Relatori
Descrizione
Introduzione
La penetrazione della mobilità elettrica in aree urbane richiede soluzioni che bilancino accessibilità, sicurezza e flessibilità di utilizzo. Tuttavia, l’elevato costo iniziale e il generale oversizing delle batterie impattano negativamente sull’adozione di massa dei veicoli elettrici, specialmente per usi a corto raggio. In risposta a tali criticità, questo lavoro presenta il Low Voltage Reconfigurable Electric Vehicle (LVREV), un concetto modulare che colma il divario tra le categorie veicoli L7e e M1, integrando un’architettura a bassa tensione (<60 V), powertrain riconfigurabile e batteria swappabile modulare. L'innovativa architettura powertrain, sviluppata nel contesto dello Spoke 2 di MOST - Centro Nazionale della Mobilità Sostenibile - è testata, sositutendola al powertrain di una Fiat 500e, al fine di validare le potenzialità della proposta.
Metodo
L’architettura del veicolo include un sistema dual-inverter a 52 V abbinato a un motore sincrono a magneti permanenti a sei fasi, ottimizzato tramite algoritmi genetici e progettazione model-based. La batteria è costituita da due moduli swappabili indipendenti, dotati di battery management system wireless e aggancio/sgancio rapido tramite un meccanismo proprietario. Il sistema può operare in due modalità:
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Frugal, con un solo modulo a bordo, ottimizzata per l’uso urbano;
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Dual, con entrambi i moduli a bordo, per missioni extra-urbane con maggiore potenza e autonomia.
La progettazione del modulo di trazione elettrica (EDM) è stata eseguita mediante simulazioni elettromagnetiche, termiche e meccaniche su cicli guida urbani ed extra-urbani, al fine di ottimizzare le prestazioni di efficienza reale al livello veicolo. Il sistema di batteria swappabile è progettato per raggiungere il range di utilizzo richiesto nelle due modalità, minimizzando il peso del modulo swappabile. Il modulo swappabile puo' essere integrato in sistemi di accumulo eneergetico domesitco o in comunità energetiche.
Risultati
La soluzione proposta soddisfa i target prestazionali prefissati:
Frugal Mode: 100 km/h di velocità massima, 150 km di autonomia urbana con un consumo di 7.9 kWh/100 km;
Dual Mode: 130 km/h di picco, 200 km di autonomia WLTC, 50 kW di potenza.
Il motore presenta una coppia di picco di 90 Nm e un’efficienza media del 93% sul ciclo guida, grazie alla configurazione hairpin a 6 fasi e raffreddamento a liquido. La batteria è basata su celle NMC ad alta densità energetica, con capacità nominale di 15.8 kWh (Frugal) e 31.6 kWh (Dual), e adotta un layout modulare che garantisce sicurezza operativa e compatibilità con le missioni richieste.
L’analisi dei risultati mostra come la riconfigurabilità permetta di adattare il veicolo a missioni diverse, ottimizzando peso, costo e consumo. Le simulazioni dinamiche forward su cicli reali validano la progettazione del sistema, confermando i benefici dell’approccio integrato e modulare.
