Approccio all'ottimizzazione della gestione energetica di una vettura di Formula-E

The work I present has been carried out in collaboration with the Motorsport division of Magneti Marelli SpA, a company that operates internationally as a supplier of high-tech products, solutions and systems for the automotive world, and deals with the development of a model for the excellent management of energy flows in a Formula E car. The activity is entirely developed and implemented using the MATLAB-Simulink software. The aim of the thesis is to implement a program that allows to instruct the pilot about the best energy efficiency of the whole system, through real-time communication of the exact moment in which to coasting, which means to release the accelerator pedal and let the car move by inertia, and when to regenerate the battery (make regen) in every single curve of a selected number of circuits. The binding condition is that to cover the lap in the shortest possible time respecting all the constraints imposed by the technical and sporting regulations of the championship. Since the car has a power that depends only on batteries, the purpose of this first step of development is to ensure that this component is also managed in an "excellent" way. For simplicity of model development, in this first phase some restrictions have been placed: o completely flat circuit o only one car in the circuit o the vehicle moves along the known ideal trajectory o dry and known asphalt conditions -circuit completely in plan -only one car in the circuit -the vehicle moves along the known ideal trajectory -dry and known asphalt conditions

Il lavoro che presento è stato svolto in collaborazione con la divisione Motorsport di Magneti Marelli S.p.A., azienda che opera a livello internazionale come fornitore di prodotti, soluzioni e sistemi ad alta tecnologia per il mondo automotive, e tratta dello sviluppo di un modello per la gestione ottima dei flussi energetici all’interno di una vettura di Formula E. L’attività è stata interamente sviluppata e realizzata utilizzando il software MATLAB-Simulink. Obiettivo della tesi è quello di implemetare un programma che consenta di istruire il pilota in merito alla migliore operatività energetica dell’intero sistema, questo attraverso la comunicazione in tempo reale del momento esatto in cui fare coasting, ovvero rilasciare il pedale dell’acceleratore e far muovere la vettura per inerzia, e del momento in cui rigenerare la batteria (fare regen) in ogni singola curva di un numero selezionato di circuiti. Condizione vincolante sarà quella di percorrere il giro nel minor tempo possibile rispettando tutti i vincoli imposti dal regolamento tecnico e sportivo del campionato. Poiché l’auto ha un’alimentazione che dipende dalle sole batterie, lo scopo di questo primo step di sviluppo è garantire che tale componente venga anche gestita in modo “ottimo”. Per semplicità di sviluppo del modello, in questa prima fase sono state poste alcune restrizioni che vengono qui di seguito elencate: o circuito campione completamente in piano o una sola vettura nel circuito o il veicolo si muove lungo la traiettoria ideale nota o condizioni di asfalto asciutto e noto o circuito completamente in piano o una sola vettura nel circuito o il veicolo si muove lungo la traiettoria ideale nota o condizioni di asfalto asciutto e noto