Trazione integrale ibrida meccanico/elettrica: proposte di realizzazione

[_hainz]

Concordo completamente con J-Gian. Infatti togliere 20kg dalle masse non sospese (come ad esempio fatto da Alfa sulla 159 model year 2008) comporta un risulta sulla dinamica di guida probabilmente pari a 100kg di massa sospesa.

Il vantaggio della trazione integrale è che un'auto a trazione integrale pesa oltre 100kg in più di una a trazione anteriore e ha rendimenti peggiori perché oltre al peso ha da trascinare anche altri componenti. Una 4x4 con motore/i elettrico posteriore si riesce ad avere la medesima abitabilità di un'auto pensata per la sola trazione anteriore (pensiamo per esempio per Peugeot) con il plus dell'ibrido e un aumento di peso rispetto alla 4x4 meccanica molto contenuto e con un vantaggio sui consumi anche del 30%.

[rickycbrjazz]

Non è la potenza del motore il problema, è il peso... Anche pochi kg in più su ruota sono particolarmente sentiti a livello di masse non sospese. E se elimini i freni con cosa freni dietro?

Il discorso cambia se parliamo di un mezzo differente dall'auto...

Il problema in questo caso è l'autonomia delle batterie che non garantisce buone percorrenze in autostrada, vedi ciò che succede nelle ibride attualmente esistenti.

no forse non mi sono spiegato:

un motore da 20 cv non è così pesante come si può credere. e se lo si implementa nel cerchione facendogli fare anche funzione freno il peso rispetto ad un'altra ruota non ibrida non è così assurdamente diverso.

per la modalità elettrica anche li non mi sono espresso bene: in molte situazioni dove bastano 40 cv l'auto può andare solo ed esclusivamente ad elettricità: ma questa elettricità viene fornita dal motore termico che può essere scollegato dalle ruote ed essere posto in modalità massima efficienza come fosse un generatore. gli eventuali picchi sarebbero calmierati dalle batterie.

facendo così a velocità costante i consumi sarebbero notevolmente inferiori. chiaro se uno poi deve riaccelerare il motore termico tornerebbe a fungere da spinta insieme agli elettrici. il tutto sarebbe possibile dal cambio automatico e chiaramente da una elettronica sofisticata che riesce a far lavorare il motore termico alla massima efficienza (tipo multiair ma indirizzato verso il max rendimento ad un determinato numero di giri).

[owluca]

Concordo completamente con J-Gian. Infatti togliere 20kg dalle masse non sospese (come ad esempio fatto da Alfa sulla 159 model year 2008) comporta un risulta sulla dinamica di guida probabilmente pari a 100kg di massa sospesa.

Il vantaggio della trazione integrale è che un'auto a trazione integrale pesa oltre 100kg in più di una a trazione anteriore e ha rendimenti peggiori perché oltre al peso ha da trascinare anche altri componenti. Una 4x4 con motore/i elettrico posteriore si riesce ad avere la medesima abitabilità di un'auto pensata per la sola trazione anteriore (pensiamo per esempio per Peugeot) con il plus dell'ibrido e un aumento di peso rispetto alla 4x4 meccanica molto contenuto e con un vantaggio sui consumi anche del 30%.

ma sopratutto peserebbe uguale-uguale ad una ibrida solo TA come le fanno ora...

[Guest EC2277]

…

Una 4x4 con motore/i elettrico posteriore si riesce ad avere la medesima abitabilità di un'auto pensata per la sola trazione anteriore (pensiamo per esempio per Peugeot) con il plus dell'ibrido e un aumento di peso rispetto alla 4x4 meccanica molto contenuto e con un vantaggio sui consumi anche del 30%.

Mica tanto: un motore elettrico da 20 cavalli arriva a pesare 45 chilogrammi contro i circa 200 di una trazione integrale meccanica (mi sto basando sui dati della Panda) ma devi poi sommarci il peso degli accumulatori e del generatore, che pesa più o meno quanto un motore di pari potenza, percu se non ci vai pari, rischi seriamente di ritrovarti un sistema di trazione integrale ibrida che pesa di più di quello meccanico.

Inoltre gli accumulatori ed i motori elettrici occupano spazio e tale spazio dove lo trovi senza sottrarlo al bagagliaio ed all'abitacolo?

Infine il rendimento di uno schema di trazione integrale meccanica non è inferiore al rendimento di un sistema che converte parte dell'energia meccanica in elettrica, invia questa agli accumulatori ed ai motori elettrici che la riconvertono in energia meccanica; anzi.

P.S. Il vantaggio in termini di consumo esiste solo se si sfrutta unicamente la propulsione elettrica utilizzando il motore come gruppo elettrogeno nelle condizioni di massimo rendimento. Quando tale condizione di utilizzo non viene rispettata, come accade se si richiede al propulsore termico di fornire coppia alle ruote anteriori ed a quello elettrico di muovere quelle posteriori, si perdono tutti i vantaggi in termini di consumo.

Modificato 26 Ottobre 2010 da EC2277

[J-Gian]

no forse non mi sono spiegato:

un motore da 20 cv non è così pesante come si può credere. e se lo si implementa nel cerchione facendogli fare anche funzione freno il peso rispetto ad un'altra ruota non ibrida non è così assurdamente diverso.

per la modalità elettrica anche li non mi sono espresso bene: in molte situazioni dove bastano 40 cv l'auto può andare solo ed esclusivamente ad elettricità: ma questa elettricità viene fornita dal motore termico che può essere scollegato dalle ruote ed essere posto in modalità massima efficienza come fosse un generatore. gli eventuali picchi sarebbero calmierati dalle batterie.

facendo così a velocità costante i consumi sarebbero notevolmente inferiori. chiaro se uno poi deve riaccelerare il motore termico tornerebbe a fungere da spinta insieme agli elettrici. il tutto sarebbe possibile dal cambio automatico e chiaramente da una elettronica sofisticata che riesce a far lavorare il motore termico alla massima efficienza (tipo multiair ma indirizzato verso il max rendimento ad un determinato numero di giri).

In parte ha già risposto EC qui sotto

Mica tanto: un motore elettrico da 20 cavalli arriva a pesare 45 chilogrammi contro i circa 200 di una trazione integrale meccanica (mi sto basando sui dati della Panda) ma, se vuoi avere prestazioni simili a quelle di uno schema a 4 ruote motrici tradizionali devi montare un propulsore più potente (o 2) e poi devi sommarci il peso degli accumulatori percui, se non ci vai pari, rischi seriamente di ritrovarti un sistema di trazione integrale ibrida che pesa di più di quello meccanico.

Inoltre gli accumulatori ed i motori elettrici occupano spazio e tale spazio dove lo trovi senza sottrarlo al bagagliaio ed all'abitacolo?

Infine il rendimento di uno schema di trazione integrale meccanica non è inferiore al rendimento di un sistema che converte parte dell'energia meccanica in elettrica, invia questa agli accumulatori ed ai motori elettrici che la riconvertono in energia meccanica; anzi.

Non posso che confermare, purtroppo tra pesi da portarsi appresso e rendimenti di conversione termico=>meccanica=>elettrica-buffer-controllo=>conversione elettrica=>meccanica rendono non facile la stima.

Quasi sicuramente a velocità costante conviene utilizzare direttamente il moto del motore termico, specie in situazioni in cui si può creare una sorta di presa diretta. Nei transitori molto meglio continuare a tener costante il termico con il subentro dell'azionamento elettrico, in accelerazione infatti è più efficiente del termico, in frenata permette di evitar di sprecare completamente l'energia cinetica che l'auto ancora possiede. Difficilmente però con elettrici di circa 20 CV si può ottenere un'azione frenate degna dei freni meccanici, anche se montati al posteriore. Soprattutto se si vuole un'azione modulata.

Quindi attualmente l'elettrico in linea di massima conviene come dispositivo per il recupero di energia o supporto nei transitori, una sorta di sistema in grado di accrescere il rendimento o limitare le dispersioni di energia, a seconda del frangente in cui ci si trovi. Esagerando con i dimensionamenti si rischia che diventi solo un peso da portarsi appresso.

Altra situazione interessante è se si parla di elettrico puro, ma qui il limite è l'autonomia conferita dagli accumulatori. La toppa può arrivare ricorrendo al generatore da portarsi appresso, ma anche qui tutto va ben progettato, altrimenti rischia di diventare solo un peso. Inoltre si deve cercare di limitare l'uso durante la fase puramente elettrica, visto che la ricarica alla presa risulta decisamente più conveniente (economicamente ed energeticamente) di quella da motore termico. La conferma di quest'ultima situazione, guarda caso, ce l'abbiamo se prendiamo d'esempio i sistemi esistenti (ndr. Ampera/Volt) il quali durante la fase estensione autonomia, si limitano a realizzare una sorta di effetto buffer sfruttando la batteria come piccolo "deposito" di energia elettrica, piuttosto che ricaricarla completamente... Perché, appunto, non conviene usar la benzina per farlo.

[Guest EC2277]

In parte ha già risposto EC qui sotto

Non posso che confermare, purtroppo tra pesi da portarsi appresso e rendimenti di conversione termico=>meccanica=>elettrica-buffer-controllo=>conversione elettrica=>meccanica rendono non facile la stima.

…

Se vuoi ti posso dare i rendimenti dei convogli ferroviari elettrici e di quelli a gasolio per consentirti d'avere un'idea sulla differenza di rendimento: i convogli ferroviari con locomotiva diesel hanno un rendimento attorno al 35%. Mentre quelli con locomotiva elettrica, considerando il rendimento delle centrali energetiche, della linea ad alta tensione (purtroppo se si vuole fare un confronto fatto bene occorre considerare anche tali fattori) e del motore stesso arriva al 24%…

Però le locomotive Diesel risultano più costose da gestire (nei casi di tratte con una densità di traffico medio-alta) poiché il costo dell'energia elettrica ottenuta dalle centrali è del 70% inferiore rispetto al costo del gasolio distillato necessario per alimentare le locomotive termiche.

Modificato 26 Ottobre 2010 da EC2277

[J-Gian]

Alla faccia... Per fortuna che viaggiano molte persone su un treno e ciò "ammortizza" i consumi...

Purtroppo la rete ferroviaria comporta grosse perdite, ed anche i convertitori utilizzati nei sistemi ferroviari non devono essere proprio il massimo come resa. Meno male che ora abbiamo qualche linea a 25 kV, chissà che diminuiscano un po' le dispersioni per effetto Joule...

Una domanda, ma quel rendimento com'è stato calcolato? Velocità costante o hanno fatto una media?

Perché quello del diesel è decisamente un rendimento da V.costante, dubito sia una media che tiene conto delle accelerazioni di quei bisonti...

Quanto alle auto, sul 4R di settembre 2010, c'era un grafico a pag. 190 in cui si vedevano le emissioni medie in g/km di CO2 (dal pozzo allo scarico) emessa da una certa auto benzina, confrontate con una diesel analoga ed una corrispettiva elettrica. Ebbene, la benzina sforava i 200 g/km, mentre per l'elettrica una ricarica in Italia comporta emissioni di poco inferiori ai 100 g/km.

Non so quanto sia attendibile, ma per render l'idea...

[Guest EC2277]

I convogli ferroviari viaggiano a velocità abbastanza costante poiché le grosse accelerazioni e le grosse frenate si hanno solo in partenza e, se non erro, i motori a gasolio delle locomotive, essendo dei veri cicli Diesel (al contrario di quelli automobilistici) possoono arrivare a raggiungere, in condizioni ideali d'esercizio, un rendimento pari al 40%.

In ogni caso, anche se quel 35% fosse ottimistico, stai tranquillo che il rendimento di tali convogli è almeno pari al 30%.

Per quanto riguarda la rete elettrica non devi confondere quella ad alta velocità, che utilizza la tensione alternata a 25'000 Volt, con quella delle linee tradizionali, alimentate con una corrente continua a 3'000 Volt.

P.S. Una linea con 25 chilovolt in alternata ha delle dispersioni per effetto Joule paragonabili a quelle di una linea con 12,5 chilovolt in continua.

[_hainz]

Mica tanto: un motore elettrico da 20 cavalli arriva a pesare 45 chilogrammi contro i circa 200 di una trazione integrale meccanica (mi sto basando sui dati della Panda) ma devi poi sommarci il peso degli accumulatori e del generatore, che pesa più o meno quanto un motore di pari potenza, percu se non ci vai pari, rischi seriamente di ritrovarti un sistema di trazione integrale ibrida che pesa di più di quello meccanico.

Parli delle Panda 4x4 attuale? Sarebbe interessante riuscire a trovare i dati del vecchio progetto Panda 4x4 elettrica fatta dal CRF....

Comunque concordo che il penso non sarebbe tanto dissimile da adesso, il vantaggio sarebbe nell'avere meno inerzie e un maggior rendimento.

Inoltre gli accumulatori ed i motori elettrici occupano spazio e tale spazio dove lo trovi senza sottrarlo al bagagliaio ed all'abitacolo?

Infine il rendimento di uno schema di trazione integrale meccanica non è inferiore al rendimento di un sistema che converte parte dell'energia meccanica in elettrica, invia questa agli accumulatori ed ai motori elettrici che la riconvertono in energia meccanica; anzi.

Ma i motori elettrici servirebbero per aiutare quello termico anteriore o per procedere in elettrico per pochi km recuperando energia in frenata.

Sugli spazi penso che si potrebbe mettere le batterie al di sotto dei sedili posteriori dove ora c'è il serbatorio che lo si può spostare sotto ai sedili anteriori un pò come ha atto Honda sull'attuale Civic (quindi sfruttando il fatto che la benzina è un liquido).

P.S. Il vantaggio in termini di consumo esiste solo se si sfrutta unicamente la propulsione elettrica utilizzando il motore come gruppo elettrogeno nelle condizioni di massimo rendimento. Quando tale condizione di utilizzo non viene rispettata, come accade se si richiede al propulsore termico di fornire coppia alle ruote anteriori ed a quello elettrico di muovere quelle posteriori, si perdono tutti i vantaggi in termini di consumo.

Non mi sembra che la Prius vada tanto male.

[J-Gian]

I convogli ferroviari viaggiano a velocità abbastanza costante poiché le grosse accelerazioni e le grosse frenate si hanno solo in partenza

Ti dirò, nella tratta che faccio ogni mattina, viste le numerose fermate dura di più la fase di accelerazione che quella a velocità costante... Poi rilascia ed inizia a frenare Lo so bene perché la mia testa ne risente mentre provo a dormire... Infatti mi metto sempre contromarcia perché le accelerazioni riesco a tener la testa su, nelle frenate mi serve avere lo il poggiatesta dietro

P.S. Una linea con 25 chilovolt in alternata ha delle dispersioni per effetto Joule paragonabili a quelle di una linea con 12,5 chilovolt in continua.

Però a parità di potenza richiesta, con una tensione di linea più elevata hai meno correnti che circolano, dunque meno correnti dissipabili sul conduttore che le trasporta, no?

PS. dopo sposto i messaggi OT