Progettazione di un Banco per la caratterizzazione di Batterie in ambito Automotive = Design of an Automotive Battery test Bench

L’attività principale di questa tesi si concentra sulla progettazione di un’unità di prova per pacchi batterie in ambito Automotive. In particolare, si considera il dimensionamento di massima di un carico elettronico programmabile con sistema di acquisizione dati annesso e di una camera climatica. Il primo dispositivo consente di eseguire prove di carica e scarica della batteria con profili personalizzati secondo la corrente e la potenza desiderata; il secondo introduce invece il controllo sulla variabile temperatura. Il progetto utilizza come riferimento fisico per le variabili di interesse, quali temperatura, corrente, tensione e potenza, la batteria di un prototipo di scooter elettrico attualmente in commercio. Infatti, grazie anche alla collaborazione di dottorandi del Politecnico di Torino e all’azienda Danisi Engineering S.r.l. di Nichelino, è stato possibile sviluppare un modello di banco prova in ambiente Simulink in grado di eseguire curve di scarica personalizzabili e ripetibili che emulino il comportamento del veicolo riscontrato da prove reali effettuate su strada. Inoltre, come dispositivo complementare, con il modello di camera climatica sono state simulate curve di raffreddamento e riscaldamento che raggiungono temperature critiche per il pacco batterie di interesse. Il metodo utilizzato per la modellizzazione dell’unità di scarica consiste nel parametrizzare il funzionamento del carico elettronico con valori di riferimento ottenuti a seguito di prove e misure sperimentali effettuate sul motorino e sul pacco batterie dello stesso. Al fine di rendere la simulazione realistica, si è scelto di seguire un percorso di convergenza tra modello simulato e prove su strada effettuate imponendo come obiettivo finale lo stesso numero di chilometri di autonomia. I risultati ottenuti evidenziano quanto, ancora una volta, la modellazione di alcuni comportamenti e funzionamenti sia cruciale per impostare sin dall’inizio una corretta progettazione e di come, in alcuni casi, i limiti che esistono nel modello vadano ad influenzare negativamente il percorso per il raggiungimento dell’obiettivo finale. Come complemento al dimensionamento di massima dei dispositivi non si trascura l’analisi economica per la loro realizzazione prototipale. Infatti, in relazione ai dispositivi attualmente in commercio e all’attuale stato dell’arte, il risultato che si ottiene dall’analisi è un’indicazione di quale potrebbe essere l’investimento iniziale per la realizzazione di un banco prova progettato su misura per la taglia del pacco batteria in oggetto.