Development of a digital twin for the disassembly, sorting and reassembly process of heavy load electric vehicle batteries

This thesis is dedicated to exploring the essential requirements and potential advancements in the digitalization of disassembly and reassembly processes for second-life batteries extracted from heavy-duty electric vehicles. The core of this study revolves around the design and development of a digital twin, encompassing its structural framework, data architecture, and communication technologies essential for seamless real-world integration. The overarching objective is to construct a digital twin that is not only highly realistic and traceable but also fully integrated within an industrial setting. Particular emphasis is placed on the digital twin of the battery system, envisaged as an aggregation of independent yet interconnected digital assets. This design ensures utmost flexibility in the re-assembly procedure and enables consistent traceability throughout the battery's lifecycle. The thesis delves deeply into the disassembly and reassembly processes, analyzing the prospects and challenges inherent in their digital transformation. Furthermore, the thesis elaborates on the data structure and software architecture required to effectively link all participants involved in the disassembly and reassembly phases. By doing so, it aims to offer a comprehensive framework for the digital twin, enhancing both operational efficiency and accuracy in these critical processes. This abstract encapsulates the essence of the research, underscoring its potential impact on the field of battery lifecycle management in the context of electric vehicles.

Questa tesi è dedicata all'esplorazione dei requisiti essenziali e dei potenziali progressi nella digitalizzazione dei processi di disassemblaggio e riassemblaggio delle batterie alla fine della loro prima vita estratte da veicoli elettrici pesanti. Il nucleo di questo studio ruota attorno alla progettazione e allo sviluppo di un gemello digitale, che comprende la sua struttura, l'architettura dei dati e le tecnologie di comunicazione essenziali per una perfetta integrazione nel mondo reale. L'obiettivo generale è quello di costruire un gemello digitale che non solo sia altamente realistico e tracciabile, ma anche pienamente integrato in un contesto industriale. Particolare enfasi è posta sul gemello digitale del sistema di batterie, concepito come un'aggregazione di asset digitali indipendenti ma interconnessi. Questo progetto assicura la massima flessibilità nella procedura di rimontaggio e consente una tracciabilità coerente durante l'intero ciclo di vita della batteria. La tesi approfondisce i processi di disassemblaggio e riassemblaggio, analizzando le prospettive e le sfide inerenti alla loro trasformazione digitale. Inoltre, la tesi elabora la struttura dei dati e l'architettura software necessarie per collegare efficacemente tutti i partecipanti alle fasi di disassemblaggio e riassemblaggio. In questo modo, si intende offrire un quadro completo per il gemello digitale, migliorando sia l'efficienza operativa che l'accuratezza di questi processi critici.