Impact of the V2G ancillary services on the vehicle's battery and power electronics

Il primo obiettivo di questa tesi è stato quello di analizzare lo stato dell’arte nel campo della mobilità elettrica, sia per quanto riguarda i componenti On-Board di veicoli BEVs/PHEVs, sia per quanto riguarda le strutture Off-board necessarie per la ricarica delle batterie. Successivamente, dopo aver caratterizzato i principali servizi Vehicle-to-Grid (in particolare i cosiddetti servizi ancillari), con le loro peculiarità, caratteristiche e i relativi vantaggi/svantaggi, è stato possibile identificare quali gap tecnologici è necessario colmare per poter implementare tali servizi in maniera efficace ed efficiente. Partendo dall’elettronica di potenza, sono state individuate delle configurazioni adatte, in termini di hardware, strategie di controllo e taglie di potenza, tenendo presente la duplice funzione di carica del veicolo e supporto della rete elettrica. Un ulteriore analisi ha focalizzato l’attenzione sul sistema che maggiormente potrebbe limitare la diffusione dei veicoli elettrici e dei servizi V2G: è stata perciò inserita un’ampia descrizione delle batterie adatte ad un utilizzo nel settore dei trasporti (sia a livello di celle che a livello di moduli), con particolare attenzione alla tecnologia agli ioni di litio, permettendo di caratterizzare tale sistemi, i relativi componenti ausiliari (Battery Management System, Thermal Management System…) e le logiche di controllo al loro interno. Continuando su questo tema è stato necessario assicurare che le applicazioni V2G riducessero al minimo (idealmente a zero) l’impatto sul pacco batterie che, in particolare su veicoli BEVs è già sottoposto a condizioni operative che determinano una riduzione marcata di performance e vita utile. Per questo motivo è stata condotta una ricerca bibliografica che ha permesso di selezionare i principali fattori che influenzano l’invecchiamento delle batterie agli ioni di litio, e di determinare sia le condizioni di stoccaggio che quelle operative in maniera da minimizzare l’eventuale deterioramento aggiuntivo causato dall’utilizzo nelle applicazioni V2G.