DEVELOPMENT OF A DYNAMIC MULTIPHYSICS MODEL OF A FUEL CELL ELECTRIC VEHICLE

Questo lavoro di tesi magistrale è stato condotto presso la sede di GammaTech Engineering S.r.l., un'azienda di consulenza specializzata in servizi di simulazione Computer-Aided Engineering per l'industria automobilistica. GammaTech Engineering è una filiale di Gamma Technologies LLC, un’azienda che sviluppa il software di simulazione multifisico 1D (GT-SUITE) utilizzato in questo lavoro di tesi. L'obiettivo di questo progetto è stata la costruzione di un modello di fuel cell in GT-SUITE, seguita dall'introduzione di un sistema di Balance of Plant più dettagliato. Il modello finale è stato infine integrato in un sistema completo di Fuel Cell Electric Vehicle. Il capitolo introduttivo offre una panoramica generale sui problemi legati all'inquinamento atmosferico e le modalità con cui i governi si stanno muovendo per contenere le emissioni. Viene inoltre presentata una breve descrizione sulla produzione e l'utilizzo dell'idrogeno ed il funzionamento delle fuel cell, evidenziando i vantaggi a loro connessi e le potenziali applicazioni future. La prima parte del lavoro è dedicata alla descrizione del software di simulazione utilizzato per il progetto (GT-SUITE), con un focus sulle modalità di risoluzione delle equazioni che descrivono il sistema. Successivamente, viene introdotto uno strumento fondamentale di GT-SUITE, l'Integrated Design Optimizer, che consente di effettuare dei processi di ottimizzazione, finalizzati alla calibrazione di parametri chimici e fisici tipici della fuel cell. Vengono inoltre descritti i componenti necessari per la costruzione del sistema di Balance of Plant e Fuel Cell Electric Vehicle. Successivamente sono state illustrate tutte le procedure volte a costruire e calibrare i modelli di "standalone" e Balance of Plant. Grazie ai dati sperimentali relativi ad una fuel cell BALLARD, forniti dal Politecnico di Torino, è stato inoltre possibile effettuare una calibrazione basata su dati reali. La configurazione di Balance of Plant sviluppata viene poi integrata in un modello completo di Fuel Cell Electric Vehicle, ponendo particolare attenzione sullo sviluppo dell'Energy Management System. Infine, il modello è stato simulato applicando dei test di guida dinamici standard, al fine di valutare i risultati più importanti e discutere la validità dell'approccio utilizzato in questo progetto.