• BTMS
• Consumi
• ECMS
• Gestione termica
• Modello

Lo scopo di questo lavoro di tesi è la minimizzazione dei consumi e la gestione termica della batteria della powerunit installata nella vettura di formula SAE M181-H. Per il raggiungimento di questo scopo è stato deciso di sviluppare una Strategia di Minimizzazione Equivalente dei Consumi (ECMS) e un Sistema di Gestione Termica della Batteria (BTMS) all’interno del modello monodimensionale del veicolo, in modo da poter analizzarne i consumi del motore termico, l’andamento della carica della batteria (SOC) e l’andamento della temperatura della batteria durante la prova di endurance. Il lavoro è stato suddiviso in due fasi distinte.
Nella prima fase, all’interno del modello, mediante l'utilizzo del template della libreria Simulink "Powertrain Blockset" è stato implementato il blocco ECMS e sono stati definiti i parametri già noti o facilmente determinabili, quali: SOC della batteria, tensione della batteria, ingranaggio di trasmissione, caratteristiche del motore elettrico, caratteristiche del motore termico, caratteristiche della batteria, velocità del veicolo, temperatura della trasmissione, coppia alle ruote. Per i parametri non noti sono state svolte delle prove al banco con le componenti della powerunit, calcolando in questo modo: curva di coppia del motore termico, flusso di carburante, curva di coppia e rendimento del motore elettrico. Tali mappe sono state implementate e sfruttate anche nel modello base già esistente. Stabilito quindi il funzionamento del metodo, sono stati fatti vari tentativi di ottimizzazione, attraverso la variazione di alcuni parametri. Il modello è stato messo alla prova tramite una serie di simulazioni della prova di endurance, simulando uno o più giri del circuito di Silverstone. Durante le simulazioni sono stati scelti dei valori, tra i parametri riguardanti l’Energy Management, tali da avere la miglior ottimizzazione del modello possibile. Infine, dati i risultati visibili dai grafici, è avvenuta la definitiva implementazione in centralina controllo motore.
Nella seconda fase, all’interno del sottosistema “BatteryPack”, è stato implementato il blocco “MATLAB Function” dalla libreria Simulink. Qui, ponendo in ingresso al blocco la variazione di corrente e temperatura della batteria, attraverso uno script che permette di fornire una corrente differente in base alla temperatura dei moduli del pacco batteria, è stato possibile avere un modello della batteria che non superasse un certo livello di temperatura così da non portare ad eventuali complicazioni durante la prova di endurance.

The purpose of this thesis work is the minimization of consumption and the thermal management of the battery of the powerunit installed in the SAE M181-H formula car. To achieve this goal, it was decided to develop an Equivalent Consumption Minimization Strategy (ECMS) and a Battery Thermal Management System (BTMS) within the one-dimensional model of the vehicle, so as to be able to analyze the consumption of the engine, the battery charge trend (SOC) and the battery temperature trend during the endurance test. The work was divided into two distinct phases. In the first phase, within the model, using the Simulink "Powertrain Blockset" library template, the ECMS block was implemented and the parameters already known or easily determined were defined, such as: SOC of the battery, battery voltage , transmission gear, characteristics of the electric motor, characteristics of the heat engine, characteristics of the battery, vehicle speed, transmission temperature, torque at the wheels. For the unknown parameters, bench tests were carried out with the components of the powerunit, calculating in this way: torque curve of the thermal engine, fuel flow, torque curve and efficiency of the electric motor. These maps have also been implemented and exploited in the already existing basic model. After establishing the functioning of the method, various optimization attempts have been made, through the variation of some parameters. The model was put to the test through a series of endurance test simulations, simulating one or more laps of the Silverstone circuit. During the simulations, values ​​were chosen, among the parameters relating to Energy Management, such as to have the best possible optimization of the model. Finally, given the results visible in the graphs, the final implementation in the engine control unit took place. In the second phase, the "MATLAB Function" block from the Simulink library was implemented within the "BatteryPack" subsystem. Here, by placing the variation of current and temperature of the battery at the input to the block, through a script that allows you to supply a different current based on the temperature of the battery pack modules, it was possible to have a battery model that did not exceed a certain level. of temperature so as not to lead to any complications during the endurance test.