PSA - Hybrid4

[J-Gian]

Finalmente qualcosa d'interessante a Autoblog

Dentro l'Hybrid 4 del gruppo PSA

Le nuove auto hanno componenti che, anche se non nuovi in assoluto, sono specificamente studiati per loro. Vediamo più in dettaglio il riduttore usato dal sistema Hybrid 4 del gruppo PSA.
Il gruppo in questione ingloba il riduttore a ingranaggi, il differenziale e una frizione (o meglio, un innesto) a comando elettromeccanico. Il produttore è GKN Driveline, una multinazionale molto attiva nel settore delle trasmissioni ma con forti interessi anche nel campo dei materiali sinterizzati e nell’aerospaziale.
Un fornitore più che qualificato, quindi, in grado di produrre sistemi completi per tutti i player del combattutissimo settore automotive: secondo le informazioni rilasciate da GKN oltre il 60 % delle novità presentate nello scorso Salone di Parigi erano equipaggiate con componenti del Gruppo.

Questo sistema è stato studiato specificatamente per un impiego innovativo: si tratta infatti di una parte importante del sistema Hybrid 4, che equipaggerà diverse vetture del gruppo PSA. La prima applicazione che verrà immessa sul mercato, nella primavera del prossimo anno, è la Peugeot 3008 Hybrid 4, già presentata su Autoblog anche dal punto di vista tecnico, e altre ne seguiranno.
Ricordiamo come lo schema Hybrid 4 sia un ibrido parallelo che prevede una precisa suddivisione - non soltanto dei ruoli – fra il motore termico e quello elettrico. Essi infatti si spartiscono, per così dire, anche gli assali: al Diesel va quello anteriore mentre l’elettrico agisce sulle ruote posteriori.

Uno schema abbastanza nuovo, che rinuncia a qualsiasi collegamento meccanico fra i due propulsori in favore di una gestione totalmente elettronica e che permette anche l’uso in modalità ZEV (Zero Emissions Vehicle) completamente elettrica e l’implementazione della trazione integrale e di quella ibrida, con l’elettrico che interviene se e quando serve.

Il compito probabilmente più importante è quello di disconnettere il motore elettrico quando non è in funzione, in modo da non trascinarlo a spese di quello termico. Questo “parassitismo” è invece ben accetto e, anzi, desiderato durante i rallentamenti e le frenate, quando la rotazione passiva del motore elettrico permette di generare energia utile per ricaricare le batterie.
Il gruppo GKN ha uno speciale innesto a “dente di cane” (Dog Tooth Clutch, che corrisponde grossomodo ai nostri “innesti frontali”) che permette di collegare o scollegare velocemente il motore elettrico a seconda delle necessità. Questa connessione sfrutta l’esperienza che il produttore ha maturato nello sviluppo di differenziali bloccabili per tutti gli impieghi.

Il disinnesto del motore elettrico, un Bosch sincrono a magneti permanenti, è necessario anche per controllarne il regime di rotazione. Le velocità consentite dal motore Diesel ed il rapporto di riduzione fisso porterebbero infatti al superamento dei pur elevati (i motori elettrici, con i loro organi interni ben bilanciati che si muovono di puro moto rotatorio, possono girare molto in “alto”) regimi massimi ammessi. La soglia di velocità oltre la quale il motore elettrico è comunque disconnesso è fissata a 120 km/h.
Al gruppo GKN non è però richiesto soltanto il puro inserimento/disinserimento del motore elettrico: l’operazione dev’essere infatti il più possibile soft e inavvertibile per i passeggeri. Per riuscire nell’operazione il motore elettrico deve essere prima portato al giusto regime: solo a questo punto l’innesto potrà avvenire, in un tempo minore di mezzo secondo.
L’elettronica di controllo del motore dovrà quindi conoscere la velocità del veicolo e, sempre che essa non sia superiore al consentito, pilotare il motore elettrico in modo che il suo regime corrisponda a questa velocità.
Questa “conoscenza” richiede perciò un sensore, tipicamente ad effetto Hall, che converte variazioni di campo magnetico in variazioni di tensione. Il suo principio di funzionamento lo rende però sensibile al campo generato dall’elettromagnete che aziona l’innesto, l’influsso del quale potrebbe alterare i dati.
I tecnici di GKN hanno risolto il problema con un modellamento preciso dei campi magnetici e ripetute prove volte a dimensionare correttamente il sensore e la bobina di azionamento. Anche il consumo energetico del meccanismo d’innesto dev’essere basso, per non vanificare, seppur parzialmente, i benefici della tecnologia ibrida.
Come spiegato da Robert Genway-Haden, Product Technology Director di GKN, quando avviene l’innesto si rileva un picco nell’assorbimento della corrente mentre il consumo per mantenere l’accoppiamento è molto ridotto. L’unità consente da trasmettere coppie fino a 1.500 Nm e potrà essere perciò usata anche con motori elettrici più prestanti.
GKN ha già lavorato, con Mazda e Nissan, a sistemi simili fin dal 2002 ma in condizioni molto diverse. I motori erano meno potenti (3 – 5 kW contro i 27 di quello dell’HYbrid 4), i rapporti di riduzione più alti, le velocità del veicolo all’atto dell’innesto/disinnesto più basse e si era usata una frizione in bagno d’olio.
Ultima annotazione: il gruppo è prodotto in Italia, nello stabilimento GKN di Brunico.

giovedì 28 ottobre 2010 da Nicodemo Angì

Dentro l'Hybrid 4 del gruppo PSA

Peugeot 3008 HYbrid 4: tecnica della crossover ibrida diesel


La Peugeot 3008 HYbrid 4, crossover ibrida diesel, incorpora accorgimenti tecnici piuttosto interessanti: vediamone insieme qualcuno. “Caro automobilista, ti piacerebbe una 4 ruote motrici con 200 CV ma capace di consumare anche meno di 4 litri di gasolio per 100 km, con emissioni di soli 99 g/km di CO2?” La risposta penso sia scontata ma ciò che è veramente interessante è la maniera con la quale questi numeri (ancora da verificare, soprattutto consumi ed emissioni) vengono ottenuti. L’auto in questione è la versione ibrida della conosciuta Peugeot 3008, individuata dal suffisso HYbrid 4 e molto innovativa: la Casa del Leone dichiara infatti che si tratta della prima crossover ibrida con motore Diesel al mondo.
Se il vocabolo crossover non richiede analisi particolari, l’accoppiata “ibrido Diesel” stimola qualche ulteriore riflessione.

Un’auto ibrida riunisce in sé sistemi diversi di generazione dell’energia meccanica necessaria per il suo movimento e attualmente questa parola è praticamente il sinonimo di “motore a scoppio + motore elettrico”.
La 3008 HYbrid 4 non fa eccezione, accoppiando al tradizionale – anche se molto perfezionato e ulteriormente ottimizzato - Diesel HDi FAP da 163 CV un motore elettrico a magneti permanenti. Una prima innovazione è rilevabile già nella scelta dell’unità termica, dato che i Diesel erano stati finora poco usati nei veicoli ibridi. Essi, infatti, hanno già un alto rendimento intrinseco, sono mediamente più costosi di un benzina e manifestano un avviamento ed uno spegnimento piuttosto ruvidi e sobbalzanti.

Una certa scioltezza nello “start & stop” è infatti richiesta in queste applicazioni, dato che un ruolo non trascurabile nella riduzione di consumi ed emissioni perseguito da questa architettura è da ricondurre proprio allo spegnimento del motore termico nelle soste. La questione è stata affrontata, oltreché con una sofisticata gestione elettronica dell’iniezione, adottando un alternatore reversibile, in grado cioè di funzionare anche come motorino d’avviamento. La sua potenza - 8 kW, quasi 11 CV – permette sia un facile avviamento del Diesel HDi da 2 litri sia un’efficace ricarica del pacco batterie Ni-MH che alimenta il motore elettrico, oltreché alimentare il motore elettrico nel funzionamento 4 WD.

Le macchine elettriche hanno generalmente un alto rendimento (anche quando sono reversibili, come in questo caso) ed è perciò ragionevole supporre che la potenza elettrica erogata come generatore non sia molto diversa da quella meccanica generata durante l’avviamento. Potenze così elevate richiedono un funzionamento a tensione molto superiore ai consueti 12 V nominali del classico accumulatore al piombo, dato che il valore della potenza elettrica, nei circuiti a corrente continua, è esprimibile con buona precisione moltiplicando la tensione per l’intensità della corrente.
Un asciugacapelli da 1.200 W se alimentato a 100 V si “accontenterebbe” di 12 A ma collegandolo ad una batteria a 12 V il suo assorbimento balzerebbe a 100 Ampere, prosciugandola in breve tempo e richiedendo inoltre per il collegamento cavi grossi come cime d’ormeggio! È per questo che gli elementi Nickel metal-idrato della 3008 HYbrid 4 sono collegati in serie per ottenere una tensione di 200 V, cosa che permette loro di erogare 1 kW con soli 5 A.

Un inverter alimenta il motore elettrico gestendolo con tensioni comprese fra 150 e 270 V mentre un convertitore abbassa la tensione ai consueti 12 V per i servizi di bordo, che possono anche contare su un tradizionale elemento al piombo.

Il motore elettrico è un’unità a magneti permanenti: per capire meglio cosa questa configurazione significhi è opportuna una digressione.
La costruzione ed il funzionamento del motore elettrico rotante sono, almeno sulla carta, abbastanza semplici, prevedendo una parte fissa (statore) ed una mobile coassiale allo statore, il rotore, che è poi quella dalla quale si preleva la potenza meccanica.
Gli organi principali di un motore elettrico o sono fermi o sono a simmetria circolare e si muovono di puro movimento rotatorio: del manovellismo dei motori a scoppio con tutto il contorno degli organi della distribuzione in questo caso non v’è traccia. Queste “assenze” hanno come gradito corollario un tasso di vibrazioni molto piccolo (gli organi rotanti simmetrici possono essere equilibrati con molta precisione) e ridotti attriti interni, doti che rendono questi motori confortevoli, in grado di ruotare a regimi elevati e ad alto rendimento.
I motori elettrici funzionano grazie alle proprietà dei campi magnetici: lo statore ne crea uno ed il rotore un altro, opportunamente sfasati e sincronizzati in modo da creare una continua azione di attrazione fra poli magnetici opposti e repulsione fra quelli uguali: il risultato è la creazione di una coppia motrice che imprime al rotore, per l’appunto, un movimento rotatorio.

Questi motori possono essere costruiti seguendo schemi diversi ma con una regola comune: uno dei due organi deve possedere degli elettromagneti (ossia bobine di filo conduttore che, percorse da corrente, generano il campo magnetico occorrente) mentre l’altro può anche non averne. La ragione di questo vincolo costruttivo è che l’elettromagnete è - ad oggi – l’unico elemento commercialmente usabile che può esprimere la necessaria modulazione del campo magnetico, ottenuta variando il verso e l’intensità della corrente che ne attraversa gli avvolgimenti.
Le combinazioni possibili sono diverse. Alcuni motori creano il campo statorico e quello rotorico con elettromagneti, altri hanno lo statore con magneti fissi ed il rotore dotato di bobine (in questo caso e nel precedente occorrono le spazzole, contatti striscianti in grado di portare la corrente al rotore).

I motorini a induzione che azionano le pompe di scarico delle lavatrici, invece, hanno lo statore dotato di un’unica bobina percorsa dalla tensione di rete mentre il rotore crea il suo campo magnetico tramite avvolgimenti di materiale conduttivo percorsi dalle correnti indotte dalle variazioni del campo magnetico statorico.
Il motore elettrico della 3008 HYbrid 4 dovrebbe essere (le notizie non sono molte) di tipo sincrono a magneti permanenti senza spazzole. In questo tipo di motore il rotore è “guarnito” con magneti che sono la versione evoluta (e capace di creare campi magnetici molto intensi) delle comuni calamite a ferro di cavallo: il campo magnetico variabile è perciò generato negli avvolgimenti plurimi dello statore (in verde nella figura).

Essi sono pilotati in corrente continua da una sofisticata elettronica di potenza - che comprende, a volte, anche un encoder rotativo necessario per conoscere la posizione angolare del rotore - deputata alla produzione della necessaria commutazione del campo magnetico. Nel campo della trazione automobilistica si guarda con interesse a questo tipo di motore perché esso, oltre a favorevoli caratteristiche di coppia e rendimento, può fare a meno delle spazzole risultando quindi molto affidabile e silenzioso. Inoltre è facile da raffreddare dato che i componenti che si riscaldano di più – gli avvolgimenti – sono fissi e perciò agevolmente collegabili a sistemi di dissipazione termica.

I numeri dell’unità elettrica della 3008 HYbrid 4 sono di 20 kW continui e 27 di picco (27 e 37 CV rispettivamente) con coppie alquanto sostanziose: 100 Nm continui, raddoppiabili a 200 per brevi periodi. Questa ulteriore dose di potenza e coppia può essere impiegata in modi diversi, il più usato dei quali è la riduzione del carico di lavoro del motore Diesel, contenendone i consumi soprattutto nel ciclo urbano. Sarà possibile inoltre implementare la trazione integrale (entrambi i motori in funzione), la marcia puramente elettrica (a emissioni zero) o imprimere alla vettura una marcata dinamica, data da una potenza massima pari a 200 CV (163 CV termici + 37 CV elettrici ) accompagnata da una elefantina coppia massima di 500 Nm (300 termici + 200 elettrici).

Queste modalità sono selezionabili con una manopola a quattro posizioni, con quella identificata da Auto che affida al modulo di controllo la gestioni dei due motori, usandoli usandoli entrambi o alternativamente a seconda delle situazioni e delle richieste del guidatore. La dicitura Power identifica la modalità che enfatizza l’aspetto prestazionale della doppia motorizzazione mentre l’eloquente 4WD prevede l’impiego costante dei due motori, per trasformare la 3008 Hybrid 4 in una vettura a trazione integrale. Il modo ZEV (Zero Emission Vehicle) usa il solo motore elettrico per muovere la 3008 a zero emissioni.

Il gestore di tutto è il PTMU (Power Train Management Unit), un modulo che controlla in drive-by wire non solo i due motori e l’unità di start & stop ma anche il cambio robotizzato a 6 marce BMP6, usabile sia in automatico che con selezione manuale dei rapporti. Una raffinata sinergia fra i gruppi permette, ad esempio, l’attivazione temporanea del motore elettrico per non interrompere la trazione durante il cambio di marcia, ottenendo così un feeling simile a quello dei cambi a doppia frizione o dagli automatici classici con convertitore di coppia.
Parliamo ora di un’altra innovazione di questa Peugeot: la disposizione dei gruppi meccanici. La 3008 ha il motore elettrico sistemato nell’asse posteriore, molto vicino alle ruote che dovrà azionare e totalmente separato dal propulsore termico. Le sospensioni sono moderni elementi a bracci multipli (un passo avanti rispetto al ponte torcente del modello originario) e tutto il gruppo può essere montato in alternativa al retrotreno consueto, permettendo l’allestimento delle diverse versioni nella stessa linea di montaggio.

In questo modo si evitano modifiche al blocco anteriore, si ripartiscono meglio le masse e si conserva un’ampia libertà di scelta della cilindrata e dell’alimentazione dei motori termici. Naturalmente il motore elettrico (evviva la reversibilità!) recupera - durante i rallentamenti e le frenate - energia cinetica altrimenti persa convertendola in energia elettrica che ricarica le batterie Ni-MH. Queste ultime sono piuttosto compatte, dato che l’autonomia possibile nella modalità ZEV è piuttosto limitata.

Rimane il dubbia sul valore massimo della coppia frenante che le ruote posteriori potranno trasferire al motore-generatore, dato che il carico sul treno posteriore diminuisce molto in frenata in virtù del trasferimento di carico. Non è infatti un caso che i freni dell’asse anteriore siano molto più potenti di quelli del posteriore (pensate alle moto, spesso dotate di due grossi dischi mentre posteriormente hanno un singolo elemento molto più piccolo): le ruote anteriori, caricate dinamicamente in fase di frenata, hanno infatti molto più grip.
Provate a rallentare un’auto tirando gradualmente il freno a mano (ammesso che esso agisca sul retrotreno): l’azione frenante aumenterà progressivamente, arrivando fino al bloccaggio delle ruote posteriori, ma la decelerazione ottenibile non sarà un granché. In realtà il pacco batterie della 3008 Hybrid 4 non dovrebbe avere una grande capacità (l’autonomia in modo ZEV non è esorbitante) e la sua ricarica sarà, perciò, poco “impegnativa”.

Sembra comunque che Peugeot abbia in preparazione la versione plug-in della 3008, dotata di batterie al Litio ben più prestanti.
Per sviluppare la sua tecnologia ibrida, il Gruppo PSA si è rivolto a partner tecnologici di consolidata esperienza. Bosch fornisce il motore elettrico, l’elettronica di potenza, l’alternatore reversibile ad alta tensione ed i sistemi che curano l’interfaccia con l’ABS e l’ESP.
Il compatto pacco batterie Ni-MH ad alta tensione viene invece prodotto da Sanyo, azienda molto impegnata negli accumulatori e nel fotovoltaico, con la quale il gruppo PSA ha stretto accordi specifici.

venerdì 10 settembre 2010 da Nicodemo Angì

Peugeot 3008 HYbrid 4: tecnica della crossover ibrida diesel

[_hainz]

Comunque vedremo tra poco come andrà questa trazione integrale realizzata elettricamente a breve visto che la Peugeot lancerà la sua 3008 Hybrid4 verso marzo del 2011. In seguito arriverà anche la Bmw Vision che è ancora più interessante.

[_hainz]

Stavo rileggendo Quattroruote di novembre nell'intervista al responsabile sia di Citroen che di Peugeot e parlando di ibrido mi ha fatto riflettere la seguente risposta:
"Nel 2015 noi puntiamo a vendere 100'000 auto ibride l'anno. Si parte con la 3008 che ha la caratteristica del motore diesel sulle ruote davanti e la trazione elettrica su quelle dietro, così da proporre comportamenti da trazione integrale. Poi, però, arriverà la DS5 e la combinazione ibrida sarà fenomenale
Cosa vorrà dire? Forse che aggiungeranno davanti un motore elettrico così da aumentare le possibilità e liberare il diesel dalle varie incombenze dovute alla cinghia dei servizi (alternatore, motore elettrico e quant'altro come il climatizzatore) ?
Apriamo una discussione specifica per l'Hybrid4?

[Regazzoni]

Dato che immagino siano dichiarazioni di un uomo di marketing. Suppongo sia possibile una semplice iperbole markettara.
Non vorrei che intenda qualcosa come "con lo stile originale della DS5 e l'ibrido della 3008, avremo un prodotto interessantissimo"
O ancora che facciano un ibrido seriale col diesel.

[J-Gian]

Ecco l'esemplificazione grafica delle possibilità di funzionamento dell'Hybrid4.
Alcune note:

• l'elettrico - carica della batteria permettendo - può erogare una potenza massima continuativa di 27 CV e 100 Nm di coppia massima; è in grado di operare con velocità del veicolo inferiori ai 120 km/h;
  
  
• in modalità Sport può raggiungere picchi di 38 CV di potenza (con brevi picchi di 200 Nm a partire dai 1.290 giri) a favore degli spunti e rapide riprese;
  
  
• emulando la 4x4, una volta esaurita la carica degli accumulatori, la potenza massima erogabile continuativamente dall'elettrico sarà inferiore ai 10 CV (coppia non nota ma presumibilmente elevata), poiché lo speciale alternatore reversibile è in grado di generare al massimo 8 kW elettrici (a 6.000 giri di alternatore); ciò comunque dovrebbe essere più che sufficiente per togliersi d'impaccio in caso di fondi scivolosi affrontati a basse velocità;
  
  
• in modalità ZEV (puramente elettrica) la potenza massima disponibile è di 27 CV, ma non viene mai totalmente sfruttata in velocità, che non a caso è limitata a 60 km/h per consentire una percorrenza massima di 4 km;
  
  
• il motore elettrico aiuta a "coprire i buchi" di coppia durante le cambiate del robotizzato a 6 marce abbinato al 2.0 HDi, consentendo accelerazioni particolarmente fluide;
  
  
• la connessione/disconnessione dell'elettrico avviene mediante un giunto "a dente di cane", che annulla le dissipazioni per attrito e mantenimento delle normali frizioni, ma richiede una particolare attenzione al sincronismo tra albero motore e trasmissione posteriore, necessita quindi della presenza di sensori di velocità;
  
  
• il motore elettrico necessita di alimentazione ai morsetti di 202 V e la batteria a nichel-ioduro ha una capacità utile di 1,1 kWh su un totale di 1,2 kWh.
  

Autopareri.com - J-Gian - Immagini di km77.com

km77.com - Fotos Citroën DS5 - Técnica

[J-Gian]

Secondo 4R di maggio 2012 arriverà anche una versione abbinata al 1.6 Turbo benzina da 156 CV

Sul concept portato a Pechino (Citroën Numéro 9 Concept (Foto Ufficiali)) si parlava di 1.6 da 225 CV + elettrico posteriore da 70 CV... Sui concept si sa, la si spara grossa

[Ario_]

A me sta cosa piace un sacco!

[_hainz]

Da notare come Quattroruote dica che la 3008 Hybrid4 ha consumi alti e che la CX-5 consumi uguale, peccato che stanno confrontando un Suv 4x4 da 200cv con uno a trazione anteriore da 150cv...per un confronto consono dovevano prendere almeno l'integrale.