Academic literature on the topic 'Veicolo ibrido'

Nel panorama motoristico ed automobilistico moderno lo sviluppo di motori a combustione interna e veicoli è fortemente influenzato da diverse esigenze che spesso sono in contrasto le une con le altre. Infatti gli obiettivi di economicità e riduzione dei costi riguardanti la produzione e la commercializzazione dei prodotti sono in contrasto con gli sforzi che devono essere operati dalle case produttrici per soddisfare le sempre più stringenti normative riguardanti le emissioni inquinanti ed i consumi di carburante dei veicoli. Fra le numerose soluzioni presenti i veicoli ibridi rappresentano una alternativa che allo stato attuale è già presente sul mercato in varie forme, a seconda della tipologie di energie accoppiate. In letteratura è possibile trovare numerosi studi che trattano l’ottimizzazione dei componenti o delle strategie di controllo di queste tipologie di veicoli: in moltissimi casi l’obiettivo è quello di minimizzare consumi ed emissioni inquinanti. Normalmente non viene posta particolare attenzione agli effetti che l’aggiunta delle macchine elettriche e dei componenti necessari per il funzionamento delle stesse hanno sulla dinamica del veicolo. Il presente lavoro di tesi è incentrato su questi aspetti: si è considerata la tipologia di veicoli ibridi termici-elettrici di tipo parallelo andando ad analizzare come cambiasse il comportamento dinamico del veicolo in funzione del tipo di installazione considerato per la parte elettrica del powertrain. In primo luogo è stato quindi necessario costruire ed implementare un modello dinamico di veicolo che permettesse di applicare coppie alle quattro ruote in maniera indipendente per considerare diverse tipologie di powertrain. In seguito si sono analizzate le differenze di comportamento dinamico fra il veicolo considerato e l’equivalente versione ibrida e i possibili utilizzi delle macchine elettriche per correggere eventuali deterioramenti o cambiamenti indesiderati nelle prestazioni del veicolo.
One of the challenges of the modern automotive industry is to develop engines and vehicles with an always more stringent legislation about pollutant emissions. Hybrid vehicles are a valid alternative to these limitations and could represent a good way to reduce fuel consumption and pollutant emissions. In literature it is possible to find several studies that deal with the optimization of the components or of the control strategies of this kind of vehicles, but less importance is given to the effects on vehicle dynamics that could be caused by the addition of the components of the additional system. The idea behind this work is to add on a traditional vehicle an electric kit, composed by 2 electric motors that can be added in correspondence of the non-driven wheels, a battery and the necessary power electronics to control the 2 motors obtaining an hybrid vehicle: the attention will be focused on vehicle dynamics and in particular on the changes in vehicle dynamics due to the mass increase and to the variation of the center of gravity position. Moreover it will be investigated how to use the electric motors to correct undesired effects in vehicle behavior. To achieve the preset objectives, a 14 degrees freedom vehicle model, which could allow to apply a different torque to each wheel, has been developed in Matlab/Simulink environment and validated. The so-built simulator has then been used to simulate 2 configurations of the same vehicle (with different mass and center of gravity position) to compare their performances and to verify which effects on vehicle dynamics could be obtained applying driving and braking torques through the electric motors.

Nel panorama motoristico ed automobilistico moderno lo sviluppo di motori a combustione interna e veicoli è fortemente influenzato da diverse esigenze che spesso sono in contrasto le une con le altre. Infatti gli obiettivi di economicità e riduzione dei costi riguardanti la produzione e la commercializzazione dei prodotti sono in contrasto con gli sforzi che devono essere operati dalle case produttrici per soddisfare le sempre più stringenti normative riguardanti le emissioni inquinanti ed i consumi di carburante dei veicoli. Fra le numerose soluzioni presenti i veicoli ibridi rappresentano una alternativa che allo stato attuale è già presente sul mercato in varie forme, a seconda della tipologie di energie accoppiate. In letteratura è possibile trovare numerosi studi che trattano l’ottimizzazione dei componenti o delle strategie di controllo di queste tipologie di veicoli: in moltissimi casi l’obiettivo è quello di minimizzare consumi ed emissioni inquinanti. Normalmente non viene posta particolare attenzione agli effetti che l’aggiunta delle macchine elettriche e dei componenti necessari per il funzionamento delle stesse hanno sulla dinamica del veicolo. Il presente lavoro di tesi è incentrato su questi aspetti: si è considerata la tipologia di veicoli ibridi termici-elettrici di tipo parallelo andando ad analizzare come cambiasse il comportamento dinamico del veicolo in funzione del tipo di installazione considerato per la parte elettrica del powertrain. In primo luogo è stato quindi necessario costruire ed implementare un modello dinamico di veicolo che permettesse di applicare coppie alle quattro ruote in maniera indipendente per considerare diverse tipologie di powertrain. In seguito si sono analizzate le differenze di comportamento dinamico fra il veicolo considerato e l’equivalente versione ibrida e i possibili utilizzi delle macchine elettriche per correggere eventuali deterioramenti o cambiamenti indesiderati nelle prestazioni del veicolo.
One of the challenges of the modern automotive industry is to develop engines and vehicles with an always more stringent legislation about pollutant emissions. Hybrid vehicles are a valid alternative to these limitations and could represent a good way to reduce fuel consumption and pollutant emissions. In literature it is possible to find several studies that deal with the optimization of the components or of the control strategies of this kind of vehicles, but less importance is given to the effects on vehicle dynamics that could be caused by the addition of the components of the additional system. The idea behind this work is to add on a traditional vehicle an electric kit, composed by 2 electric motors that can be added in correspondence of the non-driven wheels, a battery and the necessary power electronics to control the 2 motors obtaining an hybrid vehicle: the attention will be focused on vehicle dynamics and in particular on the changes in vehicle dynamics due to the mass increase and to the variation of the center of gravity position. Moreover it will be investigated how to use the electric motors to correct undesired effects in vehicle behavior. To achieve the preset objectives, a 14 degrees freedom vehicle model, which could allow to apply a different torque to each wheel, has been developed in Matlab/Simulink environment and validated. The so-built simulator has then been used to simulate 2 configurations of the same vehicle (with different mass and center of gravity position) to compare their performances and to verify which effects on vehicle dynamics could be obtained applying driving and braking torques through the electric motors.

2010 - 2011
Da alcuni anni la questione energetico - ambientale è ormai diventata di dominio pubblico, perdendone magari dal punto di vista scientifico, ma diventando in grado di condizionare i comportamenti di una parte sempre crescente della popolazione. Obiettivo principale del lavoro di tesi è la ricerca incentrata su veicoli alternativi ai veicoli tradizionali il cui impatto sull’ambiente, in termini energetico - ambientali, è sempre crescente. Una valida alternativa è, sicuramente, quella dei veicoli ibridi, veicoli equipaggiati da un doppio propulsore (termico ed elettrico nei veicoli ibridi elettrici). L’integrazione della fonte solare fotovoltaica, come soluzione in grado di contribuire ulteriormente a ridurre consumi ed emissioni, è una soluzione che non ne esclude altre ma può sommare i propri benefici a quelli ottenibili, per esempio, con i veicoli ibridi elettrici. Si parla in questo caso di veicoli ibridi solari. Molti progetti di veicoli ibridi solari sono già stati portati avanti. Tra questi anche il prototipo sviluppato presso l’Università degli Studi di Salerno. A medio-lungo termine, le presumibili ulteriori riduzioni di prezzo ed i miglioramenti di rendimento delle celle fotovoltaiche, integrate a partire dalla fase di progetto in veicoli a basso consumo energetico, potranno portare ad un’autonomia quasi completa, almeno per quella larga parte degli automobilisti che usa l’auto prevalentemente in ambito urbano per poche ore al giorno. Ovviamente un aumento dell’energia captata dai pannelli solari incide positivamente su consumi ed emissioni. Un modo per aumentare quest’energia captata è quello di ricorrere ad un tetto solare auto orientabile, che sia in grado, cioè, di seguire i movimenti del sole durante l’arco della giornata. L’attività di ricerca si è incentrata sullo studio del prototipo di veicolo ibrido solare e sulla possibilità di quest’ultimo di equipaggiarsi di un tetto solare mobile in grado di disporsi perpendicolarmente ai raggi solari in fase di parcheggio per aumentare l’energia captata. La prima parte ha riguardato, quindi, lo studio di una strategia di controllo per la gestione energetica ottimale a bordo di un veicolo ibrido solare (Hybrid Solar Vehicle – HSV) con struttura serie. Questo veicolo è in dotazione al dipartimento di Ingegneria Industriale dell’Università degli Studi di Salerno. Si tratta di un Porter Van Glass della Microvett, un veicolo elettrico convertito a ibrido solare grazie all’integrazione sul tetto di pannelli solari e nel vano posteriore di un gruppo motogeneratore. La strategia di controllo è denominata Rule-Based. L’architettura di controllo RB è costituita da due loop principali: uno esterno, che determina, in funzione del contributo solare atteso durante la fase di parcheggio, lo stato di carica della batteria (SOC) da raggiungere al termine della fase di guida; il secondo, interno, i cui obiettivi sono, da una parte, l’individuazione dello scheduling ottimale del gruppo generatore, e, dall’altra, il controllo dell’oscillazione del SOC intorno al valore finale indicato dal primo ciclo. Le prestazioni ottenibili dall’architettura RB sono state analizzate attraverso un’approfondita analisi di simulazione. Tale simulazione, eseguita in real time sul veicolo, ha dimostrato l’elevata potenzialità offerta dalla strategia proposta. La seconda parte è stata dedicata alla progettazione ed alla realizzazione di un tetto solare mobile per un veicolo ibrido solare. Questo modello è stato realizzato con il software SolidWorks. Come 2 conoscenze di base sono state utilizzate l’influenza dell’angolo di incidenza sulla frazione di energia raccolta rispetto all’energia incidente, la radiazione solare differente per ogni luogo, e la cinematica dei robot paralleli. Ovviamente inclinando opportunamente i pannelli si accumula più energia solare. Quindi un pannello mobile è più conveniente di uno fisso. Ciò è stato sottolineato dall’utilizzo di un simulatore americano PVWATTS (valido per i paesi americani). Dato che la radiazione solare varia a seconda del luogo di riferimento, a tale simulatore occorre fornire come dati di ingresso latitudine e longitudine del luogo, angolazione del pannello fisso o pannello mobile orientabile su due assi. In tal modo si è potuto verificare il guadagno di un pannello orientabile su due assi rispetto a uno fisso. Da questi risultati è stata confermata la convenienza di avere un tetto mobile. Il modello è stato progettato con l’ausilio di due software: MATLAB e SolidWorks. Successivamente sono stati realizzati ed automatizzati tre prototipi in scala. È stato dimostrato come l’uso di un tetto solare mobile durante le fasi di parcheggio può dare un contributo rilevante per aumentare l’energia solare catturata nei veicoli ibridi solari. Inoltre il contributo percentuale può essere particolarmente significativo alle alte latitudini, contribuendo così a estendere il potenziale mercato di questi veicoli. Al fine di migliorare i benefici del tetto in oggetto, il consumo di energia legato al suo movimento deve essere minimizzato, e devono essere evitati i movimenti non necessari. A tal fine è stata presentata una procedura di controllo basata sull’uso combinato dei dati di energia solare forniti dal pannello solare, sulle informazioni ricavate da un modulo GPS ed elaborando le immagini del cielo scattate da una fotocamera digitale. A questo scopo è stato sviluppato un sistema di controllo implementato in LabVIEW e testato sui prototipi su scala ridotta in condizioni di luce artificiale. Inoltre è stata presentata una strategia che permette di determinare l’intervallo ottimale di tempo tra due orientamenti consecutive del tetto. Quest’intervallo dipende dalle ore del giorno, dalle stagioni dell’anno e dalle condizioni reali del cielo. Dalle considerazioni fatte si evince, quindi, che è consigliabile adottare la strategia di controllo presentata, al fine di massimizzare i vantaggi di un tetto solare mobile nei veicoli ibridi solari. [a cura dell'autore]
X n.s.

Il seguente lavoro di tesi si occupa dell’ottimizzazione della strategia di controllo di un veicolo ibrido plug-in ad alte prestazioni al fine di ridurre i consumi e le emissioni, senza penalizzare però le performance e la guidabilità: in particolare si prenderà come riferimento la procedura di omologazione WLTP. Nella prima parte di questa tesi ci si concentrerà dunque sull’ottimizzazione della strategia di controllo di questo veicolo per poi passare all’ottimizzazione di un’altra vettura che presenta un’architettura diversa, per poi confrontare le due e metterne in luce le differenze, i vantaggi e gli svantaggi principali delle due diverse architetture. L’obiettivo principale di questa analisi consiste nella riduzione dei consumi tramite la calibrazione di certi parametri che influenzano la gestione del powertrain e l’implementazione e la modifica delle regole su cui si basa la strategia di controllo. Utilizzando un modello nell’ambiente Simulink è possibile simulare il comportamento della vettura e stimarne i consumi in una procedura di omologazione WLTP. La strategia ottimale viene ricercata tramite simulazioni iterative che si pongono l’obiettivo della ricerca di un minimo: si utilizza un approccio di tipo «forward» dove, assunto a priori un ciclo di guida, viene definito il comportamento dinamico del pilota, della vettura e di tutti i suoi componenti. Dopodiché si identificheranno le configurazioni che risultano avere le prestazioni che garantiscano il soddisfacimento delle specifiche iniziali imposte e che siano commercialmente più favorevoli, lato guidabilità; infine, per validare i risultati delle simulazioni, si effettueranno dei test sperimentali al banco prova, al banco a rulli e su strada per confermare i risultati ottenuti. Nella parte finale dell’elaborato questi verranno poi confrontati con le simulazioni effettuate in un ambiente virtuale e verranno messi in luce gli aspetti più importanti del confronto e le principali differenze.

Questa tesi è parte integrante del progetto multidisciplinare “Automotive Academy: a learning-by-doing project for innovation engineering automotive”, un programma strategico industriale finanziato dalla Regione Emilia-Romagna. Il progetto è costituito da un network di ricerca collaborativo composto da diverse università, centri di ricerca e industrie locali diffuse sul territorio. L’intera ricerca prevede di ottenere dal network diverse soluzioni ingegneristiche e di design che possano essere trasferite dal mondo accademico all’industria automobilistica. In particolare, l’obiettivo principale è sviluppare il concept di un’autovettura “fun” ed “eco”, che possa fungere da piattaforma di ricerca e sviluppo e da dimostratore per presentare le future innovazioni tecniche e tecnologiche (in termini di soluzioni sostenibili e ad alte prestazioni) che saranno sviluppate all’interno del network nei prossimi anni. L’obiettivo è quello di ideare il concept futuro di un veicolo ibrido e sportivo, il quale sarà contraddistinto da caratteristiche tecniche a basso impatto ambientatale e ad alto livello prestazionale. Il programma di ricerca è costituito da cinque gruppi di lavoro indipendenti, dove, in ognuno di loro, è trattato un particolare aspetto del veicolo: (1) architettura del veicolo e metodologie centrate sull’utente; (2) propulsione e modulo di trasmissione; (3) dinamica del corpo veicolo; (4) composti innovativi e materiali intelligenti; (5) sistemi di guida elettronica e assistita. Questa specifica ricerca si riferisce al primo gruppo di lavoro, la quale è principalmente focalizzata sull’automotive styling. Diversamente dagli altri gruppi di lavoro che riguardano gli aspetti più ingegneristici del progetto, questa ricerca è prettamente legata al design e mantiene un approccio centrato sull’utente. Il contributo costituisce la spina dorsale dell’intero progetto perché ha il compito d'immaginare, sia l’architettura, che lo stile finale del concept automobilistico atteso, tramite l’uso di una metodologia human-centred. Pertanto, la ricerca cerca di analizzare gli utenti principali del progetto e i loro comportamenti in modo da trasformare i loro bisogni in soluzioni inedite che siano in grado di soddisfare le proprie esigenze. La peculiarità di tale ricerca risiede nell’utilizzo di due specifici approcci centrati sugli utenti, come il Quality Function Deployment (QFD) e il Vision in Product Design (ViP), ma anche sulla loro inconsueta combinazione, la quale è servita a sperimentare una nuova e integrata metodologia. Il QFD è uno strumento human-centred basato su una matrice matematica di correlazione che è capace di orientare lo sviluppo di un prodotto verso le reali esigenze degli utenti finali. Mentre il ViP è un metodo strategico concettuale che promuove l’innovazione attraverso l’ideazione di nuove idee per il futuro. Entrambi i modelli sono stati selezionati per la ricerca perché perfettamente orientati all’ambito automotive e capaci di affiancare la fase decisionale di design per la stilizzazione finale del prodotto. In questo caso, lo scopo principale della combinazione tra i due metodi è quello di sviluppare il veicolo attraverso l’uso di un inedito processo di design che possa elaborare il concept in una nuova e integrata soluzione. Alla fine della ricerca, il veicolo proposto prevede di essere utilizzato come layout tecnico per lo sviluppo della piattaforma R&D nei prossimi anni, all’interno del network multidisciplinare. La soluzione finale provvederà a fornire all’intero progetto diverse linee guida, tecniche e stilistiche del veicolo, non solo per ideare il prototipo finale, ma anche per promuovere l’uso della metodologia human-centred nelle altre ricerche ingegneristiche.
This thesis is part of a multidisciplinary project named “Automotive Academy: a learning-by-doing project for innovation engineering automotive”, a strategic industrial programme financed by Emilia-Romagna region, Italy. The project is made by a collaborative research network composed by several universities, research centres and local industries scattered on the territory. The overall research aims to gather many engineering and design solutions, developed by the network, which can be transferred from academia to the automotive industry. In particular, the main goal of the project is to develop a “fun” and “eco” concept car as an R&D platform, which aspires to become a starting point and a demonstrator for future technical or technological innovations – in terms of sustainable and high-performance solutions – that will be developed within the network in the coming years. In particular, the objective is to design the future concept of a hybrid sports vehicle, which must be characterized by low environmental impact and high-performance features. Five independent work packages constitute the research program. Each area refers to a specific field of expertise that deals with a particular system of the vehicle: (1) automotive product design and human-centred methodologies; (2) propulsion and powertrain; (3) vehicle body and dynamics; (4) smart materials and innovative components; (5) drive-by-wire instruments. This specific research refers to the first work packaging and it focuses its attention on the automotive design or styling design, namely the specialized discipline that is specifically implicated in giving a shape to the car during the early stages of the automotive product development. Unlike the other engineering work packages, this research is design-driven and human-centred oriented. The contribution, indeed, constitutes the framework of the overall project because it has the task to envision and conceptualize both architecture and styling of the expected sports car by using specifically a human-centred design approach. In fact, starting from identifying the context of use, the research analyses the main users and their behaviours to transform their wishes or needs into an innovative solution, which will be capable of satisfying their demands. The peculiarity of the research lays on the use of two specific human-centred approaches – that are Quality Function Deployment (QFD) and Vision in Product Design (ViP) – but also on its exploratory combination for experimenting a new design methodology. QFD is a human-centred tool based on a mathematical correlating matrix that is able to orient product design toward the real exigencies of the end-users. While ViP is a conceptual and strategic methodology that enables innovation by envisioning new ideas for the future. Both models are selected for this research because they are perfectly suitable in automotive for structuring idea-generating throughout the styling process. They are also able to support the design process in making significant decisions for product development. The main purpose of the exploratory combination is to develop the concept vehicle in a unique design process, in order to come up with a novel and integrated concept solution. At the end of the research, the proposed vehicle and its properties expect to become a technical layout for developing the automotive R&D platform in the coming years within the multidisciplinary network. The final solution will provide several technical and styling guidelines to the overall project that will be necessary not only to design the final vehicle prototype but also to promote the use of a human-centred design approach to the other engineering researches.

Questo elaborato nasce dall’incontro dell’interesse per il settore automotive e la presa di coscienza riguardante il cambiamento climatico globalmente in atto. Lo scopo è di fornire una trattazione utile a stimolare, nel suo piccolo, l’interesse verso l’adozione di una vettura ibrida elettrica rispetto ad una tradizionale vettura dotata di solo motore a combustione interna. La struttura di questa tesi è composta dall’introduzione, nel Capitolo 1, in cui è evidenziato il cambiamento climatico in atto. Nei Capitoli 2 e 3 è fornita una definizione di HEV (Hybrid Electric Vehicle) e delle strategie di gestione energetica. Nel Capitolo 4 sono mostrati i risultati ottenuti dalle simulazioni sul software delle architetture P1 e P3 sui cicli di guida NEDC e WLTP e, infine, nel Capitolo 5 sono riportate le conclusioni.

Nel campo dell’automotive, negli ultimi anni, gli sviluppi sono stati consistenti: infatti sono state introdotte sul mercato molte novità, tra le quali vetture con propulsione elettrica o ibrida. Il controllo del motore termico durante il moto è studiato da moltissimi anni, mentre il controllo di un motore elettrico è tuttora in fase di continua ricerca e sviluppo. Infatti, con l’introduzione di tecniche vettoriali, si sono ottenuti notevoli miglioramenti a livello di qualità di utilizzo del motore elettrico stesso. In particolare, l’introduzione di un nuovo metodo di controllo che prende il nome di “controllo predittivo” cerca di ottimizzare ulteriormente la propulsione elettrica. Oggetto di studio in questa tesi è il controllo predittivo implementato per la regolazione delle correnti di statore in un motore brushless. Dopo una presentazione di carattere generale, che spazia dalle tipologie di vetture elettriche alle batterie utilizzate a bordo, passando dai vari tipi di propulsori elettrici verosimilmente utilizzabili, viene descritto, a livello teorico, il sistema utilizzato nelle simulazioni in questa tesi, prestando particolare attenzione alla macchina sincrona brushless a magneti permanenti ed al suo controllo vettoriale oltre che alla tecnica per un corretto deflussaggio. Successivamente sono descritti il controllo predittivo di corrente utilizzato nelle simulazioni, con un occhio di riguardo alla compensazione del ritardo di calcolo necessario per ottimizzare ulteriormente il controllo del motore di trazione elettrico, e la modellizzazione del veicolo elettrico ibrido in ambiente Simulink di Matlab, rimandando alle Appendici A e B per la eventuale consultazione dei codici implementati. Infine sono presentati i risultati ottenuti con vari tipi di prove per verificare se effettivamente il veicolo esegue ciò che è richiesto.

La dinamica longitudinale costituisce un ambito di grande rilevanza nella simulazione dei veicoli. Permette di conoscere in maniera rapida le risposte al comportamento dinamico del sistema, oltre al consumo di combustibile e le performance longitudinali. Una delle maggiori problematiche è costituita dalla quantità di dati di input necessari per garantire una simulazione accurata. Questo documento si propone di descrivere l'attività di sviluppo di un modello matematico per la valutazione della dinamica longitudinale di un veicolo ibrido elettrico a 48 V. Descrive le modalità con cui l'attività è stata svolta e descrive le motivazioni che stanno dietro alle scelte effettuate più che rappresentare un manuale d'uso del modello stesso. Il risultato finale è la validazione di un modello che permetta di simulare l'inserimento di componenti elettriche nel veicolo, oltre che simulare il comportamento di veicoli non esistenti in fase di concept e pre-concept, con particolare attenzione ai consumi di combustibile.

Vulcano, 1964. Dopo un incontro a Cortona, la poetessa e scrittrice messinese Helle Busacca intraprende la stesura di un Diario epistolare dedicato a Corrado Pavolini, noto intellettuale e regista di origini toscane di cui è innamorata da più di vent’anni. Ciò a cui dà vita attraverso le pagine sinora inedite dedicate a una “storia senza storia” è un incandescente teatro del sé, in cui drammatizzazione dell’esperienza personale, elaborazione autorappresentativa ed espressione di un’interiorità viva e inquieta si fondono in un amalgama dai caratteri fortemente ibridi, veicolato da una dirompente forza comunicativa. Mentre l’interlocutore disperatamente inseguito si fa sempre più evanescente e irraggiungibile emerge inconfondibile, fra confessione e rivendicazione, la voce di una moderna eroina tragica.