Modular Technical Model of an Electric Vehicle Retrofit Kit with Extended V-Cycle and integration of One-Pedal Driving Strategies

Nell'attuale periodo storico, l'industria automobilistica ha subito una significativa transizione dovuta a una serie di fattori come il cambiamento climatico e le continue normative di omologazione e sviluppo dei veicoli (un esempio attuale è il divieto di vendita dei veicoli ICE imposto dall'Unione Europea a partire dal 2035), che l'hanno spinta a forti investimenti nella produzione di veicoli elettrici e innovazioni, grazie anche a numerosi incentivi. Queste innovazioni sono state rese possibili soprattutto dall'elettrificazione dei veicoli, che ha cambiato il concetto di base di come si guida un'auto. Una delle caratteristiche più importanti dei veicoli elettrici è la capacità di recuperare l'energia cinetica attraverso la frenata rigenerativa, ed è questo fenomeno che sarà alla base della guida con un solo pedale, oggetto principale di questo lavoro. In questo scenario, quindi, l'obiettivo è stato quello di modellare diverse strategie per il controllo della guida ad un pedale, ovvero l'idea di applicare sia la trazione che la frenata rigenerativa con lo stesso pedale dell'acceleratore, grazie alle capacità di rigenerazione e alla possibilità di implementare complicati sistemi di controllo nei veicoli elettrici. In questo studio abbiamo esaminato tre concetti di base con cui è possibile realizzare la guida con un solo pedale: La frenata ON/OFF, la strategia REDS e la strategia OPD. Successivamente, queste strategie di controllo sono state introdotte su un modello tecnico modulare di un kit di retrofit per veicoli elettrici sviluppato in studi precedenti, applicando la metodologia Extended V-Cycle. Questo è un metodo utilizzato nello sviluppo di software per facilitare la transizione all'elettrificazione. Si basa su un processo efficiente e flessibile che riduce sia i tempi che i costi dei progetti software. L'obiettivo di questa metodologia è produrre un processo di sviluppo ottimizzato, tenendo conto degli aspetti intricati e in continua evoluzione dello sviluppo. Le fasi principali che caratterizzano questo metodo sono cinque, con quattro ulteriori sottofasi: La fase 1 mira a definire i requisiti funzionali, basati sulle esigenze del cliente. Nella fase 2, questi requisiti vengono trasformati in specifiche tecniche, in conformità con lo standard di sicurezza automobilistico (ISO26262). Le sottofasi 2.1-2.2 prevedono la costruzione e la validazione del Prototipo Virtuale, che è il modulo completo del veicolo, compresa la logica di controllo. Il Prototipo Virtuale è creato utilizzando il Modello Tecnico Modulare (MTM), che è un modello costruito con MATLAB/Simulink; ha un'architettura modulare che comprende diversi moduli, ognuno dei quali è migliorato da un processo iterativo MIL. Nelle sottofasi 2.3-2.4, la logica di controllo viene scaricata su una potente VMU reale(dSpace) e testata sul banco di prova (Prototipo semi-reale). Dopo la creazione del Prototipo virtuale e del Prototipo semi-reale, l'Extended V-Cycle procede alla fase 3, la logica di controllo viene scaricata su una VMU commerciale e nella fase 4 vengono ripetuti gli stessi test di validazione, sia del modello che della VMU, sul banco di prova.Infine, quando i test sono effettivamente completati, il progetto passa alla Fase 5, che prevede il collaudo su strada del prototipo reale. Il lavoro descritto in questo articolo si è concentrato principalmente sulla Fase 2 del ciclo EV(Prototipo virtuale) e sulla sua validazione, confrontando i risultati ottenuti con i dati sperimentali di lavori precedenti.