Il progetto

Questo progetto nasce nell’ambito di ricerca dell’efficientamento energetico delle architetture di distribuzione della potenza nelle macchine agricole – in cui i partner partecipanti vantano un’esperienza di lungo corso – e sposa le moderne esigenze ambientali, per ridurre il consumo di combustibili fossili e le emissioni inquinanti, anche al di fuori delle aree urbane.

Tali esigenze sono supportate anche dalle nuove normative EU stage V, che entreranno in vigore nel 2019- 20, imponendo in particolare stringenti limitazioni su particolato e NOx prodotti dai motori diesel, per la categoria dei veicoli non-road, a cui appartiene la macchina oggetto di studio: una trattrice agricola di media potenza Serie T7 con cambio CVT di CNHi.

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Il progetto si propone di sviluppare e sperimentare soluzioni innovative di ibridizzazione elettrica per l’aumento dell’efficienza delle architetture di distribuzione della potenza nelle macchine agricole, alimentate da motore a combustione diesel, su una trattrice di test Serie T7 con cambio CVT di CNHi. Grazie a una prima sessione di test on field, con mission profile significativi di utilizzo, si caratterizzeranno i due macro-blocchi principali – trasmissione e circuito idraulico – e i relativi singoli sotto-sistemi.

Un modello di simulazione esistente dell’architettura idro-meccanica di potenza sarà integrato con un nuovo modello multi-body della trattrice, implementando una piattaforma di prototipazione virtuale, che sarà lo strumento principale per le attività di analisi e sviluppo, su cui riprodurre i cicli di lavoro della macchina.

La valutazione delle criticità energetiche nell’intero sistema guiderà lo studio di varianti ibride elettriche a maggior efficienza, concepite implementando un background di conoscenze già consolidate in altri settori (es. la trazione ibrida in automotive) e un know-how derivante da precedenti progetti dei partner, per innovare lo specifico settore applicativo.

Il superamento della erogazione centralizzata di potenza nel circuito idraulico (mediante power pack elettro-idraulici indipendenti) e posizionamenti alternativi per il motore-generatore nella trasmissione diesel-elettrica saranno progettati, in un’ottica integrata di macchina.

L’ibridizzazione realizzerà, oltre a benefici puramente energetici, anche miglioramenti di tipo funzionale e agevolerà la semplificazione dell’architettura idro- meccanica e dei relativi componenti. Con l’introduzione di componenti elettrici/elettronici saranno considerate le implicazioni di safety e reliability e le soluzioni individuate saranno, grazie alla collaborazione delle aziende partner, implementate in forma prototipale e caratterizzate a banco prova e/o on field su veicolo di test.

Obiettivi

Lo scopo fondamentale del progetto è di definire, prototipare e testare architetture ibride elettriche energeticamente efficienti per trattrici agricole di media potenza.
Per il raggiungimento di tale scopo dovranno essere realizzati i seguenti obiettivi intermedi:

Determinazione delle prestazioni energetiche della trattrice in configurazione standard e individuazione delle parti più “energivore” nel sistema, in corrispondenza dei duty cycle più significativi.

Determinazione delle architetture ibride elettriche applicabili al circuito idraulico della trattrice, che gestisce attraverso apposite valvole proporzionali la movimentazione degli attrezzi agricoli, la sterzatura, la frenatura, le sospensioni idro-pneumatiche anteriori, il raffreddamento e la lubrificazione. Le alternative ibride elettriche scelte devono garantire le prestazioni e aumentare l’efficienza della trattrice, con i duty cycle prima individuati.

Determinazione delle possibili varianti, in termini di posizionamento di motori-generatori elettrici e batterie, per l’applicazione dell’ibridizzazione al sottosistema di trasmissione, nell’ottica di un’efficiente gestione energetica integrata della macchina. Dovranno essere valutate accuratamente, oltre agli aspetti puramente energetici, le potenzialità di miglioramento funzionale della trasmissione.

Valutazione di fattibilità, implicazioni di safety e reliability, caratteristiche di controllo; prototipazione dei componenti necessari all’ibridizzazione elettrica del circuito idraulico e del sottosistema di trasmissione e integrazione nel veicolo prototipale fornito dal partner CNHi.

Laboratori

CNR Imamoter

La missione dell’Istituto è quella di essere una risorsa di eccellenza per l’avanzamento e la divulgazione delle conoscenze e tecnologie nella produzione e impiego di macchine agricole e movimento terra, nell’ottica di uno sviluppo sia di componenti sia di sistemi sostenibili, efficienti e sicuri.

I temi fondamentali di ricerca sono amplissimi e all’interno di IMAMOTER troviamo, per esempio, fuel economy, veicoli industriali e agricoli intelligenti a guida autonoma o a alto livello di automazione (con particolare riferimento all’agricoltura di precisione), sicurezza, energy source hybridization (integrazione del mix tecnologico nell’architettura del powertrain per la generazione, l’accumulo e la trasmissione di potenza) e cluster di veicoli intelligenti connessi tra loro e con i sistemi e i servizi ICT nelle diverse declinazioni al servizio e assistenza dei guidatori.

MISTER SMART INNOVATION

Mister Smart Innovation è un consorzio di ricerca industriale e sviluppo tecnologico attivo dal 2009. Siamo una società pubblico-privata, con il CNR come socio di maggioranza.

Tra i soci istituzionali figurano anche l’Università di Ferrare e l’Università di Parma, mentre per la parte privata abbiamo con noi alcune grandi imprese del territorio, principalmente del settore meccanico (Sacmi) e biomedicale (Medica Group).

La sede è nel Tecnopolo Bologna CNR, per cui Mister è delegato alla gestione, una moderna struttura collocata all’interno dell’Area della Ricerca CNR di Bologna.

Il team di Mister ha un solido know-how in diverse aree tecniche.

Cidea

Il centro CIDEA coordina le competenze dei Dipartimenti dell’Università di Parma sui temi dell’Energia e dell’Ambiente, sviluppando attività di ricerca e sviluppo, promuovendo collaborazioni di ricerca ed industriali.

Il centro opera in maniera trasversale su numerosi ambiti della S3, spaziando dalle fonti energetiche, ai processi di conversione, trasporto e stoccaggio dell’energia, agli impatti sull’ambiente, nei comparti agricolo, industriale, residenziale e dei trasporti.

Nel comparto oleodinamica il Cidea si avvale delle competenze presenti nel Dipartimento di Ingegneria e Architettura, competenze che riguardano sia l’ambito di simulazione di componenti e sistemi oleodinamici sia l’ambito sperimentale, il laboratorio dispone di un banco prova (150 kW) per lo svolgimento di attività sperimentale su pompe, motori e componenti oleodinamici.

UNIMORE Intermech

InterMech – MO.RE. è il Centro Interdipartimentale per la Ricerca Applicata e i Servizi nel Settore della Meccanica Avanzata e della Motoristica dell’Università di Modena e Reggio Emilia. InterMech – MO.RE.  è laboratorio accreditato della Rete Alta Tecnologia della Regione Emilia Romagna ed ha sede presso il Tecnopolo di Modena e il Tecnopolo di Reggio Emilia. InterMech – MO.RE. offre alle imprese servizi specialistici di ricerca industriale sul tema della progettazione e sviluppo di nuovi prodotti e processi industriali; promuove e coordina studi e ricerche intersettoriali nel campo della Meccanica Avanzata e della Motoristica e svolge le attività di ricerca correlate (anche nei settori ICT, Materiali e Superfici, Meccatronica, Design Industriale, Oleodinamica), proponendosi anche quale interlocutore degli Enti Pubblici per la realizzazione dei Tecnopoli nelle provincie di Modena e Reggio Emilia.

Laboratorio Mechlav

MechLav, appartenente all’Università degli studi di Ferrara, è uno dei Laboratori di ricerca industriale del Tecnopolo di Ferrara. È accreditato dalla Regione Emilia-Romagna e fa parte della Rete Alta Tecnologia. Offre competenze specialistiche in meccatronica e motoristica, ICT per industria 4.0, vibro-acustica, materiali, energetica, intelligenza artificiale, elettronica.

Punto di forza di MechLav è la continua collaborazione tra i ricercatori delle diverse aree, in modo funzionale alla strutturazione orizzontale dei prodotti industriali e dei processi produttivi.

MechLav all’interno del progetto si occupa di sintesi e ottimizzazione dei sistemi tramite simulazioni multi-body, progettazione meccanica delle necessarie modifiche alla trattrice per l’integrazione dei sistemi ibridi, simulazione/progettazione di alcuni sistemi e circuiti oleodinamici, sperimentazione su macchine e circuiti.

Imprese

CNHi

CNH Industrial è un leader globale nel settore dei capital goods che opera sui mercati internazionali, con attività di progettazione, produzione, distribuzione, commerciali e finanziarie.​​​​​​ ​​​​​​​​​​​​​​​Siamo presenti in 180 paesi, con più di 64.000 persone in 66​ stabilimenti produttivi e in 54 centri di ricerca e sviluppo. La nostra presenza e la nostra ampia diffusione a livello globale ci permettono di sfruttare al meglio le opportunità di crescita e di perseguire la nostra ambizione a diventare leader dei nostri settori. Attraverso i nostri 12 marchi produciamo i veicoli che permettono all’agricoltura e all’industria di continuare a crescere. Dai trattori e dalle mietitrebbie, ai camion e agli autobus, così come i sistemi di propulsione e trasmissione per camion e veicoli commerciali stradali e off-road, nonché motori per applicazioni marine, progettiamo, costruiamo e commercializziamo macchine da lavoro. Il nostro impegno nell’appoggiare lo sviluppo sostenibile dell’agricoltura è alla base della nostra strategia Clean Energy Leader®, lanciata nel 2006, che promuove l’utilizzo di carburanti rinnovabili, di sistemi per la riduzione delle emissioni, di strumenti tecnologici e attività agricole sostenibili.

Walvoil

Walvoil, parte di Interpump Group dal 2015, racchiude in sé anche le esperienze ed i brand Hydrocontrol e Galtech.

Tra i principali produttori mondiali di prodotti oleodinamici, elettronica e sistemi meccatronici completi, Walvoil progetta il futuro del movimento in stretta relazione con i propri clienti e partner, che operano in settori e in mercati diversi.

E’ presente in Italia con sette sedi produttive ed un Test Department, che è il cuore di tutte le attività di Ricerca & Sviluppo, e può contare anche su otto filiali in quattro continenti, oltre ad una capillare rete di vendita, che consente all’azienda di essere vicina ai principali clienti e mercati di riferimento nel mondo.

Da sempre si avvale di scambi e di collaborazioni con Università ed i principali Centri di Ricerca in Italia e nel mondo.

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