Obiettivi Formativi

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 tra veicoli elettrici e sistema elettrico. Gli studenti svilupperanno inoltre durante il corso la capacità di applicare tali conoscenze nella progettazione e nella modellizzazione di convertitori elettronici ed azionamenti elettrici per applicazioni di mobilità elettrica, nonché quella di 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 quello di 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, e quello di sviluppare in essi un’autonoma capacità di aggiornamento in un campo caratterizzato da rapida e costante evoluzione tecnologica.

Metodi didattici

Il corso, al fine di raggiungere gli obiettivi formativi previsti, si svolge prevalentemente attraverso lezioni frontali, esercitazioni numeriche e simulazioni svolte in aula. Tutte le attività sono svolte con supporto di slide delle lezioni. Sono inoltre previste esercitazioni sperimentali in laboratorio, seminari e visite guidate.

Prerequisiti

Basi teoriche di fisica, elettrotecnica ed elettronica di potenza.

Verifiche dell'apprendimento

L’esame è di tipo orale. Durante l’esame gli studenti sono preliminarmente tenuti a presentare una relazione su un progetto assegnato dal docente. Se la valutazione sul progetto è positiva, si procede al colloquio nel quale gli studenti devono rispondere a quesiti su argomenti trattati durante corso. Parametri di valutazione dell’esame sono il livello di conoscenza degli argomenti, la capacità di organizzare discorsivamente la conoscenza, la capacità di ragionamento critico, la qualità ed efficacia dell’esposizione e la padronanza del linguaggio tecnico. La valutazione dell’esame è in trentesimi.

Programma del Corso

- E-MOBILITY –Decarbonizzazione dei sistemi di trasporto. Sviluppo della tecnologia e del mercato dei veicoli elettrici ed ibridi e delle infrastrutture di ricarica. - VEICOLI ELETTRICI ED IBRIDI – Modello matematico del veicolo. Veicoli puramente elettrici: caratteristiche, configurazioni, componenti, efficienza, frenata rigenerativa. Veicoli ibridi: coefficiente di ibridazione, tipologie full, plug-in, mild e micro hybrid, configurazioni serie, parallelo e serie/parallelo, torque coupling, speed coupling, trasmissioni power-split, recupero dei cascami energetici. Veicoli ibridi con fuel cell. - CONVERTITORI ELETTRONICI PER VEICOLI ELETTRICI – Classificazione, dispositivi elettronici di potenza, funzionamento in commutazione, modulazione PWM. Convertitori DC-DC per sistemi elettrici veicolari multi-voltage. - AZIONAMENTI VEICOLARI CON MOTORE IN CORRENTE CONTINUA – Principio di funzionamento del motore in corrente continua, chopper a quattro quadranti, controllo di armatura e di campo. - AZIONAMENTI VEICOLARI CON MOTORE BRUSHLESS DC – Principio di funzionamento del motore Brushless DC, inverter, sistemi di controllo. - AZIONAMENTI VEICOLARI CON MOTORE ASINCRONO – Principio di funzionamento del motore asincrono, inverter controllato in corrente, sistemi di controllo scalare e vettoriale ad orientamento di campo, diagrammi limite di funzionamento, MTPA. - AZIONAMENTI VEICOLARI CON MOTORE SINCRONO A MAGNETI PERMANENTI – Principio di funzionamento del motore sincrono, tipologie di motore sincrono a magneti permanenti, controllo vettoriale, diagrammi limite di funzionamento, MTPA e MTPV. - SISTEMI DI ACCUMULO DELL’ENERGIA – Batterie: principio di funzionamento, tipologie, parametri e caratteristiche funzionali, processi di carica e scarica, battery management system, meccanismi di invecchiamento, second life. Supercondensatori. Fuel cell. - SISTEMI DI RICARICA – Ricarica conduttiva, induttiva, lenta veloce. Protocolli di ricarica. Tipologie di colonnine di ricarica. Convertitori AC/DC e DC/DC per sistemi di ricarica. E-Roads. Vehicle to Grid. - SIMULAZIONE DI VEICOLI ELETTRICI ED IBRIDI – Introduzione all’ambiente MATLAB/Simulink, esempi di simulazione.