Analisi e Simulazione di un Autobus Urbano Ibrido Pneumatico: Stima del Consumo di Combustibile = Analysis and Simulation of a Pneumatic Hybrid Urban Bus: Fuel Consumption Estimation

Oggigiorno, l’ibridizzazione dei veicoli è tra i principali temi di ricerca e sviluppo nel settore automotive. I veicoli ibridi, ed in particolare quelli ibridi elettrici, si stanno diffondendo sempre più sul mercato grazie al loro duplice obiettivo di ridurre sia il consumo di combustibile che le emissioni inquinanti. Tuttavia, la limitata vita utile delle batterie e l’elevato costo finale dei veicoli ibridi elettrici ne stanno limitando l’adozione su vasta scala. Un’interessante alternativa all’ibrido elettrico è rappresentata dall’ibrido pneumatico che, a differenza delle altre soluzioni, offre il vantaggio di contenere la complessità, il peso e i costi aggiuntivi associati al processo di ibridizzazione del veicolo. Il principio di funzionamento del sistema ibrido pneumatico è simile a quello dell’ibrido elettrico. Durante le fasi di decelerazione, il propulsore termico recupera e immagazzina sotto forma di aria compressa l’energia cinetica del veicolo. Durante le fasi di stop, il propulsore termico viene spento completamente, mentre nelle successive fasi di accelerazione, l’aria compressa viene riutilizzata per azionare il propulsore termico o per accelerare il veicolo. Tale soluzione alternativa è teoricamente in grado di ridurre il consumo di combustibile, soprattutto se adottata su veicoli pesanti il cui ciclo di lavoro è caratterizzato da frequenti operazioni di Start&Stop. La presente attività di tesi, sviluppata in stretta collaborazione con Teoresi Group S.p.a., si propone di analizzare le potenzialità dei diversi sistemi ibridi, concentrandosi in particolare sull’ibrido pneumatico per applicazioni heavy-duty. A tal proposito, sono state dettagliatamente approfondite le nuove modalità operative introdotte dal sistema ibrido pneumatico: la Compression Mode, la Pneumatic Motor Mode e la Air-Power Assist Mode (o Supercharge Mode). È stato inoltre sviluppato un modello Matlab/Simulink di un autobus urbano ibrido pneumatico, utilizzato successivamente per stimare e confrontare il risparmio di combustibile ottenibile su differenti cicli di guida. Le simulazioni hanno confermato che la tecnologia ibrida pneumatica rappresenta una valida alternativa all’ibrido elettrico. In particolare, per gli autobus urbani, è stato dimostrato un risparmio di carburante variabile tra il 4 e il 20%, a seconda del ciclo di guida.