Il corso si pone in primo luogo l'obiettivo di fornire conoscenze e competenze relative alle varie tipologie di powertrain elettrici ed ibridi ed alle interazioni fra veicoli elettrici e sistema elettrico nel quadro della transizione energetica verso le FER. Gli studenti svilupperanno inoltre durante il corso la capacità di applicare tali conoscenze nella progettazione e nella modellizzazione di sistemi di propulsione elettrica, dei sistemi di ricarica e di veicoli elettrici ed ibridi, anche utilizzando moderni sistemi di calcolo e software specifici. Svilupperanno inoltre la capacità di valutare autonomamente le caratteristiche e le prestazioni delle varie tipologie di sistemi di propulsione elettrica, di accumulo e di ricarica delle batterie. 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.
Prerequisiti
Basi teoriche di fisica, elettrotecnica, cenni di macchine elettriche ed elettronica di potenza.
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.
Verifica 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.
Testi
Modern Electric, Hybrid Electric, and Fuel Cell Vehicles – Mehrdad Ehsani, Yimin Gao, Stefano Longo, Kambiz Ebrahimi – CRC Press – third edition 2018. Power Electronics: Converters, Applications and Design - Ned Mohan, Tore M. Undeland, William P. Robbins – John Wiley & Sons – third edition 2002. Materiale didattico fornito dal docente.
Contenuti
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.)