Inverter compatti e potenti per l'industria automobilistica con efficienza del 98 %

Nell'automazione industriale è una consuetudine l'utilizzo di inverter ad alta efficienza. Di conseguenza Eaton fa bene ad annunciare enfaticamente che per il settore business eMobility ha sviluppato inverter compatti e potenti per l'industria automobilistica in grado di aumentare la percorrenza, e non solo, dei veicoli elettrici. Ricordiamo che nel migliore delle situazioni a regime costante il motore termico ha una efficienza massimi del 35% che scende notevolmente in città specie negli stop&go addirittura sotto il 10% ciò significando che solo il 10% dell'energia del carburante viene utilizzata per la trazione della macchina mente il 90% viene disperso e sprecato in calore, attrito, quindi rumore.. 

Il settore specifico EMobility relativo al business dei veicoli elettrici di Eaton, la multinazionale statunitense con sede a Dublino in Irlanda, ha sviluppato una nuova linea di inverter ad alta densità per veicoli elettrici adattati a un'ampia gamma di requisiti e applicazioni dei clienti, per gestire la potenza e la coppia. 

Gli inverter, che  saranno testati da una importante casa automobilistica nel primo trimestre 2019 hanno una potenza di 35 kW per litro (nuova metodologia di misurazione)  e un'efficienza operativa del 98%. La densità di enrgia, unita all'alta potenza dell'inverter e il design compatto e leggero aiutano a massimizzare la massa trasportata, occupando allo stesso tempo il minimo spazio nel veicolo.

Foto: Inverter 150 kW da Business Wire

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Audi Inizia la produzione in serie di motori elettrici in Ungheria

La produzione di motori elettrici è una pietra miliare lungo la strada per la mobilità elettrica per Audi e secondo  Peter Kössler membro del Consiglio di Amministrazione dell'azienda: "La produzione di motori elettrici è strategicamente importante nel processo di trasformazione della società".

Una nuova era sta iniziando ad Audi Hungaria. Martedì scorso, la produzione in serie di motori elettrici è iniziata ufficialmente a Győr. Nel contesto dell'atto simbolico, l'impianto di produzione è stato messo in funzione da Péter Szijjártó, Ministro del commercio estero e degli affari esteri ungherese, Peter Kössler, membro  consiglio di amministrazione per produzione e logistica di AUDI AG, e Achim Heinfling, Amministratore Delegato di AUDI HUNGARIA Zrt. 

I motori elettrici sono prodotti in un impianto di 8.500 metri quadrati di superficie con un concetto innovativo di produzione: gruppo modulare. Circa 100 persone sono attualmente impiegate in questa nuova area. 

Insieme al motore verranno prodotti altri componenti elettronici di potenza, i due alberi, flangia e ingranaggi che trasmettono la potenza alle ruote, due sistemi di azionamento elettrici per ogni asse di Audi  e-tron.

La capacità produttiva attuale è di circa 400 assi con motori elettrici al giorno e può essere gradualmente aumentata. Allo stato attuale, circa 100 persone sono impiegate in questo nuovo settore, potrà essere aumentata a più di 130 entro la fine dell'anno.

Un passo in avanti verso la mobilità elettrica, indubbiamente, ma la strada da percorrere è tanta considerando che Audi Hungaria ha prodotto l'anno scorso 1.965.165 motori l'anno scorso, rendendo l'azienda uno dei maggiori produttori di motori al mondo. Quasi 2 milioni di motori diesel contro i poco più di 140 mila motori elettrici all'anno di questo nuovo impianto dimostra solo che si vuole iniziare. 

Fonte comunicato stampa Audi, audi-mediacenter.com

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40 milioni di dollari per i motori ruota

Ritorna in campo un'azienda che già molti anni fa aveva prodotto motori ruota per la trazione elettrica e ibrida, specificatamente realizzati per le auto, grazie ad un investimento azionario di 40 milioni di dollari USA da parte di un gruppo investitore guidato dai cinesi della Weifu High-Technology Group Co., Ltd., importante produttore di componenti automobilistici diversificati, e da Oak Investment Partners, storico investitore privato di Protean  Electric di Troy, città statunitense del Michigan. 

A metà degli anni dieci del nuovo secolo abbiamo conosciuto i motori ruota sotto il nome originario di PML quando nel 2006 realizzarono un prototipo con 4 ruote motrici elettriche dalle prestazioni e potenza eccezionali per un'auto dalle dimensioni ridotte quali erano quelle della Mini Minor utilizzata come base. Le batterie erano al litio polimeri. Con fatica ma sono riuscito a trovare una foto tra i miei vecchi appunti. Eccola qua sotto.

Qualche anno dopo, nel 2011, hanno esercitato l'inventiva trasformando un veicolo dalle dimensioni ben più grandi, un Pickup All-electric Ford F-150 Truck con 4 ruote motrici già col nome della Protean Electric.

Cosa si propongono investitori e produttori è chiaro, utilizzare un'architettura scalabile PD18, il motore progettato per adattarsi all'interno di un cerchio 18" della ruota, che fornisce la potenza e la coppia necessaria alla propulsione di veicoli ibridi e veicoli elettrici dal segmento C fino alle categorie commerciali leggere. 

Protean ha trovato il modo di integrare i sistemi di frenatura, mantenere contenute le dimensioni dell'elettronica, i sistemi di raffreddamento, tenere fuori acqua e sporcizia e semplificare la comunicazione tra i singoli componenti nelle le ruote. Hanno sviluppato tecnologie per resistere a lungo con una durata del veicolo di 300.000 chilometri, con lo stress normali che comprendono urti e vibrazioni, buche e cordoli.

Seguiremo gli sviluppi per questo prodotto che è molto interessante sia per le auto elettriche pure che ibride.

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Motori ruota, la novità per i veicoli elettrici ibridi bimodali

Se ne parla da molto tempo, tantissimo tempo, più di un secolo, cioè da quando nel lontanissimo 1899   il Dr Ferdinand Porsche realizzò uno dei primi esempi di macchina elettrica, la  Lohner-Porsche, con 2 hub-motors, 2 motori ruota, inseriti nel ruote anteriori.  Il Dr Porsche  aggiunse un motore a benzina realizzando così il primo veicolo "ibrido".

La soluzione del motore ruota inserito nel cerchione di un veicolo risulta essere più semplice e meno complicata da gestire. Si tolgono le due ruote non di trazione di un veicolo con motore termico e le sostituiamo con due ruote di trazione elettrica. In tal modo possiamo gestire al meglio le due modalità di trazione ottimizzandone l'uso, esclusivamente elettrica in città, tradizionale in autostrada. Questo vale ed è possibile per qualsiasi tipo di veicolo, dall'auto personale al furgone trasposto merci, dal bus turistico all'autobus di trasposto pubblico o navetta. Il costo dell'operazione è relativamente contenuto in quanto non si deve rivoluzionare niente, non si deve riprogettare niente da zero, semplicemente si aggiunge un pacco batterie della capacità necessaria e si distribuiscono i pesi allocandole nel modo migliore.

I motori ruota di cui parliamo hanno l'elettronica installata e alloggiata nella struttura del cerchione della ruota dei veicoli, rendendo ancora più semplice l'operazione.

Motore ruota da 7,5 kW

Semplicità e razionalizzazione di sistema.

Elettronica di controllo inserita nel cerchione.

Naturalmente è possibile utilizzare i motori su un veicolo elettrico al 100%.

 Per ulteriori informazioni sulle caratteristiche dei motori ruota Vi rimando alla pagina web a questo indirizzo.

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Motori ruota, una semplificazione per i veicoli elettrici e ibridi bimodali

Ho sempre pensato che i motori ruota fossero l'innovazione tecnologica di svolta per la mobilità elettrica. Non è certo una novità assoluta, oramai non c'è più niente da inventare, è già stato fatto tutto nella lunga storia della mobilità elettrica. Quello che può essere considerata una novità è applicare una certa tecnologia e produrre in serie.
Riparliamo qui del il motore ruota. Come dicevamo sopra, non è un'invenzione di oggi, lo ricordiamo montato nel lontanissimo 1899 sulla Lohner-Porsche, uno dei primi esempi di macchine elettriche che Dr Ferdinand Porsche aveva idea di sviluppare, con 2 hub motors, 2 motori ruota, inseriti nel ruote anteriori.

Il Dr Porsche poi aggiunse un motore a benzina per realizzare il primo veicolo "ibrido".

Probabilmente è  finalmente arrivato il momento di riprendere l'argomento dei motori ruota per inserirli in un contesto moderno che potrebbe essere una rivoluzione assoluta.

Una rivoluzione? E' una esagerazione? Non credo. Basta prendere in considerazione due cose semplici semplici, intuitive, tecniche.
I motori ruota di cui parliamo hanno l'elettronica installata e alloggiata nel contesto del cerchione della ruota dei veicoli per cui risulta essere:

- estremamente semplice trasformare tutte le auto termiche che esistono, sia su strada che ancora chiuse nelle vetrine degli autosaloni,  in auto ibride bimodali. L'operazione è semplice, si tolgono le 2 ruote posteriori non di trazione e si aggiungono semplicemente 2 motori ruota. Un  pacco batteria per coprire le esigenze di percorrenza di funzionamento in modalità esclusivamente elettrica. Ciò significa che l'auto ha la percorrenza consueta data dal carburante che dentro il serbatoio per i trasferimenti autostradali o extraurbani e la possibilità di essere utilizzata la stessa vettura ad emissioni locali zero, in modalità esclusivamente elettrica, in città a velocità consentita.

- estremamente semplice trasformare  tutti i veicoli esistenti nella conformazione spinta dai motori termici in elettrici puri a 2 o 4 ruote motrici, togliendo l'ambaradan termico e aggiungendo 2 motori ruota di trazione o addirittura 4 motori ruota. Batterie in quantità desiderata.

Semplicità e razionalizzazione di sistema.

Motore ruota da 7,5 kW

Per ulteriori informazioni sulle caratteristiche dei motori ruota Vi rimando alla pagina web a questo indirizzo.

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Auto elettriche, in arrivo uno standard unificato

Il Giappone quando ha intenzione di sviluppare un settore industriale strategico per il futuro si muove compatto puntando all'obiettivo senza privarsi del piacere di armare tutte le pedine della scacchiera a sua disposizione a partire dalle competenze industriali fino agli esecutori più alti della programmazione governativa. Capito che il settore automotive elettrico è quello che avrà buone chance per ottenere il primato nel prossimo futuro si punta ad ottenere la standardizzazione a livello mondiale del sistema di ricarica giapponese in contrapposizione con quelli esistenti europei, americani fino ai cinesi che stanno per entrare in competizione con un loro sistema. 

Il braccio di ferro che si sta sviluppando tra le società giapponesi e rivali negli Stati Uniti e in Europa rispetto agli standard globali per la ricarica dei veicoli elettrici tecnologie sta muovendo le alte sfere ministeriali nipponiche.
Il protocollo CHAdeMO spinto dai giapponesi, già dal marzo 2010, sta per essere soppiantato dall'accordo tra otto principali case automobilistiche Statunitensi e  tedesche, tra cui General Motors e Volkswagen, che hanno presentato un  proprio standard, chiamato il sistema di carica combinata  (Combo -  Combined Charging System), all'inizio di questo mese. La posizione dell'ACEA - European Automobile Manufacturers Association è espressa in questo documento PDF.
Mentre lo standard CHAdeMO è caratterizzato dall'uso di settori  separati nella spina e nella presa elettrica per le ricariche veloci e  normali, lo standard Combo utilizza un connettore per la ricarica veloce e normale. L'associazione costituito da case automobilistiche giapponesi e altre aziende che lavorano nel capo elettrico, come la Nissan Motor Co. e la Mitsubishi Motors Corp. che producono  veicoli elettrici di massa, e la Tokyo Electric Power Co. attualmente hanno ruoli principali avendo generatola necessità di installare colonnine a ricarica rapida ed avendone già installate oltre 1.400 caricabatterie rapido in Giappone e all'estero.

Il quotidiano online Asahi Shimbun ci informa che Toshiyuki Shiga, Chief Operating Officer di Nissan e  presidente dell'Associazione  CHAdeMO  ha incontrato Motohisa Furukawa, ministro giapponese per le politiche nazionali, a marzo, e ha ottenuto l'appoggio del governo per una campagna per fare dello standard giapponese la norma globale.

Una decisione per  la ricarica veicoli elettrici dovrebbe essere presa entro l'estate 2013 dalla Commissione Elettrotecnica Internazionale ( International Electrotechnical Commission), che ha il compito di decidere gli standard nella tecnologia elettrica. Sarà una bella lotta, poiché come detto sopra, anche la Cina, così come il Giappone e la US-tedesca Alliance, sta mostrando la sua intenzione di sviluppare un proprio standard.

Se dovesse prevalere lo standard l'US-tedesco, le aziende giapponesi potrebbero essere costrette a sostituire gli impianti di ricarica e di accettare lo smacco di avere sprecato ingenti investimenti. Alcuni in Giappone stanno esaminando la possibilità di ospitare entrambi i metodi sotto gli standard globali e garantire la compatibilità tra di loro.

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Due importanti ricerche e applicazioni per i veicoli elettrici

Una ricerca in atto da parte di un team di ricercatori provenienti dagli Stati Uniti e Cina,  tra cui ricercatori della Penn State University, la University of New Mexico, SUNY Binghamton, General Motors Technical Center, Università di Wuhan (Cina), e la Pacific Northwest National Laboratory,  ha permesso lo sviluppo di un materiale composito di polimeri e grafene (qui, qui) che avrebbe delle straordinarie potenzialità nella fase di carica/scarica, si parla di 100C, almeno per le celle attualmente sperimentate di 100 mAh /g,. Materiale adatto per le batterie agli ioni di litio. Teoricamente sono in grado di ricaricarsi in pochi secondi, in pratica si ricaricano in 16 secondi. Detto questo non resta che aspettare la maturazione del prodotto e il suo miglioramento (225 mAh/g è il top della densità di energia teorica, 177 quella possibile) per essere applicabile sui veicoli elettrici, aumentando la capacità delle singole celle alle dimensioni ottimali anche se alla fine andrà a scapito dei tempi di ricarica e del peso. Tempi di ricarica sotto i 10 o i 5 minuti sarebbero del tutto accettabili, più che congrui.

I polimeri elettroattivi sono una nuova generazione di  materiali catodici  "verdi" per batterie al litio ricaricabili. Lo sviluppo di materiali nanocompositi combinando grafene con due promettenti materiali catodici polimerici, poli(anthraquinonyl) solfuro e poliammide, per migliorare le loro performance. I materiali nanocompositi polimero-grafene sono stati sintetizzati tramite un semplice polimerizzazione in situ in presenza di fogli di grafene. I fogli di grafene altamente dispersi nel nanocomposito  migliora  drasticamente  la conducibilità elettronica e permette all'attività elettrochimica del catodo polimero di essere utilizzata in modo efficiente. Ciò consente ultraveloci cicli di carica / scarica grazie al materiale composito in grado di fornire più di 100 mAh / g entro pochi secondi.

Altra ricerca che però in questo caso è sulla soglia della produzione è il motore sincrono a magneti permanenti da 11 kW di potenza, studiato dalla Hitachi, che non ha bisogno delle terre rare (neodimio e disprosio) per avere un'alta efficienza, 93%. Ricordiamo tutti il problema costituito dal contingentamento delle terre rare messo in atto recentemente dalla Cina e la conseguente azione dei giapponesi per controbattere la scarsità delle terre rare incrementando gli investimenti sulla ricerca per velocizzare la transizione. I lamierini magnetizzati statorici utilizzati nel motore sono di materiale di ferro amorfo che hanno il 10% in meno di perdite dei tradizionali lamierini convenzionali elettromagnetici di acciaio. 

L'azienda ha stabilito che il 2014 sarà l'anno d'inizio per la commercializzazione del motore per le applicazioni industriali.

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Auto elettriche per superare i black-out

Non è certo da considerare come un passo avanti significativo verso la Smart-Grid ma comunque lo possiamo classificare come un oggetto utile per risolvere i problemi dei black-out futuri, forse sempre più probabili quando avremo problemi di approvvigionamento dei combustibili classici per la produzione di energia elettrica nelle centrali termoelettriche. Il gadget in questione è una apparecchiatura che la Mitsubishi mette a disposizione dei possessori dell'auto elettrica plug-in I-MiEV e consiste in un alimentatore da 1,5 kW di potenza in grado di trasferire l'energia immagazzinata dalle batterie a litio ioni montate sull'auto agli elettrodomestici di casa in caso di emergenza. Secondo la Mitsubishi le batterie da 16 kWh, grazie all'alimentatore MiEV Power BOX 1500 Watt Power Feeder con uscita da 15 A, sarà in grado di garantire 5-6 ore di alimentazione per una famiglia media giapponese. 

Il prezzo (consigliato) è 149.800 yen pari 1.357 euro al cambio di oggi. Per il momento viene consegnata solo in Giappone.

Le specifiche

Dimensioni esterne  395 millimetri x 334 millimetri x 194 millimetri
Lunghezza cavo di allacciamento 1.7 m
Peso 11,5 kg (unità 9,5 kg, cavo 2 kg)
Tensione 100V AC
Max. potenza di uscita 1.500 W (15 Amp) 

Morsetti di uscita (100V AC socket) Uno



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Accumulare energia con i volani, le Flywheel

Su TOD (The Oil Drom) possiamo leggere un interessante articolo Energy Storage - Flywheel  sulle ruote libere o volani utilizzati per accumulare energia cinetica per restituirla al momento opportuno come energia elettrica. 

I volani sono meccanismi molto semplici. Se si dispone di una bicicletta si può vedere come funziona quando solleviamo da terra una delle sue ruote facendola girare. Se il mozzo della ruota è in buono stato la ruota continua a girare per un bel po' di tempo fino a quando glielo permette l'attrito dell'aria e la resistenza del mozzo.

Concetti di base

Efficienza - carico e scarico sono realizzate con perdite molto piccole, un sistema di storage con un volano elettrico può avere efficienze fino al 97%; 

Risposta veloce - può tempestivamente accumulare grandi quantità di energia, e altrettanto rapidamente restituirle; 

Lifetime - i primi volani costruiti nel XVIII secolo per l'industria ferroviaria funzionano ancora oggi. 

Manutenzione / smantellamento - i volani sono conservati in contenitori sottovuoto,  non pongono problemi di riciclaggio  o  di disattivazione   chimica.

Le prime applicazioni commerciali fecero nascere le prime delusioni mettendo in luce i principali svantaggi dei volani:
Peso - i volani in lega possono facilmente pesare diverse tonnellate, per applicazioni di trasporto possono rappresentare un problema serio, a causa della inerzia che impongono alle accelerazioni e frenata; 

Fallimento - se un volano per qualche motivo non riesce a funzionare ad alta velocità rotazione, si disintegra, mandando  schegge velocissime come proiettili in direzioni casuali. Per evitare danni essi devono essere mantenuti all'interno di un contenitore blindato, aggiungendo ulteriore peso al sistema; 

Cuscinetti - cuscinetti in lega hanno dimostrato una usura molto rapida, riducendo  l'efficienza  e poi rendendo inutile il volano; 

Momento angolare - la quantità di moto 'trattenuto' nel volano agirà contro i cambi di direzione, che nei mezzi di trasporto rappresenta un handicap vero e proprio. 

Per quanto scritto sopra ho sempre considerato i volani in senso positivo per l'accumulo stazionario, non certo  utilizzabili nei veicoli elettrici, soprattutto per la loro grande capacità di assorbire energia e restituirla altrettanto rapidamente ma sempre e comunque per brevi periodi, in associazione per stabilizzare e compensare, per esempio, gli sbalzi procurati negli impianti solari fotovoltaici ed eolici anche di grandi dimensioni. 

Questo tipo di  tecnologia, comunque, l'abbiamo vista nelle auto da corsa in Formula1 sotto il nome di KERS (Kinetic Energy Recovery System).

L'articolo su TOD mette in evidenza il fatto che i volani sono perdenti rispetto alle batterie agli ioni di litio per quanto riguarda la densità di energia volumetrica e ponderale, ma risultano vincenti per l'erogazione di energia in unità di tempo.


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GM mira a diventare il più importante produttore di motori elettrici negli USA

Dal comunicato stampa della General Motors Media apprendiamo che la General Motors si appresta a diventare la prima casa automobilistica statunitense ad avere un progetto dedicato alla progettazione di un motore elettrico per la trazione e a costruirlo nei propri stabilimenti. Questo permetterà di abbattere i costi e tenere sotto controllo lo sviluppo della tecnologia motoristica destinata ad essere montata sia nei veicoli ibride che elettrici del prossimo futuro.

Il progetto della GM per la produzione negli Stati Uniti di motori elettrici e relativi componenti per i motori elettrici è stato selezionato nel mese di agosto dal Dipartimento dell'Energia per la concessione di 105 milioni di dollari. L'ammontare totale dell'investimento è di 246 milioni dollari considerando il proprio investimento ed il contributo statale.

Contemporaneamente GM adotta una strategia per le batterie coltivando partnership con i fornitori per realizzare più velocemente innovazioni di quanto mai sia stato fatto nel passato. Il loro obiettivo è 'semplicemente' quello di rendere GM leader nel settore automobilistico dei motori elettrici, leadership che ritengono essere un fattore chiave sia per il successo aziendale che per sollevare la nazione dalla dipendenza del petrolio.

Leggere anche:

Ford sviluppa nuovi motori elettrici

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