Modelling of a BEV thermal management system and development of its control strategy in GT-SUITE

Il lavoro di tesi presentato di seguito è stato sviluppato in collaborazione con POWERTECH Engineering S.r.l, un’azienda che si occupa principalmente di simulazione 1D, 3D CFD e di Real-Time modeling per applicazioni SiL/HiL. L’obiettivo principale del progetto ha riguardato la costruzione di un modello di thermal management di un Battery Electric Vehicle (BEV) generico, integrando il circuito di raffreddamento principale, il circuito refrigerante (Heating and Ventilation Air Conditioning, HVAC), il circuito aria del sottocofano e dell’abitacolo. Impegno particolare è stato profuso nella calibrazione dei controlli sulla velocità del compressore e sull’area delle elettrovalvole nel circuito di HVAC, in modo da poter raggiungere i target in termini di surriscaldamento all’ingresso compressore e in termini di temperature in uscita evaporatore/chiller a seconda della configurazione. Il modello può essere utilizzato come strumento per eseguire test con diversi obiettivi. La tesi è volta a dare una dimostrazione di come poter applicare il modello, fornendo esempi di individuazione delle condizioni operative più critiche, di dimensionamento dei componenti del circuito HVAC e di selezione della miglior modalità di riscaldamento dell’abitacolo, tenendo in considerazione l’impatto che diverse soluzioni hanno sul consumo dell’energia della batteria. L’attività di modellazione e di validazione è stata sviluppata su GT-SUITE, un software di simulazione 1D leader nel settore industriale capace di fornire strumenti utili per integrare e testare diversi modelli con elevata precisione e fedeltà ai sistemi reali. Nonostante il modello sia stato costruito con l’obiettivo di essere il più rappresentativo possibile di applicazioni reali, è frutto delle soluzioni comuni utilizzate dai principali costruttori di veicoli. Di conseguenza, fornisce risultati qualitativamente attendibili e rappresentativi di un veicolo BEV, anche se non direttamente correlato a un veicolo reale.