I veicoli elettrici di piccola taglia richiedono soluzioni efficienti e compatte per quanto riguarda il motore elettrico e la trasmissione. Questo articolo presenta un nuovo concept che utilizza un ingranaggio ipoide avente un rapporto tra 7 e 15. L’ingranaggio ipoide permette un montaggio del motore a 90° rispetto all’asse delle ruote andando a spostare anche la fonte di radiazione termica lontana dalla ruota. Essendo la riduzione fatta in un unico stadio, questa soluzione risulta molto compatta e ottimale per veicoli elettrici compatti. Nel seguito si discuteranno molti tipi di trasmissione e configurazioni di montaggio. Il design compatto e il fatto che una trasmissione monostadio riduca il numero di alberi, di cuscinetti e di ingranaggi è un aspetto che impatta in modo positivo sui costi produttivi.
Analisi della situazione di partenza
I veicoli elettrici di piccola taglia richiedono soluzioni efficienti e compatte sia per il motore elettrico che per la trasmissione. La trasmissione si rende necessaria per garantire al motore di lavorare nel punto di massima efficienza nella maggior parte delle condizioni di guida. La coppia e l’efficienza massime per un motore da 80 kW si hanno tra i 6.000 e i 10.000 giri al minuto. Ad esempio, per una guida ad 80 Km/h, la velocità ottimale del motore elettrico risulta 10.000 rpm. Il rapporto tra velocità del motore e velocità delle ruote (considerate aventi un diametro di 410 mm) risulta pari a 9.66.
i = (nmot · D· π)/ν
in cui:
i è il rapporto di trasmissione
nmot è il regime del motore [rpm]
D è il diametro dello pneumatico [m]
V è la velocità del veicolo [m/min]
Negli anni sono stati sviluppati molti concept diversi di trasmissioni elettrificate. Un esempio è riportato in Figura 1. Questa architettura risulta molto compatta ma, come molte altre, non risolve i tre maggiori ostacoli tipici della configurazione in linea:
– distanza minima tra le ruote relativamente elevata;
– asimmetria della distribuzione dei pesi;
– surriscaldamento dello pneumatico dal lato motore a causa della radiazione termica.
La larghezza tra le ruote richiede l’utilizzo di alberi corti. L’utilizzo di giunti porta con sé il problema dell’usura, di un’efficienza di sterzata ridotta e di vibrazioni.
L’asimmetria nella distribuzione dei pesi deve essere bilanciata, ad esempio, montando la batteria non in asse. Tuttavia, questo complica il progetto e influenza in modo importante la dinamica del veicolo.
La radiazione termica data dal motore porta ad un aumento della temperatura su una delle due ruote compresa tra 10 e 20 °C. È possibile prevedere paratie protettive che però limitano la capacità del motore di smaltire il calore.
