Obiettivi Formativi

OF_1 (Conoscenza e comprensione) Il corso si pone in primo luogo l'obiettivo di fornire conoscenze e competenze relative alle varie tipologie di powertrain elettrici ed ibridi, ai sistemi per la ricarica delle batterie ed alle interazioni fra veicoli elettrici e sistema elettrico Gli studenti svilupperanno inoltre durante il corso la capacità di: OF_2 (Capacità di applicare conoscenza e comprensione) applicare tali conoscenze nella progettazione e nella modellistica di convertitori elettronici ed azionamenti elettrici per applicazioni di mobilità elettrica, OF_3 (Autonomia di giudizio) valutare autonomamente le caratteristiche e le prestazioni delle varie tipologie di sistemi di propulsione elettrica e di sistemi di ricarica. Ulteriori obiettivi del corso sono quelli di: OF_4 (Abilità comunicative) affinare le capacità comunicative degli studenti, per metterli in grado di intendere ed utilizzare compiutamente il linguaggio tecnico di un settore multidisciplinare come quello della mobilità elettrica, OF_5 (Capacità di apprendimento) sviluppare un’autonoma capacità di aggiornamento in un campo caratterizzato da rapida e costante evoluzione tecnologica.

Learning Goals

OF_1 (Knowledge and understanding) The course primarily aims to provide knowledge and skills relating to electric and hybrid powertrains, battery charging systems and the interactions between electric vehicles and the electric system. Students will also develop during the course the ability: OF_2 (Ability to apply knowledge and understanding) to apply this knowledge in the design and modeling of electronic converters and electric drives for electric mobility applications, OF_3 (Autonomy of judgment) to independently assess the characteristics and performance of different types of electric propulsion and charging systems. Further objectives of the course are those to enable the students OF_4 (Communication skills) to understand and fully use the technical language of a multidisciplinary sector such as that of electric mobility, OF_5 (Learning skills) to develop in them a self-learning ability in a field characterized by rapid and constant technological evolution.

Metodi didattici

Il corso comprende esercitazioni in aula per l’approfondimento degli argomenti trattatati a lezione ed esercitazioni in laboratorio per l’applicazione dei concetti sviluppati.

Teaching Methods

Lectures Guided exercises on the design of power converters and the simulation of vehicles with popular software tools (Matlab-Simulink, etc.). Experimental testing.

Prerequisiti

basi teoriche di fisica, elettrotecnica ed elettronica di potenza.

Prerequisites

theoretical bases of physics, electrical engineering and power electronics.

Verifiche dell'apprendimento

L'esame prevede una prova in itinere scritta ed una prova finale orale. Il voto sarà determinato come media aritmetica dei voti parziali conseguiti nelle due prove. La prova in itinere avrà validità un anno solare. Coloro i quali non hanno sostenuto o non hanno superato la prova in itinere, dovranno svolgere una prova scritta contestualmente alla prova orale. Anche in questo caso, il voto sarà determinato come media aritmetica dei voti parziali conseguiti nelle due prove.

Assessment

Students are required to present a report on a group project assigned by the teacher and accomplished during the course. After achieving a positive assessment of the report, students can take the final oral exam. Students who receive a negative assessment, are required to correct the report according to the indications provided by the teacher and to re-submit it for evaluation.

Programma del Corso

e-Mobility – Emissioni climalteranti. Sistemi di trasporto elettrici urbani ed extraurbani. Sviluppo del mercato dei veicoli elettrici e delle infrastrutture di ricarica. (2 hr. lez.) Veicoli elettrici ed ibridi – Veicoli puramente elettrici, veicoli ibridi serie, veicoli ibridi parallelo, veicoli ibridi serie/parallelo, veicoli ibridi plug-in, veicoli a guida vincolata. Modello matematico di un veicolo a propulsione elettrica. Identificazione dei parametri di progetto del sistema di propulsione e di quello di accumulo. (6 hr. lez. + 8 hr. es.) Convertitori elettronici – Inverter per azionamenti di propulsione. Sistemi di conversione per la ricarica delle batterie. (4 hr. lez. + 8 hr. es.) Azionamenti elettrici per la propulsione – Il controllo vettoriale delle macchine elettriche in CA. Azionamenti con motori asincroni. Azionamenti con motori sincroni. Diagrammi limite di funzionamento (coppia, flusso, tensione, corrente e potenza). Rigenerazione. Mappe di efficienza. (8 hr. lez. + 8 hr. es.) Batterie – Tipologie, caratteristiche funzionali, meccanismi di invecchiamento. Ricarica normale e veloce. Sistemi di ricarica elettrica ed induttiva. Standard in uso. (2 hr. lez.) Vehicle to Grid – I concetti V2X e V2G. Accumulo diffuso. Smart grid. (2 hr. lez.)

Course Syllabus

e-Mobility - Greenhouse emissions. Urban and suburban electric transport systems. Development of the electric vehicle market and charging infrastructure. (2 hr. lect.) Electric and hybrid vehicles - Purely electric vehicles, series hybrid vehicles, parallel hybrid vehicles, series/parallel hybrid vehicles, plug-in hybrid vehicles, rail vehicles. Mathematical model of an electrical vehicle. Identification of design parameters of the propulsion and accumulation systems. (6 hr. lect. + 8 hr. pract.) Electronic converters - Inverter for propulsion drives. Power converters for battery charging systems. (4 hr. lect. + 8 hr. pract.) Electric drives for propulsion - Vector control of AC electric machines. Induction motor drives. Synchronous motor drives. Operating limit diagrams (torque, flux, voltage, current and power). Regeneration. Efficiency maps. (8 hr. lect. + 8 hr. pract.) Batteries - Types, characteristics, aging mechanisms. Fast and normal charging. Electric and inductive charging systems. Stationary and integrated on-board charging systems. Reference standard. (2 hr. lect.) Vehicle to Grid - The V2X and V2G concepts. Distributed energy storage. Smart grid. (2 hr. lect.)