e-Drive altamente integrati

Gli e-Drive (drive elettrici) giocheranno un ruolo cruciale nel futuro delle trasmissioni. Stanno infatti diffondendosi velocemente sia nei veicoli elettrici a batteria (BEV) sia in quelli ibridi (HEV). Integrazione. Questo sarà il tema centrale nei prossimi anni. Oggi sono già disponibili sia i drive sia le tecnologie per arrivare a gradi di implementazione superiori. Nel presente articolo si analizzano differenti aspetti, focalizzandosi su come questi potranno portare a un’integrazione sempre maggiore. Si mostreranno anche alcuni concept di future architetture.

Rivoluzione elettrica

Un e-Drive è composto da vari elementi di natura diversa. Si consideri un assale elettrico che permette la conversione della potenza delle batterie in potenza meccanica alle ruote. Il principale input è la corrente continua ad elevato voltaggio proveniente dalla batteria, mentre l’output principale è la movimentazione delle ruote (potenza meccanica). Vi sono però altre interfacce con il veicolo, come mostrato dallo schema in Figura 1.

Il sistema di trazione elettrico consiste principalmente in tre componenti:
1. un inverter: per la conversione della corrente continua ad alto voltaggio in corrente alternata ad elevata tensione per il motore elettrico (spesso trifase);
2. un motore elettrico: per la conversione della potenza elettrica in potenza meccanica;
3. un riduttore: per la riduzione della velocità (e aumento della coppia).

Nelle prime generazioni, i tre componenti erano letteralmente sistemi separati. L’inverter veniva montato in un contenitore separato ed il motore connesso mediante cavi elettrici e connettori. Le linee a basso voltaggio erano necessariamente schermate. Il motore elettrico risultava flangiato al riduttore e non condivideva con questo nessun cuscinetto o parti della cassa.

Oggigiorno i vari componenti risultano più integrati tra loro. Ciò significa che il motore elettrico è inserito nella cassa del riduttore e l’inverter è attaccato in prossimità del motore in modo da ridurre il numero di connettori e connessioni cablate nonché gli ingombri. Integrazione significa quindi che i differenti componenti condividano parti e siano montati assieme in un’unica cassa.

Nelle Figure 2, 3 e 4 si mostrano alcuni esempi di integrazione. Questi evidenziano differenti livelli di integrazione. Si nota come tutti i componenti siano uniti rendendo superflue le connessioni cablate. La forma dei singoli componenti è tuttavia ancora ben riconoscibile. Si parla quindi di una semi-integrazione.

 

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