Tecnica: Jaguar e Land Rover tra ibrido, “bolle d’aria” e materiali innovativi

In occasione dell’evento organizzato da CENEX dedicato ai veicoli a basse emissioni di carbonio, Jaguar Land Rover presenta alcune delle nuove ed innovative tecnologie relative alle motorizzazioni con basse o nulle emissioni.

Tre veicoli Concept_e dimostrativi illustrano queste ricerche rivolte al futuro, che includono una nuova unità modulare di propulsione elettrica ad alte prestazioni, (eDM) sviluppata internamente da Jaguar Land Rover. Questa può erogare il doppio di potenza e coppia rispetto a qualsiasi altro motore elettrico in produzione oggi e può essere inserita fra qualsiasi motore e trasmissione, per ottenere un MHEV, o PHEV, o essere usata da sola per un BEV.

Le tecnologie Concept_e sono il risultato di un avanzato programma di ricerca iniziato nel 2013 sulle tecnologie di propulsione elettrica di prossima generazione, sia a batteria che ibrida.

Sotto la guida di Jaguar Land Rover, questo progetto di ricerca da 16,3 milioni di sterline, è in parte finanziato da Innovate UK1 e coinvolge 12 partner tecnologici britannici a cui hanno collaborato i migliori i ingegneri ed esperti di tecnologia del mondo accademico, la catena dei fornitori ed il mondo industriale, con l’intento di realizzare soluzioni uniche ed innovative.

I tre Concept_e comprendono:

• Concept_e MHEV. Il Mild Hybrid Electric Vehicle è basato su una Range Rover Evoque, equipaggiata con un diesel prototipo da 90 CV e sistema elettrico a 48 Volt. Incorpora un motore elettrico da 15 kW con frizione di disinnesto in un modulo ibrido posto fra il motore e la trasmissione a 9 rapporti. Il motore/generatore è azionato da un avanzato sistema elettrico a 48 Volt e da batterie agli ioni di litio da 48 Volt

• Concept_e PHEV. L’architettura del Plug-in Hybrid Electric Vehicle è simile a quella del MHEV, ma con un motore a benzina prototipo da 300 CV e trasmissione a 8 rapporti, montato longitudinalmente su una Range Rover Sport. Il motore elettrico raggiunge i 150 kW e fa anche le funzioni di motorino d’avviamento. Il motore è alimentato da una batteria agli ioni di litio da 320 Volt posta nel bagagliaio. La propulsione si avvale della trasmissione convenzionale montata sulla Range Rover Sport, della quale mantiene la trazione integrale.

• Il Concept_e BEV (Battery Electric Vehicle) è un’unità da dimostrazione realizzata su misura, basata su un’architettura in alluminio Jaguar Land Rover. Il sottoscocca è modificato per alloggiare la batteria HV agli ioni di litio da 70 kWh ed i motori elettrici EAD. L’unità anteriore monta una trasmissione a singola velocità accoppiata a un motore elettrico da 85 kW. L’unità posteriore monta una trasmissione a due velocità accoppiata a un motore elettrico da 145 kW.

Non solo ibrido ed elettrico

Oltre alle unità da dimostrazione delle tecnologie Battery Electric Vehicle, Plug-In Hybrid e Mild Hybrid, i tecnici Jaguar Land Rover hanno rivelato le loro ricerche sui sistemi di riscaldamento e di ventilazione più efficienti, oltre a delle nuove soluzioni per ridurre il peso e le emissioni dei veicoli.

Poiché i sistemi di climatizzazione (HVAC) assorbono notevoli quantità di energia, e quindi carburante, o nei veicoli BEV, l’energia elettrica della batteria, Jaguar Land Rover è al lavoro anche su progetti di ricerca che potrebbero drasticamente ridurne l’assorbimento da parte di questi sistemi.
Wolfgang Epple, Director of Research and Technology di Jaguar Land Rover dichiara: “I sistemi HVAC attuali possono assorbire 8/10 kW dalla batteria di un veicolo elettrico, sufficienti a ridurne l’autonomia anche del 40%, mentre il sistema di condizionamento può penalizzare del 20% quella di un veicolo con motore a combustione interna.”

“Così, per diminuire consumi ed emissioni dei motori a combustione interna e migliorare l’autonomia dei futuri BEV, abbiamo ripensato la gestione termica dell’abitacolo dei veicoli. Stiamo sviluppando nuovi sistemi di riscaldamento e di raffreddamento dell’abitacolo che possano garantire dei sostanziali risparmi di energia.”

Invece di riscaldare o raffreddare il flusso d’aria all’interno dell’abitacolo, Jaguar Land Rover studia al momento un sistema per riscaldare o raffreddare, una sorta di ‘Bolla d’Aria’ internamente al veicolo e in grado di mantenerne la temperatura e la qualità dell’aria tramite nuove tecnologie HVAC. Queste comprendono dei vetri riflettenti lo spettro infrarosso (IRR), realizzati su misura per il profilo di radiazione solare della regione o del Paese. Il vetro rifletterebbe i raggi solari, diminuendo la quantità di energia necessaria a raffreddare l’abitacolo.

Per mantenere la qualità e la respirabilità dell’aria nella bolla riscaldata o raffreddata, verrebbe inoltre impiegato un filtro speciale posizionato nel vano bagagli. Questo eliminerebbe il CO2, l’umidità ed i particolati dall’aria dell’abitacolo, fornendo così un’aria migliore rispetto a quella in ingresso dall’esterno.

Il sistema “Warm Air Blanket“, una vera e propria coperta d’aria calda: In futuro potrebbe non essere neanche più necessario riscaldare il volume interno del veicolo. Le persone a bordo potrebbero essere direttamente riscaldate o rinfrescate con aria calda o fredda che fuoriesca dalle superfici porose dei sedili. Pannelli all’infrarosso nascosti nelle alette parasole, nelle portiere, nel coperchio del portaoggetti e lateralmente sul tunnel della trasmissione, circonderebbero ognuno dei passeggeri, riscaldandolo.

Questa “coperta d’aria calda” coccolerebbe ciascun passeggero nel proprio microclima, con un riscaldamento individuale che non incide sulla temperatura di tutto l’abitacolo.
Data la rapidità e l’efficienza con la quale si scaldano i pannelli fornendo così un calore immediato, il consumo di energia potrebbe essere sostanzialmente ridotto. I primi test dimostrano che combinando queste tecniche è possibile infatti ridurre i consumi di un sistema HVAC del 50%, da 8/12 kW a 4/6 kW.

Il team di ricercatori Jaguar Land Rover sta infatti considerando la possibilità di sostituire i cablaggi in rame e i componenti elettrici con i sottili strati dell’elettronica stampata attualmente usata nelle TV curve. Questa tecnica potrebbe costituire un’alternativa leggera e meno ingombrante dei cablaggi tradizionali per dispositivi quali strumenti, pulsantiere, sensori, illuminazione, riscaldamento e schermi.

Impiegando un particolare processo per lo stampaggio di materiali compositi termoplastici, gli ingegneri Jaguar Land Rover hanno sviluppato un nuovo tipo di struttura leggera dei sedili in polimeri che pesa il 30% in meno degli equivalenti sedili con struttura in acciaio. Con la tecnologia dei sedili PLACES, i componenti della struttura svolgono anche funzioni di comfort, consentendo di unire alcuni componenti riducendo i relativi pesi. Anche i cuscini e i rivestimenti dei sedili sono stati ottimizzati in termini di peso, senza che questo ne abbia penalizzato il comfort. Ciò consente un minore spessore del materiale espanso e quindi un profilo più sottile dei sedili. Questa tecnologia potrebbe anche migliorare la configurazione dell’abitacolo liberando ulteriore spazio all’ interno.

CARBIO: fibra di carbonio e lino

Il progetto CARBIO studia al momento un sistema per produrre la fibra di carbonio in modo più economico ed ecocompatibile, migliorandone inoltre le proprietà NVH.
CARBIO accoppia strati di fibra di carbonio e lino con bioresina di olio ottenuta dai gusci di anacardio. Il lino è un vegetale naturale e sostenibile, scelto per le sue proprietà fonoassorbenti. CARBIO intende appunto abbinare la forza e la leggerezza della fibra di carbonio alla sostenibilità e alla economicità del lino. Mentre il costo di produzione di CARBIO è simile a quello della fibra di carbonio tradizionale, il costo della composizione data dalla fibra di carbonio e dal lino è più economico di un terzo.

I componenti realizzati con CARBIO sono del 28% più leggeri dell’alluminio e del 55% più leggeri dell’acciaio e, grazie alle migliori proprietà NVH del lino, un componente CARBIO richiede l’impiego di una minore quantità di materiale fonoassorbente rispetto ad uno in fibra di carbonio tradizionale, in alluminio o in acciaio, riducendone ulteriormente il peso.