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Measurements and models for Electromobility

01WECRV

A.A. 2026/27

Course Language

Inglese

Degree programme(s)

Doctorate Research in Ingegneria Elettrica, Elettronica E Delle Comunicazioni - Torino

Course structure
Teaching Hours
Lezioni 15
Lecturers
Teacher Status SSD h.Les h.Ex h.Lab h.Tut h.Sem Years teaching
Zucca Mauro   Docente esterno e/o collaboratore   8 0 0 0 0 2
Co-lectures
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Context
SSD CFU Activities Area context
*** N/A *** 4    
Obiettivo del corso è fornire allo studente la conoscenza delle principali tipologie, funzioni e finalità dei sistemi e sottosistemi di ricarica e storage, incluso il funzionamento dei veicoli elettrici automobilistici e ferroviari. L'obiettivo è anche quello di far comprendere allo studente: • Measurements and instrumentation for e-mobility; • Characterization of storage systems; • Inductive (wireless) charging stations; • definire e misurare l'efficienza energetica nel sistema ferroviario DC; • le caratteristiche della strumentazione necessaria alle analisi di cui sopra; • verificare la compatibilità dell'esposizione umana ai campi elettromagnetici nei sistemi di ricarica wireless.
The aim of the course is to provide the student with knowledge of the main types, functions and purposes of charging and storage systems and subsystems, including the operation of electric automotive and railway vehicles. The aim is also to make the student understand: • the variables that determine the efficiency of an electric vehicle. • characterize a charging station and perform an efficiency check. • define and measure energy efficiency in the DC railway system. • the characteristics of the instrumentation needed for the above analyses. • verify the compatibility of human exposure to electromagnetic fields in wireless charging systems.
Conoscenze di fisica ed elettrotecnica di base
Basic knowledge of physics and electrical engineering
Misurazione dei parametri elettrici ed incertezza 1) Strumentazione per misure elettriche accurate, taratura (M. Zucca 2 ore) • Parametri di tensione e corrente AC o AC+DC (valore medio, picco-picco, rms, distorsione…). • Strumenti per la misura delle grandezze elettriche • Catena di riferibilità per tensione e corrente continua da costanti fondamentali; • Campioni delle grandezze elettriche; • Riferibilità e valutazione dell'incertezza. 2) Sistemi di trazione e ricarica per EV: caratteristiche e caratterizzazione. Sistemi di storage (M. Zucca 5 ore) • Architettura di un sistema di trazione elettrica • Efficienza della catena • Misura dell’efficienza di convertitori • Architettura di un sistema di ricarica in cavo e wireless • Profili di ricarica • Supercondensatori e batterie: caratteristiche e caratterizzazione • Caratterizzazione di una stazione di ricarica elettrica • Valutazioni dell'incertezza di misura 3) Sistemi di trazione ferroviaria (D. Giordano 4 ore) • Sistemi di alimentazione ferroviaria/metropolitana (AC e DC), una panoramica • Una panoramica sull'architettura del sistema di trazione ferroviaria • Il problema dello spreco di energia elettrica in frenata negli impianti in corrente continua: come quantificarlo. • Introduzione ai reostati di frenatura e al loro sistema di controllo • Configurazione della misurazione per la determinazione della potenza dissipata e dell'energia • Possibili modelli di misura • Stima dell'incertezza • Come recuperare l'energia elettrica di frenata: sottostazioni reversibili e sistema di accumulo. Introduzione alla nuova famiglia di norme IEC 62590 • La misurazione dell'energia a bordo treno: la norma EN 50463-2 • Strutture per la taratura di contatori di energia AC e DC per applicazioni ferroviarie 4) Dosimetria nell’esposizione a campi elettromagnetici (O. Bottauscio 3 ore) • Meccanismi di interazione tra campi elettromagnetici e corpo umano • Modelli del corpo umano • Metodi numerici per la dosimetria dei campi elettromagnetici • Standard e linee guida per la dosimetria • Esempi di valutazione dosimetrica per WPT 5) Dispositivi sperimentali reali e conclusioni (M. Zucca e D. Giordano, 1 ora)
Measurement of electrical parameters 1) Electrical Parameter Measurement and Uncertainty • Instrumentation for Accurate Electrical Measurements, Calibration (M. Zucca, 2 hours) • AC or AC+DC Voltage and Current Parameters (average, peak-to-peak, rms, distortion, etc.) • Instruments for Measuring Electrical Quantities • Traceability Chain for DC Voltage and Current from Fundamental Constants; • Standards of Electrical Quantities; • Traceability and Uncertainty Assessment. 2) Traction and charging systems for EVs: characteristics and characterization. Storage systems (M. Zucca 5 hours) • Architecture of an electric traction system • Chain efficiency • Measurement of the efficiency of converters • Architecture of a wired and wireless charging system • Charging profiles • Supercapacitors and batteries: characteristics and characterization • Characterization of an electric charging station • Evaluations of measurement uncertainty 3) Railway traction systems (D. Giordano 4 hours) • Railway/metro power systems (AC and DC), an overview • An overview of the architecture of the railway traction system • The problem of waste of electrical energy during braking in DC systems: how to quantify it. • Introduction to braking rheostats and their control system • Measurement configuration for the determination of dissipated power and energy • Possible measurement models • Estimation of uncertainty • How to recover electrical braking energy: reversible substations and storage system. Introduction to the new IEC 62590 family of standards • Energy measurement on board trains: the EN 50463-2 standard • Calibration structures for AC and DC energy meters for railway applications 4) Dosimetry in exposure to electromagnetic fields (O. Bottauscio 3 hours) • Interaction mechanisms between electromagnetic fields and the human body • Models of the human body • Numerical methods for dosimetry of electromagnetic fields • Standards and guidelines for dosimetry • Examples of dosimetric evaluation for WPT 5) Real experimental devices and conclusions (M. Zucca and D. Giordano, 1 hours)
Modalità mista
Mixed mode
Presentazione orale - Presentazione report scritto
Oral presentation - Written report presentation
P.D.2-2 - Aprile
P.D.2-2 - April