Diapositiva 1

E-Bus
for
Naples
The University of Naples Federico II was established in 1224 through an
Imperial Charter of Frederick II Hohenstaufen, King of Sicily and Holy Roman
Emperor. It was the first publicly funded university in Europe.
Nowadays the university offers courses in essentially all academic disciplines,
leading to 150 graduate level degrees. Research facilities provide support to all
these courses. Students are given the opportunity to pursue intellectual
development as well as the acquisition of professional skills. Current student
enrollment nears 97.000 and the academic personnel, at this time, is 3.121.
The university is made up of three divisions, which operate as semi independent
bodies for the teaching and research management of 13 schools and 82
departments grouped, within each division, according to academic and research
profiles. Thus, the Division of Science and Technology includes: the School of
Sciences (which, in turn, includes the Schools of Mathematics, Physics and
Natural Sciences), the School of Engineering, and the School of Architecture.
The Division of Life Sciences includes: the School of Medicine and Surgery, the
School of Pharmacy, the School of Veterinary Medicine, the School of
Agricultural Sciences and the recently established School of Biotechnological
Sciences. The Division of Social and Human Sciences includes: the School of
Economics, The School of Law, the School of Liberal Arts, the School of
Political Sciences and the School of Sociology.
E-Bus for Naples
Linea 203 con Filobus mod. F19: Tratta P.zza G. Pepe – Parch. Brin
Caso Studio di una linea filobus : Impiego di dispositivi LiC a bordo
- Linea filobus tratto Pepe-Brin
- Caratteristiche Filobus F19
- Analisi diagrammi cinematici (spazio, velocità)
- Determinazione diagramma Trazione
- Analisi Carichi di Bordo
- Caratteristiche moduli LiC
- Dimensionamento di massima
- Analisi criticità
Proposta di Progetto
- Definizione Obiettivi e finalità del progetto nell’ambito del trasporto pubblico su
Caratteristiche tratta:
gomma nella città di Napoli
- Definizione Partenariato Industriale e di Ricerca
-Definizione macro-linee
- Presentazione al comune di Napoli
•
Lunghezza: ..........................................................................................1500 m
•
Numero fermate (incluse intersezioni semaforiche): ................................6
•
Lunghezza media tra fermate: ..............................................................200 m
•
Pendenza massima tra 2 fermate (tratto Ponte della Maddalena): ...........1 %
E-Bus for Naples
Caratteristiche principali Filobus F19:
Caso Studio di una linea filobus : Impiego di dispositivi LiC a bordo
- Linea filobus tratto Pepe-Brin
- Caratteristiche Filobus F19
- Analisi diagrammi cinematici (spazio, velocità)
- Determinazione diagramma Trazione
- Analisi Carichi di Bordo
- Caratteristiche moduli LiC
- Dimensionamento di massima
- Analisi criticità
Proposta di Progetto
- Definizione Obiettivi e finalità del progetto nell’ambito del trasporto pubblico su
gomma nella città di Napoli
- Definizione Partenariato Industriale e di Ricerca
-Definizione macro-linee
- Presentazione al comune di Napoli
•
Lunghezza (trolley escluso): ....................11960 mm
•
Altezza (trolley escluso): ............................2840 mm
•
Larghezza: ................................................. 2500 mm
•
Massa a pieno carico: .................................19000 kg
•
Velocità massima: ........................................60 km/h
•
Sforzo massimo alle ruote: ..........................2700 kg
•
Potenza continuativa motore di trazione: .....145 kW
•
Alimentazione: ibrido serie motore Diesel: ....111.5 kW + motore asincrono trifase
•
Potenza generatore sincrono: ........................80 kVA
E-Bus for Naples
Diagrammi cinematici simulati:
Caso Studio di una linea filobus : Impiego di dispositivi LiC a bordo
- Linea filobus tratto Pepe-Brin
- Caratteristiche Filobus F19
- Analisi diagrammi cinematici (spazio, velocità)
- Determinazione diagramma Trazione
- Analisi Carichi di Bordo
- Caratteristiche moduli LiC
- Dimensionamento di massima
- Analisi criticità
Proposta di Progetto
- Definizione Obiettivi e finalità del progetto nell’ambito del trasporto pubblico su
•
Accelerazione max: ...................................1 m/s2
- Definizione Partenariato Industriale e di Ricerca
•
Velocità max: ........................................ 40 km/h
-Definizione macro-linee
•
Tempo medio di sosta alla fermata: ............ 15 s
- Presentazione al comune di Napoli
•
Tempo medio di sosta all’intersezione: ..... 30 s
•
Decelerazione max: ................................0.8 m/s2
•
Velocità base: .........................................20 km/h
gomma nella città di Napoli
E-Bus for Naples
Diagrammi di trazione per la tratta considerata:
Caso Studio di una linea filobus : Impiego di dispositivi LiC a bordo
- Linea filobus tratto Pepe-Brin
- Caratteristiche Filobus F19
- Analisi diagrammi cinematici (spazio, velocità)
- Determinazione diagramma Trazione
- Analisi Carichi di Bordo
- Caratteristiche moduli LiC
- Dimensionamento di massima
- Analisi criticità
Calcolo sforzo di trazione:
Proposta di Progetto
F
=
t mt
- Definizione Obiettivi e finalità del progetto nell’ambito del trasporto pubblico su
gomma nella città di Napoli
, vt ≤ vbase
 Ft ,max
dvt

+ F=
r  Ft
dt
 v vbase , vbase < vt ≤ vt ,max
 t
Calcolo resistenze al moto
- Definizione Partenariato Industriale e di Ricerca
-Definizione macro-linee
Fr =
µrr mt g +
1
ρ air Cd A f vt2 ± mt g sin(arctan(i %))
2
µrr = 0.015
Cd = 0.52
A f = 7.1 m 2
ρ air = 1.25 kg / m3
- Presentazione al comune di Napoli
Calcolo potenza elettrica al trolley
Ft vt

+ Paux , Ft > 0
η
ηinvηmot
mech

Pel = 
F v η
η η
+ Paux , Ft < 0
 t t mech inv mot

ηmech = 98%
ηinv = 97%
ηmot = 97%
E-Bus for Naples
Carichi elettrici presenti a bordo del veicolo:
Caso Studio di una linea filobus : Impiego di dispositivi LiC a bordo
- Linea filobus tratto Pepe-Brin
- Caratteristiche Filobus F19
- Analisi diagrammi cinematici (spazio, velocità)
- Determinazione diagramma Trazione
- Analisi Carichi di Bordo
- Caratteristiche moduli LiC
- Dimensionamento di massima
- Analisi criticità
Proposta di Progetto
- Definizione Obiettivi e finalità del progetto nell’ambito del trasporto pubblico su
gomma nella città di Napoli
- Definizione Partenariato Industriale e di Ricerca
-Definizione macro-linee
- Presentazione al comune di Napoli
E-Bus for Naples
Carichi elettrici presenti a bordo del veicolo:
Caso Studio di una linea filobus : Impiego di dispositivi LiC a bordo
- Linea filobus tratto Pepe-Brin
- Caratteristiche Filobus F19
- Analisi diagrammi cinematici (spazio, velocità)
- Determinazione diagramma Trazione
- Analisi Carichi di Bordo
- Caratteristiche moduli LiC
- Dimensionamento di massima
- Analisi criticità
Proposta di Progetto
- Definizione Obiettivi e finalità del progetto nell’ambito del trasporto pubblico su
gomma nella città di Napoli
- Definizione Partenariato Industriale e di Ricerca
-Definizione macro-linee
- Presentazione al comune di Napoli
E-Bus for Naples
Caratteristiche dei moduli condensatori ioni di litio (LiC):
Caso Studio di una linea filobus : Impiego di dispositivi LiC a bordo
- Linea filobus tratto Pepe-Brin
- Caratteristiche Filobus F19
- Analisi diagrammi cinematici (spazio, velocità)
- Determinazione diagramma Trazione
- Analisi Carichi di Bordo
- Caratteristiche moduli LiC
- Dimensionamento di massima
- Analisi criticità
Proposta di Progetto
- Definizione Obiettivi e finalità del progetto nell’ambito del trasporto pubblico su
gomma nella città di Napoli
- Definizione Partenariato Industriale e di Ricerca
-Definizione macro-linee
- Presentazione al comune di Napoli
TYPE
Lithium Ion Capacitor energy storage system for mobile
application
Cells
Balancing
Interface
Degree of protection
Ambient temperature
Cooling
Auxiliary Power
Total capacitance [F]
Total Energy
Maximum Voltage
Minimum Voltage
Dimension
Weight
Electrical protection
Lifecycle
33 cells in series
Single cell active balancing
Can bus interface (SAE J1939 Compliant)
IP65
-30° C to +40° C
Natural or forced air
24V +-50%
69.696 F
364 kJ
125V
73V
650x375x146 mm
13kg
one power fuse, 1 Way Power contactor 900A
More than 1Mcycles
E-Bus for Naples
Dimensionamento di massima CASO A (con le utenze ausiliarie):
Caso Studio di una linea filobus : Impiego di dispositivi LiC a bordo
- Linea filobus tratto Pepe-Brin
- Caratteristiche Filobus F19
- Analisi diagrammi cinematici (spazio, velocità)
- Determinazione diagramma Trazione
- Analisi Carichi di Bordo
- Caratteristiche moduli LiC
- Dimensionamento di massima
•
Energia elettrica necessaria per percorrere la tratta: 3,10 kWh
- Analisi criticità
•
Numero di moduli LiC da 125 V 69,6 F necessari per immagazzinare l’energia
richiesta:
=
n
Proposta di Progetto
- Definizione Obiettivi e finalità del progetto nell’ambito del trasporto pubblico su
gomma nella città di Napoli
•
Eel
3100Wh
=
≈ 32
ELC ,mod 100Wh
Massa ed ingombri totali dei moduli (spazio totale potenzialmente disponibile
5500x2500 mm):
mLC = 416kg
- Definizione Partenariato Industriale e di Ricerca
-Definizione macro-linee
- Presentazione al comune di Napoli
4 file da 2 moduli
1300 x1500 x146 mm
+
4 file da 6 moduli
3900 x1500 x146 mm
E-Bus for Naples
Dimensionamento di massima CASO B (senza le utenze ausiliarie):
Caso Studio di una linea filobus : Impiego di dispositivi LiC a bordo
- Linea filobus tratto Pepe-Brin
- Caratteristiche Filobus F19
- Analisi diagrammi cinematici (spazio, velocità)
- Determinazione diagramma Trazione
- Analisi Carichi di Bordo
- Caratteristiche moduli LiC
- Dimensionamento di massima
- Analisi criticità
•
Energia elettrica necessaria per percorrere la tratta: 2,35 kWh
•
Numero di moduli LiC da 125 V 69,6 F necessari per immagazzinare l’energia
Proposta di Progetto
richiesta:
=
n
- Definizione Obiettivi e finalità del progetto nell’ambito del trasporto pubblico su
Eel
2350Wh
=
≈ 24
ELC ,mod 100Wh
gomma nella città di Napoli
- Definizione Partenariato Industriale e di Ricerca
-Definizione macro-linee
- Presentazione al comune di Napoli
•
Massa ed ingombri totali dei moduli (spazio totale potenzialmente disponibile
5500x2500 mm):
mLC = 312kg
4 file da 6 moduli
3900 x1500 x146 mm
E-Bus for Naples
Analisi delle criticità del progetto di massima
- Stima della potenza media dei carichi ausiliari
Caso Studio di una linea filobus : Impiego di dispositivi LiC a bordo
- Linea filobus tratto Pepe-Brin
- Caratteristiche Filobus F19
- Analisi diagrammi cinematici (spazio, velocità)
- Determinazione diagramma Trazione
- Analisi Carichi di Bordo
- Caratteristiche moduli LiC
- Dimensionamento di massima
- Analisi criticità
- Misura accurata degli assorbimenti sulla tratta considerata
Proposta di Progetto
- Definizione Obiettivi e finalità del progetto nell’ambito del trasporto pubblico su
gomma nella città di Napoli
- Definizione Partenariato Industriale e di Ricerca
-Definizione macro-linee
- Presentazione al comune di Napoli
- Pesi ed ingombri ammissibili sul padiglione
E-Bus for Naples
Analisi delle criticità del progetto di massima
- Soluzione alternativa ibrida:
Caso Studio di una linea filobus : Impiego di dispositivi LiC a bordo
Pacco batterie LiFePO4 per l’alimentazione carichi ausiliari
- Linea filobus tratto Pepe-Brin
- Caratteristiche Filobus F19
- Analisi diagrammi cinematici (spazio, velocità)
- Determinazione diagramma Trazione
- Analisi Carichi di Bordo
- Caratteristiche moduli LiC
- Dimensionamento di massima
- Analisi criticità
Proposta di Progetto
- Definizione Obiettivi e finalità del progetto nell’ambito del trasporto pubblico su
gomma nella città di Napoli
- Definizione Partenariato Industriale e di Ricerca
-Definizione macro-linee
- Presentazione al comune di Napoli
+
moduli Condensatori LiC per alimentazione motore di trazione
E-Bus for Naples
Analisi delle criticità del progetto di massima
- Soluzione alternativa ibrida:
Caso Studio di una linea filobus : Impiego di dispositivi LiC a bordo
Pacco batterie LiFePO4 per l’alimentazione carichi ausiliari
- Linea filobus tratto Pepe-Brin
Energia richiesta dai carichi ausiliari
Circa 800 Wh
- Caratteristiche Filobus F19
- Analisi diagrammi cinematici (spazio, velocità)
- Determinazione diagramma Trazione
- Analisi Carichi di Bordo
- Caratteristiche moduli LiC
- Dimensionamento di massima
Caratteristiche cella LiFeP04:
Capacità: 40 Ah
Tensione di lavoro: 4.2 V ÷ 3.0 V
Caratteristiche pacco batterie risultante:
- Analisi criticità
72 celle (3 pacchi da 24 celle in serie per raggiungere una tensione
nominale di lavoro di circa 300 V)
Proposta di Progetto
Peso: circa 95 kg (considerato un incremento del 30% per involucro ed
elettronica)
- Definizione Obiettivi e finalità del progetto nell’ambito del trasporto pubblico su
gomma nella città di Napoli
- Definizione Partenariato Industriale e di Ricerca
-Definizione macro-linee
- Presentazione al comune di Napoli
Dimensioni equivalenti dei 3 pacchi: 1500x1000x250 mm
Progetto E-Bus
Caso Studio di una linea filobus : Impiego di dispositivi LiC a bordo
Obiettivi
-Linea filobus tratto Pepe-Brin
1) Sperimentazione Linea Filobus F19 percorso (Pepe - Brin)
-Caratteristiche Filobus F19
-Analisi diagrammi cinematici (spazio, velocità)
-Determinazione diagramma Trazione
2) Potenziamento autonomia in solo elettrico dei Filobus esistenti F19 con dispositivi
di accumulo a bordo sull’ intero parco veicoli (circa 53 unità)
3) Realizzazione pensiline elettrificate in prossimità Centri di alimentazione linea
aerea (Linea bus C55 e C57)
-Analisi Carichi di Bordo
4) Realizzazione parco autobus full-electric
-Caratteristiche moduli LiC
5) Realizzazione Stazione di ricarica induttiva presso Stazione Metropark
-Dimensionamento di massima
6) Percorso Sperimentale ricarica induttivo per veicoli bus (6-7 m) Stazione CentraleParcheggio Brin
- Analisi criticità
Finalità
Proposta di Progetto
-Definizione Obiettivi e finalità del progetto nell’ambito del trasporto pubblico su
gomma nella città di Napoli
- Potenziamento dell’infrastruttura elettrica esistente del trasporto filoviario e tranviario
- Definizione macro-linee
- Realizzazione di un parco veicoli in solo elettrico
- Definizione Partenariato Industriale e di Ricerca
- Incremento dell’autonomia in solo elettrico del parco filoviario
- Promozione di una filiera tecnologia sulla mobilità elettrica: realizzazione di una
Start-up come integratore di componente e sistema
- Presentazione al comune di Napoli
- Creazione Competenze sulla ricarica induttiva
-…………..
Progetto E-Bus
Caso Studio di una linea filobus : Impiego di dispositivi LiC a bordo
Macro Linee
-Linea filobus tratto Pepe-Brin
1.
Integrazione dispositivi di accumulo LiC/Battierie LiFePo su Filobus ibridi
-Caratteristiche Filobus F19
F19 esistenti (breve termine)
-Analisi diagrammi cinematici (spazio, velocità)
1.1 Analisi percorsi
1.2 Dimensionamento di massima, analisi criticità
-Determinazione diagramma Trazione
1.2 Misure a bordo su percorso sperimentale (analisi carichi ausiliari e di trazione )
-Analisi Carichi di Bordo
1.3 Progettazione e analisi costi di intervento
-Caratteristiche moduli LiC
1.4. Installazione e sperimentazione
1.5 Risultati e verifica criticità a posteriori
-Dimensionamento di massima
- Analisi criticità
2.
Realizzazione stazioni
di ricarica veloce per parco veicoli Full Electric/
retrofit (medio temine)
Proposta di Progetto
2.1 Identificazione percorsi e siti di installazione ( es. Linea C57 e C55 )
-Definizione Obiettivi e finalità del progetto nell’ambito del trasporto pubblico su
gomma nella città di Napoli
2.2 Realizzazione Componente Pensilina : sistema di conversione Dc/Dc con
accumulo a terra
-Definizione macro-linee
2.3 Realizzazione Componente Pantografo bifilare
- Definizione Partenariato Industriale e di Ricerca
2.4 Realizzazione Veicolo Full-Electric/Retrofit (6-7 m)
- Presentazione al comune di Napoli
2.
Realizzazione Stazione di ricarica induttiva stazionaria, Sperimentazione
Grande Stazione - Parcheggio Brin
Progetto E-Bus
Caso Studio di una linea filobus : Impiego di dispositivi LiC a bordo
Linea C57
-Linea filobus tratto Pepe-Brin
-Caratteristiche Filobus F19
-Analisi diagrammi cinematici (spazio, velocità)
-Determinazione diagramma Trazione
-Analisi Carichi di Bordo
-Caratteristiche moduli LiC
-Dimensionamento di massima
- Analisi criticità
Proposta di Progetto
-Definizione Obiettivi e finalità del progetto nell’ambito del trasporto pubblico su
gomma nella città di Napoli
-Definizione macro-linee
- Definizione Partenariato Industriale e di Ricerca
- Presentazione al comune di Napoli
Distanze centri:
- Umberto I – Foria: 1400 m
- Foria – P. Garibaldi: 900 m
- P. Garibaldi – Stella Polare: 1250 m
Progetto E-Bus
Caso Studio di una linea filobus : Impiego di dispositivi LiC a bordo
Linea C55
-Linea filobus tratto Pepe-Brin
-Caratteristiche Filobus F19
-Analisi diagrammi cinematici (spazio, velocità)
-Determinazione diagramma Trazione
-Analisi Carichi di Bordo
-Caratteristiche moduli LiC
-Dimensionamento di massima
- Analisi criticità
Proposta di Progetto
-Definizione Obiettivi e finalità del progetto nell’ambito del trasporto pubblico su
gomma nella città di Napoli
-Definizione macro-linee
- Definizione Partenariato Industriale e di Ricerca
- Presentazione al comune di Napoli
Distanze centri:
- Foria – Museo: 900 m
- Museo – Carità: 900 m
- Carità – Umberto I: 1200 m
- Umberto I – Foria: 1400 m
Progetto E-Bus
Caso Studio di una linea filobus : Impiego di dispositivi LiC a bordo
Potenziali Partners
-Linea filobus tratto Pepe-Brin
-Caratteristiche Filobus F19
-Analisi diagrammi cinematici (spazio, velocità)
-Determinazione diagramma Trazione
-Analisi Carichi di Bordo
-Caratteristiche moduli LiC
-Dimensionamento di massima
- Analisi criticità
Proposta di Progetto
-Definizione Obiettivi e finalità del progetto nell’ambito del trasporto pubblico su
gomma nella città di Napoli
-Definizione macro-linee
- Definizione Partenariato Industriale e di Ricerca
- Presentazione al comune di Napoli
Industry
Eutecne
JSR - Belgio
Breda Minarini
…….
Azienda Mobilità
ANM
Metropark
……
Universities
DIETI – UniNA
DAEMI - UniCas
Start-up
PNPLab
Spin Off
ECO
Research Center
CRIAT
CNR Istituto Motori
ENEA
Progetto E-Bus
Caso Studio di una linea filobus : Impiego di dispositivi LiC a bordo
Passi successivi
-Linea filobus tratto Pepe-Brin
-Caratteristiche Filobus F19
-Analisi diagrammi cinematici (spazio, velocità)
Attivazione macrolinea 1
-Programmazione misure di bordo (ANM-Eutecne- DiETi)
- Verifica dati progettuali (DiETi, UniNA)
-Determinazione diagramma Trazione
Consolidamento Partnership Industriale
-Analisi Carichi di Bordo
Componenti di sistema : Sistemi di conversione stazionari e di bordo (tecnologia
-Caratteristiche moduli LiC
conduttiva ed induttiva),
-Dimensionamento di massima
Costruttori di veicoli,
Costruttore impianti,
- Analisi criticità
Costruttore componete ricarica induttiva (convertitore e trasformatore)
Proposta di Progetto
Scrittura Progetto macrolinee 2
-Definizione Obiettivi e finalità del progetto nell’ambito del trasporto pubblico su
gomma nella città di Napoli
-Definizione macro-linee
………
Scrittura Progetto macrolinee 3
………..
- Definizione Partenariato Industriale e di Ricerca
- Presentazione al comune di Napoli
Presentazione al Comune
…….. Deadline fine Gennaio 2104