Thermal management model for a plug-in hybrid electric vehicle

L’elettrificazione dei veicoli diventerà sempre più preminente sia per ridurre i consumi sia per soddisfare le sempre più stringenti normative sulle emissioni. L' aggiunta di nuovi componenti, cioè motori elettrici, inverter e batteria ad alto voltaggio, permette di aumentare la massima coppia disponibile alle ruote e l’energia immagazzinata a bordo, ma aumenta anche il peso della vettura. Inoltre, questi componenti, pur avendo una efficienza molto elevata, producono una rilevante quantità di calore che deve essere opportunamente rimossa. Al fine di garantire efficienza e affidabilità dell’intero sistema veicolo, l’impianto di raffreddamento deve essere riprogettato. Lo sviluppo di un modello termico può certamente aiutare a progettare al meglio il completo sistema di gestione e controllo della temperatura, visti i molteplici aspetti da considerare. Il veicolo considerato nel presente lavoro di tesi ha un’architettura ibrida P1-P4 e comprende tre circuiti di raffreddamento tra loro separati. Il modello permette di conoscere portata, pressioni e temperature del refrigerante. In primo luogo, la parte idraulica è stata modellata, comprensiva di curva caratteristica della pompa e perdite di carico. In secondo luogo, è stata inclusa la descrizione termica. L’obiettivo principale del presente lavoro è quello di costruire un ambiente in cui successivamente sviluppare strategie di controllo di gestione termica. Gli input del modello sono principalmente parametri legati al powertrain (coppia e velocità di rotazione del motore termico ed elettrico) più i segnali di controllo (per pompe elettriche, ventilatori e compressore) mentre gli output sono la descrizione idraulica e termica del refrigerante nei tre diversi circuiti, più le temperature di batteria e motori elettrici. Il modello costruito è stato poi validato, basandosi sui dati sperimentali a disposizione.