Gli assali elettrici a doppia velocità ottimizzano l'efficienza dei propulsori ibridi a trazione integrale

 
L'implementazione commerciale di un assale elettrico a doppia velocità da 48 volt risponde ai sempre più stringenti requisiti europei sulle emissioni delle flotte automobilistiche, sostituendo le tradizionali configurazioni meccaniche della trazione integrale. Questa innovazione tecnica integra un'unità di trazione elettrica secondaria automatizzata direttamente nelle piattaforme esistenti con motori a combustione interna e propulsori bi-fuel.

Progettazione meccanica e innesto delle marce sincronizzato via software
L'architettura del sistema integra un propulsore elettrico posteriore da 41 chilogrammi progettato per adattarsi alle dimensioni delle piattaforme di veicoli compatti senza richiedere importanti modifiche strutturali al telaio. Questa configurazione modulare eroga una potenza di picco di 31 CV, consentendo ai veicoli mild hybrid leggeri di percorrere fino al 60% dei tragitti urbani in modalità completamente elettrica e disaccoppiata. Gestendo dinamicamente la distribuzione della potenza tramite una piattaforma software dedicata, la configurazione ottimizza l'utilizzo dell'energia a livello della trasmissione.

Per superare il tradizionale compromesso tra elevata coppia a basse velocità ed efficienza elettrica alle alte velocità, l'unità integra una trasmissione a doppio rapporto. La trazione alle basse velocità è garantita da un rapporto corto che genera una coppia massima alle ruote di 1.800 Nm, fornendo i livelli di coppia necessari per affrontare forti pendenze e percorsi fuoristrada.

Per la marcia ad alta velocità, fino a 140 km/h, il sistema passa automaticamente a un rapporto lungo. Questa sequenza di cambiata si basa su una semplice frizione a denti frontali azionata da algoritmi software di sincronizzazione della velocità. Tale soluzione riduce la complessità strutturale e i costi di produzione rispetto alle tradizionali frizioni multidisco in bagno d'olio.

Integrazione del propulsore e parametri di validazione termica
I sottosistemi elettrici e meccanici sono configurati per operare completamente indipendenti dal motore a combustione principale installato sull'asse anteriore, creando così un sistema di trazione integrale decentralizzato. Questa configurazione elimina la necessità di un albero di trasmissione longitudinale, di una scatola di rinvio e di un differenziale centrale. Tale approccio consente una riduzione diretta del peso e una diminuzione delle perdite per attrito nel sistema di trasmissione.

L'unità di controllo mantiene la compatibilità con configurazioni alimentate con carburanti alternativi, inclusi i motori bi-fuel a benzina e GPL. Questi adattamenti vengono realizzati senza modificare la capacità di traino o la profondità massima di guado previste per il veicolo.

La validazione della resistenza termica e meccanica è stata effettuata in un intervallo di temperatura compreso tra -30 °C in aree di test subartiche e 45 °C in regioni caratterizzate da clima caldo e arido. Questo processo di validazione garantisce una fornitura continua della coppia e un controllo preciso dello slittamento anche in condizioni ambientali estreme, preservando la durata dei componenti e assicurando la normalizzazione dei dati del gruppo propulsore per la diagnostica di bordo.

Contesto aggiuntivo: specifiche tecniche e confronto competitivo
Nel crescente panorama dell'elettrificazione a bassa tensione dei veicoli, gli assali elettrici a 48 volt rappresentano un'alternativa economica alle architetture ad alta tensione impiegate nei veicoli elettrici ad alte prestazioni. Questa configurazione a doppia velocità da 48 volt compete concettualmente con i sistemi modulari mild hybrid sviluppati da fornitori Tier-1 come Schaeffler e BorgWarner.

Mentre BorgWarner ha ampliato il proprio portafoglio di gestione della coppia a 48 volt mediante differenziali elettronici trasversali per regolare lo slittamento laterale delle ruote, Valeo si concentra sulla trazione longitudinale combinando un riduttore a più rapporti con una funzione di disconnessione integrata direttamente su un singolo asse secondario.

La maggior parte dei sistemi secondari a 48 volt convenzionali utilizza un rapporto di trasmissione fisso. Queste configurazioni presentano limiti fisici evidenti, poiché devono essere disaccoppiate oppure subiscono elevate controforze elettromotrici e una riduzione dell'efficienza quando la velocità del veicolo supera i 110 km/h.

Grazie all'adozione di un meccanismo attivo a due velocità con frizione a denti frontali, questa evoluzione architetturale mantiene la piena disponibilità di coppia alle basse velocità fino a un massimo di 1.800 Nm, estendendo al contempo il campo operativo efficiente fino a 140 km/h. Tuttavia, questa maggiore complessità meccanica introduce specifiche fasi di sincronizzazione software che richiedono una gestione estremamente precisa dell'interruzione della coppia rispetto alle configurazioni tradizionali a singola velocità.

Adattato da Sucithra Mani, redattrice di Induportals – con il supporto dell'intelligenza artificiale.

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