Riassunto analitico
Il focus principale di questo lavoro di tesi riguarderà il processo di ricarica dei veicoli elettrici, in breve EV. Verranno esplorati i temi delle prestazioni di ricarica e dell’interoperabilità. I veicoli elettrici sono un importante mezzo per contrastare l’urgente problema dell’inquinamento dell’aria per preservare l’ambiente e il benessere dei suoi abitanti. Questa tesi è stata sviluppata durante il mio stage presso il Centro di Ricerca e Sviluppo di Hyundai, HMETC (Hyundai Motor Europe Technical Center) a Russelsheim, Germania. L’obiettivo del tirocinio era lo sviluppo di strumenti in grado di eseguire operazioni di post-elaborazione e analisi dei dati relativi alle prestazioni di ricarica e all’interoperabilità dei veicoli elettrici.
Lo scopo dello strumento dedicato all’analisi delle prestazioni di ricarica è quello di facilitare gli studi di benchmarking sui progetti interni e sui veicoli della concorrenza. La procedura di analisi dei dati è automatizzata: dopo l’esecuzione di un test, i dati vengono inviati allo strumento, dove vengono calcolate diverse metriche e vengono generati grafici per rappresentare visivamente i risultati. Una delle sfide principali dei test è comunicare efficacemente i risultati e i dati a vari destinatari, dagli ingegneri che vogliono scavare nei dettagli, ai manager che devono capire i risultati generali e come utilizzarli, fino ai clienti che potrebbero non avere alcuna conoscenza delle nozioni sulle prestazioni di ricarica dei veicoli elettrici. Questo strumento ha risolto diversi problemi. L’analisi dello stato attuale della ricarica dei veicoli elettrici è molto importante per espandere l’adozione di questa tecnologia. Le indagini condotte con questo strumento portano a identificare e quantificare gli impatti negativi del processo di ricarica.
Viene poi approfondito il tema dell’interoperabilità. L’interoperabilità è un termine generico che si riferisce alla compatibilità dei diversi veicoli elettrici con le diverse stazioni di ricarica, in breve EVSE. Prima di avviare una sessione di ricarica, il veicolo elettrico e l’EVSE devono stabilire una comunicazione e uno scambio di messaggi corretti. È possibile che si verifichino degli errori durante la comunicazione e capire dove si verificano per poi risolverli è difficile. Per questo motivo, è stato sviluppato uno strumento diverso, una macchina a stati, per analizzare i dati dei test di interoperabilità e automatizzare il processo di individuazione degli errori.
La ricerca e di conseguenza il progresso in questi due campi, prestazioni di ricarica e interoperabilità, hanno come diretta conseguenza il miglioramento dell’esperienza di ricarica dei veicoli elettrici, favorendo così un’adozione più diffusa di questa tecnologia tra i consumatori.
La tesi presentata è strutturata nel modo seguente: i due capitoli iniziali forniscono un’introduzione completa ai veicoli elettrici e al processo di ricarica. Il successivo terzo capitolo approfondisce l’analisi delle prestazioni di ricarica, accompagnata dalla presentazione dello strumento sviluppato. Nel quarto capitolo, l’attenzione si sposta sull’aspetto dell’interoperabilità, insieme all’introduzione dello strumento progettato per la valutazione dei malfunzionamenti. Infine, il capitolo conclusivo offre spunti per lo sviluppo futuro di questi strumenti.
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Abstract
The main focus of this thesis work will regard the Charging Process of Electric vehicles, in short EVs. The themes of Charging Performances and Interoperability will be explored. EVs are by far an important means to contrast the urgent problem of polluting of the air to preserve the environment and the well-being of its inhabitants.
This thesis was developed during my internship at the Research and Development Center of Hyundai, HMETC (Hyundai Motor Europe Technical Center) in Russelsheim, Germany. The goal of the internship was the development of tools capable of performing data post-processing and analysis operations regarding the Charging Performances and the Interoperability of EVs.
The scope of the tool dedicated to the analysis of Charging Performance is to facilitate benchmarking studies on internal projects and competitor vehicles. The data analysis procedure is automated, following the execution of a test, the data is fed to the tool, where diverse metrics are computed, and comprehensive dashboards are generated to visually represent the results. A major challenge in testing is effectively communicating the findings, and the data to various audiences, from engineers who want to dig into the details, to managers who need to understand the big-picture findings and how to put them to use, to customers who could have no knowledge about the notions of EV ́s Charging Performances. This tool solved different problems. Conducting an analysis of the current state of EV charging holds great importance in expanding the adoption of this technology. Investigations made using the tool lead to identify and quantify the negative impacts affecting the charging process.
The theme of Interoperability is then explored. Interoperability is an umbrella term and it refers to the compatibility of the different EVs with different charging stations, electric vehicle supplies equipment, in short EVSE. Before a charging session can start, the EV and the EVSE have to establish correct communication and exchange of messages. An error could be encountered in its establishment and understanding where they occur, to then fixing them is challenging. For this reason, a different tool, a state machine, was developed to analyze data from Interoperability testing and automate the process of error finding.
The pursuit of advancement in these two fields, Charging Performance and Interoperability, could only enrich the EV charging experience and in doing so foster a more widespread adoption of this technology among consumers.
The presented thesis is structured in the following way, the initial two chapters provide comprehensive introductions to EVs and the charging process. The subsequent third chapter delves into an in-depth analysis of Charging Performances, accompanied by the presentation of the developed tool. In the fourth chapter, the focus shifts to the aspect of Interoperability, alongside the introduction of the tool designed for conducting malfunction assessments. Ultimately, the concluding chapter offers insights into the future development of these tools.
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