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Il presente elaborato descrive la realizzazione di un set up sperimentale e di una campagna di test per lo studio di una batteria agli alidi metallici e sodio, allo scopo di ricavare i dati necessari allo sviluppo di un Battery Management System(BMS) specifico per questo tipo di batterie. È necessario procedere alla raccolta di tali dati in quanto è una batteria ancora poco diffusa, con la conseguente penuria di dati nella letteratura scientifica. Tale tipologia di batteria attualmente è prodotta da solo due compagnie in tutto il mondo, la FZSonick® e la General Electric, ma in futuro sarà una più che valida alternativa alle batterie attuali.
Per la realizzazione dei test è stata acquistata una batteria commerciale. Dopo averne studiato le caratteristiche nominali, è stato allestito il set up di misura per studiarla in modo approfondito.
Il set up realizzato ha permesso la raccolta di una notevole mole di dati, analizzati e archiviati mediante gli script di calcolo di MATLAB®. Dall’analisi dei dati sono stati estratti tutti i parametri necessari allo sviluppo del BMS, tra cui i dati necessari per lo sviluppo di un modello elettrico accurato della batteria, non ancora presente in letteratura.
I test svolti sono stati pensati per preservare l’integrità della batteria durante il test effettivo.
Attraverso i dati raccolti è stato possibile ricavare informazioni anche sul BMS commerciale attualmente montato sulla batteria, andando a denotare i problemi dell’architettura attualmente proposta per poi risolverle nel BMS attualmente in sviluppo.
Il set up durante lo svolgimento dei test ha necessitato di una caratterizzazione approfondita per andare ad assicurare la validità dei dati raccolti.
Per il controllo del set up e l’automatizzazione di alcune misure è stata realizzata un’interfaccia specifica nell’ambiente di programmazione LabVIEW, che consente di monitorare il test durante lo svolgimento, controllare le attrezzature, raccogliere i dati e eseguire semplici procedure di test automatizzate.
Gli obbiettivi preposti sono stati raggiunti, delineando in modo preciso le modalità di funzionamento della batteria e del suo BMS durante ogni test. Sarà quindi possibile realizzare un BMS in grado di controllare la batteria in ogni condizione
di funzionamento prevista.
Per la prima volta è stato svolto un lavoro di caratterizzazione di una batteria di questo tipo, non di una singola cella come riportato nella letteratura, ma un’analisi di tutte le problematiche che si verificano quando più celle si trovano a lavorare
insieme.
Lo studio della chimica della cella è stato fondamentale per giustificare il comportamento della batteria durante i test.
Quindi l’elaborato è così composto:
capitolo 1: Viene introdotto il problema della ricerca di un altro accumulatore elettrochimico alternativo al litio, proponendo le batterie ZEBRA, che necessitano dello sviluppo di un BMS idoneo. È inoltre presente una descrizione delle funzionalità di un BMS per capire cosa si sta sviluppando;
capitolo 2: Viene presentata la chimica delle batterie agli alidi metallici e sodio, le problematiche relative alla realizzazione di una batteria e la descrizione della batteria commerciale scelta per i test.
capitolo 3: Viene presentato il set up di misura usato per i test;
capitolo 4: Vengo presentati i test effettuati sulla batteria;
capitolo 5: Vengono presentati i metodi di elaborazione utilizzati per raccogliere ed elaborare i dati;
capitolo 6: Vengono riportati tutti i risultati dei test con la relativa analisi.