Discussione: Vettura elettrica univ.La Sapienza

Salve a tutti,
all'ultima edizione della formula ATA-EHI, competizione tra team universitari per prototipi ibridi ed elettrici il team ENEA 2-La Sapienza (del quale faccio parte), composto da studenti specialistici del dipartimento di ingegneria elettrica ha proposto un'autovettura a 2 posti totalmente elettrica :

Il prototipo si è classificato secondo vincendo le prove di autonomia, prestazioni e resistenza.
Visto che l'idea di base è stata realizzare una vettura "possibile" industrialmente credo che le soluzioni tecniche adottate ed i dati raccolti possano interessare:
-trazione anteriore, due motori SMPM DC brushless(uno per ruota) con trasmissione a catena. Potenza d'uso al massimo rendimento 4 kW per motore.
-2 Inverter MosFet (uno per motore ) totalmente ridondanti.
-Controllo mediante processore della frenatura a recupero, del differenziale elettronico, della coppia massima.
-Pacco batterie al piombo gel da 48V-200 Ah.
-supercondensatori ad elettrodo in carbone
-peso in marcia 690 kg.

nella gara di autonomia 50 km (percorsa al centro sicurezza FIAT) la macchina ha tenuto una velocità media di 30 km/h su un percorso ricco di chicane con retilinei di brevissima durata. Le batterie sono state stimate cariche per metà al termine della prova. L'autonomia su ciclo ECE 15 è di 100 km (al banco). Il consumo su ciclo ECE15 è di 103 Wh/km (1.5 euro per 100 km)
La velocità massima è di 75 km/h.
il costo (commerciale) del pacco batterie non raggiunge i 2000 €
Il nostro budget è stato di 5000 €, ma abbiamo recuperato la scocca da una vecchia vetturetta.
Aspetto commenti, domande e soprattutto consigli per la prossima edizione(era la nostra 1° partecipazione).
saluti
Francesco

complimenti per la realizzazione , anche se con "mezzi di fortuna " avete compiuto una bella impresa .
Sicuramente le migliorie da apportare sono molte , in primis la riduzione di peso

Grazie Tamerlano, hai partecipato anche tu a Orbassano alla formula ata?
Per la riduzione di peso intanto l'anno prossimo partiremo con un telaio realizzato appositamente, per il resto il problema è solo economico... a mio parere non ha molto senso dal punto di vista commerciale ridurre il peso di 130 kg mettendo batterie al litio e pagarle 20000 €.

non parlavo di batterie , ma di ridurre il peso della vettura al minimo indispensabile , contattando dei partner tecnologigici ad hoc , si potrebbe ridurre il peso della vettura del 15 -20% lasciando inalterate le caratteristiche strutturali .

Provate anche a guardare questi motori
www.qmpower.com
Se vuoi poi ti puoi mettere in contatto con ragazzi di Roma (qui sul forum di Energeticambiente) che stanno realizzando questo tipo di motori con ottimi risultati, ormai da più di un anno, e che quindi hanno ottima esperienza. Si tratterebbe di una maggiore efficienza (si parla di un 70-80% in più) lungo tutta la curva di rendimento del motore, non solo al punto di massima efficienza, con risparmio di peso e batterie!!

Infatti tamerlano hai toccato il cuore del problema... anzi se hai idee più precise noi stiamo già pensando a come realizzare il prototipo del prossimo anno per andare a chiedere fondi..
Per quanto riguarda i motori e l'azionamento ci hanno molto soddisfatto.
I primi hanno retto bene e il rendimento provato è ottimo a regimi molto variabili (in origine erano aerogeneratori..), mentre l'azionamento a mosfet ha rendimenti (sperimentali) del 99%!! comunque sarebbe interessante mettersi in contatto con gente di roma interessata ai nostri stessi problemi. Sai dirmi nulla di più?

Un po' di fotovoltaico non sarebbe male..pero'...........[IMG][/IMG]

di ideè ce ne sono molte , ma non so' quale è l'obbiettivo dello sviluppo del mezzo in questione : prototipo sperimentale o una vettura "possibile" industrialmente ??
comunque sarei ben felice di contribuire allo sviluppo del veicolo anche se non ho conoscenze tecniche approfondite in merito

Originariamente inviata da fpalone

Infatti tamerlano hai toccato il cuore del problema... anzi se hai idee più precise noi stiamo già pensando a come realizzare il prototipo del prossimo anno per andare a chiedere fondi..
Per quanto riguarda i motori e l'azionamento ci hanno molto soddisfatto.
I primi hanno retto bene e il rendimento provato è ottimo a regimi molto variabili (in origine erano aerogeneratori..), mentre l'azionamento a mosfet ha rendimenti (sperimentali) del 99%!! comunque sarebbe interessante mettersi in contatto con gente di roma interessata ai nostri stessi problemi. Sai dirmi nulla di più?

Si, ti mando il link del forum in cui si sta facendo il tutto.

Parallel Path - EnergeticAmbiente.it

Praticamente il sistema consiste nello sfruttare il campo magnetico fornito da magneti permanenti presenti nello statore per produrre lavoro.
Il campo magnetico dei m.perm. viene infatti spostato all'interno dello statore per mezzo di campo elettromagnetico prodottto da bobine avvolte sullo statore controllato dall'esterno con una semplice centralina (ponte ad H, fotodiodi e poco più), garantendo a tutti i regimi un consumo ottimo! Inoltre non sviluppa assolutamente calore, nonostante sia sotto sforzo costante!
Ecco il video di un primo prototipo che funzionava benissimo, nonostante avessero usato l'acciaio al silicio a grani orientati per fare rotore e statore, cosa che non va bene (con le vibrazioni si distruggono le proprietà del materiale e diventa peggio della plastica nel far passare il campo mangetico).
Una proprietà di questo motore è che entro un range di coppia estesissimo (praticamente sempre) il suo assorbimento non aumenta all'aumentare del carico!


YouTube - flynn motor

dopo questa prova hanno fuso il freno magnetico con il quale misuravano le prestazioni, ma il motore era ancora freddo...
Ora stanno finendo un 12 poli che dovrebbe avere prestazioi ancora migliori!
Cmq se vuoi ulteriori info, cerca Flynn motor oppure parallel path e vieni nel forum, Mac-giver e Kekko sapranno darti un sacco di info in più (sono loro che stanno facendo tutto il lavoro)

Altri due video. Il primo fa vedere chiaramente il ruolo dei magneti permanenti all'interno del motore: se vengono tolti, questo inizia a lavorare come un motore normale, assorbendo più corrente se il carico aumenta.
YouTube - Flynn's motor
YouTube - motore 12 poli flynn

Le cose da dirti sono centinaia, se hai pazienza prima o poi le scopri tutte!

Originariamente inviata da fpalone

Salve a tutti,
all'ultima edizione della formula ATA-EHI, competizione tra team universitari per prototipi ibridi ed elettrici il team ENEA 2-La Sapienza (del quale faccio parte), composto da studenti specialistici del dipartimento di ingegneria elettrica ha proposto un'autovettura a 2 posti totalmente elettrica :

Il prototipo si è classificato secondo vincendo le prove di autonomia, prestazioni e resistenza.
Visto che l'idea di base è stata realizzare una vettura "possibile" industrialmente credo che le soluzioni tecniche adottate ed i dati raccolti possano interessare:
-trazione anteriore, due motori SMPM DC brushless(uno per ruota) con trasmissione a catena. Potenza d'uso al massimo rendimento 4 kW per motore.
-2 Inverter MosFet (uno per motore ) totalmente ridondanti.
-Controllo mediante processore della frenatura a recupero, del differenziale elettronico, della coppia massima.
-Pacco batterie al piombo gel da 48V-200 Ah.
-supercondensatori ad elettrodo in carbone
-peso in marcia 690 kg.

nella gara di autonomia 50 km (percorsa al centro sicurezza FIAT) la macchina ha tenuto una velocità media di 30 km/h su un percorso ricco di chicane con retilinei di brevissima durata. Le batterie sono state stimate cariche per metà al termine della prova. L'autonomia su ciclo ECE 15 è di 100 km (al banco). Il consumo su ciclo ECE15 è di 103 Wh/km (1.5 euro per 100 km)
La velocità massima è di 75 km/h.
il costo (commerciale) del pacco batterie non raggiunge i 2000 €
Il nostro budget è stato di 5000 €, ma abbiamo recuperato la scocca da una vecchia vetturetta.
Aspetto commenti, domande e soprattutto consigli per la prossima edizione(era la nostra 1° partecipazione).
saluti
Francesco

...bella...ma quali evoluzioni tecniche avete proposto , visto il nome che portate enea2????

Nessuna...cioè ci sono sempre le batterie al piombo , ci sono i motori elettrici e gli inverter...

...Ed's 1994 Toyota Tercel

in questo sito ci sono moltissimi che trasformano vecch iveicoli in elettrici....

...leggi queste righe non in modo polemico , ma positivo per studiare oggi qualcosa di nuovo da proporre nel prossimo futuro...

Ciao

Fox

Originariamente inviata da tamerlano

di ideè ce ne sono molte , ma non so' quale è l'obbiettivo dello sviluppo del mezzo in questione : prototipo sperimentale o una vettura "possibile" industrialmente ??

L'obiettivo è dimostrare che una vettura elettrica può essere competitiva nel settore delle minicar, ovviamente a noi sta costruire il prototipo per sperimentare alcune soluzioni più o meno innovative.
Per rispondere a tonini_mingoni, senza fare nessuna polemica (ma per difendere il lavoro svolto) dico che occorre in primo luogo essere realisti: le soluzioni non arrivano dall'oggi al domani ed il vero problema dell'auto elettrica è il diventare economicamente conveniente.
Il "trasformare veicoli vecchi" nel nostro caso ha voluto dire trovare un telaio ed una carrozzeria (gratis) sulla quale sperimentare il powertrain (motore + azionamento) che è il centro del nostro lavoro (siamo ing. elettrici).
Tra l'altro la vera innovazione è l'azionamento che dalla campagna di prove effettuata in gara ha ottenuto rendimenti del 99 %...
I motori SMPM al momento sono tra i più prestazionali, anche se non elementari da controllare. Che siano una tecnologia all'avanguardia lo dimostra il fatto che gran parte dei concorrenti montava motori a spazzole. Del resto con cosa si possono sostituire i motori elettrici??? Per quanto riguarda gli accumulatori credo che i Pb-gel siano per ora la soluzione economicamente più vantaggiosa. Del resto passare al litio sarebbe facilissimo (avendo i soldi).
PS
il nome enea2 è dovuto al fatto che ci siamo appoggiati all'enea per le strutture e per la logistica ma il progetto è stato realizzato esclusivamente da studenti.

Che tipo di azionamento , batterie e motori avete utilizzato?

Ciao

Fox

Originariamente inviata da fpalone

Tra l'altro la vera innovazione è l'azionamento che dalla campagna di prove effettuata in gara ha ottenuto rendimenti del 99 %...

domandina..

cosa sono gli ing. elettrici?

seconda domandina

mi spieghi il 99% di rendimento? sulla ruota? sul motore?

se fosse sulla ruota, basta mettere un pilota che pesa 20kg in meno e siamo
in over unity !

se mettiamo le litio polimeri sono altri 40kg in meno e la macchina si autosostiene!!

...fpalone , se puoi postaci qualche foto dei motori , azionamenti , così possiamo valutare meglio il lavoro che avete fatto!!!

Ciaoooo


Fox

Originariamente inviata da mac-giver

domandina..

cosa sono gli ing. elettrici?

seconda domandina

mi spieghi il 99% di rendimento? sulla ruota? sul motore?

se fosse sulla ruota, basta mettere un pilota che pesa 20kg in meno e siamo
in over unity !

se mettiamo le litio polimeri sono altri 40kg in meno e la macchina si autosostiene!!

risposta 2)
Il 99% di rendimento si riferisce al solo inverter: la potenza dissipata in calore (calcolata e quindi confermata dalla campagna prove) dall'inverter vale l'1% della potenza elaborata.
Il rendimento del motore (elettrico e meccanico) varia dall'89% al 92 % a seconda del tipo di funzionamento (max coppia o meno) misurato al banco.
risposta 1)
Gli ing. elettrici sono ingegneri elettrici!
Inoltre le litio polimeri ci farebbero risparmiare un bel po' in più di 20 kg calcola che abbiamo 200kg di batterie.
x tonini mignoni :
Per le batterie abbiamo usato sonnenschein pb-gel da 6V - 200 Ah per trazione.
L'azionamento è un inverter SEMIKRON a MOSFET ancora non commercializzato...infatti se mando delle foto dovrò sfocare la parte per evitare casini (anche se si vede solo l'alettatura del dissipatore è meglio non rischiare).
Il controllo logico comprende un funzionamento in step-up per la frenatura rigenerativa ed un controllo della massima coppia a seconda della modalità di guida economica o sportiva.
I motori come detto sono a magneti permanenti a 12 poli in esecuzione blindata, collegati tramite pignone e catena a ciascuna ruota.
Qui sotto l'inverter


Qui sotto i motori... poi allego foto migliori

**** Ho cancellato la foto perche' uscita una pubblicita' sex ****

Caspita, l'inverter sembra ottimo, come anche buoni sembrano i motori, con quei rendimenti...
Senti, ma i supercondensatori servono per livellare i picchi di assorbimento?
E quanto è la loro corrente di scarica, o meglio, quanta energia perdono nel tempo?

dell'inverter andiamo piuttosto fieri, dai motori potremmo invece spremere qualche kW in più con un sistema di raffreddamento a liquido lasciando invariato il rendimento.
I supercondensatori sono da 37 F, una volta caricati a 50V che è la loro tensione di lavoro possono erogare 50 A per 37 secondi prima di scaricarsi.
Li abbiamo messi come dici te per fornire ai motori i picchi di corrente senza passare per le batterie, aumentando il rendimento soprattutto in recupero in frenata.

...ok cominciamo a ragionare...bel lavoro , ma quel cavo scollegato nella prima foto...speriamo che il/ condensatori siano stati scarichi...

ma i condensatori che marca/tipo sono?

Ciao

Fox

...ma l'inverter è della semikron o è di un'altra marca?

Originariamente inviata da fpalone

I supercondensatori sono da 37 F, una volta caricati a 50V che è la loro tensione di lavoro possono erogare 50 A per 37 secondi prima di scaricarsi.

Ok!
Però mi sono espresso male!

Cioè: se carico i condensatori, e non utilizzo l'energia immagazzinata, in quanto si scaricano?

Originariamente inviata da btbbass

Ok!
Però mi sono espresso male!

Cioè: se carico i condensatori, e non utilizzo l'energia immagazzinata, in quanto si scaricano?

...50amp. per 37 secondi....direi che hanno un bel pò di energia....azz...

Originariamente inviata da tonini_mingoni

...50amp. per 37 secondi....direi che hanno un bel pò di energia....azz...

sicuramente i condensatori vi sono stati regalati perchè se no con 5000eur prendevate solo quelli

a quel punto si faceva un bel pacco 32series a123system (nano fosfati) e avevi le stesse correnti di scarica..

e poi non solo, il bello di quelle batterie è che le puoi caricare con enormi correnti, e poter sfrutare tutta la botta di Ah di ricarica in frenata, senza limitazioni..

w l'elettrico..

girando in rete ho trovato queste batterie :
Nilar - a new way of packaging energy
il prezzo al pubblico è di 250 $(circa 185 € al cambio attuale ) per modulo , e secondo i dati riportarti nel sito sembrano competitive in rapporto prezzo/qualità , anche in virtu' del fatto che sono date per 2000 cicli di carica -scarica

Originariamente inviata da tamerlano

girando in rete ho trovato queste batterie :
Nilar - a new way of packaging energy
il prezzo al pubblico è di 250 $(circa 185 € al cambio attuale ) per modulo , e secondo i dati riportarti nel sito sembrano competitive in rapporto prezzo/qualità , anche in virtu' del fatto che sono date per 2000 cicli di carica -scarica

bel prodotto..

facendo due conti....4kg ogni modulo da 24V 9AH

quindi per avere 48V 200AH possiamo fare che con 24 di quei moduli circa 90kg di batterie abbiamo la stessa capacità..sono 6000 dollari

ma puoi eliminare i condensatori, e ricaricare il pacco con mezzora!!

non è male..

io lascerei i condensatori da usare come over booster all'occorrenza
cambiando le batterie con quelle linkate sopra ,si passerebbe già ad un peso in marcia di 590 Kg (- 15% rispetto alla base ),che si potrebbe ulteriormente ridurre di qualche Kg cambiando i cerchi ,che credo siano in lamiera , con cerchi in lega ,che consentirebbero almeno 6-8 kg di risparmio peso , a tutto beneficio del rapporto peso/potenza .

I supercondensatori li abbiamo presi dal laboratorio di macchine elettriche, ce li hanno lasciati prendere perché tecnologicamete obsoleti (oggi si viagga verso il kF). Non so la marca perché non ho mai aperto il package realizzato dal laboratorio (la scatola nera che si vede in figura). Comunque lasciandoli carichi la sera alla mattina hanno preso un paio di volt.
Per le batterie il link segnalato è veramente interessante, sicuramente terremo aperta la porta al NiMH. I supercondensatori ci serviranno comunque anche per il solo fatto di non sovra-dimensionare il cavo di alimentazione del motore per delle botte di corrente.
Per le batterie in nano tecnologia hai ragione, sono incredibili, ne abbiamo in prova una piccola al lab. ed è qualcosa di sensazionale... certo i costi fanno piangere