Peugeot Quark, la nuova via dell’idrogeno

Peugeot Quark, la nuova via dell’idrogeno

22 nov, 2004

Fonte: Peugeot Automobiles

22 novembre 2004. Dopo Taxi PAC ed H2O, Quark è la terza concept-car realizzata da Peugeot per esplorare le possibilità offerte dalla tecnologia della pila a combustibile, in questo caso la strada della miniaturizzazione e della semplificazione. Il tutto con una buona autonomia (100 – 130 chilometri).

Quark è una specie di moto a quattro ruote, dove la meccanica concorre  a definire un design futuribile, fusione d’estetica e tecnica, dove il classico alluminio coabita con il moderno carbonio.

Benché dalla forma inusuale,  l’“impronta” Peugeot su questa concept car è ben evidente: ad esempio, nella conformazione dei doppi proiettori a diodi elettroluminescenti, nello scudo anteriore (con tanto di emblema del Leone), nella calandra. I gruppi ottici posteriori sono, come sulla 307 CC, a diodi elettroluminescenti.

Ognuna delle quattro ruote  (Michelin da 17 pollici) è collegata al telaio da una sospensione a triangoli sovrapposti ed è dotata di un proprio motore elettrico che ne assicura la motricità. Il serbatoio dell’idrogeno, verniciato in rosso,  è sistemato posteriormente, in posizione centrale.

Per utilizzare Quark, il guidatore dispone di un’interfaccia comunicante amovibile, una specie di « chiave d’avviamento ».

Abbinata al quadro strumenti, fornisce informazioni sulla catena cinematica e sulla pila a combustibile, sulla velocità del veicolo, sulla rotta da seguire (navigazione satellitare), ecc…

Tecnologia di Quark 

 1. Principio di funzionamento della pila a combustibile e strategia di PSA

 La pila a combustibile (PAC) presenta numerosi vantaggi. Innanzitutto, questa tecnologia contribuisce alla riduzione delle emissioni di CO2 e dunque al controllo dell’effetto serra. Inoltre, grazie alla silenziosità dei veicoli alimentati dalla PAC e all’eliminazione delle emissioni inquinanti, contribuisce a migliorare la qualità della vita in città.

 “Come funziona la pila a combustibile”

 Per funzionare, la pila a combustibile utilizza idrogeno e ossigeno. L’ossigeno viene attinto dall’aria mentre l’idrogeno è stoccato a bordo in forma gassosa, liquida o chimica.

La combinazione dell’idrogeno con l’ossigeno genera una reazione elettrochimica che provoca uno spostamento degli elettroni, con contemporanea produzione di acqua, calore e soprattutto elettricità.

 In futuro, la pila a combustibile e l’idrogeno potrebbero rappresentare un vettore d’energia alternativo ad elevato potenziale. Per questo il Gruppo PSA Peugeot Citroën si è impegnato attivamente in questo campo per trovare soluzioni che possano  essere realmente utilizzabili su larga scala. Prima di Quark ha presentato Taxi PAC e H2O: Entrambi funzionano nella modalità cosiddetta « range extender », ossia sono « veicoli elettrici con autonomia prolungata ». L’energia ottenuta dall’idrogeno va a completare l’energia elettrica generata dalle batterie.

 Taxi PAC è una sorta di « taxi londinese del XXI secolo », nel quale l’idrogeno viene stoccato sotto forma di gas compresso (300 bar) in un rack amovibile. Il riempimento delle bombole (sostituzione di un rack vuoto con uno pieno) avviene rapidamente, il che è perfettamente in linea con l’uso mirato che se vuole fare: quello delle flotte urbane.

 H2O, invece, è un veicolo per vigili del fuoco progettato per interventi urbani. Punta ad offrire una soluzione al problema del packaging dell’idrogeno compresso: infatti, produce idrogeno direttamente a bordo, in quantità dipendente dalla richiesta, a partire da una soluzione acquosa di boroidruro di sodio.

 2. « Quark »: portare avanti l’approccio pragmatico del Gruppo proponendo una catena cinematica innovativa

 Anche « Quark » è stato pensato per l’utilizzo urbano e suburbano, dove meglio risaltano le qualità della pila a combustibile: silenziosità e assenza d’emissione di gas.

 Tra l’altro, in un utilizzo urbano e suburbano, dove sono frequentissime le fasi di decelerazione, si può sfruttare il motore elettrico di trazione del veicolo per frenare e dunque recuperare gratuitamente l’energia della decelerazione. Ciò consente di ridurre i consumi globali del veicolo e, quindi, aumentarne l’autonomia.

 Come i suoi due predecessori, « Quark » funziona anche nella modalità « range extender ». La pila a combustibile va così a completare l’energia elettrica fornita dai 40 elementi di una batteria al Nichel Metallo Idruro (NiMH). La batteria, che ha una tensione unitaria di 7,2 Volt, consente di ottenere una tensione nominale globale di 288 Volt.

La pila a combustibile del « Quark » non è raffreddata ad acqua, come avveniva sulle due precedenti concept car, bensì ad aria. Questo evita l’inserimento di un voluminoso circuito di raffreddamento ad acqua e libera lo spazio per altri equipaggiamenti o per compattare il volume della catena cinematica.

Inoltre, l’assenza del circuito di raffreddamento ad acqua elimina uno dei maggiori vincoli della pila a combustibile: l’incompatibilità tra l’acqua pura e le temperature ambiente sotto lo zero. Infatti, gelando, l’acqua danneggerebbe irrimediabilmente la pila e oggi nessun antigelo è compatibile con essa. Si può dunque parcheggiare il « Quark » all’esterno, con qualunque condizione climatica.

« Quark » dispone di una bombola di idrogeno di 9 litri ad una pressione di 700 bar. Ciò consente, con lo stesso ingombro di una a 350 bar, di aumentare la quantità di idrogeno a bordo e dunque l’autonomia del veicolo, che ha un ciclo di circa 100 km (fino a 130 km in modo Eco).

Inoltre, con il Taxi PAC, dispone di un sistema di rifornimento dell’idrogeno semplice e rapido. Infatti, il sistema « plug & drive » permette di sostituire facilmente una bombola d’ idrogeno vuota con una piena.

La potenza elettrica fornita dalle batterie e dalla pila a combustibile non viene trasmessa ad un motore centrale, bensì a quattro propulsori elettrici, uno per ruota.

Ognuno di essi eroga una coppia massima di 100 Nm, una potenza continua di 2,5 kW ed una potenza massima di 7 kW. Grazie ai suoi quattro motori, il « Quark » dispone dunque di una coppia massima di 400 Nm, di una potenza nominale di 10 kW e di una potenza massima di 28 kW.

La tecnologia adottata per i motori è detta a magneti permanenti. La corrente elettrica delle batterie viene trasformata da un convertitore che alimenta gli avvolgimenti dello statore del motore e produce un campo magnetico rotante.

Tale campo rotante muove i magneti permanenti fissati al rotore, il quale è collegato direttamente al mozzo della ruota che segue dunque, ai fini della rotazione, il movimento del campo magnetico del motore. Questa tecnologia favorisce il controllo della dimensione e della massa dei motori, nonché il loro rendimento energetico. Il carter del motore (statore) funge da perno della ruota.

« Quark » dispone quindi in permanenza di quattro ruote motrici. I propulsori sono comandati indipendentemente l’uno dall’altro, da un modulo elettronico, per fornire una coppia adeguata alla richiesta del guidatore (domanda di corrente). Questo modulo, associato ai quattro propulsori, svolge la funzione del differenziale di un veicolo tradizionale.

L’impianto frenante abbina un sistema elettrico a recupero ed un sistema di frenata meccanica a comando idraulico che agisce su dischi. Il comando di frenata gestisce le due modalità di frenata in modo da utilizzare in via prioritaria la frenata elettrica (che assicura una decelerazione di circa 0,3 g) prima della frenata idraulica, favorendo in tal modo il bilancio energetico.

3. Scheda tecnica

 Dimensioni             

Lunghezza totale                            2,380 m

Larghezza totale                             1,500 m

Altezza                                              1,106 m

Passo                                                1,730 m

Carreggiata ant./ post.                    1,150 m

Massa                      

Massa a vuoto                                 425 kg

Carico utile                                      140 kg

Motorizzazione

Fornitore                                           TM4               

1 motore in ciascuna ruota          

Coppia massima                            4 x 100 Nm

Potenza nominale                          4 x 2,5 kW

Potenza massima teorica             4 x 7 kW

Frenata a recupero                                    3m/s2 

Batteria di potenza                      

Natura                                               NiMh

N° di elementi                                 40

Tensione unitaria                           7,2 V

Capacità                                           6,5 Ah

Tensione nominale globale         288 V

Energia nominale globale                        1,88 kWh

Pila a combustibile                      

Fornitore                                           MES-DEA

Raffreddamento                             Aria

Potenza nominale                          1,5 kW

Riserva di idrogeno                     

1 bombola “plug&drive”                9 litri

Pressione                                         700 bar

Massa H2 a bordo                          360 g 

Telaio                       

Struttura in fusione di alluminio 

Sospensioni a triangoli sovrapposti

Freno elettrico fino a 0,3g

Oltre questo livello, freni a disco a comando idraulico

Sterzo comandato da un manubrio contenente i comandi di guida

Pneumatici:  MICHELIN    235/45R17   

Interfaccia di comunicazione amovibile o interfaccia Uomo-Macchina                

Raggruppamento su un palmare delle funzioni :

Motorino d’avviamento/Antifurto

Contachilometri /strumentazione

Navigazione

Telefono Bluetooth

Lettore di MP3

Agenda elettronica

Prestazioni             

Velocità massima   110 km/h 0-50 km/h           6,5 secondi

Autonomia               circa 100 km (fino a 130 km in modo Eco)

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TAGS: celle a combustibile peugeot quark

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