Academic literature on the topic 'Modellazione elettrica'

L’obiettivo del presente elaborato, oltre a quello di stimare il fabbisogno energetico necessario ad un autobus in servizio per svolgere il suo percorso giornaliero, sarà quello di fare una panoramica generale sulle tipologie di sistemi di trazione per autobus che negli ultimi anni stati introdotti nel mercato.

L’obiettivo di questa Tesi di Laurea è quello di sviluppare un ambiente di simulazione per l’analisi energetica di una Supercar a trazione elettrica, dove al suo interno viene implementato un algoritmo di gestione delle macchine elettriche, nell’ottica di ottimizzare il range di chilometri percorsi con un ciclo di scarica della batteria. Tale progetto è stato svolto con il Prof. Ing. Nicolò Cavina e con Ferrari S.p.A. I software utilizzati sono MATLAB & Simulink. L’architettura presa in considerazione permette a tutte le macchine elettriche della vettura di essere a piacimento collegate o scollegate dalle ruote. Le configurazioni implementate sono: Trazione Anteriore, Posteriore, Integrale ed Optimal. A partire dai modelli forniti di motori e batteria, è stato completato l’ambiente di simulazione modellando: DRIVER: simula le richieste di un utente. Riceve in input un ciclo di guida, e restituisce delle richieste di forza ai motori e all’impianto frenante, simulando i pedali di acceleratore e freno. CENTRALINA: racchiude le logiche di gestione delle macchine elettriche. Sulla base della richiesta ai motori, attraverso un’analisi energetica, fornisce la configurazione Optimal; la quale ottimizza il punto di lavoro delle macchine elettriche, con conseguente minimizzazione delle perdite, permettendo un miglioramento dell’autonomia della vettura, senza trascurare il piacere di guida funzione anche della frequenza dei cambi di configurazione. SPLIT COPPIA: elabora la richiesta di coppia ai motori, sulla base della configurazione da attuare. Gestisce inoltre le fasi di aggancio e sgancio dei motori dalla ruota. VEICOLO: riproduce il comportamento della vettura, permettendo il calcolo della velocità di rotazione delle macchine elettriche e della velocità vettura. SCOPE: utilizzato per la raccolta ed analisi dei dati. Dall’analisi dei cicli guida simulati, si può affermare che l’implementazione effettuata permette di raggiungere gli obiettivi prefissati.

Questa tesi è stata svolta presso HERAtech s.r.l. e riguarda la rete di distribuzione dell’energia elettrica in media tensione, focalizzandosi in particolare su due linee della rete del territorio modenese. A differenza della maggior parte delle linee per le quali, in caso di necessità, sono previsti più punti in cui è possibile attuare controalimentazioni tramite la chiusura di sezionatori normalmente aperti, queste hanno un solo possibile punto di connessione e in particolare una linea è la controalimentazione dell’altra. Questo assicura la continuità del servizio in caso di primo guasto, ma non la garantisce in caso di secondo guasto. Scopo di questa tesi è quindi individuare altri possibili punti di connessione con la rete delle linee suddette. Attraverso una metodologia di lavoro applicabile a casi di studio analoghi, tramite il software di modellazione Power Factory sono state eseguite simulazioni della situazione attuale in condizioni di assetto standard e in caso di guasto e simulazioni delle situazioni progettuali ipotizzate. Infine, a seguito di sopralluoghi e valutazioni tecnico – economiche, sono stati formulati due progetti. Questi prevedono la rialimentazione delle due linee da altre due linee della rete ed è stata riscontrata una riduzione del numero di utenti che rimarrebbero fuori servizio in caso di secondo guasto, a differenza dello stato attuale per cui risulterebbero disalimentate quasi tutte le utenze.

Tra le diverse tipologie di sistemi di accumulo energetico, i supercondensatori, grazie alla elevata densità di potenza, alla scarsa manutenzione richiesta e alla lunga vita utile in termini di numero di cicli, vedono grande flessibilità e possibilità di applicazione in molteplici settori del mercato, sia in utilizzo esclusivo sia all’interno di sistemi ibridi, dove vengono affiancati ad un'altra tecnologia di accumulo con caratteristiche complementari in grado di migliorarne le performance. Nell’ottica di estendere le applicazioni e ottimizzare il progetto e le prestazioni dei sistemi a supercondensatore è fondamentale lo sviluppo di modelli efficaci, in grado di simulare in maniera fedele il comportamento reale. L’elaborazione di modelli permette di eseguire test e simulare diverse condizioni operative, anche estreme, contenendo i costi e senza generare situazioni di pericolo. In questa tesi vengono esposti i principali modelli elettrici di celle a supercondensatore (SCs) presenti in letteratura e ne viene proposta l’implementazione in ambiente Matlab-Simulink, avvalendosi anche degli strumenti forniti dalle librerie Stateflow e Simscape. La procedura di stima dei parametri viene condotta attraverso la apposita toolbox di Simulink e i risultati dei modelli ottimizzati vengono confrontati con i profili sperimentali, ricavati da test eseguiti in laboratorio su un supercondensatore Maxwell Technologies BCAP3000. Infine, vista la possibilità offerta dai SC di sopportare veloci cicli di carica e scarica, viene eseguita un’analisi della risposta in frequenza, sempre in ambiente Simulink, in cui si realizza il diagramma complesso di impedenza nel range di frequenza da 1 mHz a 100 kHz. Tale analisi consentirà di individuare i valori di frequenza limite oltre i quali il supercondensatore non risulta più efficiente e sarà completata da un’interpretazione sia elettrica circuitale, sia fisica dei grafici di impedenza.

Il funzionamento di una pila si basa essenzialmente su reazioni di ossido - riduzione, in cui una specie chimica si ossida perdendo elettroni mentre una seconda specie chimica si riduce acquistando gli elettroni persi dalla prima specie. Questo movimento di elettroni dal riducente all’ossidante non è altro che una corrente elettrica. Riuscire a definire l’andamento delle curve di carica e scarica delle batterie permette di capire in quale maniera si comporta il sistema se viene caricato o scaricato sotto certe condizioni operative piuttosto che altre; di conseguenza ciò permette di scegliere in maniera accurata le migliori condizioni di funzionamento della batteria, vale a dire i valori di corrente di scarica e di temperatura. Scopo principale di questo lavoro è quello di caratterizzare in maniera più accurata possibile alcuni modelli di batteria Litio - ione, cercando di riprodurne matematicamente le curve di carica e scarica: ciò è possibile grazie all’utilizzo di opportuni modelli elettrico - sperimentali da implementare all’interno di un ambiente di calcolo numerico. L'obiettivo finale del lavoro è quello di trovare dei parametri caratteristici, che siano esprimibili secondo una stessa equazione in funzione della corrente di scarica e della temperatura. In questo modo sarà possibile estendere il modello ad ogni batteria Litio - ione e costruire un modello unificato per poter prevedere il comportamento di una qualsiasi batteria Litio - ione durante la sua scarica.

A seguito di un concorso indetto dalla associazione ANCMA che prevedeva il semplice disegno di un motoveicolo senza alcuna restrizione, ho pensato di cogliere questa occasione per portare avanti il mio lavoro e presentarlo come tesi di Laurea Magistrale. Ho eseguito il lavoro tenendo a mente tutti gli step necessari per la riuscita di un progetto di questo calibro. Ho scelto di progettare un motoveicolo ad alimentazione elettrica che fosse l'equivalente di un modello di categoria Enduro di grossa cilindrata, al momento non presente sul mercato. Le peculiarità estetiche del modello finale mi hanno spinto a nominare il motoveicolo come 'Skeleton'.

Questa tesi èstata sviluppata nel corso di un programma di tirocinio presso l’azienda Manz Italy srl, leader dei costruttori di macchine automatiche per batterie al litio e condensatori. Nel seguente elaborato verranno analizzati i principali processi per la produzione delle batterie al litio fornendo una descrizione della loro struttura e funzionamento. Dato che i veicoli ibridi ed elettrici stanno subendo l’enorme sviluppo negli ultimi anni, la produzione di batteria al litio per uso di veicolo è diventata particolarmente importante. Verranno illustrati particolarmente il processo della laminazione della cella, il test elettrico e il processo del filling dell’elettrolita. Lo scopo è di caratterizzare questi processi produttivi della batteria al litio. La laminazione ha lo scopo di fare aderire meglio tra gli elettrodi e il separatore per ottenere una migliore prestazione. Il test elettrico ad alta tensione serve per capire se le mono-celle o lo stack siano in cortocircuito a causa di difetti nella separazione galvanica degli elettrodi. L'obiettivo del processo di filling è garantire che l'elettrolita riempia completamente e in modo omogeneo le porosità libere dei materiali e le strutture degli elettrodi per ottenere che tutte le celle raggiungano la capacità progettata.

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.

Negli ultimi anni i sistemi blockchain hanno attratto grande attenzione da parte della comunità scientifica. Blockchain è un particolare tipo di Distributed Ledger Technology potenzialmente rivoluzionario poiché in grado di consentire l’implementazione di sistemi di archiviazione distribuiti totalmente decentralizzati, trasparenti, virtualmente impossibili da manomettere e accessibili e consultabili da tutti gli utenti grazie all'utilizzo di tecniche crittografiche, della tecnologia peer-to-peer e di particolari algoritmi di consenso. L'obiettivo dell’elaborato è quello di fornire un’analisi dei sistemi blockchain basata sulla modellazione dei meccanismi fondamentali al loro funzionamento e sulla progettazione di un simulatore MATLAB con il quale poterne studiare le prestazioni al variare di alcuni fondamentali parametri. Il modello tempo discreto a round ricavato è stato utilizzato per ricavare analiticamente un limite superiore all'efficienza dei sistemi blockchain Proof-of-Work longest chain. Sono state realizzate due diverse versioni del simulatore. La prima implementa direttamente il modello a round ed è stato impiegata per verificare la validità del limite superiore analitico al variare del mining rate del sistema. La seconda versione è stata invece progettata utilizzando una tecnica di simulazione tempo discreta ad eventi al fine di replicare più fedelmente il funzionamento di tali sistemi per poter studiare come throughput, fork rate e mining decentralization siano influenzati dal mining rate, dal ritardo di propagazione e sopratutto dalla topologia di rete.

In questo lavoro di tesi viene affrontato il tema della fluidodinamica computazionale mediante un modello in 3D basato su geometria e motilità dello stomaco umano al fine di analizzare il comportamento del contenuto gastrico, le cui differenti proprietà reologiche influenzano non solo il flusso dei fluidi gastrici, ma anche la distribuzione delle particelle di cibo all’interno dello stomaco, organo cavo a forma di J: il fine ultimo è dunque quello di fornire uno sguardo introspettivo, con un punto di vista unico, sull’argomento, chiarendo i meccanismi insiti nel processo della digestione gastrica.