Inverter Per Progetto Auto Elettrica

[VTwin]

Salve a tutti.

Mi chiamo Carlo e mi sono iscritto a questo forum per chiedere qualche informazione sul progetto che ho in mente, che è di convertire la mia utilitaria, giunta ormai a "fine carriera", in auto elettrica da destinare all'impiego in città.

Visti i costi proibitivi dei motori e relativi controlli specifici per queste applicazioni, sto studiando la possibilità di utilizzare un normale motore trifase 400V 15kW (potenza minima necessaria) tipo 132M, che ha un costo largamente inferiore. Tale motore sarà collegato al cambio tramite montaggio sull'albero del gruppo volano/frizione dell'auto.

Premetto che il mio campo è la meccanica, mentre di elettrotecnica ho solo qualche nozione elementare, perciò mi scuso se scriverò sciocchezze.

Il problema principale mi pare risieda nell'inverter, in quanto l'unica sorgente elettrica disponibile sarà costituita dal pacco batterie (84-120V, non ho ancora deciso quante batterie utilizzare), perciò secondo me ci sono solo due possibilità: o si eleva la tensione in modo da alimentare un inverter commerciale, oppure si realizza un inverter custom, che allora si può fare dedicato riducendo le funzioni a quelle necessarie per l'applicazione in questione e riducendo perciò auspicabilmente il costo.

Secondo voi sono soluzioni praticabili? Qualè la soluzione migliore?

Ho poi una domanda sul motore. Dato che con un 4 poli ho più coppia ma meno giri e con un 2 poli ho minor coppia ma maggiori giri, mi chiedevo se non fosse possibile utilizzare un motore con avvolgimento Dahlander /_\-YY sfruttando il funzionamento a 4 poli sino ad un certo regime e poi commutando a 2 poli, così da avere buona coppia ai bassi regimi per le partenze e le salite e di contro maggior potenza agli alti regimi per spuntare maggior velocità. Ad esempio utilizzando un motore tipo 160L (ammesso di riuscire a farlo entrare nel vano motore...) Dahlander da 12.5/15kW (catalogo Lafert), la pendenza massima superabile risulta del 25% e la velocità massima risulta di 105 km/h. Insomma i classici due piccioni con una fava...

Secondo voi ciò è possibile?

Vi ringrazio per l'attenzione e per le risposte che vorrete darmi.

Saluti.

[Ivan Botta]

Potresti sfruttare la tecnologia trifase già applicata con successo nel campo dei carrelli elevatori.

Non dovresti inventarti nulla ma al limite adattare quanto già c'è sul mercato.

Ad esempio potresti usare un motore trifase a 48 o 80 V con relativo impianto elettronico, meglio comunque 80 in quanto abbassi gli assorbimenti.

Potresti informarti presso qualche fornitore che tratta questo tipo di ricambio e sicuramente trovi ciò che ti serve.

A mio avviso rimani comunque su motori trifase in quanto hanno manutenzione limitata rispetto a motori ad eccitazione separata a spazzole, senza contare il minor assorbimento di corrente che si traduce in maggior durata delle batterie.

[Mario Maggi]

VTwin,

stai scherzando, vero? Da usare in citta' .....hai poche conoscenze di elettrotecnica ..... vuoi produrre un'arma letale come un'auto.

Non potrai mai circolare, se non in un tuo campo privato.

Ciao

Mario

[VTwin]

Un'arma? E' vero, di elettrotecnica so poco, per questo non capisco dove sia il prblema.

Lasciando stare per ora la questione omologazione, esempi di auto trasformate in elettriche ce n'è in tutto il mondo, in Italia basti vedere http://www.eurozev.org/Cinquino.htm. Non mancano esempi di auto mosse da motori a 300V.

Se si usano motori a 300V penso -però ripeto sono in questo campo decisamente inorante- che si possa parimenti usare un motore 400V di classe IP adeguata (ho domenticato di dire che provvederei a chiudere le prese d'aria frontali e a chiudere inferiormente il vano motore, lasciando solo la possibilità di ventilazione; in questo modo il motore non è esposto alle intemperie). O no?

[at]Ivan: ho passato molte settimane a spulciare fra i motori e gli azionamenti per carelli, ma per un motivo o per l'altro (potenza, peso, giri...) non si "attagliano" alle mie necessità. Certamente vi ripiegherò se si dimostrerà che non si può usare un normale motore trifase.

[Mario Maggi]

VTwin,

io sono un fautore dei veicoli elettrici. Nel 1977 ho costruito con le mie manine 3 azionamenti per 3 autobus elettrici prototipo sviluppati da FIAT. Negli anni successivi ho avuto a che fare diverse volte con motori per auto elettriche o autobus elettrici e con relativi inverter.

Cio' premesso, mi sembri sulla strada sbagliata. L'auto elettrica ha dalla sua parte la semplicita' della trasmissione diretta.

Tu pensi non solo a mantenere frizione, cambio e differenziale, ma vorresti aggiungere anche un ulteriore cambio elettrico, il Dahlander. Useresti un motore standard (quelli per auto elettriche sono molto piu' piccoli e leggeri a parita' di potenza.

L'auto con masse e baricentri diversi da quelli previsti dai progettisti puo' essere un pericolo per la stabilita'. Forse i freni non sono piu' sufficienti dato il maggior peso, forse l'impianto a 500 V necessario per i motori a 300 V fa correre dei rischi inutili.

Ciao

Mario

[paolotronico]

Ciao, non sono un esperto in materia "auto elettriche" ma credo che le auto prodotte e Omologate, utilizzino dei motori particolari con tensioni alte e frequenze alte sul genere dei passo passo. Con motori tradizionali, anche se ben gestiti da inverter, non credo si possano ottenere delle prestazioni utili alla circolazione stradale.

Un saluto al forum

[VTwin]

A me pare che la trasmissione diretta sia in buona sostanza un equivoco. E' vero che tecnicamente il motore elettrico permette la trazione diretta, vedi mezzi su rotaia, ma ciò non è applicabile, mi vien da dire, ad un veicolo elettrico destinato a circolare su strada. Come la mettiamo infatti sulle salite? I conti son presto fatti: per muoversi su una pendenza di solo il 5% (e qui a Bolzano altro che il 5%...), con la mia macchina occorre una coppia alle ruote di 188Nm (senza considerare quello che si mangia la trasmissione). Un motore da 15kW 2 poli me da 50 scarsi e col sovraccarico del 150% si arriva a 75N e per pochi secondi, uno a 4 poli ne da' rispettivamente 97 e 146.

Ci vuole il cambio, sennò non esco neanche dal garage.

Per non parlare dell'accelerazione, mi va via la vecchina sulla bici elettrica...

Peraltro è tecnicamente complicato (e molto costoso!) collegare il motore alle ruote togliendo il cambio, c'è da rifare la trasmissione, mentre è "facile" innestare il motore elettrico sul cambio).

La trazione diretta (o con unica riduzione) va bene per le vetturette elettriche leggere che qualcuno fa.

Lavorando poi nel campo della progettazione veicoli, conosco bene le problematiche legate alla distribuzione dei pesi.

La domanda sull'impiego del normale motore trifase nasce proprio dal fatto che, come ho detto, ho esplorato le altre soluzioni (almeno quelle trovate in settimane di navigazione su internet), ma per diversi motivi, quali prestazioni del motore, soprattutto costi (5000-12000€ solo per motore e controller...) e varie altre cose, non trovo una soluzione soddisfacente.

Io vi ringrazio per sottolineare gli altri problemi che implica una simile trasformazione, ma vi inviterei a mantenere la discussione sulle problematiche legate al motore ed al suo controllo che è l'aspetto che al momento mi preme di più. Intanto mi faccio un'idea su questo tema, per il resto si vedrà...

[alessio.ciccarelli]

Lo so che sono cose di alta tecnologia...però sono interessanti vederle: Auto elettrica Tesla Motor ed anche questo auto elettrica

Ciao

Alessio

[Mario Maggi]

VTwin,

A me pare che la trasmissione diretta sia in buona sostanza un equivoco.

.....

La trazione diretta (o con unica riduzione) va bene per le vetturette elettriche leggere

tutt'altro.

Ho lavorato - una dozzina di anni fa - su motori a 120 poli integrati nelle ruote posteriori di un autobus omologato per l'Europa, che permetteva la partenza in salita come da normative. Motore da 45 kW, peso 75 kg compreso l'inverter integrato NEL motore.

Trazione diretta, senza ingranaggi. Frequenza di lavoro massima 1000 Hz.

Tornando alla tua idea, io sono molto contrario a chi sperimenta sulle strade pubbliche delle soluzioni potenzialmente pericolose.

Un inverter "custom" fatto per la tua auto puo' costare:

- poco se fatto con componenti industriali, non adatti per questo impiego e non abbastanza affidabili.

- un prezzo in euro con 5 zeri se viene sviluppato come si deve, con le necessarie sicurezze.

Ciao

Mario

Modificato: 6 dicembre 2007 da Mario Maggi

[tonini_mingoni]

VtWin vai io sono dalla tua parte....

Abito in provincia di Modena a Formigine e in zona da noi c'è una ditta che trasforma i veicoli commerciali e non con motore a scoppio in elettrico...

Guarda su www.enerblu.it , www.veicoli.org , http://zev.biz/ (zero emission veicle).

Tempo fa mi hanno prestato la macchina elettrica a 2 posti Teener carinissima per fare 6km x 4 volte al giorno per me era l'ideale ma volevano 10.000€!!!ho preso la punto a metano ... 11.850€....

Ok tutto questo per dire che loro per trasformare i furgoni utlizzano motori raffreddati a liquido ed inverter ansaldo (intanto leggi le caratteristiche sul sito zev) e batterie della svizzera.....zebra....

Nella trasformazione dei furgoni , infatti anche loro mettono il motore nel blocco del cambio mantenendo la frizione meccnica e a seconda se deve fare molta salita o pianura , bloccano il cambio in prima o seconda.....

heheheheh la retro è elettrica!!!!!!ahhahahahaha

Vai vai...ti appoggio al 100%....

Fox

Modificato: 6 dicembre 2007 da tonini_mingoni

[VTwin]

[at] Mario: ehm...non è per voler aver ragione a tutti i costi, ma stai parlando di un motore a 120 poli che, che io sappia, esula dalla "normalità"... E' chiaro che se si fanno componenti custom si può fare di tutto, ma è del tutto evidente che io non posso certo mettermi ad usare componenti di questo tipo. Sennò caccio 12000€, ad averli, e mi compro il kit della ACmotion...Grazie, mi costa meno un'auto nuova a gpl o metano. Con i normali motori a portata di portafoglio ci vuole, permettimi di insistere, il cambio. Questo punto per conto mio è chiuso. Ti ringrazio invece per le indicazioni sull'inverter, che come temevo è problematico e costoso...

Infine, dove sta secondo te il potenziale pericolo di circolare con una macchina con dentro un trifase? Se è un pericolo "meccanico" lasciamo stare perché quello è pane per i miei denti, se invece è un pericolo "elettrico" allora discutiamone, perché è proprio per questo che mi sono iscritto a questo forum.

[at] alessio: eh sì, alta teconologia...troppo alta...e troppo costosa...

[at] tonini: grazie dell'appoggio ho visto il sito, molto interessante. Come volevasi dimostrare mantengono il cambio e la frizione, costa infinitamente meno che rifare la trasmissione, o adattare delle motoruote, e possono affrontare una salita "seria". Purtroppo le tecnologie adottate non vanno bene per me, il motore Ansaldo è raffreddato a liquido, cosa che io invece vorrei evitare, e le batterie Zebra benché molto performanti hanno il broblema che lavorano ad alta temperatura (260°C, se ricordo bene...) e vanno preventivamente portate a quella temperatura, cosa che richiede tempo (anche 24h) ed energia (e consumano circa il 14% della loro energia per mantenersi calde se non sono utilizzate).

Modificato: 6 dicembre 2007 da VTwin

[tonini_mingoni]

Ciao , ma su che macchina vuoi fare la trasformazione?

Comunque se in zev hanno utilizzato un motore raffreddato a liquido un motivo c'è sicuramente perchè un raffreddamento ad aria forse non è sufficiente???

Ciao

Fox

[VTwin]

[at] tonini:

La macchina è una Citroen Saxo Diesel. Il motivo per cui usano un motore raffreddato a liquido immagino risieda nel fatto che è più facile controllare la temperatura di funzionamento (come per i motori a scoppio, del resto), probabilmente consente anche maggiori sovraccarichi sul motore. Ma con quelle potenze e su mezzi di quel tipo secondo me ha senso, mentre su un'utilitaria che pesa meno della metà e usa un motore da 15kW al massimo, si può andare anche "ad aria", purché la ventilazione sia servoassistita. Anzi forse i motori raffreddati ad aria nella classe 15kW sono la maggioranza, da quello che ho visto su internet. Inoltre col raffreddamento ad aria semplifico gli impianti "accessori" e risprmio (spero...) peso. E poi da buon Guzzista ho un po' di allergia per il rafreddamento a liquido...

[Mario Maggi]

VTwin,

io non ti consigliavo di comprare un motore a 120 poli, ti stavo solo dimostrando che le tue affermazioni sulla trasmissione diretta non erano esatte.

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Cosa puo' succedere ad un inverter industriale usato su auto che vibra, in condizioni di temperatura e umidita' diverse da quelle previste dal progettista? Potrebbe avere un malfunzionamento, per esempio una iniezione di corrente continua che frena il motore mentre stai viaggiando (pericolo!). Potrebbe anche surriscaldarsi ed avere problemi di isolamento (la tensione continua elevata puo' essere anche mortale). Potrebbe andare in crisi in discesa, e lasciarti senza freno motore improvvisamente.

Hai mai visto come erano fatti gli inverter montati sulle Saxo elettriche? Erano distribuiti nella parte anteriore del cofano motore, sul fascione, ed erano raffreddati a liquido.

Ciao

Mario

[alessio.ciccarelli]

Il raffreddamento a liquido è utile utilizzarlo anche per il riscaldamento dell'abitacolo d'inverno

in un progetto del genere penso che bisogna cercare di ottimizzare tutto

Comunque vada spero che riuscirai a portare avanti il tuo progetto e ad avere buoni risultati...e poi penso che al di la dei risultati finali quello che conta è la soddisfazione di mettere in pratica e realizzare le proprie idee...

Ciao

Alessio

[VTwin]

[at]Mario:

ti stavo solo dimostrando che le tue affermazioni sulla trasmissione diretta non erano esatte.

Ah ma che si possa fare la trasmissione diretta lo so eccome, non ci siamo capiti. Dicevo solo che nella mia applicazione non va bene.

Purtroppo non ho avuto modo di esaminare una Saxo elettrica, per cui non ho potuto "prendere ispirazione"...

Ok, l'inverter industriale quindi è da scartare, mi chiedo se ci siano alternative.

[tonini_mingoni]

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Cosa puo' succedere ad un inverter industriale usato su auto che vibra, in condizioni di temperatura e umidita' diverse da quelle previste dal progettista? Potrebbe avere un malfunzionamento, per esempio una iniezione di corrente continua che frena il motore mentre stai viaggiando (pericolo!). Potrebbe anche surriscaldarsi ed avere problemi di isolamento (la tensione continua elevata puo' essere anche mortale). Potrebbe andare in crisi in discesa, e lasciarti senza freno motore improvvisamente.

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Beh Mario non scoraggiamo il ragazzo lasciamolo ragionare tecnicamente ed economicamente...

Ne settore indistriale , molti azionamenti sono progettati per lavorare in situazioni gravose di vibrazione ed ambiente...economicamente sono più costonsi , tecnicamente la soluzione c'è.

Inoltre è chiaro che lo stesso inverter ha delle protezioni in base alla sua erogazione di corrente/tensione sul carico e quind ipuò andare in protezione...

Per la discesa ,ecco questo potrebbe essere un problema reale perdendo il dservofreno diventerebbe dura frenare la macchia.

I veicoli della Zev il motore diventa anche genertore in discesa!!!!

A presto

Fox

Modificato: 7 dicembre 2007 da tonini_mingoni

[Mario Maggi]

tonini_mingoni,

Beh Mario non scoraggiamo il ragazzo lasciamolo ragionare tecnicamente ed economicamente...

Non voglio scoraggiarlo, vorrei che evitasse errori che possono costare caro a lui e agli altri sul suo persorso.

Secondo me un'auto elettrica non puo' piu' essere realizzata da una sola mente pensante, ce ne vogliono di piu', e possibilmente con esperienza.

Non sono d'accordo con la tua affermazione

Ne settore industriale , molti azionamenti sono progettati per lavorare in situazioni gravose di vibrazione ed ambiente...

Non conosco neanche un inverter "industriale" con specifiche che soddisfino le specifiche "automotive".

I prodotti che si avvicinano di piu' alle specifiche automotive sono quelli per carrelli elevatori, come suggerito da Ivan.

Che poi tecnicamente siano realizzabili, non c'e' il minimo dubbio. Dubito pero' che artigianalmente si possa realizzare un inverter sufficientemente affidabile per l'installazione su auto, con le protezioni che non si disattivano mai se non dopo preavviso lungo.

Ciao

Mario

P.S.: quando producevo inverter a transitor, alcuni decenni fa, una buona parte veniva venduta a Formigine.

Modificato: 7 dicembre 2007 da Mario Maggi

[batta]

Di una cosa sono sicuro: realizzare un'auto elettrica a basso costo è impossibile!

Questo almeno fino a quando la tecnologia non sarà matura e i numeri di mercato non faranno scendere i prezzi.

Solo per quanto riguarda l'inverter, oltre alle giustissime considerazioni di Mario riguardanti la sicurezza, si deve tener presente anche un altro fatto: il vero limite delle auto elettriche è la scarsa energia che si può immagazzinare su un'auto. Non ci si può permettere quindi di sprecare neanche un joule. Il recupero di energia durante le frenate è quindi una cosa irrinunciabile. Un inverter in grado di ricaricare le batterie durante le frenate penso che da solo costi almeno come mezza utilitaria. Se aggiungiamo poi il costo del motore e delle batterie penso che il prezzo di un'utilitaria nuova sia già stato abbondantemente superato.

Anche se hai chiesto di rispondere solo a quesiti tecnici riguardanti la parte elettrica, vorrei chiederti: Hai pensato ai problemi di omologazione? Mi risulta che in Italia sia impresa quasi impossibile omologare veicoli anche a seguito di lievi modifiche.

[Livio Orsini]

Non conosco neanche un inverter "industriale" con specifiche che soddisfino le specifiche "automotive".

Anch'io non ne conosco, anzi ritengo che in sede di progettazione non se ne debba tenere conto! Perchè? Per il semplice motivo che si produrrebbe un oggetto con costi tali da renderlo invendibile. Le specifiche automobilistiche, per temperaturatura, shock e vibrazioni, sono solo leggermente meno restrittive di quelle ferroviarie e di quelle aereonautiche; non è un'inutile complicazione, le accelerazioni a cui è sottoposto un componente montato su di un'autovettura, causa vibrazioni, sono enormi; anche l'escursione di temperatura è molto grande, anche rimanendo in Italia sia passa tranquillamente da -15C (inverno in montagna) a >90C (estate con motore acceso e aitoferma in colonna). Nel campo industriale le vibrazioni al confronto sono insignificanti e la temperatura di esercio per componenti elettronici viene stabilita tra 0 e 75C.

[tonini_mingoni]

....ma scusate , è vero che l'autonomia è scarsa , ma si potrebbero utilizzare per brevi tragitti (nel mio caso devo percorrere 6km per 4 volta al giorno)...e poi ad esempio il teener ha un'autonomia di 70km , i furgoni della zev arrivano a 100km...

Il recupero energia è già integrato negli inverter che utlizzano quelli della zev...se c'è probabilmente a fronte del costo dell'inverter un "senso" tecnico doveva averlo , altrimento non lo avrebbero messo (giusto Mario quello che non c'è non si può rompere quando si progetta qualcosa...)....

...per l'immatricolazione può essere molto complicato , quello si...(sentendo sempre i ragazzi della ex-zev a Formigine)

Inoltre nel distretto di Sassuolo , dove lavoro la velocità media percorsa sono 17km/h....quindi anche una elettrica può andare bene...occorre valutare dove verrà utilizzta in quale paese....

Se non proviamo a cambiare almeno noi stessi qualcosa ... il mercato ,che lo fanno i consumatori cioè noi , non partirà mai...

Mario scusami , ma che particolarità deve avere un'azionamento motion?

Poi un carrello elevatore ha un telaio rigido , una macchina no...(discorso vibrazioni....)...

dammi un'aiutino , a chi li mandavi gli inverter?????Ad una ditta che monta pannelli fotovoltaici?

Ciao

Fox

[VTwin]

[at]tonini&mario: nessuno scoraggiamento, se la soluzione motore trifase+inverter industriale non è praticabile la abbandono, non ci sono mica problemi. E' proprio per discutere ciò che mi sono iscritto qui (ps: grazie per il "ragazzo" tonini, ma purtroppo... )

[at]batta: produrre un'auto elettrica costa un bòtto, ok. Ma io mica la devo produrre... A meno che i numeri non mi dimostreranno il contrario, trovo irragionevole pensare che sostituire il motore termico con uno elettrico comporti costi superiori all'acquisto di un'auto nuova. Al momento la stima dei costi per la trasformazione è sui 5000€, di cui 1/3 a carico del solo motore, per questo mi sto interessando al motore trifase normale. Certo che il recupero in frenata è irrinunciabile, lo so perfettamente e l'ho dato per scontato. Riguardo all'omologazione, è *quasi* impossibile, ma non del tutto impossibile. Quello che ha fatto il Cinquino elettrico c'è riuscito e questo costituisce un precedente "pericoloso" per la Motorizzazione, a cui mi posso attaccare. Poi comunque non è che la Legge proibisca le modifiche, è che nessuna Motorizzazione si prende mai la responsabilità di omologarle. Alla peggio comunque si può passare dal TUV, con una "triangolazione" di omologazioni Italia>Germania>Italia, un po' tortuoso ma funziona.

[at]Livio: scusa ma inverter "automotive" ce n'è parecchi, non per motori industriali, ma ce n'è (SME, Curtis, Ansaldo, Sevcon...).

[at]tonini: eh ma infatti il mio percorso arriva al più a 16km A/R, tant'è che ho previsto l'impiego di normali accumulatori al Pb (per impiego ciclico) e non di costose batterie al litio. Credo che se calibro il progetto sulle mie specifiche esigenze riesco a conseguire discreti risparmi.

[Livio Orsini]

Livio: scusa ma inverter "automotive" ce n'è parecchi,.....

Certamente, come ce ne sono per trazione ferroviaria, tramviaria e filoviaria, ci mancherebbe altro. Però specifiche, caratteristiche e certificazioni sono di grado diverso da quelli per applicazioni industriali (anche i costi)

[tonini_mingoni]

...beh ci siamo già arenati?????

Fox

[robirobi81]

salve a tutti ho letto un po' di post di sfuggita beh io sono un tecnico di una delle poche ditta d'italia che costruisce e progetta veicoli elettrici se ti servisse qualche informazione si motori controlli contatti batterie chiedimi pure attraverso mail ti risponderò tranquillamente quì non posso parlare molto liberamente saluti a tutti!!!