L’obiettivo principale dell'insegnamento è fornire all’allievo le conoscenze di sistema affinché sia in grado valutare i problemi connessi all’impiego degli azionamenti elettrici per la trazione elettrica nei mezzi di trasporto.
Il raggiungimento di tale obiettivo richiede di sviluppare nell’allievo le capacità di:
- conoscere il contesto applicativo e i vincoli di progetto degli azionamenti elettrici per i diversi sistemi di trasporto, con particolare attenzione a quelli su ruota;
- conoscere i principi di progettazione funzionale e di specificazione tecnica degli azionamenti elettrici, con particolare attenzione all’interazione con il mezzo di trasporto (sistemi di accoppiamento meccanico) e con la sorgente di alimentazione;
- conoscere le diverse opzioni tecnologiche in funzione delle prestazioni e del servizio richiesto;
- conoscere il comportamento dinamico degli azionamenti elettrici e stimare le condizioni limite per il loro sfruttamento nel contesto applicativo.

Lo studente che segue l’insegnamento svilupperà la capacità di interpretare correttamente la documentazione tecnica relativa agli azionamenti elettrici per la trazione sia leggera che pesante. Lo scopo è quello di fornire allo studente le conoscenze necessarie per effettuare le scelte e i compromessi tecnici implicati dalla specificazione delle caratteristiche e delle prestazioni degli azionamenti di trazione.

Le precedenze raccomandate includono le nozioni base dell’elettrotecnica e delle macchine elettriche.

Programma
RICHIAMI E ASPETTI GENERALI
• Introduzione e cenni storici sull’impiego dell’energia elettrica nei sistemi di trasporto
• Tendenze evolutive, "more electric transports".
• Richiami sulle principali macchine elettriche rotanti.
• Regolazione delle macchine elettriche.
• Componenti e convertitori elettronici di potenza (aspetti funzionali).
• Strategie e sistemi di controllo per gli azionamenti elettrici (caratteristiche principali).
• Sistemi di alimentazione elettrica.
• Sistemi di accoppiamento meccanico.
• Aspetti energetici e termici.
• Aspetti di integrazione a bordo veicolo.

SISTEMI CON ALIMENTAZIONE DA RETE: TRAZIONE FERROVIARIA
• Reti elettriche per la trazione e sottostazioni di alimentazione.
• Sistemi di trazione a corrente continua con regolazione reostatica.
• Sistemi di trazione a corrente continua con regolazione elettronica.
• Sistemi di trazione a corrente alternata.
• Locomotori policorrente e politensione.
• Elettrotreni per il trasporto ferroviario ad alta velocità
• Sistemi di trazione diesel-elettrico.

SISTEMI CON ALIMENTAZIONE DI BORDO: VEICOLI ELETTRICI ED IBRIDI
• Accumulo/generazione dell’energia a bordo dei veicoli.
• Sistemi di trazione per veicoli elettrici puri.
• Sistemi e infrastrutture di ricarica.
• Architetture dei sistemi di trazione ibrida: serie, parallelo, serie/parallelo.
• Interazione con il motore termico.

Nel corso delle esercitazioni vengono affrontate applicazioni numeriche inerenti ad argomenti svolti durante le lezioni. Allo studente sarà inoltre richiesta la redazione di una relazione tecnica dedicata alla specifica di massima di un sistema di propulsione elettrica.

Il materiale didattico impiegato durante le lezioni ed esercitazioni sarà reso disponibile agli studenti. Per approfondimenti:
- L. Guzzella, A. Sciarretta, 'Vehicle Propulsion Systems - Introduction to Modeling and Optimization', Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, 2005;
- I. Husain, 'Electric and hybrid vehicles: design fundamentals', CRC Press, 2010;
- G. Vicuna, 'Organizzazione e tecnica ferroviaria', CIFI Ed, 1986.

La verifica dell’apprendimento avviene attraverso una prova scritta volta a valutare la preparazione del candidato in termini di conoscenze dei principi di funzionamento, del contesto applicativo e delle diverse soluzioni tecnologiche degli azionamenti elettrici per applicazioni trasportistiche. Sarà inoltre valutata la capacità di specificazione tecnica di massima delle prestazioni e delle caratteristiche degli azionamenti elettrici a partire dai requisiti dell’applicazione.
La prova scritta, di durata di circa due ore, consiste in due quesiti a risposta aperta, risoluzione di un esercizio di calcolo e almeno dieci quesiti a risposta multipla inerenti a specifici argomenti nell’ambito del programma svolto. E’ obbligatoria la prenotazione all’esame tramite il portale della didattica. Durante la prova scritta non si potranno consultare testi, dispense e formulari. Inoltre, non è ammesso portare in aula dispositivi multimediali con accesso al web (ad esempio, smartphone, smartwatch e tablet). E’ ammesso l’utilizzo della calcolatrice.
L’esame è superato se l’elaborato scritto ottiene un voto da 18/30 a 30/30 (lode inclusa). L’esito della prova sarà comunicato agli studenti tramite un avviso sul portale della didattica, tipicamente entro due/tre giorni dallo svolgimento della prova scritta. Gli studenti potranno visionare il compito e la relativa valutazione durante un incontro generale la cui data verrà fissata di volta in volta, tipicamente due/tre giorni dopo la pubblicazione dei risultati. La data dell’incontro sarà comunicata agli studenti tramite avviso sul portale della didattica in concomitanza con la pubblicazione dei risultati della prova scritta.