Progetto e realizzazione dei sistemi elettronici per una bicicletta a pedalata assistita con sistemi innovativi di human machine interface

Il lavoro di tesi svolto ha avuto come obiettivo la realizzazione di una bicicletta elettrica a pedalata assistita completa di logiche di asservimento evolute e di una HMI (interfaccia uomo macchina) innovativa. Dopo aver effettuato una scelta sulla tipologia di celle da adottare per la e-bike si è progettato l'hardware preposto al management del pacco batterie costituito da celle agli ioni di litio. A questo sistema è stato affiancato, sulla stessa scheda elettronica, un caricabatterie che consente la ricarica del pacco batterie non solo da un alimentatore dedicato, ma anche attraverso un generico alimentatore da laptop. Si è poi proceduto con l'allestimento di un veicolo prototipo combinando il battery management system con una centralina di controllo e azionamento motore riprogrammabile ad elevata efficienza e con vari sensori. Su questo veicolo si è poi implementato un portafoglio di logiche di asservimento molto evoluto, che sfrutta a pieno il set di misure offerto dai sensori presenti sulla bicicletta. Queste logiche sono basate sul controllo di coppia e sono sensibili sia alle variazioni della pendenza stradale che alla velocità del veicolo. Inoltre integrano strategie di recupero energetico sia in frenata che durante la pedalata; quest'ultima caratteristica consente all'utente di utilizzare il veicolo come una piattaforma di allenamento. La taratura delle logiche realizzate è stata effettuata per conferire alla e-bike un comportamento più o meno sportivo, che garantisca in ogni caso un elevato livello di comfort percepito. Sono stati realizzati inoltre, sulla scheda BMS, degli algoritmi per la stima dello stato di carica, informazione utile per la centralina di controllo. È stata infine integrata, su uno smartphone con sistema operativo Android, un'interfaccia uomo macchina che permette di selezionare la logica di asservimento desiderata tra quelle implementate e mostra all'utente le informazioni di interesse. Questo tipo di interfaccia risulta innovativo in quanto garantisce al sistema personalizzabilità e espandibilità elevate, oltre ad offrire una comoda via per eventuali aggiornamenti.