Collaudo di un pacco batterie Nissan Leaf second-life per accumulo stazionario
Alexander Rink
Tallinn University of Technology (TalTech)
July 24, 2026
Il riutilizzo delle batterie dei veicoli elettrici offre una soluzione concreta per estenderne il valore oltre l'uso automobilistico, ma il loro stato deve essere verificato con cura prima della messa in servizio. Questo case study analizza un pacco batterie "second-life" di una Nissan Leaf attraverso il monitoraggio del comportamento di carica, delle soglie di tensione e dei dati interni. Utilizzando il sistema Dewesoft Obsidian R8, lo studio illustra un metodo affidabile per accertarne sicurezza e prestazioni prima dell'integrazione in una microrete in corrente continua (DC).
Perché le batterie per veicoli elettrici "second-life" richiedono collaudi
I veicoli elettrici (EV) sono sempre più diffusi, ma le loro batterie agli ioni di litio hanno una vita utile limitata nell'impiego automobilistico. Quando un pacco batterie scende a circa il 70–80% della sua capacità originaria, può non soddisfare più le esigenze dinamiche di un veicolo. Tuttavia, può risultare ancora pienamente idoneo per applicazioni meno gravose, come l'accumulo stazionario di energia.
Prima del riutilizzo, la batteria deve essere collaudata con estrema attenzione, poiché le sue condizioni effettive possono essere incerte e potrebbero essere presenti danni occulti. Il riutilizzo delle batterie usate consente quindi di estenderne la vita utile, ridurre i rifiuti e valorizzarle in un secondo ciclo di vita.
Ho effettuato il collaudo di una batteria Nissan Leaf da 24 kWh per valutarne il possibile impiego nella microrete locale in corrente continua del Politecnico di Tallinn (TalTech). Prima di collegare il pacco alla rete come unità di accumulo stazionario, è stato necessario monitorarne il comportamento durante la carica per confermare che operasse in condizioni di sicurezza ed entro un intervallo di tensione adeguato. Per questa attività è stato impiegato il data logger OBSIDIANR8 per registrare il ciclo di carica e i dati del bus CAN.
Batterie di EV di seconda vita per l'accumulo stazionario di energia
Crescita degli EV e della domanda di accumulo energetico
La rapida diffusione dei veicoli elettrici è strettamente correlata alle politiche climatiche e alla più ampia elettrificazione dei trasporti. In Europa, il Green Deal europeo sta guidando la transizione verso la neutralità climatica e una più marcata riduzione delle emissioni [1]. Anche a livello globale, l'adozione degli EV sta accelerando: secondo l'Agenzia Internazionale dell'Energia (IEA), nel 2024 sono state vendute oltre 17 milioni di auto elettriche, pari a più del 20% delle vendite totali di nuove autovetture [2].
Parallelamente, l'espansione delle energie rinnovabili sta incrementando la domanda di sistemi di accumulo a batteria. L'IEA stima che le rinnovabili forniranno il 43% dell'elettricità globale entro il 2030, con le fonti variabili, come fotovoltaico ed eolico, destinate a raddoppiare fino al 27% [3]. Per sostenere questa transizione sarà necessario sestuplicare la capacità globale di stoccaggio energetico, portandola a 1.500 GW entro il 2030, con le batterie a rappresentare circa il 90% di tale incremento [4]. Questa tendenza è già evidente sul mercato, dove la domanda di accumulo stazionario su batteria è cresciuta di oltre il 60% all'anno negli ultimi due anni [5].
Questi sviluppi offrono una valida giustificazione tecnica ed economica al riutilizzo delle batterie per EV nell'accumulo stazionario. I pacchi batterie dismessi conservano spesso il 70–80% della loro capacità iniziale, che li rende idonei ad applicazioni quali l'assorbimento delle fluttuazioni da rinnovabili, il taglio dei picchi di domanda e l'alimentazione di emergenza [6]. Tuttavia, non possono essere reimpiegati in sicurezza senza un'adeguata valutazione: lo storico operativo è spesso incompleto e possono celarsi danni interni o un degrado disomogeneo tra le celle. Per questo motivo, verifiche tecniche e controlli di sicurezza approfonditi sono indispensabili prima della messa in servizio.
Il potenziale è notevole: una batteria per EV di seconda vita può rimanere operativa nell'accumulo stazionario fino a ulteriori dieci anni dopo il disservizio a bordo veicolo [7]. Le batterie "second-life" consentono così di rispondere a due sfide cruciali in un colpo solo: gestire il crescente numero di accumulatori automobilistici dismessi e soddisfare la crescente domanda di accumulo per gli impianti a fonti rinnovabili.
Il Gruppo di Ricerca in Elettronica di Potenza del TalTech sta studiando l'integrazione di batterie per EV di seconda vita all'interno di una microrete locale DC. In questo contesto, è in corso il collaudo di un pacco batterie Nissan Leaf per accertare se possa operare in modo sicuro e affidabile come sistema di accumulo stazionario. Il data logger Dewesoft Obsidian R8 è stato scelto per l'acquisizione dati in virtù della sua capacità di combinare misure precise di alta tensione e bassa corrente con la connettività CAN per la lettura diretta dei dati dal BMS del pacco.
Obiettivi di sicurezza e intervallo operativo della batteria
Verifica della sicurezza prima dell'integrazione in rete
L'obiettivo del progetto era valutare un pacco batterie Nissan Leaf "second-life" da 24 kWh prima della sua integrazione nella microrete locale DC del TalTech. La microrete combina generazione fotovoltaica in loco e carichi in corrente continua; la batteria è destinata a supportare le funzioni di peak shaving, load shifting e alimentazione di backup in caso di emergenza. Prima dell'installazione definitiva, era necessario accertare che il pacco potesse operare in totale sicurezza, all'interno di una finestra di tensione appropriata e senza incorrere in un degrado accelerato.
Un test preliminare aveva già individuato una finestra di tensione più ristretta per l'esercizio sicuro della batteria. Il mio compito è stato validare questo intervallo registrando un ciclo di carica completo e analizzando le tensioni delle singole celle, la tensione totale del pacco, la corrente di carica e l'energia immessa. Per farlo, ho impiegato il data logger Dewesoft Obsidian R8 equipaggiato con moduli di condizionamento del segnale plug-and-play per misurare alta tensione e corrente, decodificando parallelamente i messaggi CAN del BMS tramite uno script personalizzato in C++.
Setup di prova e acquisizione dati della batteria
Pacco batterie e connessione CAN del BMS
La Figura 2 mostra il setup di misura elettrica utilizzato per la prova di carica della batteria.
Un elemento chiave della configurazione è la comunicazione tra il BMS del pacco batterie e Dewesoft OBSIDIAN R8 data logger.
Il bus CAN del BMS è collegato alla porta CAN1 dell'OBSIDIAN R8 mediante un doppino intrecciato. Questo collegamento è fondamentale perché consente all'Obsidian di acquisire i dati del BMS direttamente dal pacco batterie durante l'intero ciclo di carica
Misura di alta tensione e corrente
Parallelamente, il pacco batterie della Nissan Leaf (BAT_1) è collegato all'alimentatore bidirezionale (PSU_1): il polo positivo della batteria attraversa l'adattatore di misura di corrente DSLi-20A prima di raggiungere l'alimentatore, mentre il polo negativo è collegato in modo diretto
Ho misurato la tensione ai morsetti della batteria tramite conduttori con connessione Kelvin, utilizzando l'amplificatore multicanale del modulo IOLITEir con ingresso ad alta tensione installato sull'OBSIDIAN. Ho misurato la corrente di carica tramite l'adattatore DSLi-20A, convogliandone il segnale all'OBSIDIAN mediante l'ingresso DSUB9.
L'OBSIDIAN R8 si è dimostrato ideale per questo impiego, poiché ha consentito di centralizzare tutte le principali grandezze di misura della batteria all'interno di un unico sistema.
In questo progetto, il vantaggio principale è risieduto nella capacità di registrare in sincrono i dati CAN del BMS e le misure elettriche dirette. Ciò ha reso possibile monitorare non solo la tensione complessiva e la corrente di carica del pacco, ma anche i parametri interni gestiti dal BMS durante la carica.
Inoltre, la funzione matematica di integrazione in Dewesoft è stata utilizzata per calcolare l'energia effettivamente immessa nel pacco durante la sessione di ricarica.
Per caricare la batteria è stato impiegato un alimentatore bidirezionale ITECH IT6012C-500-80, rivelatosi la soluzione ideale grazie alla possibilità di impostare la commutazione automatica tra le modalità a corrente costante (CC) e a tensione costante (CV).
Procedura di collaudo della carica della batteria second-life
La procedura di prova si è articolata nelle seguenti fasi:
Pre-test check: Prima di avviare il test di ricarica, ho utilizzato il Dewesoft Obsidian R8 per leggere i dati CAN del BMS in tempo reale. In questa fase avevo già decodificato i messaggi CAN prioritari, completando la predisposizione del software. Questo controllo preventivo ha permesso di escludere anomalie evidenti o condizioni di guasto prima dell'avvio della carica, rilevando tempestivamente eventuali tensioni di cella anomale (troppo basse o troppo alte) o altri valori sospetti nei registri del BMS.
Configurazione hardware: Ho collegato il pacco batterie Nissan Leaf al sistema di acquisizione Dewesoft Obsidian R8 e all'alimentatore bidirezionale. La tensione totale del pacco è stata acquisita tramite l'ingresso IOLITEir HV, la corrente di carica mediante l'adattatore DSLi-20A e i dati del BMS attraverso la porta CAN1 dell'Obsidian.
Configurazione Software: All'interno di DewesoftX, ho configurato i canali di misura per tensione, corrente e porta CAN1. Poiché il database DBC standard della Nissan Leaf non copriva tutte le necessità di analisi, ho integrato uno script C personalizzato direttamente nell'ambiente Dewesoft per decodificare i frame CAN in chiaro. L'impiego dello script in C è stato lineare e ha velocizzato notevolmente il flusso di lavoro. Ho quindi applicato la funzione matematica di integrazione a tensione e corrente per determinare l'energia erogata alla batteria durante la carica. Infine, ho impostato i trigger di salvataggio per registrare esclusivamente i parametri critici: tensione di pacco, corrente di carica, tensioni delle singole celle, energia calcolata e stima dello stato di carica (SoC), inteso come percentuale di carica residua rispetto alla capacità nominale.
Procedura di ricarica: La batteria è stata caricata da 360 V a 395 V in modalità a corrente costante (CC) a 10 A. L'alimentatore è stato programmato per commutare automaticamente in modalità a tensione costante (CV) al raggiungimento della soglia di 395 V; la carica è poi proseguita fino al decadimento della corrente a 5 A. Lungo l'intero processo, DewesoftX ha registrato tensione e corrente misurate, integrato il calcolo dell'energia e decodificato i pacchetti CAN del BMS.
Esportazione e analisi dei dati: Conclusa la sessione, ho esportato il dataset registrato in formato MATLAB (.mat) per le analisi di dettaglio. I dati esportati sono stati poi processati in ambiente MATLAB per generare i grafici riportati nella successiva sezione dei risultati.
Durante il test di carica ho impostato una schermata di misura dedicata in DewesoftX per monitorare lo stato della batteria in tempo reale (Figura 3). La porzione centrale del display è stata riservata alle tensioni delle singole celle, rappresentate con indicatori digitali indipendenti: questa impostazione ha permesso di confrontare all'istante le tensioni tra le celle, individuando subito eventuali sbilanciamenti o anomalie (outlier) in fase di ricarica. Sul lato destro dello schermo, la tensione totale e la corrente del pacco sono state visualizzate tramite indicatori analogici a quadrante, fornendo un riscontro visivo immediato della dinamica complessiva del pacco batterie.
Risultati del test della batteria e analisi dell'intervallo operativo
Sicurezza della tensione di cella nei 96 gruppi di celle
La Figura 4 mostra l'andamento della tensione di tutti i 96 gruppi di celle all'interno dell'intervallo ristretto di stato di carica (SoC) adottato durante il collaudo. Il riscontro fondamentale è che ogni singola cella si è mantenuta costantemente entro una finestra di tensione di sicurezza per l'intera durata del ciclo di carica.
Uno studio del 2024 dedicato alle batterie Nissan Leaf di prima generazione ha impiegato un range di tensione di cella compreso tra 2,8 V e 4,2 V [8]. Nel nostro test, le tensioni minime di cella si attestavano intorno a circa 3,55 V a inizio carica, mentre le massime hanno raggiunto solo 4,10–4,11 V al termine del ciclo. Questi valori sono rimasti ampiamente al di sopra della soglia minima e con un rassicurante margine di sicurezza al di sotto del limite superiore.
L'intervallo di tensione del pacco selezionato (da 360 V a 395 V) si è pertanto confermato conservativo e sicuro. Nessun gruppo di celle si è avvicinato a condizioni critiche di sovratensione (overvoltage) o sottotensione (undervoltage). Il disallineamento più accentuato tra le tensioni delle singole celle si è manifestato a bassi stati di carica; proseguendo con la ricarica, i valori di tensione sono andati via via uniformandosi e compattandosi.
Dato che nessuna cella ha mai raggiunto una regione operativa critica, la batteria potrebbe ancora offrire una quota di capacità utile al di sotto dell'attuale soglia minima di tensione. Tale possibilità andrà comunque validata attraverso ulteriori prove di scarica prima di valutare un ampliamento dell'intervallo operativo.
La Figura 5 mostra la capacità della batteria, la tensione e la corrente del pacco lungo l'intervallo di stato di carica selezionato. L'elemento più evidente è la transizione dalla carica a corrente costante (CC) a quella a tensione costante (CV), evidenziata dalla linea verticale rossa.
Durante la fase CC, la corrente di carica rimane stabile a 10 A. Dopo il passaggio alla fase CV, la corrente diminuisce gradualmente fino a 5 A; raggiunta questa soglia, il processo di ricarica è stato interrotto intenzionalmente.
La tensione del pacco sale rapidamente a valori bassi di stato di carica, per poi iniziare a stabilizzarsi man mano che si avvicina al limite superiore di tensione: si tratta del tipico andamento di una batteria agli ioni di litio. Nel frattempo, l'energia accumulata continua a crescere per l'intera durata della prova, raggiungendo circa 9,4 kWh al termine dell'intervallo operativo selezionato.
Una quota significativa di quest'energia viene immagazzinata durante la fase CC. Al momento della transizione da CC a CV, la batteria aveva già assorbito circa 6,3 kWh, pari a circa due terzi dell'energia complessiva immessa durante il test. La batteria continua ad accumulare energia anche durante la fase CV, ma a un ritmo più lento per via della progressiva riduzione della corrente di carica. Ciò dimostra che la porzione superiore dell'intervallo di tensione fornisce ancora capacità utile, sebbene la ricarica risulti meno efficiente in termini di tempo.
L'asse dello stato di carica nella Figura 5 rappresenta unicamente la finestra operativa selezionata tra 360 V e 395 V, non l'intera scala di stato di carica registrata dal BMS. Di conseguenza, la transizione da CC a CV rilevata intorno al 60% fa riferimento al 60% della specifica finestra di prova, e non al 60% della reale capacità totale utilizzabile della batteria.
Conclusioni: idoneità per l'accumulo stazionario di energia
Questo lavoro ha dimostrato che lo stato di un pacco batterie Nissan Leaf "second-life" può essere valutato con efficacia tramite il Dewesoft Obsidian R8 prima di reimpiegare l'unità per l'accumulo stazionario di energia. Il setup di misura ha registrato in sincrono i dati CAN del BMS e le misure dirette della tensione del pacco e della corrente di carica. Inoltre, la funzione matematica di integrazione di Dewesoft è stata impiegata per quantificare l'energia immessa nella batteria durante la carica, offrendo un quadro chiaro sia delle prestazioni elettriche complessive sia del comportamento interno delle celle.
Tensioni di cella in sicurezza e capacità residua
I risultati confermano che l'intervallo operativo selezionato (da 360 V a 395 V) garantisce condizioni di totale sicurezza per questa batteria. Tutti i 96 gruppi di celle sono rimasti all'interno dei limiti operativi sicuri per l'intera durata del ciclo di carica. Le tensioni minime rilevate si sono attestate attorno a 3,55 V, mentre le massime hanno raggiunto solo 4,10–4,11 V.
L'analisi indica inoltre che il limite inferiore di tensione era particolarmente prudenziale (conservativo). Nessun gruppo di celle si è avvicinato a una condizione di sottotensione (undervoltage), suggerendo che al di sotto dell'attuale soglia minima sia presente un'ulteriore quota di capacità utile, da convalidare attraverso successive prove di scarica.
Il profilo di ricarica si è rivelato regolare e conforme alle caratteristiche tipiche della chimica agli ioni di litio. La corrente si è mantenuta stabile a 10 A durante la fase a corrente costante (CC), per poi diminuire progressivamente fino a 5 A nella successiva fase a tensione costante (CV). Al termine della prova, la batteria ha accumulato circa 9,4 kWh all'interno della finestra operativa definita; circa 6,3 kWh di quest'energia erano già stati immagazzinati prima della transizione da ricarica CC a CV.
Nel complesso, il pacco batterie ha evidenziato un comportamento affidabile e prevedibile entro l'intervallo di tensione impostato. I dati raccolti convalidano la fattibilità del riutilizzo del pacco per l'accumulo stazionario second-life. Le attività future dovranno includere test di scarica profonda e prove di ciclaggio ripetuto per definire con precisione la finestra operativa ottimale per il funzionamento a lungo termine.
Bibliografia
“The European Green Deal - European Commission.” Accessed: Mar. 31, 2025. [Online].
“Global EV Outlook 2025,” 2025.
“Renewable electricity – Renewables 2025 – Analysis - IEA.” Accessed: Apr. 14, 2026. [Online].
“Outlook for battery demand and supply – Batteries and Secure Energy Transitions – Analysis - IEA.” Accessed: Apr. 14, 2026. [Online].
“The battery industry has entered a new phase – Analysis - IEA.” Accessed: Apr. 14, 2026. [Online].
“Challenges and opportunities for second-life batteries: Key technologies and economy - ScienceDirect.” Accessed: Apr. 14, 2026. [Online].
“Second-life EV batteries for stationary storage applications in Local Energy Communities - ScienceDirect.” Accessed: Apr. 14, 2026. [Online].
“Evaluation of the second-life potential of the first-generation Nissan Leaf battery packs in energy storage systems - ScienceDirect.” Accessed: Apr. 23, 2026. [Online].