Progettazione di un powertrain elettrico e del sistema di trasmissione per una vettura Formula SAE

Electrification is one of the most significant and promising trends for the future of the automotive industry. Environmental challenges and the growing need for sustainable solutions are driving manufacturers to invest more and more resources in the development of electric vehicles and related technologies. The world of motor racing continues to be a key testing ground in this context: this is where technologies are developed, tested, and perfected under extreme conditions, before being transferred to series production. It is no coincidence that electrification is now also a central theme in motorsport. Formula E, for example, has introduced fully electric cars since its inception, while the World Endurance Championship has established the LMH (Le Mans Hypercar) category, which requires the use of hybrid or fully electric prototypes. The development of electric racing vehicles not only aims to demonstrate the reliability and potential of these solutions, but also helps to stimulate innovation across the entire automotive sector. Competition between teams and manufacturers thus becomes a driver of progress, leading to the creation of increasingly efficient and advanced solutions, with benefits for both the world of racing and everyday mobility. This is the context for the work of the MMR – MoRe Modena Racing team at the University of Modena and Reggio Emilia, which is laying the foundations for the creation of a fully electric prototype to compete in the Formula Student university championship. This paper aims to offer the reader a clear and structured overview of the work carried out. The first part illustrates the design choices already made for the general configuration of the electric vehicle; subsequently, the focus shifts to the main theme of this thesis: the design of the powertrain. The results show how careful optimization of the designed components can offer reliability and performance. In particular, the design choices adopted in this prototype prove to be only a starting point for a series of future developments that will aim to reduce weight and maximize performance.

L’elettrificazione rappresenta una delle tendenze più significative e promettenti per il futuro dell’industria automobilistica. Le sfide ambientali e la crescente necessità di soluzioni sostenibili stanno spingendo i costruttori a investire sempre più risorse nello sviluppo di veicoli elettrici e nelle tecnologie a essi collegate. Il mondo delle competizioni automobilistiche si conferma, anche in questo contesto, un banco di prova fondamentale: qui le tecnologie vengono sviluppate, testate e perfezionate in condizioni estreme, per poi essere trasferite alla produzione di serie. Non a caso, l’elettrificazione è ormai un tema centrale anche nel motorsport. La Formula E, ad esempio, ha introdotto fin dalla sua nascita vetture completamente elettriche, mentre nel Campionato del Mondo Endurance è stata istituita la categoria LMH (Le Mans Hypercar), che prevede l’impiego di prototipi ibridi o totalmente elettrici. Lo sviluppo di veicoli elettrici da competizione non ha soltanto lo scopo di dimostrare l’affidabilità e le potenzialità di queste soluzioni, ma contribuisce anche a stimolare l’innovazione per l’intero settore automotive. La competizione tra team e costruttori diventa così un motore di progresso, portando alla realizzazione di soluzioni sempre più efficienti e avanzate, con benefici sia per il mondo delle corse sia per la mobilità quotidiana. In questa prospettiva si inserisce l’attività della squadra MMR – MoRe Modena Racing dell’Università di Modena e Reggio Emilia, che sta gettando le basi per la realizzazione di un prototipo totalmente elettrico destinato a gareggiare nel campionato universitario Formula Student. Il presente elaborato nasce con l’obiettivo di offrire al lettore una visione chiara e strutturata del lavoro svolto. Nella prima parte vengono illustrate le scelte progettuali già adottate per la configurazione generale del veicolo elettrico; successivamente, l’attenzione si concentra sul tema principale di questa tesi: la progettazione del powertrain. I risultati mostrano come un’attenta ottimizzazione dei componenti progettati possano offrire affidabilità e performance, in particolare le scelte progettuali adottate in questo prototipo dimostrano essere solo un punto di partenza per una serie di sviluppi futuri che vedranno come obiettivo la riduzione di peso e la massimizzazione delle prestazioni.