Progetto e realizzazione dei sistemi elettronici per una bicicletta a pedalata assistita volta a massimizzare l'efficienza metabolica

L'obiettivo della tesi è quello di progettare e realizzare una bicicletta a pedalata assistita, energeticamente chiusa, volta a massimizzare l'efficienza del ''motore umano''. Per riuscire a realizzare questa bicicletta, è stata progettata una centralina elettronica ad-hoc. Quest'ultima è sostanzialmente suddivisa in due macroblocchi logici: il primo dedicato all'azionamento del motore brushless installato nel veicolo ed il secondo che si occupa del controllo di alto livello della bicicletta. La centralina viene alimentata tramite un pacco batterie agli ioni di litio, monitorato da una scheda BMS (Battery Management System). Conclusa la realizzazione di questi componenti, è stata allestita la bicicletta, aggiungendo anche alcuni sensori e un'interfaccia utente sviuluppata appositamente su smartphone dotato di sistema operativo Android. Dopodichè sono state eseguite una serie di prove sperimentali atte all'ottimizzazione dei flussi energetici tra il sistema elettrico ed il ''sistema umano''. Basandosi sui risultati di queste misure, è stata svolta una simulazione ai fini di quantificare i margini di miglioramento raggiungibili con una gestione intelligente dell'energia presente nel sistema. Infine è stato sviluppato un algoritmo di gestione veicolo con l'obiettivo sia di ottimizzare l'efficienza del ''motore umano'' sia di mantenere il veicolo indipendente dalla rete elettrica, gestendo lo stato di carica delle batterie. Il veicolo che è stato sviluppato in questo lavoro è perciò una bicicletta elettrica che si basa sulla filosofia di veicolo ibrido misto, già diffusa nel campo automotive, che massimizza l'efficienza metabolica dell'utente.