• accumulo di energia stazionario
• Batterie agli ioni di litio
• Batterie Second-Life
• bilanciamento dinamico
• dynamic balancing
• Hardware In the Loop
• Lithium-Ion Batteries (LIBs)
• matrice di switch
• Second-Life Batteries
• stationary energy storage
• switch matrix

Per ridurre l'impatto ambientale dei sistemi di accumulo stazionario, numerose ricerche hanno proposto il riutilizzo delle batterie a fine vita dei veicoli elettrici che prendono il nome di batterie Second-Life. Sebbene queste batterie conservino una capacità residua attorno al 70-80% del valore iniziale, la mancanza di uniformità tra i parametri delle singole celle che le compongono, causata da processi di invecchiamento che le degradano in maniera diversa, rappresenta una delle principali sfide nel loro riutilizzo. Il problema può essere attenuato sensibilmente con utilizzo di un sistema di bilanciamento dinamico che trasferisce continuamente carica tra le celle attraverso dei convertitori DC-DC. Il presente lavoro di tesi ha previsto lo sviluppo hardware e firmware di un bilanciatore dinamico. In particolare, è stata progettata e realizzata una scheda elettronica per la selezione delle celle da bilanciare, chiamata matrice di switch. L'attività di ricerca ha incluso la caratterizzazione del sistema sviluppato e l'analisi delle sue prestazioni. Scelto un caso studio, il sistema è stato validato sperimentalmente seguendo un approccio di Hardware In the Loop. Infine, i risultati sono stati confrontati con quelli ottenuti da una piattaforma di simulazione Matlab-Simulink (digital twin) del sistema batteria-bilanciatore.

In literature, several studies have proposed the reuse of end-of-life electric vehicle batteries in stationary energy storage systems, i.e., second-life batteries, to reduce the environmental impact of lithium-ion batteries. The main challenge of second-life batteries is the lack of uniformity in the parameters of their individual cells, caused by aging processes. This problem can be significantly mitigated by the use of a dynamic equalization system. It aims to continuously transfer charge among the battery cells to minimize charge imbalance and improve overall performance. This thesis is focused on the development of a switching matrix to implement dynamic equalization systems. In particular, the hardware and software components of a switching matrix were designed, implemented on a printed circuit board, and characterized. Furthermore, the system was experimentally validated using the Hardware-In-the-Loop approach which mimics a realistic case study. Finally, the results were compared with those obtained from a previously developed Matlab-Simulink simulation platform (digital twin), showing a good correlation.