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Motore di supporto in veicoli semi-elettrici

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  • Motore di supporto in veicoli semi-elettrici

    Ciao a tutti, e tanto per cominciare, grazie a chi mette a disposizione le sue conoscenze per "seminare" in attesa che qualcosa, prima o poi germogli.

    Approfitto proprio di questo per fare con voi una riflessione sui veicoli semi-elettrici, in particolare pensando ad automobili commerciali da equipaggiare con motori di supporto.

    Premetto che seppur avendo fatto studi di ingegneria (civile) mi sento del tutto ignorante in materia sia meccanica che elettrica-elettronica, cercherò di parlare quindi di "princìpi".

    La mia idea era questa: applicare all'asse (anteriore o posteriore, quello senza trazione) un motore elettrico di modesta potenza (il 20% del motore termico?) sincronizzato con l'asse, che fornisca solamente coppia, anche a bassi giri, alleggerendo così il carico del motore termico.

    La mia riflessione, partita dall'idea dell'elettrico puro, si era arenata in particolare sul costo elevatissimo (in proporzione al resto) dell'inverter per motori trifase con una potenza in grado di muovere un'auto, e in generale alla complessità dell'elettronica che c'è dietro un veicolo elettrico.

    La cosa che mi sembrava rivoluzionaria, e che invece ho scoperto essere antiquata, è il sistema di regolazione della velocità del motore, che anziché essere elettronico, sarebbe "meccanico", con il principio di funzionamento dei motori a spazzole.

    Forse sto per bestemmiare (per un elettrotecnico) ma se il circuito elettrico è interrotto, anzi invertito, da una serie di contatti alternati che girano insieme ad un asse, avrò corrente alternata sincronizzata con quell'asse.
    Se non ho capito male era il sistema antico per produrre corrente alternata.

    Mi rimane da capire meglio come sia costruito un sistema per il recupero in frenata, ma rimane sempre come principio che quel motore, in presa meccanica diretta sull'asse, può trasmettere coppia, girare a vuoto o applicare un carico a seconda del collegamento elettrico che ha a monte.

    Credo che con questo principio non servano sistemi di regolazione, ma solo un interruttore (o commutatore...) che rilevi se si sta accelerando, procedendo in folle (per il motore elettrico) o se si vuole rallentare...

    Spero di esser stato chiaro e di non aver scritto troppe boiate...

    Ciao a tutti

  • #2
    ...tipo questo?

    Poulsen Hybrid

    Ciao

    Fox
    16 moduli ST170M Conergy Inverter IPG3000 vision

    alla tv -calcio +rally

    http://www.evalbum.com/2123

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    • #3
      In linea di principio l'idea è simile, ovvero un motore elettrico di supporto.

      Ma l'idea che mi piaceva mettere in discussione è quella "dell'inverter meccanico".

      In più occasioni ho letto che l'ideale sarebbe riuscire a montare motori asincroni in corrente alternata trifase, per svariati motivi: solidità della tecnologia, minore costo per la maggiore diffusione, peso... questo è quello che credo di aver capito.

      Il "problema", se vogliamo, è il costo sproporzionato di inverter e elettronica di controllo della velocità.

      Io proponevo come "soluzione" un contatto alternato sull'asse posteriore dell'auto, che invertisse la corrente con una frequenza uguale (o proporzionale) a quella della rotazione, facendo girare il motore in modo sincronizzato.... questo non farebbe accelerare o rallentare la macchina, ma diminuirebbe il carico del motore termico o dei freni, in sostanza è come se la macchina diventasse più leggera!

      Spero di aver chiarito bene la differenza...
      Cmq grazie del link, mi fa piacere sempre scoprire che qualcuno riesce a consolidare un'idea rendendola un prodotto.
      Ciao

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      • #4
        ... quello che proponi è quello che viene chiamato "asse elettronico" ... cioè permette di collegare 2 o più coppie di ruote non con un'albero meccanico, ma con una gestione elettrica/elettronica.
        Molti azionamenti oggi possono fare l'asse elettrico.


        Ciao

        Fox
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        • #5
          Daniel.Antonelli,
          ti scrive uno che aveva fatto delle ricerche in passato, poi nel 1973 ho iniziato a trattare inverter elettronici.
          si era arenata in particolare sul costo elevatissimo (in proporzione al resto) dell'inverter per motori trifase
          credo che tu sia rimasto indietro di decenni, oggi i silicio o il carburo per realizzare chip di potenza sono disponibili a prezzi accettabili, e l'affidabilita' (MTBF) e' di molto superiore ad un sistema elettromeccanico.
          Ciao
          Mario
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          Mala tempora currunt, non contattatemi piu' per questioni riguardanti il forum, grazie, il mio tempo e' finito.
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          • #6
            Grazie per la correzione, ma non avendo trovato molti inverter in e-commerce, quanto sono i prezzi accettabili per una potenza, ad esempio di 15kw?

            Poi mi farebbe piacere anche un commento sull'idea di sincronizzare il motore all'asse, per eliminare ogni sistema di controllo del motore, se non acceso/vuoto/freno

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            • #7
              mi sa che gira gira diciamo sempre le stesse cose
              http://www.energeticambiente.it/veic...viamoci-3.html

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              • #8
                ah dimenticavo: la maggior parte dei veicoli non hanno un asse folle, le ruote(posteriori) sono direttamente collegate ai cuscinetti sulle sospensioni.
                Stò valutando la possbilità di integrare nel cerchione il motore, ma c'è il problema dello spazio occupato dai freni, credo però che fra cerchio e parafango interno sipossa inserire un motore fissato alle sospensioni

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                • #9
                  Daniel.Antonelli,
                  "seminare" in attesa che qualcosa, prima o poi germogli.
                  ci sono decine di migliaia di tecnici che ci stanno lavorando seriamente, i risultati ci sono gia' o sono dietro l'angolo.
                  Non si puo' partire ogni volta da zero!

                  Un motore elettrico per auto elettrica non puo' essere che regolato elettronicamente, tutte le altre soluzioni non sarebbero energeticamente efficienti, quindi vanno scartate a priori.

                  Hai mai visto vendere un motore di un'auto in e-commerce? E perche' mai vorresti trovare inverter per auto in e-commerce, se quello non e' il canale giusto per la vendita di questa tipologia di prodotto?

                  Ciao
                  Mario
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                  • #10
                    Originariamente inviato da Daniel.Antonelli Visualizza il messaggio
                    Grazie per la correzione, ma non avendo trovato molti inverter in e-commerce, quanto sono i prezzi accettabili per una potenza, ad esempio di 15kw?

                    Poi mi farebbe piacere anche un commento sull'idea di sincronizzare il motore all'asse, per eliminare ogni sistema di controllo del motore, se non acceso/vuoto/freno
                    Il prezzo dell'inverter non lo vedo assolutamente un problema e neanche la gestione elettrica/elettronica del motore, nel settore dell'automazione industriale esiste di tutto e di più.
                    Il problema piuttosto è che pur potendo utilizzare un normale motore asincrono trifase per allegerire il carico del motore endotermico, non lo puoi utilizzare a piacimento come freno o come generatore a tutti i regimi di rotazione, poichè utilizzato come generatore entrerà in coppia solo al superamento del regime di rotazione di targa, fino ad allora è come se (meccanicamente) sull'asse non ci fosse, o quasi, parlo chiaramente del'utilizzo come freno o generatore.
                    Il discorso invece secondo me si può fare con un altro tipo di motore/generatore, per esempio con un brushless a magneti permanenti, e non con motori antediluviani.

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                    • #11
                      Hai perfettamente ragione, ma allora dobbiamo smettere di inventare?

                      ci sono decine di migliaia di tecnici che ci stanno lavorando seriamente, i risultati ci sono gia' o sono dietro l'angolo
                      E' chiaro che la tecnologia e la ricerca offrono già soluzione a qualunque problema.
                      Avremmoaddirittura la tecnologia per costruire anche un'auto ad energia nucleare... ci fanno i carri-armati!

                      Ma le questioni sono due: una è il rapporto costi/benefici: se devo spendere 5000 euro per risparmiare gli stessi 5000 durante il corso di vita della macchina... lascio stare.

                      La seconda è quella di sintetizzare, semplificare... i robot esistono da 20 anni, perché ancora oggi non li abbiamo in casa? perché sono macchine troppo complesse, se non ingombranti e cmq costose, ed è per renderli alla portata di tutti che stanno lavorando.

                      Io non ho trovato un inverter che costi meno di un motore di pari potenza.
                      Eppure si dovrebbe trattare di un circuito che apre e chiude con una frequenza che nel caso più semplice è la stessa della rotazione delle ruote. Dovrebbe costare pochi spiccioli e sarebbe alla portata di tutti. Poi di elettronica in più ne possiamo mettere quanta vogliamo.

                      Se non elettromeccanico potrebbe essere elettronico come nei motori dc brushless.

                      Ormai dovrebbe esistere come optional per ogni auto a poche centinaia di euro un kit motore elettrico integrato nei cerchi da montare al posto delle ruote posteriori....

                      Le funzionalità dell'elettronica in commercio vanno molto al di sopra delle reali necessità di elettrificare un'auto.

                      Parlo sicuramente da ignorante e da profano, ma parlo per la mia piccola esperienza da artigiano e vi faccio un esempio.
                      Ogni giorno mi trovo a fare manutenzione a macchinari per lavorare il legno che a suo tempo sono costati centinaia di milioni di lire. Ogni pezzo è quello giusto ed è stato messo lì per un preciso motivo. Quelle macchine sono state comprate in base a dei parametri di qualità, completezza, e nell'ottica di una possibile futura espansione.
                      Ma dopo 20 anni ancora ne usiamo solo circa il 30% delle funzionalità!
                      E quando si guastano, spesso è solo perché sono più complesse di quello che a noi servirebbe. Si guastano i meccanismi ausiliari, i controlli, i relè... i motori, i carrelli, gli azionamenti pneumatici sono ancora nuovi.
                      O per fare un altro esempio, quando mi si guastava il motorino, un mitico garelli, o era la benzina, o era il carburatore... non c'era nient'altro che si potesse rompere. Tanto di cappello ai moderni scooter a iniezione elettronica, ma se si guasta lo lasci una settimana in officina.

                      Per farla breve... sono pienamente consapevole della limitatezza e scarsezza della mia riflessione, ma anche l'attenzione alla semplificazione mi sembra non di poco conto.

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                      • #12
                        Originariamente inviato da Daniel.Antonelli Visualizza il messaggio
                        Hai perfettamente ragione, ma allora dobbiamo smettere di inventare?
                        ...quindi io userei la parola "semplificazione"...

                        ...ma purtroppo in tutti i processi produttivi industriali , rifacendomi al tuo esempio , non è possibile costruire una macchina per la lavorazione del legno che vada bene solo alla tua azienda (alle altre potrebbe non andare) , perchè la venderebbero solo a te e di sicuro costerebbe molto di +.

                        La logica dei grandi numeri sai che è solo quella per ottimizzare e abbattere i costi per costruire e commercializzare un prodotto.

                        L'inverter da 15kw nominali siamo appunto su circa 5000€ , ma rifacendomi all'esempio di prima ormai negli inverter sono integrate varie logiche elettroniche (a costo quasi 0) , e non è possibile avere un'inverter "stupido" , povero o "semplice" con lo solo la parte di potenza...

                        La gestione tra motore termico e elettrico non sarà comunque semplice...

                        ...nella tua proposta iniziale vedo forse la soluzione un sistema come il kers (quello che verà utilizzato dal prossimo campionato di F1.

                        Fox
                        16 moduli ST170M Conergy Inverter IPG3000 vision

                        alla tv -calcio +rally

                        http://www.evalbum.com/2123

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                        • #13
                          Originariamente inviato da Daniel.Antonelli
                          Forse sto per bestemmiare (per un elettrotecnico) ma se il circuito elettrico è interrotto, anzi invertito, da una serie di contatti alternati che girano insieme ad un asse, avrò corrente alternata sincronizzata con quell'asse.
                          Se non ho capito male era il sistema antico per produrre corrente alternata.
                          Ciao.... e ben arrivato.
                          Se ho ben capito quello che intendi.. posso dirti che è quello che già ora si fa su i motori in corrente continua.

                          Vedo che manca materiale al riguardo... (lo faremo).. ma se in pratica guardi in manualistica ( http://www.energeticambiente.it/elettronica/ ) le discussioni circa l'induttanza... e elettromagnete puoi avere un'idea di base: in modo semplicistico possiamo dire che un motore sfrutta il funzionamento di un elettromagnete.. o di un relè.
                          Sostanzialmente "dentro" si generano dei campi magnetici... in pratica alcuni poli che si respingono (uguale polarità), altri che si attirano (opposta polarità)... si parla di "coppie" polari... espansioni polari, poli, ecc.
                          Secondo le scelte costruttive (e non solo) ci possono essere magneti elettrici.. ma anche magneti permanenti, quindi anche combinazioni varie. Rimanendo con i piedi... per terra (nel senso letterale) i magneti permanenti.. tali sono come polarità... ovvero il "nord" sta da una parte e il "sud" dall'altra. Un elettromagnete deve invece la sua polarità al senso della corrente... ed invertendola... beh .. è chiaro, no?
                          Ora dei "magneti" (non importa di che tipo) sono fisicamente e generalmente "monati" su qualcosa che noi consideriamo fisso.. e che prende nome di "statore".. altri su qualcosa di mobile, quantomeno rispetto al precedente... che prende il nome di "rotore".
                          Chiaramente sfruttando attrazione e/o repulsione.. il rotore si muove!
                          Possiamo facilmente immaginare che due oggetti che si attraggono si possono avvicinare fino ad un certo punto... poi basta! Una macchina elettrica così fatta potrebbe fare solo un movimento (lineare o angolare) molto limitato... per esempio vedere i relè...
                          Nel motore quando una coppia magnetica statore/rotore si avvicina quasi a toccarsi si fa in modo che uno dei due poli cambi polarità, invertendo la corrente... di conseguenza si ottiene una repulsione.. e quindi un'altra parte di movimento. Se questo viene fatto arbitrariamente.. si ha una situazione come nei motori passo-passo... che fanno un passo alla volta appunto (per farla breve)..
                          Se viene fatto con una certa sincronia con la posizione delle coppie polari, allora si ottiene una ruotazione continua... in quanto le coppie continueranno ad inseguirsi (per le parti che si attraggono) e a scappare (per quelle che si respingono)..
                          Quindi è chiaro che per questi motori DC (tralasciando cose "strane") il termine DC non avrebbe senso: in realtà un motore DC è un motore AC dove i terminali di ogni avvolgimento passano prima attraverso un sistema a collettore e spazzole che provvede ad invertire, in sincronia con la rotazione, le polarità interne di uno dei due poli delle varie coppia.. non appena l'asse ha fatto una determinata rotazione!

                          Questo è .. diciamo.. abbastanza semplice da realizzare meccanicamente. Tuttavia determina:
                          1) strisciamenti meccanici (spazzole/collettore), ovvero attriti, ovverro freni/perdite sulla rotazione
                          2) oggetti soggetti ad attrito e quindi consumo, con problemi di manutenzione / sostituzione o regolazione periodiche.
                          3) problemi nella gestione delle tensioni d'apertura (quando un contatto apre una configurazione e ne chiude un'altra)... con possibili scintillamentei che producono vari effetti (calore, erosioni.. perdite energetiche comunque)
                          4) problemi nella gestione della corrente.... l'intero sistema va dimensionato per le correnti in gioco (oltre che tensioni)
                          5) e tanti altri simpatici problemini.. quali disturbi EMI, ecc.

                          Ovviamente la commutazione è fissa e decisa in fase di progetto (salvo sistemi più complicati)

                          Nei motori dove è presente l'elettronica (senza spazzole, inverter, ecc.) tutto questo si può fare non soltanto evitando parte dei problemi sopra esposti (e forse introducendone altri minori...) ma sopratutto in modo modificabile.. e senza "aprire" il motore.
                          Di conseguenza.. una cosa che non ho ancora scritto .. ma che è ampiamente trattata in molti messsaggio.. visto che le macchine elettriche sono generalmente reversibili.. diventa molto più semplice con l'elettronica non solo gestire meglio parametri quale coppia, ecc.... ma anche il passaggio di funzionamento tra motore a generatore....

                          Fare si puo'!..... Volerlo dipende da te.

                          Consultate e rispettate il REGOLAMENTO ( < cliccare sopra per visionarli >) e l' INDICE del Forum

                          Ricorda: un piano cottura a induzione consuma mediamente solo il 30% dell'energia richiesta da uno a gas e comporta in "bolletta" costi dimezzati. Contrariamente a quello che ti diranno in giro poi si può generalmente usare anche con il normale contratto da 3 kW, pur se sprovvisto di sistema di autolimitazione. Per maggiori informazioni:
                          Vetroceramica (piani cottura HOBs): bugie&verità
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                          [/I]

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                          • #14
                            Ogni giorno spunta uno con un'idea diversa ma alla fine uguale a tutte come dice bene biker, ognuno vuole andare per la sua strada e nessuno capisce che cosi si fa il gioco di chi ha interesse a non sviluppare il veicolo elettrico...o si unisconon le forze o non si va da nessuna parte...siete duri a capire...

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                            • #15
                              Ringrazio ancora tutti per l'attenzione e le risposte a questo thread, ma mi accorgo dalle risposte di aver commesso un errore da principiante, sottovalutando il titolo "della questione".

                              Dalle risposte mi sembra che si "legga" il problema sotto vari punti di vista, quello tecnologico, quello economico, quello della genialità del veicolo ibrido. Sicuramente complice il mio innato difetto di essere prolisso.

                              Ma la novità, o cmq l'idea che mi piaceva condividere con voi, ma soprattutto mettere in discussione, era quella di eliminare ogni controllo, banalizzandolo alla semplice sincronia con le ruote trainate (nato pensando appunto al concetto più banale di motore dc, o quello più "tecnologico" del brushless).

                              Per chiarire la questione "inverter" e complessità delle macchine, pensavo al fatto che i motori brushless hanno una loro "elettronica di comando" integrata (praticamente un inverter elettronico) molto più banale (ed economico) di quelli di controllo per le macchine industriali di taglia paragonabile ad un motore da trazione.
                              L'elettronica di un brushless porta il motore ad un regime di rotazione in cui la corrente è sincronizzata con il suo stesso asse: se l'elettronica leggesse la rotazione di un altro asse, il motore si porterebbe a quel regime di rotazione. O sbaglio??
                              Io all'inizio, da bruto che sono, avevo pensato a quest'idea realizzata in modo elettro-meccanico.

                              Questo creerebbe non poche semplificazioni, e permetterebbe di trasformare, quasi senza intervento, ogni automobile in un veicolo ibrido a costi ridicoli.

                              Per fare un esempio, la pinza dei freni montata sulle ruote posteriori è un arnese che imprime alle ruote una coppia contraria alla rotazione.
                              E se ci fosse un dispositivo, elettrificato, che fornisse alle stesse ruote una coppia positiva, costante, di.... 10Nm?

                              Spero di essermi spiegato meglio.
                              Buona serata a tutti

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