Riassunto analitico
I massicci cambiamenti del mercato automobilistico dovuti alla rivoluzione dei veicoli elettrici stanno rendendo obbligatorio lo spostamento delle OEM su sviluppo di nuove tecnologie. Quasi ogni componente dell'auto deve essere ottimizzato a causa del nuovo tipo di motore e di fonte di energia, poiché i requisiti di resistenza sono diversi dai veicoli a combustione e devono essere studiate nuove condizioni di stress. In questa tesi, il semiasse è il protagonista della rivoluzione dei veicoli elettrici.
A causa della mancata presenza della frizione nella trasmissione, ogni ulteriore sollecitazione derivante dalle condizioni stradali, come ostacoli o cadute, non si perde in un “semplice” slittamento della frizione, come nei veicoli a motore termico, ma viene assorbita dal componente con la minore rigidità in la trasmissione: il semiasse. Se aggiungiamo anche le sollecitazioni dovute al grande effetto dell'inerzia del rotore e alla coppia media più alta dei motori elettrici rispetto ai termici, è chiaro che sia necessario un incremento della resistenza del semiasse.
Partendo da un preesistente modello Amesim di un BEV, in questa tesi viene indagato il comportamento della coppia nel semiasse in diverse condizioni stradali, al fine di trovare la peggiore situazione possibile e replicare la stessa in prove reali dei veicoli elettrici FWD dei competitor. Dopo questi test in pista, ogni semiasse viene sottoposto a un test di rottura statica torsionale, per far conoscere a Toyota il livello di resistenza degli altri OEM. Lo scopo di questa attività di benchmarking è anche quello di cercare di capire se esistono logiche di controllo del motore in grado di evitare rotture, per questo viene svolta un'attività di CAN sniffing al fine di raccogliere diversi segnali durante i test e condividere i risultati con il team di calibrazione, già al lavoro su sviluppo di nuovi veicoli elettrici.
Questo progetto aiuterà Toyota a fissare obiettivi per le sue future flotte BEV, per lasciare che il marchio mantenga la sua supremazia sull'affidabilità e per non perdere l'elevata soddisfazione del cliente ottenuta negli ultimi decenni.
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Abstract
The massive changes of car market due to electric vehicle revolution is making compulsory for OEM the transition in new technologies development. Almost every component of the car has to be optimized due to new type of motor and energy source, since the strength requirements are different from ICE vehicles and new stress conditions must be studied. Into this thesis, driveshaft is the protagonist of the EV revolution.
Because of clutch non-presence in the driveline, every additional stress coming from road conditions, like obstacles or drops, are not lost into a “simple” clutch slipping, like in ICE vehicles, but are absorbed by the component with the lowest stiffness in the driveline: the driveshaft. If we also add stresses from the big effect of rotor inertia and the average higher torque of electric motors respect to ICEs, it is clear that an increment of driveshaft strength is needed.
Starting from a pre-existing Amesim model of a BEV, in this thesis it is investigated the behaviour of driveshaft torque under different road conditions, in order to find the worst possible situation and reply the same one into real tests of competitor’s FWD electric vehicles. After these track tests, every driveshaft goes under torsional static breakage test, to let Toyota know the strength level of other OEMs. The purposes of this benchmarking activity is also trying to understand if there are motor control logics capable of avoid failures, so a CAN sniffing activity is done in order to collect different signals during the tests and share results with the calibration team, already working on electric vehicle development.
This project will help Toyota to set targets for its future BEV fleets, to let the brand maintaining its supremacy about reliability and not to lose the high customer satisfaction gained in the past decades.
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