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Personale

Fabio Boscarino

Dottorando in Ingegneria Meccanica , 40o ciclo (2024-2027)
Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Aerospaziale (DIMEAS)

Profilo

Dottorato di ricerca

Argomento di ricerca

Progettazione, costruzione e collaudo di un sistema di batterie altamente integrato per veicoli elettrici.

Tutori

Keywords

Vehicle design / Progetto del veicolo
Mechatronics and robotics / Meccatronica e robotica
Aerodynamics / Aerodinamica
Fluid mechanics / Meccanica dei fluidi
Automation and control / Automazione e controllo

Biografia

PROGETTO FORMATIVO
Candidato: Boscarino Fabio
Supervisore: Bonfitto Angelo
Borsa di studio: DM630/CRF - Ottimizzazione dell’interazione tra batteria e sistemi di elettronica di potenza nei BEV/FCEV attraverso analisi elettriche, termiche e vibrazionali.
Attività di ricerca: progettazione, costruzione e collaudo di un sistema di batterie altamente integrato per veicoli elettrici.

Piano di Ricerca Prospettico
Definizione dei Requisiti
  • Identificazione degli obiettivi di progetto e degli indicatori chiave di prestazione (KPI).
  • Analisi dello stato dell’arte delle architetture di battery pack e dei sistemi di gestione termica.
  • Benchmarking rispetto alle soluzioni industriali attuali.
Modellazione della Cella
  • Selezione di celle agli ioni di litio idonee per applicazioni automotive.
  • Caratterizzazione sperimentale del comportamento elettrico e termico.
  • Sviluppo di modelli elettro-termici per la valutazione della generazione e dissipazione del calore.
  • Implementazione di modelli numerici elettro-termici per la previsione della temperatura e validazione sperimentale.
Test Sperimentali a Bassa Tensione (12 V)
  • Progettazione e sviluppo di un banco prova dedicato per il sistema di gestione termica.
  • Progettazione e assemblaggio di un battery pack a bassa tensione mediante simulazioni CFD per la distribuzione del fluido refrigerante e implementazione del modello.
  • Validazione del modello elettro-termico tramite confronto tra risultati numerici e sperimentali.
  • Valutazione sperimentale di diverse soluzioni di raffreddamento, inclusi immersion cooling e raffreddamento indiretto.
Progettazione dei Prototipi e Ottimizzazione Numerica
  • Definizione dell’architettura del pacco batterie e del layout elettrico per sistemi a bassa (LV) e alta tensione (HV) in collaborazione con partner industriali esterni.
  • Simulazioni numeriche termo-fluidodinamiche accoppiate per la validazione del progetto.
  • Valutazione degli sforzi meccanici sui componenti interni e delle differenze di pressione dovute alle diverse portate del fluido refrigerante, al fine di verificare la robustezza meccanica dell’involucro e possibili criticità di tenuta.
  • Ottimizzazione del progetto tramite analisi termo-fluidodinamiche e studi parametrici numerici.
Sistema Batteria in Scala Ridotta (Prototipo 60 V)
  • Realizzazione del prototipo a 60 V.
  • Test funzionali e sperimentali in condizioni controllate.
  • Validazione del proof-of-concept della soluzione di gestione termica proposta.
  • Valutazione della scalabilità verso applicazioni full-scale.
Battery Pack Full-Scale (440 V – 50 kWh)
  • Realizzazione del prototipo ad alta tensione.
  • Simulazioni CFD e termiche dell’intero pacco sotto cicli di guida realistici.
  • Analisi dell’integrità strutturale sotto carichi operativi e sollecitazioni termiche.
  • Test funzionali e sperimentali del sistema completo.
  • Valutazione delle prestazioni e del comportamento termico sulla base della campagna sperimentale e confronto con i risultati numerici.
  • Analisi dei KPI e benchmarking finale rispetto alle tecnologie esistenti.
Periodo di Ricerca all’Estero (secondo anno)
  • Periodo di ricerca presso l’Uppsala University, Dipartimento di Chimica Strutturale, Ångström Laboratory.
  • Modellazione del thermal runaway a livello di cella e di battery pack.
  • Studio della propagazione del thermal runaway all’interno di un pacco batterie.
  • Analisi comparativa tra raffreddamento ad aria e immersion cooling nella mitigazione della propagazione del thermal runaway.
Periodo di Ricerca in Azienda (terzo anno)
  • L’attività sarà svolta presso Stellantis (CRF) a Torino, con focus sulla campagna di test funzionali e sperimentali dei prototipi di batteria in scala ridotta e full-scale.

Pubblicazioni

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