoint may not be where you want to be. EVs come with a leash. You can't forget to recharge them or trip a circuit breaker while you sleep. You have to plot every move and strike the words "spontaneity" and "road trip" from your personal vocabulary. You'll need a second car.

As it turns out, we might have been looking at our line in the wrong way. Imagine it as an incline that swiftly rises as it progresses toward the right-hand side of the paper. The Volt is close to the summit in practical utility, but electric vehicles at the far right fall off the cliff of practicality because of an absolute limit to driving range, with a long recharge time waiting for you at the end. At some point battery technology, quick-charging and a fully developed electric infrastructure will remove most or all of the range limitations associated with electric cars, but we're not there, not by a long shot.

Plug-in hybrids like the 2011 Chevrolet Volt might actually be near the sweet spot along our line. We wonder why GM is so anxious to make everyone think the 2011 Chevrolet Volt is an EV when they might be sitting on something much better

How the 2011 Chevrolet Volt Works

Video della dimostrazione GM (per chi non capisce l'inglese)

Modificato 18 Ottobre 2010 da crabble

[Kippur]

Quindi in autostrada/statale è confermato il collegamento meccanico fra ruote e motore termico (stile prius,per intenderci).

Le dichiarazioni iniziali di Gm facevano pensare ad un'ibrida sulla falsariga di Fisker Karma, senza collegamento meccanico motore termico ruote.. mi chiedo se ci fosse malizia e un tentativo di distinguersi dalla prius. In ogni caso, molto interessante.

La maggiore dotazione di batteria ed il motore elettrico più potente ne fanno un'ibrida più avanzata rispetto alla rivale Toyota (ma non per questo diventa un veicolo elettrico ad autonomia estesa..).

Resta l'incognita del peso del prezzo e della necessità di un garage con presa di corrente per poterne sfruttare appieno le potenzialità.

(Nel mio caso, vivendo in un condominio, personalmente mi converrebbe molto di più acquistare una Prius,ad esempio).

[JackSEWing]

Grazie mille J-Gian

avevo paura a chiedere cos'era il ruotismo epicicloidale

[crabble]

No, non è confermato il collegamento meccanico fra ruote e motore, come si può leggere, tanto è vero che hanno dovuto ritrattare su tutto anhe i giornalisti di Edmunds, è confermato -come lo era da 2 settimane, il collegamento meccanico indiretto fra ruote e il motore termico SOLO oltre i 6500rpm dell'elettrico (70MPH circa ma non in tutte le condizioni), tramite sgancio di una frizione e generatore, grazie al motore elttrico contribuisce alla spinta, senza però poter mai spingere l'auto, è scritto:

GM points out that the different planetary layout used by the Toyota Prius Plug-In makes its engine come on in Mode 2. On the other hand, GM's Voltec system has three clutches, while the Prius HSD system has exactly zero.

GM also reminds us that the Volt's gasoline engine (premium fuel required, by the way) never directly drives the car without the help of an electric motor. That's true, even in Mode 4 where the sun is still being turned by the main traction motor. But the same is true of every Ford, Lexus, Nissan and Toyota hybrid produced to date. None of their gasoline engines can move them an inch without an electric motor applying torque to one of their planetary elements.

Including the Volt, all these hybrids burn gas some of the time while they're moving. That's what makes them hybrids. The Volt is no different except for the 40-mile head start GM claims it offers before the engine fires up. The next closest is the Toyota Prius Plug-in, which offers 15 miles of electric-only range.

Such performance puts the 2011 Chevrolet Volt closer to the right endpoint than the Toyota Prius Plug-In, but not as far to the right as true all-electric vehicles like the Mini E and Nissan Leaf.

Vedremo se con la futura Prius Plug-In Toyota si avvicinerà alla Volt, anche se con sole 13 miglia in elettrico e appena 60MPH di velocità massima, avrà un utilizzo un pò diverso… e infatti godrà di meno di metà degli incentivi Volt (l'attuale Prius non ne ha nessuno essendo completamente diversa dalla Volt e Leaf). Chissà se la Prius riuscirà a fare i 56km/l rilevati da MotorTrend con la Volt (hanno rilevato anche meglio ma usando aria condizionata e mountain mode è sceso un pò la percorrenza)

Modificato 18 Ottobre 2010 da crabble

[Kippur]

No, non è confermato il collegamento meccanico fra ruote e motore, come si può leggere, tanto è vero che hanno dovuto ritrattare su tutto anhe i giornalisti di Edmunds, è confermato -come lo era da 2 settimane, il collegamento meccanico indiretto fra ruote e il motore termico SOLO oltre i 6500rpm dell'elettrico (70MPH circa ma non in tutte le condizioni), tramite sgancio di una frizione e generatore, grazie al motore elttrico contribuisce alla spinta, senza però poter mai spingere l'auto, è scritto

Il collegamento meccanico motore termico/ruote è confermato. E' "indiretto" esattamente quanto su Prius (o su qualsiasi auto con cambio automatico tradizionale).

Vedremo se con la futura Prius Plug-In Toyota si avvicinerà alla Volt, anche se con sole 13 miglia in elettrico e appena 60MPH di velocità massima, avrà un utilizzo un pò diverso… e infatti godrà di meno di metà degli incentivi Volt (l'attuale Prius non ne ha nessuno essendo completamente diversa dalla Volt e Leaf). Chissà se la Prius riuscirà a fare i 56km/l rilevati da MotorTrend con la Volt (hanno rilevato anche meglio ma usando aria condizionata e mountain mode è sceso un pò la percorrenza)

In soldoni, l'incentivo è la metà perchè Volt ha più batteria. Non perchè Volt sia completamente differente dalla vecchia Prius.

I km/l rilevati da MotorTrend sono poco sensati perchè riferiti al chilometraggio fatto dopo aver ricaricato la batteria tutta la notte (con quella logica la Leaf o la volt che facessero 40 miglia/giorno farebbe 1/0 ->infiniti km/l , se poi facessero una gita al mare il consumo cambierebbe ancora del 100%..). Insomma,non sono riferibili alla maggiore efficienza dell'auto, ma solo alla capacità delle batterie.

Per paragonarla ad un'auto non plugin, in una prova di popular mechanic i km percorsi con la sola energia della benzina (quindi nei viaggi oltre le 40 miglia) sono gli stessi di quelli di Prius.

[p.fina]

Da noi, Euro 4, 5, 6 classificano le emissioni inquinanti delle vetture; negli Usa, invece, si parla di Ulev, Lev, Pzev, Zev. Da pochi giorni, la Chevrolet Volt è stata classificata Ulev (ultra low emission vehicles) dall'ente governativo California Air Resources Board (Carb), un risultato molto deludente per una vettura tanto innovativa, che era stata presentata come un'elettrica pura dotata di motore a benzina ausiliario da utilizzare esclusivamente per la ricarica delle batterie.

Situazione paradossale. Per capire l'entità dello smacco subito da GM basta pensare che ben il 55% delle auto nuove vendute in California sono Ulev, tanto che in questa categoria rientrano pure grosse Suv quali la Dodge Durango e la Jeep Grand Cherokee. Una compagnia imbarazzante per un modello verde, che all'atto pratico consuma e inquina molto meno delle succitate Suv.

Penalizzata. Commercialmente è ancor più grave il fatto che il Carb abbia inserito nella categoria Pzev (partial zero emission vehicles, che raggruppa modelli ben più puliti delle Ulev) due ibride decisamente meno costose della Volt (autonomia elettrica di 60 km), quali la Toyota Prius (autonomia elettrica di 2 km) e l'Honda Insight (che non è in grado d'accelerare da fermo in modalità puramente elettrica). Con buona pace di chi ancora considera le diesel vetture inquinanti, l'ente californiano considera meno inquinanti della Volt anche normali auto a gasolio, quali la Volkswagen Jetta e la Honda Accord, inserite nella categoria delle Sulev (super ultra low emissions vehicle).

Né incentivi né corsie preferenziali. A mettere nei pasticci la Volt sono le emissioni di CO2 pari a 1.3 g/miglio, mentre il limite per rientrare nelle Pzev è di 1.0 g/miglio. Una differenza minima che ha grandi ripercussioni: stando così le cose, infatti, in California e nei sedici Stati che seguono le classificazioni Carb, la Volt non potrà usufruire dell'incentivo all'acquisto di 5.000 dollari e nemmeno rientrare nella categoria delle elettriche, cosa che le consentirebbe d'utilizzare le corsie preferenziali (dove invece possono viaggiare le auto a gas e quelle a batteria).

In attesa delle norme giuste. Il problema non è soltanto una questione di emissioni: per proteggere gli acquirenti delle vetture Pzev (che adottato tecnologie meno mature e molto sofisticate) il Carb esige che la loro garanzia sia di 10 anni o 240.000 km, mentre la Volt offre 160.000 km oppure otto anni. La Chevrolet sconta il ritardo con il quale gli enti governativi si sono attivati per adeguare le normative all'inedita tipologia di ibride plug in e adesso in GM sperano che i legislatori promulghino entro la fine del 2010 le norme LEV III espressamente messe a punto per le plug-in.

Normative USA - IL PARADOSSO DELLA VOLT - Ecologia - Quattroruote

[Maxwell61]

Iniziano ad emergere numeri reali con le prime consegne delle Volt di stock al gruppo speciale di consumatori. Un dato recentemente emerso è il consumo reale in Kwh per il percorso solo elettrico:

10,4 Kwh per circa 40 miglia ovvero 65 km come dato medio.

Gli estremi dovrebbero andare da 25 a oltre 55 miglia ma il dato medio realistico senza sforzi è circa 41-42 miglia per uno stile di guida della maggioranza (testato da una lunga schiera di giornalisti).

Qualche calcolo ipotizzando viaggi singoli di max 65 km, in solo elettrico:

Percorrenza annua = 16,000 km

Potenza assorbita = 246 x 10,4 = 2560 Kwh/anno

Ricarica media giornaliera = 7 kwh/giorno

Consumo medio Kwh/km = 0,215

Tempo di ricarica contatore 3,3 kwh a 240 volt = 2 ore e 7 minuti

Impianto fotovoltaico per produzione annua (spannometro, Italia centrale) = 3,2 Kwpicco

E' evidente che con questi consumi, per sapere quanto possa costare ad un utente il Kw, bisogna fare parecchi calcoli. Bisognerà cioè valutare l'aumento dei costi fissi per un consumo annuo maggiorato (a seconda della bolletta di casa, potrebbe essere abbastanza più alto), le offerte in bioraria (ne vedo qualcuna da 7 cent. off-peak per es. ) che possano avvantaggiare molto le ricariche notturne, etc.....

E' interessante notare anche che, limitando l'assorbimento della ricarica anche alla metà del max consentito dal contatore da 3,3 kwhmax, per poter far andar avanti i consumi notturni di casa, si riesce a ricaricare in 4 ore senza dover passare al contatore da 4,5 Kwh. Naturalmente dipende da quanta energia uno spreca normalmente in casa e che contatore si ritrova.

PS: A titolo di esempio per capire dove siamo: Ipotizzando il Kwh a 0,14 cent esce un costo kilometrico di 0.035 circa pari a quella di una Punto EVO NP 1,4

Mi è venuta l'idea di fare questi calcoli perchè sul forum GM-Volt diversi americani si sono accorti che dove il kwh è piu caro, come in California (grazie liberalizzazioni selvagge e speculative), il costo al km può essere addirittura superiore in elettrico che a benzina....... bella sola.....

Modificato 10 Novembre 2010 da Maxwell61

[J-Gian]

Il tutto considerando che se mai dovesse diffondersi l'auto elettrica, c'è il rischio che la ricarica venga tassata...

[Maxwell61]

Il tutto considerando che se mai dovesse diffondersi l'auto elettrica, c'è il rischio che la ricarica venga tassata...

E' un mondo difficile.....