Modelling fuel cell electric vehicle architectures for a comparative analysis

One of the biggest environmental problem that the world is currently facing is the pollution, that is causing big damages to environment and health. Transport sector is one of the main responsible for emissions. In this scenario the promotion of green vehicles is fundamental, for this reason the automotive companies have started to research and produce zero emission vehicles such as battery electric vehicles and fuel cell electric vehicles. The latter technology is considered to be the future of long trip mobility, due to a higher energy density of the source, compared with the battery electric vehicles. The efficiency and the performance of the vehicles are fundamental for the development of the technologies. The aim of this thesis is to study and compare 3 different electric powertrain architectures for fuel cell electric vehicles in terms of efficiency, performances and costs. To perform this analysis first the powertrain components have been sized and then a Simulink model has been built. Architectures have been compared with 3 different DC bus voltages and performing a WLTP (global standard driving cycle used for determining the energy consumption of a vehicle).

L’inquinamento ambientale è uno dei maggiori problemi che il mondo di oggi si trova ad affrontare. Il settore dei trasporti è uno dei principali responsabili delle emissioni nocive in atmosfera, proprio per questo è di fondamentale importanza investire nello studio e nella progettazione di veicoli ad emissione zero come i veicoli elettrici a batteria e a fuel cell. Quest’ultima tecnologia è considerata il futuro della mobilità perché grazie alla maggiore densità di energia della fonte di alimentazione è potenzialmente in grado di consentire gli spostamenti sulle lunghe distanze che i tradizionali veicoli elettrici a batteria non riescono a garantire. Nello sviluppo di queste nuove tecnologie l’efficienza e le alte prestazioni sono considerati elementi indispensabili per una mobilità sostenibile e all’altezza dei tempi moderni. Il presente elaborato si pone l’obbiettivo di studiare e confrontare tre diverse architetture di trazione elettrica per veicoli a fuel cell valutandole in termini di efficienza, prestazioni e ovviamente costi. L’analisi parte dal dimensionamento dei componenti della catena di trazione ed arriva alla costruzione di un modello Simulink. Le architetture modellizzate sono state confrontate con tre diverse tensioni DC bus ed eseguendo un WLTP (ciclo di guida standard per la valutazione del consumo energetico delle auto).