RICERCA ITALIANA     

Programma di ricerca

L'INNOVAZIONE DELLE TRASMISSIONI MECCANICHE PER LA RIDUZIONE DEI CONSUMI ENERGETICI

Università di riferimento

Politecnico di TORINO - MECCANICA - TORINO(TO)

Responsabile dell'Unità di ricerca

Mauro VELARDOCCHIA

Descrizione

Il progetto di ricerca dell'Unità di Torino è finalizzato alla sperimentazione, con banchi hardware-in-the-loop (HIL), di sistemi di trasmissione automobilistica innovativi in merito all'incremento del rendimento. L'Unità di Torino ha sviluppato, nel corso di attività di ricerca svolte in cooperazione con costruttori automobilistici, un modello matematico della dinamica del veicolo, positivamente validato sperimentalmente. Ha inoltre sviluppato un banco prova HIL di componenti e di sistemi di trasmissione automobilistici completi in grado, attualmente, di effettuare prove sperimentali che riproducano buona parte delle condizioni dinamiche di un veicolo e, pertanto, delle condizioni operative dei componenti della trasmissione.
L'attività dell'Unità di Torino prevede due aspetti principali.
Innanzitutto l'Unità renderà disponibile alle altre Unità di ricerca un modello di dinamica del veicolo nel quale integrare i modelli provenienti dalle Unità di Bari, Palermo e Roma, in modo da valutare le prestazioni ottenibili dai rispettivi sistemi oggetto di attività di ricerca in relazione alla dinamica del veicolo complessiva. Questa integrazione consentirà di valutare a calcolo l'effettivo miglioramento del rendimento del veicolo nel rispetto degli obiettivi prestazionali complessivi. I risultati ottenuti a calcolo valendosi di cambi innovativi saranno confrontati con le prestazioni attualmente ottenute valendosi di cambi meccanici tradizionali, disponibili presso l'Unità proponente. Successivamente si procederà, congiuntamente alle Unità indicate, alla elaborazione dei modelli in una versione idonea per applicazioni real-time. Questa operazione consentirà di disporre di un modello di veicolo completo di sistemi di trasmissione innovativi, che potrà essere utilizzato nel banco hardware-in-the-loop (HIL) dell'Unità di Torino per la misura delle caratteristiche di veicoli equipaggiati con sistemi di controllo attivo della stabilità. Questo obiettivo permetterà di disporre, al termine dell'attività, di un banco di prova che consenta lo studio delle possibili conflittualità introdotte dalla coesistenza di sistemi di trasmissione dedicati al controllo della trazione con sistemi di frenatura dedicati al controllo attivo della stabilità.
Il secondo aspetto della ricerca prevista dall'Unità di Torino riguarda il completamento in ottica HIL del banco di prova di sistemi di trasmissione già allestito presso il Laboratorio dell'Unità medesima inizialmente come banco di prova di componenti di cambi robotizzati. Questa attività sarà svolta in stretta collaborazione con l'Unità di Firenze riguardo alle metodologie sperimentali da adottare per condurre indagini su trasmissioni innovative di tipo automobilistico (Torino) e ferroviario (Firenze).
L'Unità di Torino dovrà sviluppare l'allestimento sperimentale del banco di prova in ottica di caratterizzazione del rendimento dei cambi innovativi che saranno proposti dalle altre Unità di ricerca.
Questa attività richiede sia un completamento della strumentazione di misura delle coppie applicate in ingresso ed in uscita dai sistemi in prova e della motorizzazione del banco, sia lo sviluppo di una metodologia di sperimentazione che consideri differenti condizioni dinamiche del veicolo alle quali, tramite HIL, sottoporre i sistemi innovativi sia, infine, di concepire quanto attiene al condizionamento termico dei sistemi innovativi, in modo da evidenziare la dipendenza del loro rendimento da tale importante parametro. Aspetti quali il rilievo delle temperature interne ai sistemi in prova richiederanno particolari cure sperimentali in ordine all'equipaggiamento telemetrico che, prevedibilmente, dovrà essere introdotto nel banco esistente.
In merito all'utilizzo del banco, è prevista una stretta collaborazione con l'Unità di Roma, finalizzata a verificare sperimentalmente l'efficacia deglli interventi che tale Unità adotterà sul dispositivo di robotizzazione del cambio per incrementarne le prestazioni. L'uso del dispositivo in condizioni di funzionamento sperimentalmente ricostruite attraverso il banco HIL, consentirà all'Unità di Roma di valutare l'effetto che il funzionamento determina sull'usura del dispositivo. La collaborazione con le Unità di Bari e di Palermo sarà particolarmente stretta in merito alla caratterizzazione del rendimento dei cambi innovativi, analizzati in condizioni di dinamica del veicolo ricostruite tramite il banco HIL.

I risultati attesi dalla attività svolta dall'Unità proponente, in collaborazione con le altre Unità, sono i seguenti:
1. modelli funzionali di autoveicoli completi di sistemi di trasmissione meccanica innovativi;
2. modelli di dinamica dell'autoveicolo completi di sistemi di trasmissione meccanica innovativi, idonei a essere impiegati in applicazioni sperimentali real-time;
3. misura a banco Hardware-in-the-loop del rendimento dei sistemi di trasmissione innovativi al variare delle condizioni di dinamica del veicolo ed in funzione delle condizioni termiche;
4. verifica sperimentale della non conflittualità e delle potenzialità introducibili dall'integrazione di sistemi di trasmissione innovativi con sistemi di controllo della stabilità;
5. completamento del banco di prova HIL per lo studio dell'integrazione di sistemi di trasmissione innovativi nella dinamica dell'autoveicolo

Il programma dell'Unità di Ricerca può essere suddiviso nelle seguenti cinque fasi. Tra parentesi si indicano sia il tempo previsto di massima sia il costo orientativo previsto per ciascuna fase:

1. modelli funzionali di autoveicoli completi di sistemi di trasmissione meccanica innovativi(tre mesi – 5000Euro);
2. modelli di dinamica dell'autoveicolo completi di sistemi di trasmissione meccanica innovativi, idonei a essere impiegati in applicazioni sperimentali real-time(tre mesi – 5000Euro);
3. misura a banco Hardware-in-the-loop del rendimento dei sistemi di trasmissione innovativi al variare delle condizioni di dinamica del veicolo ed in funzione delle condizioni termiche (collaborazione continua per tutto il progetto - 30000Euro);
4. verifica sperimentale della non conflittualità e delle potenzialità introducibili dall'integrazione di sistemi di trasmissione innovativi con sistemi di controllo della stabilità (sei mesi – 10000Euro);
5. completamento del banco di prova HIL per lo studio dell'integrazione di sistemi di trasmissione innovativi nella dinamica dell'autoveicolo (dodici mesi – 30000Euro)