Re-Energy: il progetto per il recupero di energia in frenata e in discesa

Con il progetto Re-Energy (CUP B41B19001290007), ePowerIng si propone di realizzare uno studio per mettere a punto delle tecniche che permettano il recupero di energia durante le fasi di frenata e discesa dei veicoli ibridi. In particolare, nel corso del progetto verrà sviluppato e implementato un algoritmo che, a partire da misure fornite da un altimetro e da segnali GPS, è in grado di pianificare la gestione energetica della batteria in anticipo, consentendo di massimizzare il successivo recupero energetico.
Tale innovazione, non presente di norma sui veicoli ibridi in commercio, può applicarsi sia ai veicoli ibridi che ibridizzati, risultando di particolare interesse per gli ibridi plug-in, che hanno capacità di immagazzinamento, e quindi di recupero energetico, maggiori. L’implementazione di tali innovazioni, passibili di brevettazione, avrà un impatto significativo su consumi ed emissioni, soprattutto in ambito di guida urbana e di percorsi con variazioni altimetriche.

Come avviene il recupero di energia

La metodologia si basa sull’identificazione della regione di frenatura compresa tra le curve limite di aderenza per le ruote anteriori e posteriori, e sull’individuazione dell’intensità della frenatura meccanica tramite un utilizzo combinato di sensori e della risoluzione real-time dell’equazione della dinamica longitudinale del veicolo, a partire da dati rilevati dalla porta OBD, secondo una metodologia brevettata.
L’algoritmo di controllo da sviluppare individua la modulazione ottimale della frenata, e informa il guidatore con azioni di feedback visivo e sonoro dell’opportunità di variare l’intensità della frenata per massimizzare il recupero energetico. Un secondo algoritmo va, invece, ad incrementare l’energia recuperata nelle fasi di discesa, nei percorsi con variazioni altimetriche.
L’aliquota di energia recuperabile rallentando il veicolo con freni elettrici dipende dalla pendenza e dalla velocità, e può variare da circa 100 Wh/km, per pendenze attorno al 5%, fino a circa 300 Wh/km in caso di pendenze più elevate. In un percorso extra urbano di alcuni chilometri, l’aliquota recuperabile può essere confrontabile con la capacità della batteria. Gli algoritmi previsionali da sviluppare si basano su un utilizzo combinato di un altimetro, di un eventuale sensore GPS e di modelli statistici, con l’obiettivo di stimare il limite superiore dello stato di carica della batteria (SOC) in grado di assicurare il recupero di energia nella successiva fase di discesa.

Re-Energy: risultati

Segue un elenco dei risultati attesi:

• sviluppo ed implementazione dei modelli matematici del veicolo ibrido/ibridizzato;
• sviluppo ed implementazione delle strategie di controllo. Nella fase immediatamente successiva verranno implementati ed integrati con il modello veicolo gli algoritmi per la gestione della frenata rigenerativa e per la previsione della gestione ottimizzata delle fasi di discesa;
• effettuazione dei test in ambiente simulato per un elevato numero di casi di cicli di guida, ed analisi dei risultati. Individueremo test di prova rappresentativi del funzionamento atteso in condizioni urbane ed extra-urbane, anche con occorrenza di variazioni di altitudine. Effettueremo test di simulazione del veicolo lungo tali percorsi, calcolando la riduzione di consumi ed emissioni in presenza dell’algoritmo sviluppato;
• implementazione delle strategie di controllo su sistemi embedded on board. Implementeremo la versione ottimizzata degli algoritmi sui sistemi di controllo veicolo in dotazione degli utilizzatori;
• svolgimento di test su veicolo, in collaborazione con gli stakeholder utilizzatori dell’innovazione;
• validazione dei benefici stimati in fase di simulazione e loro verifica sperimentale, su percorsi misti.

Il progetto è cofinanziato dall’Unione Europea, dallo Stato Italiano e dalla Regione Campania, nell’ambito del POR Campania FESR 2014-2020