Simulazione dinamica di un veicolo dotato di powertrain ibrido endotermico-elettrico
Dynamic simulation of a vehicle equipped with endothermic-electric hybrid powertrain
Creators: name: Vandi, Gabriele <1986>
Publisher: name: Alma Mater Studiorum - Università di Bologna
Year: 2015
Subjects: ING-IND/08 Macchine a fluido

description: 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.
description: 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.