EV powertrain design and DC fast charging infrastructure assessment for future electric mobility

Nowadays, car manufacturers are facing the turning point of re-assessing their entire Internal Combustion (ICE) vehicles into full electric. Such problematic challenge poses two important questions. First, is it possible to develop a vehicle with the same performances of its ’twin’ ICE version (and how, especially)? Second, is it possible to assess fast and efficient charging stations without impacting in an uncontrolled matter to the AC external grid(s)? This work of Thesis exposes and tries to provide simulation-based results on a real case of study to provide an answer to these two issues. Data telemetries of Italian sports car ’Alfa Romeo Giulietta Quadrifoglio’ are collected from a hot-lap performed at the Varano circuit, then the design of the brand-new electric drive-train is carried out, clarifying the main features of the electric motor selected and the type of control chosen. Battery pack analysis is established too. Thereafter, a typical infrastructure dedicated for DC fast/ultra-fast electric vehicle (EV ) is analysed in detail and proposed, giving particular emphasis on the difficulties related to the interface with the AC grid, as well as with the battery pack itself. The main concern is that such facility must guarantee a secure operation without any sort of (possibly) catastrophic interference between the AC/DC and DC/DC conversion stages.

Al giorno d’oggi, le case automobilistiche stanno affrontando il punto di svolta della rivalutazione dei loro intero veicoli a combustione interna (ICE) in modelli completamente a propulsione elettrica. Tale sfida problematica pone due domande cruciali. Innanzitutto, è possibile sviluppare un veicolo con le stesse prestazioni della sua versione ’gemella’ ICE (e come, soprattutto)? In secondo luogo, è possibile valutare la costruzione di stazioni di ricarica veloci ed efficienti senza che queste posano influire in modo incontrollato sulla rete CA esterna? Questo lavoro di Tesi espone e cerca di fornire risultati basati sulla simulazione di un caso reale di studio per fornire una risposta a queste due prerogative. Grazie ai dati di telemetria raccolti su di una famosa macchina sportiva italiana, l’Alfa Romeo Giulietta Quadrifoglio, da un hot-lap effettuato presso l’autodromo di Varano, viene eseguito il progetto della nuovissima trasmissione elettrica, chiarendo le principali caratteristiche del motore elettrico selezionato e il tipo di controllo scelto. Viene stabilita anche l’analisi del pacco batteria. Successivamente, viene analizzata in dettaglio e proposta una tipica infrastruttura dedicata alla ricarica del veicolo elettrico (EV ) tramite trasmissione di potenza in CC di tipo veloce/ultraveloce, ponendo particolare enfasi sulle difficoltà legate all’interfaccia con la rete CA, oltre che con la batteria stessa. La preoccupazione principale è che tale impianto debba garantire un funzionamento sicuro senza alcun tipo di interferenza (possibilmente) catastrofica tra gli stadi di conversione CA/CC e CC/CC.