STUDIO TEORICO DELLA DINAMICA VERTICALE DI VEICOLI ELETTRICI EQUIPAGGIATI CON MOTORI IN-WHEEL

Lo sviluppo di veicoli elettrici equipaggiati con motori elettrici In-Wheel (IWM) rappresenta una soluzione promettente per l’architettura dei veicoli elettrici, offrendo vantaggi in termini di efficienza e gestione degli spazi. Tuttavia, l’integrazione del motore nella ruota comporta un significativo incremento delle masse non sospese, con potenziali ripercussioni negative sulla dinamica verticale del veicolo. Il lavoro di tesi si propone di quantificare l’impatto di tale incremento sulla tenuta di strada e sul comfort di marcia, valutando l’efficacia di diverse configurazioni meccaniche . Lo studio è condotto su tre modelli Quarter Car: una sospensione passiva convenzionale, una configurazione Suspension and Reduced Integrated (SRI) e un sistema dotato di assorbitore dinamico di vibrazioni (Dynamic Vibration Absorber, DVA). Le simulazioni sono eseguite utilizzando profili stradali stocastici generati in conformità alla normativa ISO 8608. Operando nel dominio della frequenza si valuta l’influenza di velocità e classe stradale sul comfort di marcia e sulla tenuta di strada, analizzando i valori RMS dell’accelerazione della massa sospesa e della forza di contatto al suolo, valutando rapporto tra la forza dinamica e la forza statica (DLC). In particolare, ci si pone come obiettivo quello di verificare il limite del DLC, osservato in letteratura, di 0.3 eseguendo un’analisi nel dominio del tempo della forza di contatto al suolo. . Si prosegue con uno studio nel dominio del tempo, che non ha il solo scopo di verifica ma risulta anche uno strumento complementare all’analisi nel dominio della frequenza per poter valutare al meglio la tenuta di strada per vari profili stradali. Questa analisi viene effettuata partendo dalla PSD della forza di contatto che viene sintetizzata creando il corrispettivo segnale nel dominio della frequenza, per poi applicare l’inversa della trasformata di Fourier per ricavare l’andamento temporale. Mediante il periodogramma di Welch si validano i parametri operativi utilizzati in questa fase. In fine si confrontano i risultati relativi ai tre modelli. Particolare attenzione è dedicata alla valutazione della stabilità trasversale. Attraverso un modello semplificato a massa puntiforme, viene analizzata la correlazione tra le fluttuazioni ad alta frequenza del carico verticale e la perdita di aderenza in curva. I risultati evidenziano come le fasi di scarico della ruota, amplificate dall'elevata massa non sospesa, possano ridurre la forza di contatto al di sotto della soglia necessaria a bilanciare la forza centrifuga, innescando fenomeni di deriva laterale. Il confronto tra le architetture mostra che, sebbene l'incremento di massa penalizzi strutturalmente la dinamica, il sistema DVA garantisce un contenimento dello spostamento laterale superiore rispetto alla soluzione SRI (con una riduzione della deriva osservata alle alte velocità). Tuttavia, l'analisi rivela anche un effetto di saturazione delle prestazioni in prossimità del limite fisico di aderenza della curva, dove i margini di intervento dei sistemi di smorzamento si riducono progressivamente.