Improved test setup for capacity evaluation for different temperatures and aging conditions

This thesis will focus on the characterization of the lithium-polimer batteries initially conducted at room temperature, and later with one battery at room temperature and the other at different one. An analysis regarding the behavior of the Lithium Ion Batteries (LIBs) at room and high temperature was made in order to understand how the temper- ature can influence the performance of this kind of batteries. In this work an analysis with increasing temperature was made in order to analyze the trend of the performance. This was performed using a setup with a single LanchXL-F28069M Control Board mod- ule managing both batteries. The temperature-dependant test were performed using a Julabo Heater, and then with the acquired current signal an estimation of the capacity was made for both batteries. Some issues arose and were evident during data recording, as a change in the event of charge or discharge of one battery influence the control of the other cycle, this is mainly related to some problems regarding the measurement made by the ADC of the LanchXL- F28069M Control Board. The focus then shifted to creating a setup with two independent modules, capable of managing the charge and discharge of each battery separately without any deviations on the reference signals. Modifications were made both at the hardware level and in the software to address these issues. The new setup is made up of two Control Board, one for each battery. Each Control Board will control the associated BOOSTXL-DRV8323RS Three phase Inverter used for manage the entire charge/discharge process. Some consideration can be made regarding the new configuration, in fact it works in a proper way and was able to improve the overall stability of the system; however, some issues still remain. Temperature tests were conducted regardless, and further considerations were made.

Il main focus di questa tesi è la caratterizzazione delle batterie ai polimeri di litio in- izialmente condotta a temperatura ambiente, e successivamente con una batteria a tem- peratura ambiente e l’altra a una temperatura diversa. È stata condotta un’analisi riguardante il comportamento delle batterie agli ioni di litio (LIBs) a temperatura am- biente e ad alta temperatura per comprendere come la temperatura possa influenzare le prestazioni di questo tipo di batterie. In questo lavoro è stata realizzata un’analisi in- nalzando la temperatura di una batteria per esaminare l’andamento delle prestazioni e fare un confronto. Questo è stato effettuato utilizzando un setup con un singolo modulo di controllo LanchXL-F28069M per gestire entrambe le batterie. I test dipendenti dalla temperatura sono stati effettuati utilizzando un riscaldatore Julabo e, con il segnale di corrente acquisito, è stata fatta una stima della capacità per entrambe le batterie. Sono emersi alcuni problemi evidenti durante la registrazione dei dati, poiché un cam- biamento nell’evento di carica o scarica di una batteria influenzava il controllo dell’altro ciclo, principalmente a causa di problemi legati alla misurazione effettuata dall’ADC del modulo di controllo LanchXL-F28069M. L’attenzione si è quindi spostata sulla creazione di un setup con due moduli indipendenti, capaci di gestire la carica e la scarica di ciascuna batteria separatamente senza deviazioni sui segnali di riferimento. Sono state apportate modifiche sia a livello hardware che software per cercare di risolvere e mitigare questi problemi. Il nuovo setup è composto da due moduli di controllo, uno per ciascuna batteria. Ogni modulo di controllo gestisce l’inverter trifase BOOSTXL-DRV8323RS associato per l’intero processo di carica/scarica della rispettiva batteria. Alcune considerazioni possono essere fatte sulla nuova configurazione, che funziona correttamente e ha permesso di migliorare la stabilità complessiva del sistema; tuttavia, permangono ancora alcuni problemi. I test di temperatura sono stati comunque condotti e sono state fatte ulteriori considerazioni.