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

Lezioni frontali Esercitazioni guidate sulla progettazione di convertitori di potenza ed azionamenti elettrici e la simulazione di veicoli con i software più diffusi (Matlab-Simulink, ecc.) Esercitazioni sperimentali in laboratorio.

Teaching Methods

Guided exercises on the design of power converters, electric drives, 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

Esame orale. Prima di sostenere l’esame orale lo studente deve discutere una relazione su un progetto di gruppo assegnato dal docente in cui sono messi in pratica i concetti teorici presentati durante il corso.

Assessment

Oral exam. Before taking the oral exam, the student must discuss a report on a group project assigned by the teacher in which the theoretical concepts presented during the course are practically applied. Strumentazione biomedica

Programma del Corso

e-Mobility – Emissioni climalteranti e transizione energetica. Sistemi di trasporto elettrici terrestri, navali ed aerei. Sviluppo dei veicoli elettrici e delle infrastrutture di ricarica. Interazioni tra mobilità e sistema elettrico. (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.) Sistemi di accumulo e di ricarica – Sistemi di accumulo, tipologie, caratteristiche funzionali, meccanismi di invecchiamento. Sistemi per la 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 and energy transition. Land, naval and air electric transport systems. Development of the electric vehicles and charging infrastructure. Interaction with the electric system (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.) Energy storage and recharging systems - Types, characteristics, aging mechanisms. Fast and normal charging systems. Electric and inductive charging systems. Stationary and on-board charging systems. Reference standards. (2 hr. lect.) Vehicle to Grid - The V2X and V2G concepts. Distributed energy storage. Smart grid. (2 hr. lect.)