Capitolo 6 –Discussione dei risultati e conclusioni.
Capitolo 6
- Discussione dei risultati e conclusioni -
E’ stata proposta una struttura innovativa “ibrido-parallela” per uno scooter 50cc che ne consente il funzionamento con varie modalità propulsive:
- propulsione ibrida: la coppia propulsiva è fornita contemporaneamente dal motore termico e dalla macchina elettrica;
- propulsione elettrica: la coppia propulsiva è fornita esclusivamente dalla macchina elettrica con emissioni gassose sostanzialmente nulle e emissioni acustiche estremamente ridotte.
A seguito della realizzazione di un prototipo di questo scooter ibrido, è stato elaborato un programma di simulazione in ambiente MATLAB Simulink seguendo una logica di modellazione diretta.
Il modello è stato utilizzato per la messa a punto delle logiche interne del Gestore dei Flussi Energetici. Le simulazioni hanno evidenziato la capacità del veicolo dotato del gestore così sviluppato di raggiungere i seguenti obbiettivi:
- interpretare i comandi del pilota;
- aumentare la potenza di propulsione di circa 1 kW, sommando la potenza del motore elettrico a quella del motore a combustione interna, migliorando le prestazioni globali;
- recuperare energia nelle fasi di frenata e di decelerazione, sfruttando la reversibilità della macchina elettrica;
- controllare la velocità massima raggiungibile dallo scooter ; - contenere i consumi di combustibile;
- circolare a motore a combustione interna spento e quindi a emissioni nulle con buone prestazioni in termini di velocità massima e autonomia; - sfruttare in modo razionale e in relazione alle intenzioni del pilota
l’energia contenuta nel sistema di accumulo, regolando l’erogazione di potenza delle due macchine a bordo dello scooter in modo da mantenere lo stato di carica delle batterie quanto più prossimo possibile
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ad un valore di riferime nto stabilito (BASSA CARICA: se si prevede il rientro dello scooter e quindi la possibilità di ricarica da rete, STANDARD:nel normale funzionamento del veicolo ibrido,ALTA CARICA: se è previsto a breve di ricorrere alla modalità puro elettrico).
Sulla base delle logiche messe a punto è stato realizzato il primo prototipo di Gestore dei Flussi Energetici a bordo dello scooter.
Nella tabella 6.1 si riportano i principali risultati delle simulazioni condotte sul ciclo ECE47:
VEICOLO
PROPULSIONE MODALITÀ EFFICIENZA [km/l] COSTI esercizio [c€/km] Solo elettrica - - 0,5* Standard 36,4 3,57 Bassa carica 36
* ciclo modificato con velocità massima a 25km/h.
Tabella6.1 - Confronto tra veicolo tradizionale e ibrido basato su ciclo standard ECE47.
Dalla tabella si evidenzia che l’efficienza nel funzionamento ibrido standard è più bassa di quella relativa al funzionamento dello scooter equipaggiato solamente del motore a combustione interna.
Da una attenta analisi del funzionamento dello scooter sono state individuate le cause responsabili di tale effetto negativo:
1. l’aumento del peso legato all’ibridizzazione rispetto allo scooter tradizionale (circa 30kg);
2. l’aumento delle masse rotanti dovute alla macchina elettrica (circa 45kg); 3,61 IBRIDO Ibrida Alta carica 36,4 3,57 TRADIZIONALE Termica - 40 3,25 154
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3. la limitata quantità di energia recuperata durante la frenatura condizionata dalla limitata potenza dell’azionamento elettrico;
4. il rendimento della macchina elettrica è inferiore a quello considerato in fase di specifica;
5. l’assorbimento costante di potenza da parte dell’inverter (circa 50W).
Non è pensabile eliminare totalmente queste problematiche in quanto sono associate al processo di ibridizzazione; tuttavia è ipotizzabile ridurre i loro effetti negativi.
Tra i vari interventi possibili sono st ati presi in considerazioni i seguenti: - Il ricorso alle batterie al litio porta ad una considerevole riduzione dei
pesi arrivando ad un peso totale dell’ibridizzazione di circa 18 Kg. - L’adozione di una macchina elettrica a riluttanza variabile con magneti
permanenti che assicura a parità di prestazioni una minore inerzia (circa la metà) e migliori rendimenti (con punte del 90%).
- Limitare gli assorbimenti dell’inverter prevedendone un funzionamento in stand-by.
Tra i vantaggi fruibili allo stato attuale dell’ibridizzazione si evidenziano: • la possibilità di operare in modalità “puro elettrico” sul ciclo ECE47e
caratterizzato da una velocità massima di 25km/h, con una autonomia di circa 12km, avvalendosi esclusivamente della propulsione elettrica con vantaggi significativi in termini di emissioni e costo dell’energia;
• un risparmio economico poichè il costo da sostenere per ricaricare le batterie dalle comuni prese domestiche è notevolmente inferiore (circa un ordine di grandezza) al costo del combustibile fossile.
• La capacità di soddisfare le prestazioni richieste dal ciclo ECE40, mentre lo scooter tr adizionale non è in grado di farlo.
