Modellazione e simulazione di un veicolo elettrico: Tesla Model Y

Abstract

Negli ultimi anni, i veicoli elettrici si sono affermati come una delle soluzioni più promettenti per la mobilità a ridotto impatto ambientale. La transizione verso la mobilità elettrica, guidata dall’esigenza di ridurre la dipendenza dalle risorse fossili, è sostenuta dai rapidi progressi tecnologici che hanno ridefinito il concetto di trazione. In questo contesto, diventa fondamentale disporre di modelli di simulazione avanzati, capaci di descrivere il comportamento energetico dei veicoli elettrici per promuovere strategie di miglioramento e innovazione. Il presente lavoro di tesi si inserisce nell’ambito delle attività di ricerca sviluppate dal gruppo NICES dell’Università di Genova all’interno del Centro Nazionale per la Mobilità Sostenibile e si concentra sulla realizzazione di un modello di simulazione dinamica di una Tesla Model Y a trazione posteriore, volto ad analizzare consumi, stato di carica della batteria, velocità e posizione del veicolo. Dopo una panoramica sulle tipologie di veicoli elettrici e sui loro principali componenti, l’elaborato di tesi si focalizza sullo sviluppo del modello matematico e del simulatore in ambiente Matlab/Simulink, attraverso un’analisi dettagliata di ogni singolo componente della catena di trazione del veicolo. Al fine di validare il modello sviluppato, la tesi si conclude con la descrizione dell’applicazione del simulatore ad un caso reale rappresentato da una Tesla Model Y di cui si disponeva di dati di consumo reali misurati attraverso una serie di test su strada. I risultati ottenuti hanno permesso di valutare le prestazioni del veicolo e i consumi energetici in condizioni di guida realistiche, dimostrando l'efficacia del modello sviluppato e la sua potenziale applicabilità per la simulazione di altri scenari di viaggio. Inoltre, il simulatore è uno strumento che facilmente può essere modificato per studiare il comportamento di altri modelli di veicolo elettrico.

In recent years, electric vehicles have emerged as one of the most promising solutions for low-environmental-impact mobility. This transition towards electric mobility, driven by the need to reduce the dependence on fossil fuels, is supported by rapid technological advancements that have redefined the concept of traction. In this context, it is crucial to have advanced simulation tools capable of describing the energy behavior of electric vehicles to promote strategies for improvement and innovation. This thesis is part of the research activities developed by the NICES group at the University of Genoa within the National Center for Sustainable Mobility and focuses on the development of a simulation model for a rear-wheel-drive Tesla Model Y, aimed at analyzing the vehicle's energy consumption, battery state of charge, speed, and position. Reporting a theoretical overview of electric vehicle types and their fundamental components, the work focuses on the description of both the mathematical model and the simulator in the Matlab/Simulink environment, through an analysis of each individual component of the vehicle's powertrain. In order to validate the model developed, the thesis concludes with a description of the application of the simulator to a real case represented by a Tesla Model Y, for which real consumption data measured through a series of road tests was available. The results obtained made it possible to evaluate the vehicle's performance and energy consumption under realistic driving conditions, demonstrating the effectiveness of the model developed and its potential applicability for simulating other travel scenarios. Furthermore, the simulator is a tool that can easily be modified to study the behavior of other electric vehicle models.