FREE-MOST: Generatori lineari free piston per applicazioni automotive: modellistica, controllo e testing

Il generatore lineare free-piston (FPLG, Free Piston Linear Generator) si basa su una camera a combustione cilindrica condivisa da due pistoni in opposizione, ciascuno collegato in asse con un generatore elettrico lineare. Il sistema consente la conversione dell’energia meccanica prodotta dalla combustione in energia elettrica disponibile a bordo veicolo. La riduzione di organi meccanici rispetto ai veicoli tradizionali, consente una riduzione di ingombri e perdite per attrito, migliorando così l’efficienza della conversione energetica anche rispetto a sistemi comparabili come i veicoli a fuel-cell.
Il progetto FREE-MOST si pone l’obiettivo di modellare, simulare, controllare e validare sperimentalmente una configurazione di FPLG su scala laboratorio, con particolare attenzione al sottosistema elettrico. A partire dal dimensionamento dei singoli componenti e dalla descrizione matematica delle dinamiche in gioco, sarà realizzato un modello modulare a parametri concentrati, adatto alla simulazione del sistema FPLG in ambiente Matlab/Simulink. L’analisi numerica del modello consentirà una valutazione preliminare del comportamento e delle prestazioni del sistema, sia in regime stazionario che nei transitori. La fase successiva consiste nella progettazione di un sistema di controllo in grado di regolare il FPLG in diverse condizioni operative. La linea sperimentale del progetto, infine, prevede la fornitura di un FPLG completo di sistema di controllo, l’allestimento in laboratorio dedicato preassemblato e lo sviluppo di test per valutare le prestazioni del sistema e regolare i parametri di controllo, anche a partire dall’analisi numerica del digital-twin sviluppato nelle precedenti fasi progettuali.
Il progetto consentirà il consolidamento delle conoscenze di base per la progettazione e il controllo di un FPLG, la validazione dei modelli sviluppati e la definizione delle linee guida per futuri sviluppi da condividere con altri partner coinvolti nell’ambito del MOST.