ITUA20163487A1 - << sistema retrofit elettrico per la conversione di veicoli a motore endotermico in veicoli elettrici con zero emissioni allo scarico e relativo procedimento di installazione >> - Google Patents
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Description
SISTEMA RETROFIT ELETTRICO PER LA CONVERSIONE DI VEICOLI A
MOTORE ENDOTERMICO IN VEICOLI ELETTRICI CON ZERO EMISSIONI ALLO SCARICO E RELATIVO PROCEDIMENTO DI INSTALLAZIONE
Il presente trovato concerne un sistema retrofit elettrico per la conversione di veicoli a motore endotermico in veicoli elettrici con emissioni zero allo scarico e il relativo procedimento di installazione.
Il presente trovato è totalmente innovativo, in quanto nasce quale originale ed inventiva soluzione ed applicazione del recente decreto 01/12/2015, n. 219, del Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti, che ha regolamentato il sistema di riqualificazione elettrica destinato ad equipaggiare autovetture di tipo M ed N1, così come è stato pubblicato sulla Gazzetta Ufficiale n.7 del 11/01/2016 e vigente al 26/01/2016. In particolare detto decreto decreto disciplina le procedure per l'approvazione nazionale, ai fini dell'omologazione, e le procedure di installazione di sistemi di riqualificazione elettrica su veicoli delle categorie internazionali M1, M1G, M2, M2G, M3, M3G, N1 e N1G, immatricolati originariamente con motore termico. Tramite detto decreto è ora possibile convertire il proprio autoveicolo endotermico (ad esempio Fiat 500, pulmini Wolkswagen, Maggiolini, Renault 4, ecc.) di certo ad oggi inquinante l’ambiente a causa delle sue emissioni, in un autoveicolo elettrico, totalmente ad impatto zero nei confronti dell’ambiente. La presente idea è nata, quindi, alla luce di detto decreto, quale soluzione applicativa del bisogno di trovare un sistema e il relativo metodo atti a trasformare un vecchio veicolo endotermico in un nuovo veicolo elettrico con zero emissioni allo scarico.
Oggi le nuove auto elettriche hanno raggiunto notevoli prestazioni tecniche e di autonomia ma sono ancora troppo costose, se non addirittura "impossibili" da acquistare. E’ vero però che già da tempo, a causa anche dell’attuale realtà economica, esistono automobilisti disponibili all’acquisto di auto elettriche, specialmente se il loro costo diventerà per loro più accessibile.
Il presente sistema è, quindi, stato ideato per offrire al mercato veicoli elettrici efficienti, a zero emissioni e a zero consumi, in modo completamente innovativo, in quanto ad oggi non ne esistono di similari ed è altresì inventivo in quanto è stato altresì ideato allo scopo di risolvere il problema fondamentale della emissione degli scarichi inquinanti l’aria che respiriamo e, quindi, di conseguenza proteggere anche l’ambiente nel quale viviamo.
Ad oggi sono noti una pluralità di brevetti relativi a sistemi retrofit, ma nessuno è simile al presente di seguito descritto, in quanto non prevedono la rimozione totale del vecchio motore endotermico e/o l’installazione dello stesso motore elettrico è comunque realizzata con modalità completamente differenti dal presente sistema.
Si menziona a tal proposito quale tecnica nota più vicina, ma ad ogni modo differente dal presente sistema, il brevetto internazionale WO 2015/029075 A2 della società indiana KPIT TECHNOLOGIES LTD pubblicato il 05/03/2015. Esso in particolare concerne un sistema retrofit per convertire un veicolo con motore endotermico in un veicolo ibrido elettrico (HEV hybrid electric vehicle) o in un veicolo elettrico (EV electric vehicle). Gli svantaggi di detto sistema internazionale sono ad ogni modo insiti fondamentalmente nella complessità di realizzazione dello stesso sistema oltre che ai relativi maggiori costi, sia degli elementi componenti che nelle madalità di installazione.
Scopo del presente sistema è, quindi, quello di risolvere dette problematiche della tecnica nota fornendo un sistema retrofit elettrico con emissioni zero allo scarico, composto ad ogni modo da pochi elementi, nonché seguendo un pratico e valido procedimento di installazione.
Ulteriore scopo del presente sistema è quello di utilizzare materiali e componenti a bassissimo indice di impatto ambientale e possibilmente completamente riciclabili.
Tali scopi sono conseguiti realizzando un sistema 1 secondo quanto rivendicato in calce alla presente descrizione e di seguito descritto.
Detti scopi e i conseguenti vantaggi, nonché le caratteristiche del trovato secondo la presente invenzione saranno più chiaramente evidenti dalla seguente dettagliata descrizione di una soluzione preferita, riportata a titolo esemplificativo, ma non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, nei quali:
- la Fig.1 è uno schema grafico a blocchi del sistema retrofit elettrico 1 per la conversione di veicoli a motore endotermico in veicoli elettrici con emissioni zero allo scarico, di cui alla presente invenzione;
- la Fig.2 è un altro schema grafico del diagramma a blocchi relativo al procedimento di installazione del sistema retrofit elettrico 1 per la conversione di veicoli a motore endotermico in veicoli elettrici.
In particolare dalle figure 1-2 è facile evincere, per un tecnico dell’arte, la semplicità realizzativa del sistema 1, applicabile a veicoli endotermici in genere in sostituzione degli stessi motori endotermici di cui sono muniti dalle stesse officine meccaniche, laddove normalmente si effettuano gli stessi servizi di manutenzione periodica degli autoveicoli.
Alla luce di quanto sopra ben si può intuire l’importanza del presente trovato che risolve pienamente il problema della conversione con retrofit elettrico dei veicoli a motore endotermico in veicoli elettrici.
La trasformazione di un'auto convenzionale in auto elettrica potendo, quindi, avvenire in una consueta officina meccanica conferisce un valore aggiunto al retrofit, potendo trasformare tutti i veicoli endotermici in elettrici direttamente presso le stesse officine meccaniche in tempi rapidissimi, in quanto è sufficiente sostituire il vecchio motore endotermico del veicolo (o nuovo, se lo stesso è stato acquistato di recente) con un motore elettrico, installando ovviamente le ulteriori parti necessarie al suo comando, controllo e corretto funzionamento.
Il sistema retrofit elettrico 1 per la conversione di veicoli a motore endotermico in veicoli elettrici con emissioni zero allo scarico è costituito da un sistema di riqualificazione elettrica, vale a dire un sistema che consente di trasformare un veicolo con motore endotermico in un veicolo con esclusiva trazione elettrica, costituito almeno da: un motopropulsore elettrico 3, formato da una macchina elettrica e dal relativo convertitore di potenza, montato a monte del differenziale e degli organi di trasmissione e collegato tramite un giunto cardanico 2 di tipo universale o un altro mezzo equivalente atto alla connessione del motore elettrico 3 a qualsiasi scatola del differenziale; un pacco batterie 5 e un pacco condensatori 7 comprensivi di un mezzo di gestione 11 elettrica e termica degli stessi accumulatori di cariche 5, 7 e di un mezzo di sezionamento e protezione 12 atto a fornire in modo esclusivo l'energia e la potenza di trazione al motore 3; un'interfaccia 6 con la rete elettrica alternata per la ricarica del pacco batterie 5; un inverter/converter 4 per alimentare in modo alternato/continuo il motore 3 che quindi può essere sia di tipo funzionante in corrente continua che asincrono trifase funzionante in corrente alternata; un modulatore di marcia/frenata 8; una centralina di comando, gestione e controllo 9 e un’interfaccia di ricarica del pacco batterie 5 da fonte elettrica continua 10; almeno un pannello fotovoltaico 13 per la produzione rinnovabile di corrente elettrica. Il sistema retrofit elettrico 1 per la conversione di veicoli a motore endotermico in veicoli elettrici con emissioni zero allo scarico rappresentato nelle figure 1 e 2 a solo titolo esemplificativo, ma non limitativo è, quindi, fondamentalmente composto da:
> un motore elettrico 3, del tipo preferibilmente asincrono e trifase (ma installabile anche in corrente continua), accoppiato mediante un semplice o doppio giunto cardanico universale 2 o altro mezzo equivalente di giunzione alla scatola del differenziale del veicolo oggetto del retrofit;
un in verter/con verter 4, atta a trasformare la corrente continua in alternata e viceversa;
un pacco batterie 5 per assicurare una ottimale autonomia chilometrica e prestazionale allo stesso veicolo elettrico;
un interfaccia di ricarica 6 del pacco batterie 5 da rete elettrica alternata;
un pacco condensatori 7, costituente il nuovo cambio di tipo elettrico del veicolo;
un modulatore di marcia/frenata 8;
una centralina 9 di comando, gestione e controllo del motore elettrico 3, munita di interfaccia di ricarica in corrente continua 10 ed alternata 6, con quest’ultima munita di raddrizzatore collegato alla centralina di comando, gestione e controllo 9 del veicolo;
un mezzo di gestione 11 elettrica e termica degli accumulatori 5; un mezzo di sezionamento e protezione 12 del motore elettrico 3. Il motore elettrico 3, installabile sia nella tipologia funzionante in corrente continua che in corrente alternata, purché atto a recuperare quota parte dell’energia elettrica dall’energia cinetica delle parti mobili sia in frenata che in corsa, consentirà altresì di ottenere un ottimale effetto freno motore sullo stesso veicolo, unitamente a una minimizzata usura degli organi frenanti.
L’installazione del nuovo motore elettrico 3 sarà effettuata scegliendo un motore elettrico 3 di potenza correlata alle caratteristiche potenziali del motore endotermico rimosso dal veicolo, ma è possibile installare anche un motore elettrico 3 di potenza superiore, purché vincolabile nella sua potenza massima alle caratteristiche potenziali del veicolo originario.
Il procedimento P di installazione del sistema retrofit elettrico 1 per la conversione di veicoli a motore endotermico in veicoli elettrici con emissioni zero allo scarico è facilmente realizzabile su ogni veicolo munito di motore endotermico seguendo le presenti fasi di installazione:
A) rimozione del motore endotermico e dei relativi accessori non più necessari per il suo funzionamento (radiatore; filtro dell’aria; alternatore; serbatoio/i idro-carburanti, nel caso ad esempio in cui il veicolo fosse un benzina convertito a gas; scatola del cambio e del cambio marce; eccetera); > B) installazione del nuovo motore elettrico 3 di potenza correlata alle caratteristiche potenziali del motore rimosso dal veicolo o comunque depotenziato alle caratteristiche di potenza del veicolo originario, collegando quest’ultimo mediante un semplice o un doppio giunto cardanico universale 2, o altro mezzo equivalente di accoppiamento del motore elettrico (3), alla scatola del differenziale del veicolo;
> C) installazione degli ulteriori elementi neccessari aH’ottimale funzionamento del motore elettrico 3, vale a dire: un in verter/con verter 4 per alternare/raddrizzare la corrente elettrica continua/alternata in ingresso allo stesso motore 3 dal pacco batterie 5 o da almeno un pannello fotovoltaico 13 installato sul veicolo quale fonte rinnovabile di energia elettrica in continuo o altra fonte di energia elettrica in corrente alternata; un’interfaccia di ricarica 6 del pacco batterie 5; un pacco condensatori 7 da accoppiare a un modulatore di marcia/frenata 8 del veicolo; una centralina 9 di comando gestione e controllo, al fine di limitare in modo controllato la potenza erogata dallo stesso motore elettrico 3; un’interfaccia di ricarica 6 per il caricamento elettrico della batteria 5 da rete elettrica alternata; un mezzo di gestione elettrica e termica 11 del pacco condensatori 7 e degli accumulatori 5; un mezzo di sezionamento e protezione 12 atto ad interrompere e riavviare la corrente elettrica continua o alternata di alimentazione del motore 3;
> D) collaudo tecnico-funzionale del veicolo convertito in elettrico con detto sistema retrofit (1 ).
Il presente sistema retrofit elettrico 1 , quindi, rappresenta una valida opportunità per lo sviluppo dell’attuale economia e per la tutela dell’ambiente.
I vantaggi forniti dal presente sistema sono evidenti, in quanto con il presente sistema le seguenti caratteristiche del veicolo restano invariate: - i sistemi di sicurezza attiva e passiva (airbag, ABS, impianto freni, cellula strutturale) restano invariati rispetto al veicolo originale;
- il volume interno dell’abitacolo e il bagagliaio non subiscono variazioni, eccetto la rimozione dei serbatoi (gas, benzina, gasolio);
- i comandi di selezione restano quelli della vettura originale, pur se vengono integrati da una centralina di gestione, comando e controllo 9 che si interfaccia con quella del veicolo;
- l’estetica esterna non presenta alcuna modifica rispetto all’auto originale, ad eccezione dell’assenza del terminale di scarico;
- la massa complessiva del veicolo in ordine di marcia è in linea con il peso originale del veicolo.
Ulteriori vantaggi forniti dal presente sistema sono sia per l’utente finale che per la collettività, in quanto si prevedono:
- un notevole risparmio energetico, dato il fatto che l’auto elettrica ha un’efficienza energetica almeno due volte superiore a quella di un veicolo endotermico, con una vita media superiore di almeno dieci volte; nel nostro caso specifico l’efficienza energetica complessiva, tenendo conto dell’efficienza della produzione, del trasporto oltre che di quella del motore di un’autovettura endotermica (in una media tra veicoli a benzina e a gasolio) è del 17-19% mentre quella di un analogo motore elettrico è circa del 34% (Fonte: ENEL);
- una notevole riduzione dei rifiuti, dato il fatto che il retrofit permette di evitare la rottamazione di milioni di veicoli e che l’auto elettrica aumenta la vita media dei motori, dai centomila chilometri dei motori endotermici tradizionali, agli oltre due milioni per quelli elettrici;
- una maggiore sostenibilità ambientale, dato il fatto che col presente sistema non si producono nuove vetture e si usano meno risorse con emissioni zero (sono assenti il biossido di carbonio ed altri inquinanti, quali le polveri sottili e il PM10 derivato dalla combustione);
- la possibilità di realizzare la conversione nelle consuete officine meccaniche, purché siano tecnicamente abilitate a farlo, consentendo ai meccanici di diventare così produttori di “veicoli a chilometri zero”, oltre che manutentori di veicoli elettrici, potendo recuperare una nuova manualità e risollevando un settore in crisi;
- un notevole risparmio economico per il cittadino e per le Pubbliche Amministrazioni, unitamente al risparmio in termini di tariffe, assicurazioni e manutenzioni, valutabile per un utilitaria in circa cinquemila euro all’anno, per una percorrenza media di trentamila chilometri.
Gli ulteriori vantaggi forniti dal presente sistema sono:
- una notevole riduzione dell’inquinamento acustico, oltre a detti benefici ambientali (emissioni zero in atmosfera);
- la possibilità di accedere ad eventuali incentivi (regionali o comunali dove siano previsti);
- la possibilità di parcheggiare gratuitamente;
- il bollo auto gratuito per 5 anni;
- la polizza assicurativa ridotta del 50%;
- il costo di percorrenza di circa € 1,50 ogni 100 Km con costi di manutenzione ridotti dell’80;
- ulteriori benefici logistici e di libero accesso ai centri cittadini, con libera circolazione nei giorni di blocco della circolazione delle auto in centro. Ulteriore vantaggio del presente sistema è quello di essere applicabile a tutti i veicoli endotermici esistenti.
Gli ulteriori vantaggi, non meno importanti derivano dai bassi costi degli elementi componenti il presente sistema, come pure la loro semplice installazione su qualsivoglia tipologia di motore endotermico.
E’ anche evidente che all’esempio di realizzazione precedentemente descritto a titolo illustrativo e non limitativo potranno essere apportati numerosi ritocchi, adattamenti, integrazioni, varianti e sostituzioni di elementi con altri funzionalmente equivalenti, senza peraltro uscire dall’ambito di protezione delle seguenti rivendicazioni.
Claims (10)
- RIVENDICAZIONI 1) Sistema retrofit elettrico (1) per la conversione di veicoli a motore endotermico in veicoli elettrici con emissioni zero allo scarico, caratterizzato dal fatto che detto sistema (1) è un sistema di riqualificazione elettrica, vale a dire un sistema (1) che consente di trasformare un veicolo con motore endotermico in un veicolo con esclusiva trazione elettrica, costituito almeno da: un motopropulsore elettrico (3) funzionante in corrente continua o alternata, formato da una macchina elettrica e dal relativo convertitore di potenza, montato a monte del differenziale e degli organi di trasmissione e collegato tramite un giunto cardanico universale (2) o altro mezzo di giunzione equivalente alla scatola del differenziale; un pacco batterie (5) e un pacco condensatori (7) comprensivi di un mezzo di gestione (11) elettrica e termica degli stessi accumulatori di cariche (5, 7) e di un mezzo di sezionamento e protezione (12) del motore elettrico (3); un’interfaccia di ricarica da rete elettrica alternata (6) del pacco batterie (5); un inverter/converter (4) per alimentare in modo alternato o continuo il motore (3) dal pacco batterie (5) o dalle altre fonti di corrente continua (13) o alternata; un modulatore di marcia/frenata (8); una centralina di comando, gestione e controllo (9) del sistema (1); un’interfaccia di ricarica (6) del pacco batterie (5) da rete elettrica alternata; almeno un pannello fotovoltaico (13) per la produzione rinnovabile di corrente elettrica.
- 2) Sistema retrofit elettrico (1) per la conversione di veicoli a motore endotermico in veicoli elettrici con emissioni zero allo scarico, secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che detto motore elettrico (3), installabile nella versione funzionante sia in corrente continua che in corrente alternata, è atto a recuperare una quota parte dell’energia cinetica sia in frenata sia in corsa, consentendo altresì di ottenere un ottimale effetto freno motore sullo stesso veicolo, unitamente a una minimizzata usura degli organi frenanti, nonché al recupero di energia elettrica da detta energia cinetica.
- 3) Sistema retrofit elettrico (1) per la conversione di veicoli a motore endotermico in veicoli elettrici con emissioni zero allo scarico, secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto motore elettrico (3) eroga una potenza nominale variabile, ma vincolabile nel suo valor massimo in correlazione alle caratteristiche potenziali del motore endotermico rimosso dal veicolo, convertito in elettrico col sistema (1).
- 4) Sistema retrofit elettrico (1) per la conversione di veicoli a motore endotermico in veicoli elettrici con emissioni zero allo scarico, secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto motore elettrico (3) è alimentato da almeno un pannello fotovoltaico munito di inverter (4), nel caso di motore in corrente alternata.
- 5) Sistema retrofit elettrico (1) per la conversione di veicoli a motore endotermico in veicoli elettrici con emissioni zero allo scarico, secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto giunto cardanico universale (2) è di tipo semplice o doppio o sostituibile con altri mezzi alternativi atti comunque a consentire un ottimale accoppiamento del motore elettrico (3) a qualsiasi tipologia di scatola del differenziale.
- 6) Sistema retrofit elettrico (1) per la conversione di veicoli a motore endotermico in veicoli elettrici con emissioni zero allo scarico, secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto pacco condensatori (7) comprensivo del mezzo di gestione elettrica e termica (11) degli stessi accumulatori di cariche (5, 7), unitamente al modulatore di marcia/frenata (8) e all’interfaccia di collegamento alla centralina del veicolo (10), consente di modulare il numero di giri del motore elettrico (3) tramite detta centralina di comando, gestione e controllo (9).
- 7) Sistema retrofit elettrico (1) per la conversione di veicoli a motore endotermico in veicoli elettrici con emissioni zero allo scarico, secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta centralina di comando, gestione e controllo (9) è, unitamente a detti mezzi di gestione (11) elettrica e termica degli stessi accumulatori di cariche (5, 7), nonché detto mezzo di sezionamento e protezione (12) del motore (3), atta a controllare l’ottimale funzionalità dello stesso motore elettrico (3).
- 8) Sistema retrofit elettrico (1) per la conversione di veicoli a motore endotermico in veicoli elettrici con emissioni zero allo scarico, secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto inverter/converter (4) per alimentare in modo alternato o continuo il motore elettrico (3) è atto ad acquisire in ingresso sia le cariche elettriche in corrente continua provenienti dal pacco batterie (5), dal pacco di condensatori (7) e dal pannello fotovoltaico (13) sia dall’interfaccia (6) collegata alla rete alternata.
- 9) Sistema retrofit elettrico (1) per la conversione di veicoli a motore endotermico in veicoli elettrici con emissioni zero allo scarico, secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la ricarica del pacco batterie (5) avviene tramite l’interfaccia di ricarica da fonte elettrica continua (10) o, in alternativa, dall’interfaccia di ricarica da rete elettrica alternata (6), mediante inverter/converter o da almeno un pannello fotovoltaico (13) per la produzione rinnovabile di corrente elettrica, o dal pacco condensatori (7) o direttamente dall’effetto dinamo di recupero della corrente elettrica continua dalla quota parte di energia cinetica recuperabile dalle parti mobili del veicolo.
- 10) Procedimento (P) di installazione del sistema retrofit elettrico (1) per la conversione di veicoli a motore endotermico in veicoli elettrici con emissioni zero allo scarico, caratterizzato dal fatto che è facilmente realizzabile su ogni veicolo munito di motore endotermico, seguendo le presenti fasi di installazione: A) rimozione del motore endotermico e dei relativi accessori non più necessari per il suo funzionamento, vale a dire rimozione del radiatore, del filtro dell’aria, del/i serbatoio/i contenente/i i fluido-carburanti (caso di veicolo a motore benzina convertito a gas), dell’alternatore e della scatola del cambio e dello stesso cambio marce; B) installazione del nuovo motore elettrico (3) di potenza correlata alle caratteristiche potenziali del motore rimosso dal veicolo o comunque depotenziato alle caratteristiche di potenza del veicolo originario, collegando quest’ultimo mediante un semplice o un doppio giunto cardanico (2), o altro mezzo equivalente di accoppiamento del motore elettrico (3), alla scatola del differenziale del veicolo; C) installazione degli ulteriori elementi necessari all’ottimale funzionamento del motore elettrico (3), vale a dire: un’interfaccia di ricarica (6) del pacco batterie (5) da corrente elettrica alternata; un pacco condensatori (7) da accoppiare a un modulatore di marcia/frenata (8) del veicolo; una centralina (9) di comando gestione e controllo, al fine di limitare in modo controllato la potenza erogata dallo stesso motore elettrico; un’interfaccia di ricarica (10) per il caricamento elettrico in corrente alternata del veicolo; un mezzo di gestione elettrica e termica (11) del pacco condensatori (7) e degli accumulatori (5); un mezzo di sezionamento e protezione (12) atto ad interrompere e riavviare la corrente elettrica di alimentazione del motore (3); un inverter/converter (4) per motori elettrici in corrente continua/alternata, atto a rendere alternata/continua la corrente elettrica continua/alternata in ingresso allo stesso motore; D) collaudo tecnico-funzionale del veicolo convertito in elettrico a zero emissioni con detto sistema retrofit (1).
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