Dissertations / Theses 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.

L'elaborato analizza e spiega le nuove soluzioni nell'ambito automotive in particolare soffermandosi su veicoli dotati della tecnologia range extender, che li rende più efficienti sia dal punto di vista ecologico (meno emissioni), che dal punto di vista meccanico (nuovi motori endotermici). La prima parte si sofferma sui veicoli tradizionali, mostrandone l'efficienza ma anche i limiti, e continua con l'analisi dei nuovi veicoli ibridi e dei loro futuri utilizzi. Successivamente viene presentata un'analisi di vari motori di case costruttrici diverse, che presentano ottimi rendimenti e quindi un possibile utilizzo nei veicoli range exteder.

Questo lavoro di tesi tratta la modellistica matematica, il controllo e la simulazione di Veicoli Ibridi Elettrici. Innanzitutto, la classificazione e la descrizione delle principali architetture per Veicoli Ibridi Elettrici vengono effettuate, mettendo in evidenza vantaggi e svantaggi delle diverse architetture. La modellistica viene affrontata sfruttando le propriet`a della tecnica Power-Oriented Graphs. Fra tutti gli elementi fisici coinvolti, particolare attenzione viene data alla modellistica di planetary gear sets, convertitori multilivello flying-capacitor e motori sincroni a magneti permanenti. Per quanto riguarda le planetary gear sets, una procedura sistematica `e stata sviluppata per modellare qualunque planetary gear set utilizzando un approccio unificato. La procedura proposta consente di ottenere due modelli del sistema: un modello intero elastico, che fornisce una modellistica pi`u dettagliata della planetary gear set in esame prendendo in considerazione i punti di contatto elastici fra le ruote dentate, ed un modello ridotto che consente di utilizzare solutori a passo fisso con un passo di simulazione pi`u lungo, quest’ultimo pi`u adatto per l’esecuzione in tempo reale. Per quanto riguarda i convertitori multilivello flying-capacitor, un modello compatto viene proposto. Dopodich`e, una valutazione della robustezza del convertitore quando questo `e controllato utilizzando un controllo classico a minima distanza viene effettuata, ed una nuova tecnica di controllo che consente di mantenere le tensioni ai capi dei condensatori ai livelli desiderati viene proposta. Per quanto riguarda i motori sincroni a magneti permanenti, un modello power-oriented viene proposto, insieme ad un’analisi di efficienza grazie alla quale una stima dei parametri del modello pu`o essere effettuata partendo dalla mappa di efficienza del motore. Alcune architetture di Veicoli Ibridi Elettrici nei settori agricolo e delle costruzioni vengono poi proposte come casi studio, ed una soluzione per l’energy management problem viene studiata per ciascuna di esse. Infine, i risultati di simulazione per ciascuna architettura vengono riportati e commentati nel dettaglio.
This work of thesis deals with the mathematical modeling, control and simulation of Hybrid Electric Vehicles. First, the classification and description of the main architectures for Hybrid Electric Vehicles are carried out, highlighting pros and cons of the different architectures. The modeling is performed exploiting the properties of the Power-Oriented Graphs modeling technique. Among all the involved physical elements, particular attention is given to the modeling of planetary gear sets, multilevel flying-capacitor converters and permanent magnet synchronous motors. As far as planetary gear sets are concerned, a systematic procedure has been developed for the systematic modeling of any planetary gear set using a unified approach. The proposed procedure allows to obtain two models of the system: a full elastic model, representing a more detailed modeling of the considered planetary gear set accounting for the gears elastic contact points, and a reduced-order model allowing to use fixed-step solvers with a larger simulation step size, which is more suitable for real-time execution. As for multilevel flying-capacitor converters, a compact model is proposed. Next, a robustness assessment when the converter is controlled using a classical minimum distance control is performed, and a new variable-step control strategy allowing to guarantee capacitors voltages balancing is proposed. For what concerns permanent magnet synchronous motors, a poweroriented model is proposed, together with its efficiency analysis based on which model parameters estimation can be performed starting from the motor efficiency map. Some Hybrid Electric Vehicle architectures in the agricultural and construction fields are then proposed as case studies, and a solution for the energy management problem is studied for all of them. Finally, simulation results for each Hybrid Electric Vehicle architecture are reported and commented in detail.

La trasmissione idromeccanica (TI) è una trasmissione continua adatta alle macchine pesanti. Tuttavia, il suo rendimento leggermente più basso rispetto alle trasmissioni tradizionali ne ha ostacolato la diffusione. Una tecnica per incrementarne il rendimento è l’ibridizzazione, che tuttavia, va a complicare il dimensionamento della trasmissione. Il progetto di una TI ibrida deve tener conto di tutti gli aspetti che concorrono alle buone prestazioni della trasmissione: il layout, la taglia dei componenti e il criterio di gestione. Il problema del progetto è stato affrontato come segue. 1) Analisi preliminare: Un’analisi preliminare sui quattro layout principali della trasmissione (IC, OC, Dual Stage e Compound) in configurazione ibrida serie e parallela ha evidenziato che quest’ultima consuma leggermente meno rispetto alla configurazione serie, la quale, però, richiede un minor numero di componenti. Solo i layout OC e Compound sono risultati adatti all’ibridizzazione perché recuperano l’energia in ogni fase funzionale. Pertanto, il layout OC in configurazione serie è l’oggetto delle analisi della tesi, lasciando la seconda a futuri studi. 2) Attività sperimentale: Durante un periodo di studio presso i laboratori del MAHA Center (USA) sono stati definiti dei modelli di perdita delle macchine idrauliche, essenziali per le simulazioni e, tramite le misure al banco è stato validato un modello completo di TI. 3) Metodi di progettazione: I metodi presentati nel lavoro sono tre, aventi caratteristiche e grado di complessità diversi. 3.1) Procedura standard: note le caratteristiche del veicolo e del motore, la procedura parte dall’assunzione di un layout della trasmissione e ne calcola la taglia dei componenti sulla base delle loro relazioni funzionali. Gli accumulatori vengono calcolati in base alla quota di energia che devono recuperare. Nulla garantisce circa l’ottenimento di alti valori di rendimento. 3.2) Procedura “sub-optimal”: Il layout della trasmissione viene determinato tramite una procedura di ottimizzazione che tratta il layout come una qualsiasi variabile e che fornisce perciò come variabili in uscita le taglie dei componenti, i rapporti di trasmissione e il layout. Gli accumulatori sono calcolati separatamente tramite una operazione di minimizzazione del volume. 3.3) Procedura “full optimal”: Sul layout che viene prestabilito si definisce un problema di ottimizzazione globale che ha come variabili di decisione le taglie dei componenti, i rapporti di trasmissione, i volumi e le pressioni di precarico dei due accumulatori. La funzione obiettivo può essere il minimo consumo oppure il minimo consumo ingombro congiuntamente. Un confronto tra i tre metodi ha evidenziato che gli ultimi due producono dei risparmi di combustibile del 6-7% rispetto a una soluzione non ottimizzata. 4) Criteri di gestione della trasmissione: la TI separa cinematicamente le ruote dal motore, il quale può essere gestito secondo il criterio del minimo consumo o di minime emissioni. Tuttavia, la genesi diversa delle quattro emissioni normate rende difficile la loro contemporanea minimizzazione. Sostituendo le singole emissioni con il danno alla salute umana da esse provocato, è possibile definire un criterio di gestione di minime emissioni parallelo a quello di minimo consumo. Le analisi eseguite hanno evidenziato che il criterio del minimo danno produce sensibili riduzioni del danno a fronte di modesti incrementi di consumo. Ciò conferma l’utilità del criterio, che, inoltre, aiuterebbe il costruttore a superare i limiti di legge sempre più stringenti. Per quanto visto in questo lavoro, si può sinteticamente concludere che la TI ibrida è una interessante soluzione per macchine pesanti, caratterizzate da cicli di lavoro con frequenti arresti e ripartenze, purché la sua progettazione sia spinta al limite nella ricerca del massimo rendimento, cioè sia trasformata in un problema di ottimizzazione.
Hydromechanical transmission (HT) is a continuous transmission suitable for heavy machines. However, its slightly lower performance than traditional transmissions hindered its diffusion. One technique for increasing efficiency is hybridization, which, however, complicates the sizing of the transmission. The design of a hybrid HT must consider all the aspects that contribute to the good performance of the transmission: the layout, the size of the components and the management criteria. The project problem was approached as follows. 1) Preliminary analysis: A preliminary analysis on the 4 main layouts of the transmission (IC, OC, Dual Stage and Compound) in hybrid configuration in series and in parallel has shown that the latter consumes slightly less than the series configuration, which however requires fewer components. Only the OC and Compound layouts were found to be suitable for hybridization because they recover energy in each functional phase. Therefore, the OC layout in series configuration is the subject of the thesis analysis, leaving the second to future studies. 2) Experimental activity: During a period of study in the laboratories of the MAHA Center (USA), loss models of hydraulic machines were defined, essential for the simulations and, through bench measurements, a complete model of HT was validated. 3) Design methods: The methods presented in the work are three, having different characteristics and degree of complexity. 3.1) Standard procedure: once the characteristics of the vehicle and the engine are known, the procedure starts with the assumption of a transmission layout and calculates the size of the components based on their functional relationships. The accumulators are calculated based on the amount of energy they have to recover. Nothing guarantees about obtaining high performance values. 3.2) “Sub-optimal” procedure: The transmission layout is determined through an optimization procedure that treats the layout as any variable and therefore provides the component sizes, transmission ratios and layout as output variables. Accumulators are calculated separately via a volume minimization operation. 3.3) “Full optimal” procedure: A global optimization problem is defined on the layout that is pre-established which has as decision variables the sizes of the components, the transmission ratios, the volumes, and the preload pressures of the two accumulators. The objective function can be the minimum consumption or minimum consumption and minimum size simultaneously. A comparison between the three methods showed that the latter two produce fuel savings of 6-7% compared to a non-optimized solution. 4) Transmission management criteria: the HT kinematically separates the wheels from the engine, which can be managed according to the criterion of minimum consumption or minimum emissions. However, the different genesis of the four regulated emissions makes their simultaneous minimization difficult. By replacing individual emissions with the damage to human health they cause, it is possible to define a management criterion for minimum emissions parallel to that of minimum consumption. The analyzes carried out have shown that the criterion of minimum damage produces significant reductions in damage in the face of modest increases in consumption. This confirms the usefulness of the criterion, which would also help the manufacturer to overcome the increasingly stringent legal limits. As seen in this work, it can be briefly concluded that hybrid HT is an interesting solution for heavy machines, characterized by work cycles with frequent stops and restarts, provided that its design is pushed to the limit in the search for maximum efficiency, i.e., turned into an optimization problem.

La trasmissione idromeccanica (TI) è una trasmissione continua adatta alle macchine pesanti. Tuttavia, il suo rendimento leggermente più basso rispetto alle trasmissioni tradizionali ne ha ostacolato la diffusione. Una tecnica per incrementarne il rendimento è l’ibridizzazione, che tuttavia, va a complicare il dimensionamento della trasmissione. Il progetto di una TI ibrida deve tener conto di tutti gli aspetti che concorrono alle buone prestazioni della trasmissione: il layout, la taglia dei componenti e il criterio di gestione. Il problema del progetto è stato affrontato come segue. 1) Analisi preliminare: Un’analisi preliminare sui quattro layout principali della trasmissione (IC, OC, Dual Stage e Compound) in configurazione ibrida serie e parallela ha evidenziato che quest’ultima consuma leggermente meno rispetto alla configurazione serie, la quale, però, richiede un minor numero di componenti. Solo i layout OC e Compound sono risultati adatti all’ibridizzazione perché recuperano l’energia in ogni fase funzionale. Pertanto, il layout OC in configurazione serie è l’oggetto delle analisi della tesi, lasciando la seconda a futuri studi. 2) Attività sperimentale: Durante un periodo di studio presso i laboratori del MAHA Center (USA) sono stati definiti dei modelli di perdita delle macchine idrauliche, essenziali per le simulazioni e, tramite le misure al banco è stato validato un modello completo di TI. 3) Metodi di progettazione: I metodi presentati nel lavoro sono tre, aventi caratteristiche e grado di complessità diversi. 3.1) Procedura standard: note le caratteristiche del veicolo e del motore, la procedura parte dall’assunzione di un layout della trasmissione e ne calcola la taglia dei componenti sulla base delle loro relazioni funzionali. Gli accumulatori vengono calcolati in base alla quota di energia che devono recuperare. Nulla garantisce circa l’ottenimento di alti valori di rendimento. 3.2) Procedura “sub-optimal”: Il layout della trasmissione viene determinato tramite una procedura di ottimizzazione che tratta il layout come una qualsiasi variabile e che fornisce perciò come variabili in uscita le taglie dei componenti, i rapporti di trasmissione e il layout. Gli accumulatori sono calcolati separatamente tramite una operazione di minimizzazione del volume. 3.3) Procedura “full optimal”: Sul layout che viene prestabilito si definisce un problema di ottimizzazione globale che ha come variabili di decisione le taglie dei componenti, i rapporti di trasmissione, i volumi e le pressioni di precarico dei due accumulatori. La funzione obiettivo può essere il minimo consumo oppure il minimo consumo ingombro congiuntamente. Un confronto tra i tre metodi ha evidenziato che gli ultimi due producono dei risparmi di combustibile del 6-7% rispetto a una soluzione non ottimizzata. 4) Criteri di gestione della trasmissione: la TI separa cinematicamente le ruote dal motore, il quale può essere gestito secondo il criterio del minimo consumo o di minime emissioni. Tuttavia, la genesi diversa delle quattro emissioni normate rende difficile la loro contemporanea minimizzazione. Sostituendo le singole emissioni con il danno alla salute umana da esse provocato, è possibile definire un criterio di gestione di minime emissioni parallelo a quello di minimo consumo. Le analisi eseguite hanno evidenziato che il criterio del minimo danno produce sensibili riduzioni del danno a fronte di modesti incrementi di consumo. Ciò conferma l’utilità del criterio, che, inoltre, aiuterebbe il costruttore a superare i limiti di legge sempre più stringenti. Per quanto visto in questo lavoro, si può sinteticamente concludere che la TI ibrida è una interessante soluzione per macchine pesanti, caratterizzate da cicli di lavoro con frequenti arresti e ripartenze, purché la sua progettazione sia spinta al limite nella ricerca del massimo rendimento, cioè sia trasformata in un problema di ottimizzazione.
Hydromechanical transmission (HT) is a continuous transmission suitable for heavy machines. However, its slightly lower performance than traditional transmissions hindered its diffusion. One technique for increasing efficiency is hybridization, which, however, complicates the sizing of the transmission. The design of a hybrid HT must consider all the aspects that contribute to the good performance of the transmission: the layout, the size of the components and the management criteria. The project problem was approached as follows. 1) Preliminary analysis: A preliminary analysis on the 4 main layouts of the transmission (IC, OC, Dual Stage and Compound) in hybrid configuration in series and in parallel has shown that the latter consumes slightly less than the series configuration, which however requires fewer components. Only the OC and Compound layouts were found to be suitable for hybridization because they recover energy in each functional phase. Therefore, the OC layout in series configuration is the subject of the thesis analysis, leaving the second to future studies. 2) Experimental activity: During a period of study in the laboratories of the MAHA Center (USA), loss models of hydraulic machines were defined, essential for the simulations and, through bench measurements, a complete model of HT was validated. 3) Design methods: The methods presented in the work are three, having different characteristics and degree of complexity. 3.1) Standard procedure: once the characteristics of the vehicle and the engine are known, the procedure starts with the assumption of a transmission layout and calculates the size of the components based on their functional relationships. The accumulators are calculated based on the amount of energy they have to recover. Nothing guarantees about obtaining high performance values. 3.2) “Sub-optimal” procedure: The transmission layout is determined through an optimization procedure that treats the layout as any variable and therefore provides the component sizes, transmission ratios and layout as output variables. Accumulators are calculated separately via a volume minimization operation. 3.3) “Full optimal” procedure: A global optimization problem is defined on the layout that is pre-established which has as decision variables the sizes of the components, the transmission ratios, the volumes, and the preload pressures of the two accumulators. The objective function can be the minimum consumption or minimum consumption and minimum size simultaneously. A comparison between the three methods showed that the latter two produce fuel savings of 6-7% compared to a non-optimized solution. 4) Transmission management criteria: the HT kinematically separates the wheels from the engine, which can be managed according to the criterion of minimum consumption or minimum emissions. However, the different genesis of the four regulated emissions makes their simultaneous minimization difficult. By replacing individual emissions with the damage to human health they cause, it is possible to define a management criterion for minimum emissions parallel to that of minimum consumption. The analyzes carried out have shown that the criterion of minimum damage produces significant reductions in damage in the face of modest increases in consumption. This confirms the usefulness of the criterion, which would also help the manufacturer to overcome the increasingly stringent legal limits. As seen in this work, it can be briefly concluded that hybrid HT is an interesting solution for heavy machines, characterized by work cycles with frequent stops and restarts, provided that its design is pushed to the limit in the search for maximum efficiency, i.e., turned into an optimization problem.

Il seguente elaborato si occupa della ricarica wireless di veicoli elettrici, mediante l'utilizzo di un convertitore risonante. In particolare, è stata esaminata la tecnica di controllo, che ne determina le prestazioni. Definita la tipologia del circuito risonante e scelta la rete di compensazione primaria e secondaria insieme a una valutazione dei metodi di controllo più utilizzati, una tecnica innovativa che agisce sul controllo della frequnza e dell'angolo di sfasamento tra i due rami dell'inverter è stata presentata e confrontata con uno dei metodi più citati in letteratura, il controllo in frequenza. Il sistema di controllo presentato è in grado di inseguire riferimenti di tensione e corrente, e allo stesso tempo riesce a mantenere il punto di lavoro del sistema WPT sempre in condizioni da avere soft switching negli interruttori dell'inverter. Il sistema di controllo, insieme al modello fisico del sistema di ricarica, è stato implementato e confrontato in ambiente MATLAB/Simulink e scaricato su microcontrollore al fine di verificare la validità della tecnica proposta.

Negli ultimi anni, i veicoli a trazione ibrida si stanno diffondendo in maniera sempre più estesa, rendendo più forte l’interesse dei ricercatori. Con ciò, componenti come motori elettrici, batterie, e convertitori di potenza sono stati interessati da significative innovazioni. Il presente lavoro di tesi di dottorato si focalizza principalmente sui convertitori di potenza, il cui scopo è quello di garantire la conversione di potenza da Corrente Alternata in Corrente Continua, e viceversa, per mezzo di semiconduttori come IGBT, DIODI e MOSFET. Nonostante i convertitori di potenza raggiungano tipicamente efficienze superiori al 90%, essi possono essere interessati da flussi termici nell’ordine di centinaia di W/cm^2. Lo scopo principale di questa tesi di dottorato è quello di eseguire un’analisi termica dettagliata sui sistemi di conversione di potenza. E’ stato sviluppato un tool di simulazione in grado di effettuare simulazioni di tipo elettro-termico (Banco Prova Virtuale). Questo strumento è in grado di valutare qualsiasi topologia di convertitore di potenza considerando un ampio range di condizioni operative. Inoltre, un elevato numero di moduli di potenza può essere esaminato con una potenza di calcolo limitata e bypassando test sperimentali. Tale strumento è in grado di identificare e scartare le configurazioni che presentano una bassa efficienza. In questo modo è possibile focalizzarsi solo sulle soluzioni più promettenti. In questo lavoro, il tool di simulazione è stato accuratamente validato con dati sperimentali e risultati di letteratura. Successivamente, è stata condotta una larga campagna di simulazione su diverse configurazioni di convertitori di potenza. Le prestazioni di tali dispositivi sono state valutate attraverso un accurato calcolo delle dissipazioni sia in condizioni stazionarie che dinamiche. Inoltre, è stato descritto in maniera dettagliata il comportamento dei signoli semiconduttori di potenza. Per garantire prestazioni e affidabilità di tali dispositivi è necessario lo studio di un sistema di raffreddamento. Ci si è concentrati su una strategia di cooling a getti sommersi. Tutto lo studio è stato svolto con un approccio 3D-CFD. Inizialmente, la metodologia di calcolo è stata effettuata su una geometria semplificata che includeva un singolo getto, i cui risultati sono stati confrontati con un caso test sperimentale, ottenendo un’ottima correlazione. Di conseguenza, la metodologia di calcolo è stata adottata per effettuare un dettagliato studio parametrico. E’ stato valutato nel dettaglio l’effetto del diametro, dell’aspect ratio, della disposizione e del numero degli ugelli. L’attività di ricerca ha permesso di comprendere in dettaglio il comportamento dei convertitori di potenza dal punto di vista elettro-termico. La progettazione del PC può essere fortemente supportata dal Banco Prova Virtuale sviluppato, infatti l’individuazione della migliore configurazione dei moduli di potenza è veloce ed accurata. I getti sommersi rappresentano un approccio di raffreddamento efficiente e flessibile per i semiconduttori e la potenza di pompaggio in gioco è piuttosto bassa.
Over the last years, hybrid electric vehicles are becoming increasingly widespread attracting the interest of researchers in this field. Significant innovations have been recently achieved about components like electrical machines, energy storages, and power converters. Focusing on power converter, its function is to ensure the energy conversion from alternating current to direct current sides, and vice versa, by using power semiconductors as IGBTs, DIODEs, and MOSFETs. Despite power electronic devices are usually characterized by efficiencies over 90%, they can be characterized by heat flux densities in the order of hundreds of W/cm^2. The main purpose of the present PhD thesis is to perform a detailed thermal analysis on power conversion systems. An electro-thermal simulation tool (Virtual Test Bench) which can address the power converter design is developed and presented. The tool allows to evaluate any multilevel power converter topologies by covering a wide range of possible operating conditions. Moreover, many power module technologies can be evaluated at low computational cost and by avoiding costly laboratory tests. The proposed tool enables the anticipated identification of designs to be rejected because of their low efficiency. Therefore, the experimental efforts can be only focused on the most promising solutions. In the present work, the simulation tool is successfully validated against experiments and literature results. A large simulation campaign is then conducted by considering a number of power converter configurations. Their performance are evaluated by means an accurate power losses computation in both steady-state and time-dependent conditions. In addition, the behavior of single semiconductors equipping the power converter is detailedly investigated. Performance and reliability of such devices are ensured by means a dedicated cooling system. In the current work, only active cooling systems are taken into account. In detail, the focus is on design and application of submerged impinging jet cooling technique. A 3D-CFD simulation approach is adopted. The simulation methodology is firstly applied on a simplified geometry made by a single jet. For this geometry, results are compared to experimental test case obtaining a good overall correlation. Then, the validated 3D-CFD methodology is adopted to complete a detailed parametric study of jet cooling solution applied in power converters. The effect of nozzle diameter, aspect ratio, arrangement, and number of jets are accurately investigated. The research activity allows to understand in detail the power converter behavior from a thermal point of view. The power converter design process can be strongly supported by the developed Virtual Test Bench, in fact the individuation of the best power module configuration is fast and accurate. Moreover, the tool can be furthermore developed to allow a multi-objective optimization of power converter. Finally, submerged impinging jets represent an efficient and flexible cooling approach for semiconductors with low pumping power level.

Il presente elaborato tratta il tema degli “ibridi alternativi” agli elettrici. Gli ibridi alternativi sono veicoli dotati di un sistema di propulsione secondario che si differenzia da un motore elettrico e da un mezzo di immagazzinamento dell’energia che si differenzia dalle batterie. L’obiettivo della tesi è descrivere il principio di funzionamento delle varie tipologie di ibridi alternativi, descrivendo i componenti principali che li distinguono da un veicolo convenzionale, dotato di un motore termico, e le varie configurazioni con cui possono essere realizzati. Vengono inoltre illustrate le caratteristiche e alcuni vantaggi che presentano gli ibridi alternativi rispetto ai più noti ibridi elettrici a batteria e forniti alcuni esempi concreti di veicoli realizzati con queste particolari tecnologie, ovvero non solamente prototipi. Infine, principalmente attraverso dei modelli del veicolo e del motore realizzati con Matlab/Simulink o altri software di simulazione o, in alternativa, direttamente al banco dinamometrico, sono mostrati i benefici, in termini di consumi ed emissioni, ottenibili dai veicoli ibridi alternativi al variare dei cicli di guida.

L’industria automotive sta attraversando un periodo di grandi mutamenti. A tale cambiamento hanno contribuito l’aumento del costo del carburante e la legislazione legata alle emissioni sempre più stringente. Alla luce di questa situazione le automobili ibride ed elettriche stanno emergendo. Lo sviluppo e l’implementazione di batterie agli ioni di litio è dunque cruciale e richiede una conoscenza approfondita anche del comportamento termico nelle varie condizioni operative. La costruzione di modelli termici del comportamento della batteria e del suo sistema di raffreddamento consente, nella fase iniziale di sviluppo, di effettuare scelte determinanti su quello che sarà il “thermal management” della vettura. In questo scritto si va a modellare il comportamento termico di una batteria composta da celle agli ioni di litio per applicazione su veicolo ibrido ad elevate prestazioni. La tesi di laurea è stata svolta presso l’azienda Ferrari S.p.a. all’interno della divisione GT. Nella prima parte si introducono le caratteristiche termo-elettriche delle batterie agli ioni di litio per applicazioni ibride su automobili e le caratteristiche dei veicoli ibridi. Nella seconda parte viene modellata la generazione di calore all’interno di una singola cella agli ioni di litio “in aria” attraverso modelli termo-elettrici 3D utilizzando il software CFD Ansys CFX. Il modello termico applicato viene validato su dati sperimentali presenti in letteratura e su dati sperimentali già presenti in azienda. Nella terza parte si applicano i modelli ricavati nella parte precedente al caso con sistema di raffreddamento attivo delle celle all’interno di un pacco batteria allo scopo di progettare un sistema di raffreddamento che mantenga le celle all’interno dell’intervallo di temperatura consentito utilizzando i software Fluent e CFX.

Studio e simulazione di un inverter di tipo Z in grado di innalzare il valore della tensione fornita dalla sorgente fino alla tensione richiesta al carico. L'inverter Z-source può essere utilizzato convenientemente nell'azionamento di un veicolo elettrico, in particolare ad idrogeno.

Questa tesi presenta lo sviluppo di una power-unit ibrida partendo da un motore di derivazione motociclistica. Il sistema è costituito da un motore monocilindrico di 480 cc di cilindrata sviluppato sulla base del bicilindrico a V di 90 gradi della Ducati "959 Superquadro". Il motore termico è assistito da un motore elettrico realizzato per questa specifica applicazione (30 kW), alimentato da un pacco batterie agli ioni di litio. Il motore Ducati è stato scelto per l’elevato rapporto peso-potenza e per sfruttare il layout dell’architettura a V. Infatti, la testata verticale è stata rimossa e sostituita dal motore elettrico, direttamente collegato all'albero motore tramite la catena di distribuzione originale, ottenendo così un sistema molto compatto. Questa soluzione è adatta per molti motori a V e mira a ottenere un propulsore ibrido di piccola taglia, lasciando la porta aperta per possibili applicazioni motociclistiche. Il motore a combustione interna di questo progetto è quindi un motore monocilindrico che risulterebbe sbilanciato rispetto alla configurazione originale (V90). Per questo motivo, sono stati analizzati diversi sistemi di equilibratura non convenzionali. In particolare, una delle soluzioni consiste nel sostituire il pistone inutilizzato con un bilanciere, ottenendo un meccanismo a quadrilatero articolato. Questa soluzione consente di ridurre le perdite per attrito e di eliminare le perdite di pompaggio. Tuttavia, è stata considerata la possibilità di mantenere il pistone originale che determina una perdita di potenza dovuta sia all'attrito che al pompaggio, ma che rappresenta però una soluzione meno invasiva. Il comportamento meccanico della catena originale è stato valutato eseguendo un'analisi dinamica dell'intero manovellismo. In particolare, è stato fatto un confronto tra il modello del motore bicilindrico, che considera il sistema di distribuzione originale, e il modello del monocilindrico collegato al motore elettrico, al fine di valutare la possibilità di utilizzare la catena per questo scopo specifico. Un altro aspetto importante riguarda la definizione della particolare geometria del case del motore elettrico, realizzato in Additive Manufacturing, al fine di includere l'alloggiamento della catena, il sistema di raffreddamento del motore elettrico e il sistema di lubrificazione. In particolare, la flangia di collegamento è progettata per adattarsi perfettamente al motore originale al fine di consentire al circuito di raffreddamento di combaciare con quello del motore elettrico. Inoltre, è stata eseguita un'analisi termo-strutturale al fine di valutare la resistenza meccanica del case. Il dimensionamento del motore elettrico e del pacco batterie sono stati stimati sviluppando un foglio di calcolo che considera la potenza dissipata dal veicolo tenendo conto della massa della vettura, della resistenza al rotolamento e delle forze aerodinamiche. In particolare, il modello consente di identificare il miglior punto di funzionamento sia per il motore elettrico che per il motore a combustione interna. Sono state sviluppate diverse strategie relative alla suddivisione della potenza durante diversi cicli operativi tenendo conto delle prestazioni del veicolo, del consumo di carburante e del consumo di energia elettrica. Infine, un primo prototipo della power-unit sviluppata è stato realizzato e testato al banco prova motore, fornendo così dati sperimentali utili per la validazione dei diversi modelli numerici impiegati.
This thesis presents the development of a hybrid power-unit starting from a small engine derived from a motorcycle application. In particular, the system is made up of a brand new, single-cylinder 480 cc internal combustion engine developed on the basis of the Ducati “959 Superquadro” V90 2-cylinders engine. The thermal engine is assisted by a custom electric motor (30 kW), powered by a Li-Ion battery pack. The Ducati “959 Superquadro” engine is chosen because of its high power-to-weight ratio, and for taking advantage of its V90 2-cylinder layout. In fact, the vertical engine head is removed and it is replaced by the electric motor directly engaged to the crankshaft using the original valvetrain transmission chain, thus achieving a very compact package. This solution is suitable for many V-type engines and aims to obtain a small hybrid power unit, leaving the way open for possible motorcycle/small vehicle applications. The resulting internal combustion engine of this project is a single cylinder engine which would result to be unbalanced if compared to the original V90 configuration. For this reason, several unconventional balancing systems are investigated. In particular, one of the solutions consists in replacing the unused piston with a balancer rod obtaining an articulated quadrilateral mechanism. This solution allows to reduce the friction losses and to specially drop off the pumping losses. Parallelly, the possibility of keeping the original piston is considered which definitely represents a less invasive solution but determines a certain power loss due to both friction and pumping. The mechanical behaviour of the original chain is investigated performing a dynamic analysis of the whole crank mechanism. In particular, the twin cylinder model considering the original valvetrain system is compared with the single cylinder model engaged with the electric motor, in order to assess the possibility to use the chain for this specific purpose. A specific electric motor case is designed and manufactured via Additive Manufacturing technology, in order to include the chain housing, the electric motor cooling system and the lubricating system. Furthermore, the case flange is designed to perfectly fit with the original engine deck in order to allow the engine cooling circuit to match with the electric motor one. Specifically, a thermo-structural analysis is performed in order to assess the mechanical strength of the electric motor case. The output power and size of the electric motor are estimated developing a spreadsheet which considers the power dissipated by the vehicle taking into account the mass of the car, the rolling resistance, the drag force and the lift force. Moreover, the maximum amount of energy needed is calculated thus allowing the capacity of the battery to be determined. In particular, the model allows the best operating point for both the electric motor and the internal combustion engine to be identified. Several strategies are developed concerning the power split during different operating cycles and taking into account the vehicle performance, the fuel consumption and the electric energy consumption. Finally, a first prototype of the developed power-unit is manufactured and tested at the bench test thus providing useful experimental data for the validation of the different numerical models employed.

La necessità di fermare o diminuire le emissioni nocive per l’ambiente è oggi diventata una priorità mondiale. Nell’industria automobilistica, la risposta è data dalla tecnologia ibrida, la quale garantisce alte performance di guida, un invariato livello di sicurezza e una riduzione delle emissioni fino al 50% rispetto ai convenzionali veicoli. La presente tesi è un lavoro di analisi sulle automobili ibride ed è divisa in due parti principali. Nella prima parte viene brevemente spiegata la storia dei veicoli ibridi e la loro evoluzione tecnologica nel tempo; vengono inoltre elencate e descritte le diverse tipologie di vetture, divise per caratteristiche e architettura interna. La prima parte termina con un approfondimento incentrato sull’aspetto economico della tecnologia ibrida in Cina e in Italia. La seconda parte della tesi è invece composta dalle schede terminografiche in italiano e in cinese e si conclude con un commento linguistico e traduttologico.

Il lavoro discusso in questa tesi nasce nel contesto del progetto TIME (Tecnologia Integrata per Mobilità Elettrica), dove l'obiettivo è lo sviluppo di sistemi tecnologici completi (powertrain) per veicoli elettrici. La struttura dell'elaborato descrive l'attività trattata per arrivare alla produzione di un sistema HMI, creando un prodotto coerente da inglobare nel progetto TIME. Inizialmente si partirà con un primo capitolo di introduzione agli argomenti trattati, dove si contestualizzerà il progetto e le varie tematiche coinvolte. Come prima cosa si vedranno in dettaglio gli elementi e le caratteristiche riguardanti i veicoli elettrici e ibridi. Successivamente si forniranno alcune informazioni dello stato dell'arte per quanto riguarda le interfacce uomo macchina, con particolare attenzione alle interfacce utente per applicazioni automotive e alle varie norme. In seguito si parlerà dell'inquinamento; infine verrà fatto un breve excursus riguardante a cos'è e come funziona la gamification, uno strumento che verrà utilizzato per inserire nell'interfaccia utente del cockpit dell'auto elettrica delle dinamiche di guida che favorisco le esigenze ecologiche. Nel secondo capitolo verranno introdotte le varie specifiche delle spie e come devono essere disposte nel cruscotto in base alle normative; successivamente vedremo le tecnologie usate in questo progetto: ovvero Balsamiq che verrà utilizzato per la creazione di Mockup ed il Framework Qt che verrà utilizzato per implementare il progetto vero e proprio; infine tratteremo l'argomento dei Focus Group, Report e dei Mockup. Nel terzo ed ultimo capitolo verrà inizialmente approfondito l'origine del progetto, cercando di inquadrarlo nel contesto del progetto TIME; in seguito si vedranno nello specifico i vari cambiamenti apportati sui Mockup al seguito dei vari Focus Group e del questionario; infine verrà illustrato il progetto con le varie specifiche e dove verrà incorporato nel menù del cruscotto di infotainment.

In ragione che il consumo di energia sta aumentando più del 2% ogni anno, il risparmio energetico è uno dei principali obiettivi dei momento e probabilmente diverrà ancora più importante nelle prossime decadi, in virtù della crescita economica nei paesi in via di sviluppo quali Cina, India e Brasile. Di conseguenza è richiesto a ricercatori, industrie e politici di mettere in campo significativi sforzi in questo campo cruciale. Efficienza energetica negli utilizzi finali, aumento dell’energia nucleare, sviluppo dell’energia alternativa e ottimizzazione della tecnologia dei trasporti sono i principali argomenti delle linee guida,suggerite dalle principali agenzia internazionali dell’energia, come ad esempio l’AIE. In questo contesto, il gruppo di Ricerca di Veicoli Ibridi ed Elettrici dell’Enea, insieme alle Università di Roma, ha progettato la realizzazione di un power train adatto per un piccola city car. Il principale obiettivo del progetto, è quello di realizzare un propulsore in grado di ottenere dei consumi molto bassi (2,5 l/km), basse emissioni (in linea con la normativa EURO 5), con una semplice configurazione ed a bassi costi. Per conseguire questo risultato è stato scelto di realizzare un veicolo ibrido serie equipaggiato con supercapacitori. Il compito del nostro gruppo di ricerca dell’Università “Tor Vergata” è quello di realizzare e ottimizzare il sistema di gestione della potenza per soddisfare le prestazioni richieste (potenza, velocità massima, accelerazione, ecc.) la difficoltà principale è dovuta all’uso dei supercapacitori come sistema d’accumulo a causa della scarsa densità energetica. Allo scopo di raggiungere tale obiettivo, sono state valutate diverse strategie di gestione del motogeneratore, con l’ausilio di simulazioni numeriche. Le caratteristiche principali e i risultati del sistema di gestione della potenza sono illustrati. Vengono anche riportati alcuni test sperimentali eseguiti su strada per supportare l’efficacia del sistema sviluppato. Oltre che nella gestione di sistemi complessi di veicoli, il nostro gruppo di ricerca è coinvolto, negli ultimi tre anni, nello sviluppo di una metodologia integrata in grado di consentire la gestione ottimale di centrali energetiche di autoproduzione in stabilimenti industriali, edifici commerciali, ospedali, ecc. I bilanci di massa ed energia esistenti tra la struttura e la centrale energetica sono stati rappresentati attraverso un modello matematico basato su equazioni vettoriali, che tiene conto del comportamento di ciascun sottosistema. Il principale output è la definizione dell’utilizzo di ciascun sottosistema della centrale energetica per la soddisfazione di fabbisogni energetici secondo dei criteri di ottimizzazione. A tale scopo è stato sviluppato un codice informatico per eseguire l’analisi e la simulazione del sistema, pensato a supporto dell’energy manager o del progettista di impianti. I dati di input sono i carichi energetici richiesti all’impianto, sia elettrici che termici, le caratteristiche tecniche delle macchine e i costi dell’energia. Per mostrare le potenzialità del metodo proposto è descritta una simulazione eseguita sulla centrale energetica di un ospedale italiano.
As energy consumption is rising more than 2%/year, energy saving is one of the main tasks of present times and it is likely to become even more important in the next decades, as the economic growth is being pursued in developing countries, as China, India and Brazil. As a consequence, researchers, industries and politicians are required to make significant efforts in this crucial field. Energy efficiency in ending utilisation, nuclear energy increase, alternative energy development and vehicle technology optimization are the main issues of the guidelines, suggested by the principal international energy agency, as IEA. In this scenario, the Hybrid and Electric Vehicle Research Group of ENEA, together with the three University of Rome, planned the realization of an hybrid power train suitable for small city car. The main target of the project, is to realise a power train able to achieve low fuel consumption (2.5 litre/ 100 km), low emissions (comparable to EURO 5 rules), with simple configuration and low power train cost. To fulfil this target a hybrid series power train has been chosen. The task of our research group of Tor Vergata University is to realise to calibrate a power management system able to satisfy the requested performances (power, max speed, acceleration, etc.). The difficulty is due to the use of ultracapacitors as energy storage system because of the low energy capacity. In order to achieve this goal, different control strategies are tried to manage the auxiliary power unit, with numerical simulation tools. The principal aspects and results of the power management system are shown. Some driving tests results are finally reported to instance the effectiveness of the developed management. Moreover, besides the management of automotive complex systems, we are involved, during the last three years, in the development of a methodology allowing the optimal management control strategy for power systems in industrial plants, commercial buildings, hospitals, ecc. The energy/mass balances existing between building and power plant has been depicted through a mathematical model based on vector equations, taking into account the behaviour of each system component. The main result is the definition of the power plant component set points satisfying the energy load under predefined optimization criterion (i.e. system efficiency, costs, pollutant emissions). A dedicated code has been developed to perform system analysis and simulation, in order to support the energy manager and the power plant designer. Input data are the industrial plant loads, both electric and thermal, the technical characteristic of the installations, and the cost of electricity and fuels. An yearly simulation is performed on an existing energy system of an Italian hospital underlying the methodology capability.

In recent years, the increasing cost of oil and Earth global warming due to greenhouse gases have pushed the scientific research, the governments and thus the markets in the direction of a higher efficiency of the systems in order to reduce the use of this fuel and therefore its associated emissions of CO2. Nowadays, the most involved sectors of this technological revolution are the fields of electricity generation and the transportation. In fact, these two sectors are the main accountable of CO2 global emission, that are associated for about 45% to electricity generation and for about 30% to transport. Moreover, it should be noted that although the oil is not a renewable energy source, currently about 40% of the production world energy depends on oil and the level of dependence rises to about 80% in the transportation sector where the majority of vehicles is powered by an engine fueled by oil derivatives. For these reasons, the scientific research in the last decade was focusing on these issues in particular in emerging fields such as distributed cogeneration and hybrid electric vehicles. In particular, new systems of distributed energy are studied, which are capable to increase the energy efficiency of the plant because the electrical and thermal energy are produced in combined way and directly in the site where they are required. In this way the losses of the network can be reduced. Instead, in the field of hybrid electric vehicles the use of the electric machine can help to increase the efficiency of the power-train in the various working points. These hybrid systems allow to reduce up to 30% the fuel consumption and associated emissions compared to a conventional vehicle. With this historical context this thesis is focused in the study of a power-train structure of domestic cogeneration system or a vehicle, namely the analysis of a system composed by an internal combustion engine directly connected to an electric machine. The two principal tasks of the electric machine are: startup of the internal combustion engine and generate on electric energy. In the case of a hybrid electric vehicle, in addition to those listed above, there are other two operation modes that are: increase the engine torque during the acceleration and recovering the energy during braking phase. Among the various types of electrical machines existing in the market, the permanent magnet synchronous machines take up an important position in the cogeneration and hybrid vehicle fields. In fact, this kind of electric machine allows to obtain: a high performance, high torque density, high overload capacity, a good robust construction, compact volume, and therefore low weight. Furthermore this type of electric machine can work at variable speeds and operate as motor and as generator with comparable performance. For this reason in this Ph.D. thesis the electrical drives composed by an internal combustion engines direct connected to permanent magnet synchronous electric machines will be presented. The author’s doctoral thesis has been carried out at the Electric Drive Laboratory of University of Padova, which since more than twenty years is active in the design of electrical machines and their control through research projects with industrial partners and scientific publications in journals and in international conferences. Therefore, although in the literature there are several books discussing an electric drives, thanks to the experience acquired in this laboratory the author intention is to emphasize with greater detail the aspects and basic notions which in his opinion are fundamental to the design of on electric drive devoted to the applications subject of this work. In addition, in the opinion of the author, unlike a paper on journal or conference the doctoral thesis should be reasonably self-contained and should be understandable even by a non expert of this field of research; therefore also basic aspects of an electric drive and its control have been reported with detail. So the work reported in this thesis is essentially composed by two parts, the first part is made up by the first four Chapters and the second one is composed by the last two Chapters. In the first part of Ph.D. thesis the basic aspects, that are required for a good knowledge on the electric drives field, have been reported. In particular the design aspects and fundamental characteristics of electric machine control, operating limits of a permanent magnet synchronous machine, and power converter have been pointed out. The second part of Ph.D. thesis is focused on the design aspects of electric drive for a domestic cogeneration system and for hybrid electric motorcycle. In particular for CHP system some effective techniques, that can help to reduce the vibration and noise problems due to the internal combustion engine, have been described. In the field of hybrid electric motorcycle the main design choices carried out in order to achieve a hybrid electric motorcycle prototype with good performance are reported.
In questi ultimi anni l’aumento del costo del petrolio e il riscaldamento globale della terra dovuto ai gas serra ha spinto il settore scientifico, i governi e quindi il mercato nella direzione di una più alta efficienza dei sistemi con lo scopo di ridurre l’utilizzo di questo combustibile e quindi le sue emissioni di CO2 associate. Oggigiorno i settori più coinvolti in questa rivoluzione tecnologica sono il settori della generazione di energia elettrica e il settore dei trasporti. Infatti questi due settori sono i principali responsabili di emissioni di CO2 globali della terra che sono associate per circa il 45% alla generazione elettrica e per circa 30% ai trasporti. Inoltre va ricordato che sebbene il petrolio non sia una fonte di energia rinnovabile attualmente circa il 40% dell’energia mondiale dipende dal petrolio e questo livello di dipendenza sale a circa 80% nel settore dei trasporti dove la maggior parte dei veicoli è spinta da un motore alimentato da derivati del petrolio. Per questi motivi la ricerca scientifica negli ultimi dieci anni si sta concentrando su questi problematiche in particolare nei settori emergenti quali cogenerazione distribuita e veicoli ibridi. In particolare vengono studiati nuovi impianti di energia distribuita capaci di aumentare l’efficienza energetica producendo in maniera combinata energia elettrica e termica direttamente dove richiesta e solo se necessaria in questo modo si riducendo le perdite di rete. Nel settore dei veicoli ibridi invece l’utilizzo del motore elettrico può aiutare ad aumentare l’efficienza del motore termico nei vari punti di lavoro, questi sistemi consentono infatti di migliorare fino al 30% le prestazioni in termini di consumi ed emissioni rispetto ad un veicolo tradizionale. Con questo contesto storico la tesi si è focalizzata nello studio di una struttura della catena di potenza di un veicolo o di un sistema di cogenerazione di piccola taglia ossia l’analisi di un sistema composto da un motore endotermico direttamente calettato con una macchina elettrica. La macchina elettrica viene generalmente utilizzata con due funzioni principali: avviare il motore a combustione e generare energia elettrica. Nel caso di un veicolo ibrido vi sono altre due funzioni che si aggiungono a quelle appena elencate ossia la fase di incremento di coppia durante le accelerazioni e una fase di recupera di energia durante le frenate. Tra le varie tipologie di macchine elettriche esistenti nel mercato, le macchine sincrone a magnete permanente occupano un posto di rilievo in questi settori. Infatti questa tipologia di macchina elettrica consente di ottenere: un alto rendimento, un’alta densità di coppia, notevole capacità di sovraccarico, una buona robustezza costruttiva, volumi compatti e quindi peso ridotto. Inoltre questo tipo di macchina può lavorare a velocità variabile e può operare con prestazioni aragonabili sia come motore che come generatore. Per questo motivo nella tesi verranno presentati azionamenti elettrici basati su motori a combustione interna calettati a macchine elettriche sincrone a magneti permanenti. La tesi di dottorato dell’autore è stata svolta presso il laboratorio di azionamenti elettrici di Padova, il quale da più di venti anni è attivo nel campo della progettazione di macchine elettriche e del loro controllo mediante progetti di ricerca con partner industriali e pubblicazioni scientifiche su riviste e su conferenze internazionali. Quindi sebbene siano presenti in letteratura molti libri che parlano di azionamenti elettrici grazie all’esperienza dell’autore maturata in questo laboratorio l’autore ha voluto enfatizzare con maggiore dettaglio gli aspetti e le nozioni che secondo la sua opinione sono fondamentali per la progettazione di un azionamento elettrico. Inoltre secondo il parere dell’autore al tesi di dottorato a differenza di un articolo su conferenza o su rivista deve essere autonoma e deve poter essere compresa anche da un non esperto del settore pertanto sono stati riportati con dettaglio anche aspetti base di una azionamento elettrico e del controllo motore. Quindi il lavoro riportato in questa tesi di dottorato è diviso sostanzialmente in due parti la prima composta dai primi quattro capitoli e la seconda parte composta dagli ultimi due capitoli. Nella prima parte sono state riportate le nozioni fondamentali necessarie per una buona conoscenza sul settore degli azionamenti elettrici in particolare nella parte di controllo motore, limiti di funzionamento di un motore sincrono a magneti permanenti e inverter di potenza. Mentre la seconda parte si è focalizzata sulla descrizione della progettazione di un azionamento per un sistema di cogenerazione domestica e per motociclette ibride. Nell’ambito della cogenerazione sono state descritte alcune tecniche che consentono di ridurre il problema delle vibrazioni dovute al motore a combustione interna. Nel settore della motocicletta ibrida sono state mostrate le principali scelte di progettazione effettuate per realizzare un prototipo efficace e funzionante di motocicletta ibrida.

2014 - 2015
Recently, the possibility of upgrading conventional vehicles to Hybrid Electric Vehicles is gaining interest. Among the different options for hybridization, researchers are focusing on electrification of rear wheels in front‐driven vehicles, transforming the vehicle in a Through‐The‐Road (TTR) parallel HEV. This thesis deals with the development of an automotive hybridization kit (equipment, along with associated techniques and methodologies), aimed at converting conventional cars into hybrid solar vehicles (Mild‐Solar‐Hybrid). The main aspect of the projects consists into the integration of state‐of‐the‐art components (in‐wheel motors, photovoltaic panels, batteries), and into the development of an optimal controller for the power management. A prototype of the hybridizing equipment – patented by the University of Salerno (Italy)‐ is installed on a FIAT Grande Punto. A mild parallel hybrid structure is obtained by substituting/integrating the rear wheels with 7kW in‐wheel motors and adding a lithium battery to manage on‐board energy. Thus, the vehicle can operate in electric mode (when ICE is switched off or disconnected by the front wheels) or in hybrid mode (when the ICE drives the front wheels and the rear in‐wheel motors operate in traction mode or in generation mode, corresponding to a positive or negative torque). The battery can be recharged both by rear wheels, when operating in generation mode, and by photovoltaic panels. The vehicle is also equipped with an EOBD gate (On Board Diagnostics protocol), which allows accessing data such as pedal position, vehicle speed, engine speed, manifold pressure and other variables. The Vehicle Management Unit (VMU), which is part of the invention and implements control logics compatible with typical drive styles of conventional‐car users, receives the data from OBD gate, from battery (SOC estimation) and drives in‐wheel motors by properly acting on the electric node. In order to develop an effective and safe control strategy for wheel‐motors, a precise real‐time knowledge of the Driver Intention is required. In particular, the detection of the active gear is needed. The thesis, focused on the main aspects of prototype design and realization, also provides insights on control issues related to the integration of the above‐mentioned components, drivability and safety. [edited by author]
XIV n.s.

Il mio lavoro di ricerca rappresenta un contributo allo studio dell'esperienza umana dello “spazio alimentare” come costruzione sociale che comprende sia i modelli del comportamento umano, e la loro relazione sensoriale con uno specifico luogo, sia l'imprenditoria etnica. Il nucleo di questo progetto di ricerca è rappresentato da un’indagine multi-generazionale del multiforme processo della migrazione italiana in America, laddove la cultura alimentare viene utilizzata come veicolo per esaminare come gli immigrati abbiano prima perso e poi negoziato una nuova identità in terra straniera. Lo scopo generale della tesi è quello di esaminare come il cibo rappresenti un collegamento nostalgico con la patria per la prima generazione, un compromesso culturale per la seconda e un modo per rinegoziare un'etnia ibrida per le generazioni successive. La lente del cibo è anche utilizzata per esplorare lo sviluppo dei ristoranti italiani durante il Proibizionismo e il loro ruolo nel processo di omogeneizzazione culinaria e di invenzione della tradizione nel mondo contemporaneo. Per spiegare come la cucina regionale in America sia diventata un simbolo collettivo di etnia e abbia potuto creare un'identità Italo-Americana nazionale distinta da quella italiana, ho adottato il modello creato da Werner Sollors e Kathleen Neils Cozen e sintetizzato con l'espressione di “invenzione dell'etnia”. Il capitolo di apertura esplora la migrazione su larga scala che ha colpito l'Italia e la storia economica italiana per oltre un secolo e prosegue con un’analisi storica sullo sviluppo dei prodotti alimentari nel tempo. La prima sezione evidenzia il significato culturale dell'alimento e il suo ruolo nella costruzione di un'identità nazionale oltre i confini italiani e prosegue con un’analisi sulla successiva variazione delle abitudini alimentari durante l'immigrazione di massa. Il capitolo conclude illustrando il quadro teorico utilizzato per teorizzare le diverse dimensioni dell'etnia. Partendo dall'ipotesi che l'identità sia un elemento socialmente costruito e in continua evoluzione, il secondo capitolo è dedicato all'analisi della natura mutevole del cibo, esplorata attraverso tre distinti ma spesso sovrapposti tipi di spazio: spazio della "memoria individuale"; spazio della "memoria collettiva"; spazio della "tradizione inventata". Lo spazio della “memoria individuale” esplora come i primi immigrati italiani tendevano a conservare le loro tradizioni regionali. Al contrario lo spazio della memoria collettiva osserva il conflitto ideologico emerso tra la prima e la seconda generazione di immigrati italiani, in risposta alle pressioni sociali del paese ospitante. L'analisi termina con la rappresentazione di generazioni successive impegnate a ricreare una cultura separata di cibo come simbolo dell'identità creolata. Il capitolo tre, il primo capitolo empirico della dissertazione, attraverso l'analisi della letteratura migrante mostra l'importanza del cibo italiano nella formazione dell'identità italo- americana. Questa letteratura ibrida esamina il ruolo degli alimenti nelle opere letterarie italo-americane di seconda, terza e della generazione contemporanea di scrittori. Il quarto capitolo completa la discussione seguendo la saga del cibo italiano dai primi ristoranti etnici a buon mercato, frutto della tradizione casalinga italiana, fino allo sviluppo di un riconoscibile stile di cucina italo-americano. A questo proposito, i ristoranti rappresentano una "narrazione" etnica significativa che riunisce aspetti economici, sociali e culturali della diaspora italiana in America e fa luce sull'invenzione del concetto di tradizione culinaria italiana dietro le cucine americane. La sezione termina con un'esplorazione del problema moderno relativo al fenomeno dell’Italian "Sounding" negli Stati Uniti, basato sulla creazione di immagini, colori e nomi di prodotti molto simili agli equivalenti italiani, ma senza collegamenti diretti con le tradizioni e la cultura italiana. Il capitolo finale fornisce una visione etnografica su ciò che significa essere italo-americani oggi e come i ristoranti italiani negli Stati Uniti soddisfano la tradizione culinaria Italiana nel mondo contemporaneo americano. Per concludere, considerando le teorie dell'invenzione della tradizione, due casi di studio esplorativi a Naples, in Florida, vengono presentati sia per analizzare come gli italo-americani contemporanei manifestano la loro etnia attraverso il cibo etnico sia per esaminare come il cibo italiano viene commercializzato nei ristoranti etnici degli Stati Uniti, alla luce della del processo di globalizzazione.