Chevrolet Volt fa un passo avanti con una nuova batteria

Warren, Michigan (Stati Uniti) – Gli ingegneri che lavorano presso il centro GM dove si collaudano le batterie hanno sviluppato un nuovo algoritmo del computer in grado di accelerare le prove di durata delle moderne batterie agli ioni di litio utilizzate per permettere al prototipo Chevrolet Volt di percorrere 64 chilometri con la sola energia elettrica. Questo moderno programma duplica la velocità ed il carico del veicolo in reali condizioni di impiego e permette di effettuare nel rapido programma di sviluppo di Volt l’equivalente di dieci anni di prove approfondite sulle batterie.

Nel giro di 24 ore l’attrezzatura viene impiegata negli impianti GM di Warren, in Michigan (Stati Uniti) e di Magonza-Kastel, in Germania, per caricare e scaricare i prototipi delle batterie seguendo un ciclo di utilizzo di circa 64 chilometri ad alimentazione elettrica. I risultati raccolti permettono di prevedere la durata a lungo termine della batteria.

«La tempistica legata alla messa in produzione di Volt è strettamente collegata alla nostra capacità di prevedere il comportamento di questa batteria durante il ciclo di vita del veicolo. Per noi, la difficoltà consiste nel prevedere dieci anni di funzionamento della batteria nel corso di due soli anni di prove» ha spiegato Frank Weber, capo-ingegnere responsabile veicoli globali e progetti Chevrolet Volt ed E-Flex. «Il gruppo che lavora sulla batteria può utilizzare risorse umane e tecniche di tutto il mondo in modo da ridurre i tempi dei collaudi».

I laboratori di ricerca dove si provano le nuove batterie sono un ambiente prevedibile dove è possibile confrontare tecnologie differenti in situazioni controllabili. Le batterie saranno presto montate su speciali veicoli da prova ed integrate con altre componenti del sistema E-Flex per effettuare le necessarie prove su strada.

«Analisi approfondite all’interno dei nostri laboratori specializzati rappresentano una fase importante del collaudo di questa tecnologia. Contiamo di collaudare ulteriormente queste batterie montandole sui veicoli di prova» ha proseguito Weber. «Le situazioni che si riscontrano su un veicolo – dove la batteria è esposta a scuotimenti, umidità e frequenti variazioni della temperatura – sono molto più estreme rispetto a quelle che si possono avere nell’ambiente controllato del laboratorio».

Installazione sul veicolo
Realizzare un veicolo elettrico sul quale è montata una batteria, che è lunga circa 1,8 metri e pesa più di 170 kg, comporta alcune innovazioni. La batteria a forma di “T” sarà sistemata sotto al tunnel centrale ed ai sedili posteriori. Per fare ciò, sarà trattata come una parte della struttura del veicolo. Le informazioni raccolte attraverso le simulazioni hanno confermato che l’alloggiamento al centro della struttura protegge maggiormente la batteria.

«La batteria è molto più che un semplice fornitore di energia: è una componente strutturale del veicolo ed in quanto tale condiziona molti altri aspetti del veicolo stesso» ha spiegato Weber. «E’ una parte integrante del veicolo che interagisce con i sistemi termici e di sicurezza del veicolo stesso e con l’autotelaio».

Altre innovazioni tecniche hanno permesso di portare a 64 chilometri l’autonomia di Volt e di ridurre al minimo il ricorso al motore ausiliario a combustione interna. Per alleggerire il veicolo, è stato studiato un serbatoio del carburante di dimensioni relativamente contenute che, se da un lato contribuisce a ridurre il peso di Volt, dall’altro le permette di percorrere oltre 400 miglia senza fare rifornimento.

Progettazione degli interni
Il particolare posizionamento della batteria ha creato nuove opportunità per la progettazione degli interni che a loro volta hanno portato una serie di creative soluzioni a vantaggio dell’aerodinamica e del comfort.

«Abbiamo deciso volutamente di concepire Volt come un’automobile a 4 posti in modo da tenerne basso il tetto, cosa questa che è fondamentale per migliorare l’aerodinamica» ha spiegato Bob Boniface, direttore Design del progetto E-Flex. «Come progettisti, dobbiamo essere attenti ai vantaggi di efficienza energetica ottenibili ottimizzando l’aerodinamica come all’allestimento interno ed all’estetica. Ciò non contribuisce solo a ridurre i consumi di carburante e ad aumentare l’autonomia del veicolo, ma può portare anche alla realizzazione di carrozzerie più belle e di interni innovativi».

Sistemando la batteria al centro del veicolo, gli occupanti vengono a trovarsi più vicini alle fiancate della vettura. Di conseguenza, i progettisti hanno dovuto sviluppare in modo originale le sezioni del tetto in modo da garantire la necessaria aerodinamica ed altezza interna.

«Poiché la batteria è al centro della vettura, abbiamo dovuto spostare di lato gli occupanti e trovare maggiore spazio per loro» ha spiegato Tim Greig, responsabile della progettazione degli interni di Chevrolet Volt. «Abbiamo sfruttato tutto lo spazio internamente disponibile, specie in corrispondenza delle porte, per offrire il massimo del comfort e dell’abitabilità. Non abbiamo certo sprecato spazio».

«Il fatto di lavorare su un veicolo elettrico dove la batteria è alloggiata in basso al centro ha dato opportunità davvero uniche al nostro gruppo di progettazione» ha spiegato. «Il risultato finale è un design molto creativo ed innovativo, molto adatto ad un veicolo elettrico».

Ridurre la penetrazione aerodinamica
La penetrazione aerodinamica o la resistenza al vento assorbono il 20% circa dell’energia ed incidono direttamente sul consumo di carburante. Al laboratorio di aerodinamica di Warren, in Michigan, fanno capo le conoscenze del gruppo di GM nel campo dell’ottimizzazione dei flussi d’aria. Consumo, autonomia, emissioni ed accelerazione del veicolo sono tutti condizionati dalla resistenza aerodinamica. Il raffreddamento di componenti come i freni è anch’esso influenzato dal flusso dell’aria, così come il comportamento in curva, la reazione al vento laterale, la stabilità direzionale e la tenuta di strada. Il laboratorio GM di aerodinamica permette di collaudare e sviluppare ognuna di queste caratteristiche.

Lo studio dell’aerodinamica comincia con un modello in scala 1:3 dove si definisce la forma generale e le principali caratteristiche del veicolo. Questo modello è molto dettagliato in corrispondenza della parte inferiore della scocca e del vano motore. Il flusso dell’aria che va raffreddare il radiatore e la parte sotto al cofano motore viene studiato attraverso modelli di calcolo fluidodinamici. Contemporaneamente, lo sviluppo del calcolo interviene per determinare la resistenza aerodinamica di progetti alternativi. Lo sviluppo prosegue con modelli in scala reale dove la forma del veicolo viene rifinita ed ottimizzata per ridurre la rumorosità dell’aria. Il processo di sviluppo si conclude con la validazione di un prototipo realizzato sulla base delle analisi e delle prove effettuate.

«Approfondite prove di aerodinamica condotte su Volt ci dicono che, rispetto al progetto originale, siamo riusciti a ridurne del 30% il coefficiente aerodinamico» dice Ed Welburn, vice-presidente GM responsabile Progettazione Globale. «Non è stata una cosa facile, ma era una necessità».

Lo sviluppo in corso su Volt è solo una parte dell’impegno del gruppo GM per eliminare il petrolio ed i suoi derivati dall’industria automobilistica ricorrendo ad una serie di sistemi di propulsione alternativa.

GM è il maggior produttore di autoveicoli biofuel, in grado di utilizzare la miscela E85 a base di bioetanolo. Oggi, negli Stati Uniti, circolano più di 3.000.000 di veicoli di questo tipo. GM si è impegnata a fare in modo che entro il 2012 il 50% delle sue vendite annuali siano costituite da veicoli in grado di funzionare con la miscela E85.
Entro la fine del 2008, GM prevede di offrire negli Stati Uniti più veicoli ibridi (otto) di ogni altro costruttore.

Saturn Vue Green Line, Saturn Aura Green Line e Chevrolet Malibu Hybrid con tecnologia “mild hybrid” GM.

La tecnologia ibrida bi-modale GM, disponibile su Chevrolet Tahoe Hybrid e GMC Yukon Hybrid, sarà adottata nel corso dell’anno su Cadillac Escalade, Chevrolet Silverado Hybrid e GMC Sierra Hybrid, garantendo massima efficienza e grande funzionalità.

Si prevede che la versione a trazione anteriore di Saturn Vue Green Line 2 Mode Hybrid (che andrà in produzione a fine anno) sia in grado di dimezzare i consumi di benzina urbani ed extra-urbani (calcolati secondo l’attuale normativa federale) rispetto all’attuale Vue XR non-ibrida.

All’inizio di quest’anno GM ha lanciato il programma Project Driveway che rappresenta la maggior prova mondiale di veicoli fuel-cell mai effettuata e che vede quotidianamente impegnati 100 Chevrolet Equinox Fuel Cell. Gli ingegneri GM analizzeranno le informazioni dei loro utenti e le utilizzeranno per sviluppare la prossima generazione di veicoli fuel-cell .