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rapporti - Deliverable

Progettazione di un prototipo di range-extender e del suo sistema di controllo

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Progettazione di un prototipo di range-extender e del suo sistema di controllo

Sviluppo di un sistema di controllo innovativo per veicoli elettrici con range-extender, basato su un nuovo approccio di “minimizzazione del costo totale di guida”. Progettazione, installazione a banco e prove di caratterizzazione di un motore termico a benzina e di un generatore brushless bipolare, che funzionino come prototipo/dimostratore per l’implementazione delle nuove strategie di controllo.

I veicoli elettrici dotati di range-extender, anche definibili veicoli di tipo ibrido-serie, sembrano poter rappresentare ad oggi un interessante trade-off tra i vantaggi tipici della trazione elettrica e le difficoltà funzionali che ancora la contraddistinguono. A fronte di ciò, questo tipo di architettura non risultaancora particolarmente studiata dal punto di vista delle strategie di controllo, spesso legate a concetti tradizionali o, al più, a sistemi ibridi-parallelo. Obiettivo del triennio di ricerca in RSE è dunque quello di studiare ed implementare delle strategie di controllo innovative e di testare la loro efficacia su un apposito prototipo di range extender, che funzioni da dimostratore reale. In particolare, nel corso dell’anno di ricerca 2013 è stato proposto un nuovo approccio per la gestione ottima dell’energia generata e immagazzinata a bordo, in cui l’obiettivo dell’ottimizzazione è stato riformulato come il costo monetario complessivo dell’energia di rete, della batteria e del carburante consumato in un datotragitto. L’uso di un “costo monetario” invece del consueto “consumo di energia” consente di considerare termini eterogenei, e l’assenza di vincoli sullo stato di carica finale evita la necessità di dover regolare parametri sulla base del ciclo di guida. Il nuovo approccio è stato adottato per la risoluzione non causale del problema (benchmark ottimo di riferimento), mentre in seguito sono statepresentate due tecniche, una analitica ed una numerica, per la soluzione in modo approssimato, ma in tempo reale, del problema di ottimizzazione. In parallelo con tale attività sono stati svolti importanti passi avanti verso la realizzazione di un vero e proprio dimostratore di range-extender. Delle due soluzioni ipotizzate nel corso del 2012 (microturbina a gas e motore a combustione interna), è statavalutata preferibile, in termini di effettiva realizzabilità, quella basata sul motore a combustione interna. In virtù di questo, si è proceduto con la scelta, l’acquisto e la caratterizzazione su banco prova di un motore a ciclo Otto modello Lombardini LGW 523 e, successivamente, di un generatore elettrico brushless a 2 poli di produzione Zanardi/Meccalte. Il completamento del sistema range-extender e lascelta se testare le nuove strategie di controllo collegandolo ad un simulatore di veicolo o ad un veicolo elettrico reale sarà oggetto dell’attività di ricerca del 2014.

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