Valutazione delle efficienze in powertrain equipaggiate con turbocompressori elettrici = Evaluation of powertrain efficiencies equipped with electric turbochargers

Uno dei maggiori problemi del surriscaldamento globale è dovuto all'emissione di CO2 e di inquinanti da parte dei veicoli stradali. Per questo motivo sono state emesse delle normative che vincolano le case automobilistiche a produrre una flotta di veicoli che rispetti determinati limiti. Di conseguenza negli ultimi anni le produzioni di veicoli elettrici, ma soprattutto ibridi, sono in continua evoluzione. Questi ultimi possono essere di varie tipologie, una di queste è dotata di motori elettrici legati al gruppo di sovralimentazione, che recuperano o forniscono energia a seconda delle necessità del sistema complessivo. Nel caso della presente tesi è stato analizzato un turbocompressore elettrico che ha una macchina elettrica accoppiata all'albero del turbocompressore. La macchina elettrica funziona da motore nel caso in cui il compressore non garantisca la sufficiente sovralimentazione al motore termico; oppure da generatore nel caso in cui i gas di scarico che attraversano la turbina siano in eccesso, per recuperare energia che uscirebbe dalla waste-gate della turbina. Questo dispositivo permette di ridurre il turbo-lag, ampliare il campo di funzionamento del turbocompressore su più velocità del motore termico e permette anche di recuperare l’energia persa dai gas di scarico. Il lavoro svolto è stato incentrato sopratutto sul funzionamento della macchina elettrica come generatore, prestando particolare attenzione a quali potessero essere le soluzioni migliori da adottare per ottenere un corretto dimensionamento del turbocompressore e un controllo ottimale dell’intero sistema. Di conseguenza le simulazioni sono state effettuate utilizzando due tipologie di controllo e variando la dimensione della turbina. I due comandi agiscono principalmente sull'apertura della farfalla, della waste-gate e sulla coppia della macchina elettrica. I risultati dimostrano come con questo dispositivo il rendimento globale del sistema aumenti.