L'insegnamento si propone di analizzare nel dettaglio le problematiche connesse all'impiego di convertitori e di azionamenti nei veicoli elettrici e ibridi autonomi (non filo-alimentati) nell'ambito della trazione personale e pubblica. L'incremento di autonomia da un lato e l'aumento di richiesta di energia elettrica dall'altro sono la base di partenza per l'adozione delle diverse soluzioni che verranno presentate nel corso. Non solo gli attuatori ma anche le principali sorgenti o accumulatori di energia elettrica verranno prese in considerazione ovvero batterie, supercondensatori, accumulatori cinetici etc. nonché le problematiche di tensione corrente e sicurezza correlate con la loro adozione.

Capacità di valutazione e progettazione sistemistica elettrica di strutture elettriche e ibride.
Sensibilità elettrica nel mondo della trazione elettrica e ibrida con l'analisi delle principali problematiche di prestazione e sicurezza nei diversi ambienti di trazione. Sensibilizzazione ai diversi ambienti di applicazione.

Basi di elettrotecnica e macchine elettriche, nozioni di strutture di elettronica di potenza. Basi di macchine termiche e cinematica elementare. Capacità di elaborare simulazioni non dinamiche per le valutazioni energetiche.

' Strutture di veicoli elettrici e ibridi, analisi critica delle varie configurazioni possibili ( ibridi serie. Parallelo, split, etc ; possibili collocazioni dei motori nei veicoli elettrici, etc. ) (10h)
' Discussione sulle caratteristiche richieste al veicolo elettrico e al veicolo ibrido e conseguente impatto sugli azionamenti elettrici impiegati (10h)
' Problematiche connesse con la distribuzione della potenza a bordo veicolo,livelli di tensione, necessità e/o opportunità di convertitori DC-DC. di interfacciamento tra batterie e azionamenti,etc (10h)
' Tipi di batterie e loro impiego nei diversi tipi di veicoli, densità di potenza e di energia, eventuale uso di supercondensatori per agevolare la frenata rigenerativa e transitori rapidi in genere (10h)
' Strutture di azionamento adatte ai diversi impieghi, motorizzazioni previste e prevedibili, discussione e dimensionamento di massima (12h)
' Confronto strutturale e di prestazioni (dimensioni del motore e del convertitore, costi, capacità di sovraccarico etc.) tra le varie soluzioni di azionamento proponibili, anche in relazione alle diverse tipologie di veicoli (20h)
' Considerazioni conclusive allo stato dell'arte e prospettive future (8h)

Oltre alle lezioni in aula, sono previste esercitazioni numeriche ed esperienze di simulazione individuali o di gruppo che convergeranno in un'unica relazione finale parte integrante della verifica di apprendimento.

Testi di supporto e consultazione consigliabili:
' Graham Atkin and Jonathan Storey, "Electric Vehicles (Prospects to battery-, fuel cell- and hybrid-powered vehicles)", Financial Times Automotive, Maple House, 149 Tottenham Court Road, London W1P 9LL, UK, 1998:
' A. Szumanowski, "Fundamentals of hybrid vehicle drives", ITE Warsaw-Radom 2000 (www.itee.radom.pl mailto: instytut@itee.radom.pl)
' D.A.J. Rand, R. Woods, R.M. Dell, "Batteries for Electric Vehicles", Research Studies Press Ltd., 1998:
' J. Larminie, A. Dicks, "Fuel Cell System Explained ", J. Wiley & Sons, 2000 (overview)
' M. Ehsani, Y. Gao, S. E. Gay and A. Emadi, "Modern Electric, Hybrid Electric, and Fuel Cell Vehicles: Fundamentals, Theory, and Design" (Power Electronics and Applications Series) CRC-PRESS
' (a cura di) G. Pede, G. Brusaglino e Vitali, "Sistemi di Propulsione Elettrica ed Ibrida: dalla Sorgente a Bordo all'Attuazione Meccanica" ENEA 2009

1) Modalità d'esame:
L'esame consiste nella difesa di un elaborato per il progetto di una drive line elettrica per veicoli elettrici o ibridi secondo un tema fornito all'inizio del corso ovvero nella prima settimana. A tema fornito si devono realizzare tre elaborati:
Primo elaborato: Dimensionamento della trazione
Secondo elaborato: Specifiche della drive-line elettrica
Terzo elaborato: Progettazione di dettaglio di tutti gli elementi della driveline.

2) Metodo di calcolo del voto finale:
Ogni elaborato deve essere consegnato al termine della sequenza di lezioni relativa. I primi due elaborati vengono consegnati in formato informatico .pdf via e-mail, segue correzione e valutazione. Vengono valutati in decimi: la completezza dell'elaborato, la precisione dei conti, la coerenza delle scelte, la chiarezza espositiva. Questi 4 punti vengono mediati con pari peso. Vengono aggiunti 4 punti massimi per argomenti ulteriormente trattati. Il risultato ottenuto viene riportato in trentesimi e saturato a 27.
L'ultimo elaborato che deve contenere gli elaborati precedenti con tutte le correzioni indicate, deve essere difeso, analogamente ai precedenti, in una prova orale la cui prenotazione avviene direttamente con appuntamenti con il docente. Il voto globale per lo studente risulta la media matematica dei voti cui vengono aggiunti o sottratti 3 punti per la capacità dimostrata nella difesa orale. La lode viene fornita se al raggiungimento del massimo voto hanno contribuito saturazioni nelle valutazioni SOLO della prima e della seconda tesina.
Ogni elaborato non dovrà superare le 50 pagine. Non esiste limite minimo.

3) Argomenti d'esame:
Il corso è congegnato per permettere ad ogni studente di poter esprimere la propria capacità di progettazione e valutazione delle condizioni al contorno in modo estremamente autonomo. Questo significa che si ritengono argomenti d'esame tutte le materie assimilate nel corso degli studi ingegneristici e non.
Nel dettaglio in ogni elaborato sono richiesti i seguenti punti ritenuti essenziali per la valutazione di completezza:
primo elaborato:
Veicolo di riferimento e specifiche di utilizzo
Tipologia di ibridizzazione termico-elettrica e motivazioni
Specifiche richieste al veicolo
- dati di definizione del problema come forniti dal docente
- indicazione delle personali scelte per eventuali dati mancanti
Stima delle efficienze dei sistemi appartenenti alla Traction Line di propulsione
Valutazione delle resistenze al moto del veicolo
Specifica continuativa di coppia motrice
Valutazioni energetiche del ciclo di riferimento normativo
Valutazioni energetiche dei cicli non normati
Specifica di potenza dei componenti della Traction Line di propulsione

Secondo elaborato:
Definizione delle specifiche di tutti gli elementi della trazione:
- dimensioni massime (minime) ammesse
- prestazioni richieste
- efficienze attese
- normative di riferimento
- condizioni di raffreddamento
- condizioni di prova.
- costo atteso
Per ogni elemento viene descritto durante il corso quali sono gli elementi di primo dimensionamento principali e vincolanti.

Terzo elaborato:
Dimensionamento di dettaglio di tutti gli elementi della drive-line.
Per ogni elemento verrà dettagliato nel corso quale è il livello minimo per una progettazione non esecutiva.
Dimensionare implica la progettazione di ogni elemento indicato nei precedenti elaborati struttura e la valutazione delle sue performance i tutte le condizioni
- se esistono più elementi induttivi da progettare se ne richiede solo uno
- tutti gli elementi capacitivi devono essere dimensionati
Conclusioni e valutazioni sull'attività svolta (massimo 1 pagina).