Método de dimensionamiento AD-HOC para baterías de iones de litio en vehículos eléctricos considerando sus parámetros mecánicos y un perfil de conducción

Joaquín Domínguez Zenteno; Manuel de Jesús López Pérez; Francisco Ronay López Estrada; Samuel Gómez Peñate; Guillermo Valencia Palomo

doi:10.61117/ipsumtec.v6i5.208

Autores/as

Joaquín Domínguez Zenteno Tecnológico Nacional de México https://orcid.org/0000-0003-1907-6120
Manuel de Jesús López Pérez Tecnológico Nacional de México https://orcid.org/0000-0001-6565-6404
Francisco Ronay López Estrada Tecnológico Nacional de México https://orcid.org/0000-0002-8724-335X
Samuel Gómez Peñate Tecnológico Nacional de México https://orcid.org/0000-0002-0297-1439
Guillermo Valencia Palomo Tecnológico Nacional de México https://orcid.org/0000-0002-3382-8213

DOI:

https://doi.org/10.61117/ipsumtec.v6i5.208

Palabras clave:

Dimensionamiento, Baterías de iones de litio, Vehículo eléctrico, Electrónica de potencia

Resumen

En este trabajo de investigación se propone un método de dimensionamiento “Ad-Hoc” para baterías de iones de litio (Li-Ion) para vehículos eléctricos. El método considera los parámetros mecánicos del vehículo, así como el perfil de conducción del mismo para cumplir un desempeño esperado por éste. Se desarrolló una herramienta en MATLAB para la estimación del requerimiento de potencia y de energía para el vehículo eléctrico (VE) que permite especificar la capacidad del motor eléctrico y dimensionar el banco de baterías para cumplir una autonomía especifica del mismo. Por lo que, los resultados de esta investigación pueden servir de guía para la especificación de componentes electromecánicos del vehículo eléctrico, así como el tamaño final

En este trabajo de investigación se propone un método de dimensionamiento “Ad-Hoc” para baterías de iones de litio (Li-Ion) para vehículos eléctricos. El método considera los parámetros mecánicos del vehículo, así como el perfil de conducción del mismo para cumplir un desempeño esperado por éste. Se desarrolló una herramienta en MATLAB para la estimación del requerimiento de potencia y de energía para el vehículo eléctrico (VE) que permite especificar la capacidad del motor eléctrico y dimensionar el banco de baterías para cumplir una autonomía específica del mismo. Por lo que, los resultados de esta investigación pueden servir de guía para la especificación de componentes electromecánicos del vehículo eléctrico, así como el tamaño final del banco de baterías, para que éstas entreguen la energía requerida de acuerdo al desempeño esperado del vehículo seleccionado y su perfil de conducción.

del banco de baterías, para que éstas entreguen la energía requerida de acuerdo al desempeño esperado del vehículo seleccionado y su perfil de conducción.

Descargas

Los datos de descargas todavía no están disponibles.

Métricas

Cargando métricas ...

Citas

Aneke M, Wang M. Energy storage technologies and real life applications-a state of the art review. Appl Energy 2016;179: 350-377. DOI: https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2016.06.097

Anselma, P., Musa, A., Maino, C., Misul, D. et al., "Effect of Temperature Distribution on the Predicted Cell Lifetimes for a Plug-In Hybrid Electric Vehicle Battery Pack," SAE Technical Paper 2022-01-0712, 2022, https://doi.org/10.4271/2022-01-0712. DOI: https://doi.org/10.4271/2022-01-0712

Hua, Y., Zhou, S., Huang, Y., Liu, X., Ling, H., Zhou, X., Zhang, C., Yang, S. “Sustainable value chain of retired lithium-ion batteries for electric vehicles”. 2020, J. Power Sources 478, 228753. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2020.228753

Nitta N, Wu F, Lee JT, Yushin G. “Li ion battery materials: present and future”. Mater Today 2014; 18(5):252-264. DOI: https://doi.org/10.1016/j.mattod.2014.10.040

Akpolat, A.; Yang, Y.; Blaabjerg, F.; Dursun, E.; Kuzucuoglu, A. “Li-ion-based Battery Pack Designing and Sizing for Electric Vehicles under Different Road Conditions”, 2020 International Conference on Smart Energy Systems and Technologies, 2020.

Zhang, X., Li, Z., Luo, L., Fan, Y., & Du, Z. (2022). A review on thermal management of lithium-ion batteries for electric vehicles. Energy, 238, 121652. DOI: https://doi.org/10.1016/j.energy.2021.121652

Mohamed, N., Aymen, F., Altamimi, A., Khan, Z. A., & Lassaad, S. (2022). Power Management and Control of a Hybrid Electric Vehicle Based on Photovoltaic, Fuel Cells, and Battery Energy Sources. Sustainability, 14(5), 2551. DOI: https://doi.org/10.3390/su14052551

Rezaei, H., Abdollahi, S. E., Abdollahi, S., & Filizadeh, S. (2022). Energy management strategies of battery-ultracapacitor hybrid storage systems for electric vehicles: Review, challenges, and future trends. Journal of Energy Storage, 53, 105045. DOI: https://doi.org/10.1016/j.est.2022.105045

Ouramdane, O., Elbouchikhi, E., Amirat, Y., Le Gall, F., & Sedgh Gooya, E. (2022). Home Energy Management Considering Renewable Resources, Energy Storage, and an Electric Vehicle as a Backup. Energies, 15(8), 2830. DOI: https://doi.org/10.3390/en15082830

Al-Saadi, M., Olmos, J., Saez-de-Ibarra, A., Van Mierlo, J., & Berecibar, M. (2022). Fast Charging Impact on the Lithium-Ion Batteries’ Lifetime and Cost-Effective Battery Sizing in Heavy-Duty Electric Vehicles Applications. Energies, 15(4), 1278. DOI: https://doi.org/10.3390/en15041278

M. López-Pérez, A. Claudio-Sánchez, U. Cano-Castillo, F. Loyola-Morales, “Hybrid electric power plant sizing strategy based on ab-initio fuel cell design for weight minimization”, International Journal of Hydrogen Energy, 2020, Volume 45, Issue 41, 21738-21753. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2020.05.157

Zhu, T., Lot, R., Wills, R. G., & Yan, X. (2020). Sizing a battery-supercapacitor energy storage system with battery degradation consideration for high-performance electric vehicles. Energy, 208, 118336. DOI: https://doi.org/10.1016/j.energy.2020.118336

Loyola-Morales, F., López-Pérez, M., Cano-Castillo, U., (2022). El potencial del hidrógeno en el transporte público, Eficiencia Energética, 10, 33, pags: 23-27.

Z. Mokrani, D. Rekioua, N. Mebarki, T. Rekioua, and S. Bacha, “Proposed energy management strategy in electric vehicle for recovering power excess produced by fuel cells,” Int. J. Hydrogen Energy, vol. 42, no. 30, pp. 19556–19575, 2017, doi: 10.1016/j.ijhydene.2017.06.106. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2017.06.106

Y. Chen, ”Running battery electric vehicles with extended range: Coupling cost and energy analysis”, Applied Energy, Vol. 306, Part B, 2022, 118116. DOI: https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2021.118116

“Aumento de costos de baterías afecta a fabricantes de automóviles y amenaza el impulso por el cambio climático”, Bloomberg (2022). Disponible en línea. https://www.bloomberg.com/latam/blog/aumento-de-costos-de-baterias-afecta-a-fabricantes-de-automoviles-y-amenaza-el-impulso-por-el-cambio-climatico/#:~:text=Seg%C3%BAn%20la%20encuesta%20de%20BloombergNEF,al%20nivel%20de%20este%20a%C3%B1o. acceso: 8 de junio de 2023.