Powertrain innovativi made in Italy

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Modello del motoriduttore Bonfiglioli installato sul Ducato.
Modello del motoriduttore Bonfiglioli installato sul Ducato.

La mobilità è oggi un tema importante sia dal punto di vista sociale sia per i suoi risvolti economici. Come sempre, però ogni medaglia presenta il suo rovescio: a fronte di esigenze sempre più ampie di mobilità (trasporto passeggeri, consegna delle merci, servizi socialmente utili, ecc…) il massiccio incremento del traffico veicolare crea problemi di inquinamento atmosferico e acustico, intasamento delle strade, elongazione dei tempi di viaggio. E sempre più spesso capita di assistere, contemporaneamente, a massicce campagne da parte delle case produttrici per incentivare l’acquisto di autoveicoli e a restrizioni alla circolazione degli stessi da parte degli enti pubblici.

La società Bonfiglioli ha presentato un prodotto innovativo che, anche se non risolverà totalmente il problema del traffico, promette però di fornire un valida soluzione ai problemi di inquinamento anzidetti.Per avere qualche notizia in più abbiamo rivolto qualche domanda all’ing. Massimo Palomba, Mechatronic Product Manager di Bonfiglioli riduttori Mobile and Wind Solutions.

Certamente tutti conoscono Bonfiglioli ma forse ci può fornire qualche informazione più precisa sull’attività dell’azienda…

Bonfiglioli Riduttori è un’azienda internazionale con base a Bologna che è tra le aziende leader per la progettazione e realizzazione di sistemi di trasmissione (riduttori di velocità a comando elettrico e idraulico). Nel 2015 ha avuto un fatturato di 730 milioni di euro, il più alto nella storia del gruppo fondato nel 1956, e conta ad oggi circa 3.500 dipendenti a livello mondiale. Uno dei focus aziendali, all’interno della Divisione chiamata “Mobile & Wind Solutions”, è la cosiddetta elettromobilità che si occupa di progettare e realizzare trasmissioni innovative, silenziose ed efficienti per macchine operatrici e veicoli commerciali. È proprio nell’ambito dell’elettromobilità che si svolge il progetto del powertrain per Ducato ibrido.

Recentemente avete partecipato a un convegno organizzato con altre aziende per presentare un prodotto innovativo, ovvero un powertrain per Ducato ibrido; ci può descrivere le caratteristiche costruttive e funzionali di questo prodotto in maniera approfondita?

Tra le attività pertinenti al settore dell’elettromobilità, Bonfiglioli Riduttori è socio del Polo Innovazione Automotive (www.innovazioneautomotive.eu) che raccoglie in un consorzio diverse aziende attive nel settore della filiera dei componenti per l’industria dell’auto e dei veicoli commerciali. Nell’ambito di un progetto finanziato dal Ministero dell’Ambiente e collaborando con altri partner appartenenti al Polo, è stato sviluppato un powertrain applicabile ai veicoli commerciali leggeri trasformati – nel caso specifico viene utilizzato un Nuovo Ducato FCA – che consentirà un uso “bimodale”. In pratica, la normale propulsione endotermica sull’avantreno del furgone viene integrata al bisogno da un assale composto da un motore elettrico con potenza nominale di 35 kW accoppiato a un riduttore differenziale con rapporto di trasmissione fisso di 1:15. Questa soluzione, mediante giunti omocinetici e semiassi, fornisce trazione al posteriore del veicolo. In questo modo, quando la macchina si trova nei centri urbani, si può attivare la propulsione elettromeccanica e circolare in modalità “pura elettrica” raggiungendo velocità fino a 70 km/h ma, ancora più importante, avendo zero emissioni e senza produrre alcun rumore.

Cosa differenzia questo powertrain da altri analoghi e/o precedenti?

Diagramma funzionale del Fiat Ducato ibrido. Lo sviluppo è stato effettuato in co-engineering con Tecnomatic, costruttore del motore elettrico, per combinare al meglio le mappe di efficienza di motore e riduttore.
Diagramma funzionale del Fiat Ducato ibrido. Lo sviluppo è stato effettuato in co-engineering con Tecnomatic, costruttore del motore elettrico, per combinare al meglio le mappe di efficienza di motore e riduttore.

Il powertrain Bonfiglioli è all’avanguardia rispetto a soluzioni analoghe fornendo la possibilità di recupero di energia verso la batteria e anche la predisposizione per la funzione “electric 4 wheel drive”, attivabile fino a 25 km/h, per avere un “boost” di coppia. Tale funzione sarà gestita da un sincronizzatore, e sarà in grado di fornire 2.000 Nm addizionali alle ruote posteriori, utili in situazioni di scarsa trazione o percorsi impegnativi di salita. Ciò che caratterizza maggiormente questa soluzione tutta italiana è l’ottimizzazione del design sotto tre punti di vista: efficienza, rumorosità e pesi/dimensioni. Innanzitutto è stato fatto un co-engineering con Tecnomatic S.p.A., costruttore del motore elettrico, per combinare al meglio le mappe di efficienza di motore e riduttore. Per quanto riguarda la rumorosità è stata fatta una cosiddetta analisi NVH (Noise, Vibration & Harshness) anche traendo esperienza da altri prodotti Bonfiglioli ingegnerizzati su cicli di utilizzo urbani “NEDC”. Per i pesi e le dimensioni si è sfruttato l’expertise negli housing lightweight in fusione di alluminio, già usato nel gruppo Bonfiglioli da decenni, e l’utilizzo di tecnologie per il motore elettrico che consentono di aumentare la densità di potenza. Il riduttore ha un peso di 35 kg, discreto risultato per una trasmissione capace di trasmettere 3.000 Nm di coppia massima. Tutto il sistema, inclusi inverter e batterie oltre naturalmente al motoriduttore, porta un incremento di peso al veicolo inferiore a 200 kg.

Quali sono i vantaggi che FCA trarrà dall’adozione di questo powertrain?

Il vantaggio principale per il costruttore automotive sta proprio nelle dimensioni e pesi contenuti che consentono l’installazione del powertrain Bonfiglioli sulle versioni di serie, senza la necessità di apportare cambiamenti al veicolo che esce dalla linea di produzione standard. I componenti sono studiati per integrarsi allo chassis e ciò si presta a far realizzare l’attività per rendere il veicolo commerciale “bimodale” da una società trasformatrice, analogamente a quanto succede per gli impianti a metano.                    

 C’è la possibilità di fare anche un confronto economico con prodotti concorrenti? Il nuovo powertrain sarà un prodotto economico o costoso?

Ciò che caratterizza maggiormente questa soluzione tutta italiana è l’ottimizzazione del design sotto tre punti di vista: efficienza, rumorosità e pesi/dimensioni.
Ciò che caratterizza maggiormente questa soluzione tutta italiana è l’ottimizzazione del design sotto tre punti di vista: efficienza, rumorosità e pesi/dimensioni.

I costi e i pesi aggiuntivi dovuti all’installazione dei componenti che rendono bimodale il furgone devono essere compensati dai vantaggi in termini di risparmio di carburante ed emissioni (ridotte del 40%), e dalla possibilità di utilizzare la macchina in aree o zone dove altrimenti sarebbe vietato. Quindi, anche su questo aspetto le dimensioni e i pesi contenuti del prodotto sviluppato rappresentano un vantaggio. Alcune scelte di design, come il semplice layout del riduttore ad assi paralleli due stadi e la possibilità di far lavorare il motore elettrico fino a 8.000 giri per minuto sono state fatte avendo in mente il fattore economico. Infine, il prodotto risulta modulare e scalabile su differenti versioni: ad esempio, il motore elettrico può essere realizzato con o senza magneti permanenti, e con diverse lunghezze di parti attive (statore/rotore). A livello di sistema, invece, si possono adottare diverse strategie di raffreddamento, arrivando ad evitare l’installazione del circuito di “liquid cooling” del motoriduttore, e si può modificare il livello di energia immagazzinato nelle batterie al litio variandolo da 13 a 36 kWh a seconda delle esigenze energetiche. In pratica, non si è disegnato un powertrain ma una piattaforma tecnologica scalabile anche dal punto di vista economico, è infatti ormai diffusa l’idea che in questa fase tecnologica di elettrificazione solo delle soluzioni modulari e flessibili applicabili a più tipologie di veicolo possono raggiungere volumi di produzione di livello industriale.    

 Il prodotto è già disponibile, ovvero FCA può già montarlo sui propri furgoni?

Il prodotto è disponibile; una delle unità è installata su un veicolo utilizzato come dimostratore che è stato messo a disposizione nell’ambito del progetto da FCA stessa, in quanto anch’essa socia del Polo Innovazione Automotive insieme a Bonfiglioli Riduttori. Il roll out sulla produzione è ancora in fase di discussione.

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