LiBAT: Un sistema de batería de CA de alto rendimiento para aplicaciones de transporte
Autores: Cárdenas Miranda, Alejandro; Dahlhaus, Jan; Dordevic, Obrad; Eckhardt, Julia; Faessler, Victor; Le-Peuvedic, Jean-Marc; Riley, Paul Howard; Wasner, Josef
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
LiBAT: Un sistema de batería de CA de alto rendimiento para aplicaciones de transporte
Categoría
Procesos industriales
Subcategoría
Diseño de procesos industriales
Palabras clave
Diseño de baterías
Aplicaciones de transporte de alto rendimiento
Inversor multinivel
Peso
Modularidad
Escalabilidad
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 17
Citaciones: Sin citaciones
El documento propone un diseño de batería novedoso para aplicaciones de transporte de alto rendimiento que es enfriado por inmersión y conmutado por un inversor multinivel. Se presentan las ventajas del diseño de batería de CA propuesto en términos de peso, modularidad, escalabilidad, rendimiento, fiabilidad y seguridad. Para demostrar la aplicabilidad del diseño, se aborda un caso de uso de un planeador eléctrico. El sistema de batería derivado se evalúa mediante análisis teóricos, simulación y prototipado. Las simulaciones mostraron que los módulos de electrónica de potencia del inversor multinivel (MLI) utilizado podían hacer funcionar con éxito el motor sin electrónica de potencia adicional y cargar baterías desde una fuente de 110 V CA. La implementación del prototipo con una hélice impulsada por motor demostró niveles de potencia de hasta 3.3 kW, con un comportamiento de acuerdo con las simulaciones. Se derivaron directrices para avanzar aún más en el nivel de preparación tecnológica, incluyendo estrategias de control y diseño de hardware, para superar las limitaciones en la realización del prototipo que no se pudieron abordar dentro del presupuesto del proyecto. Finalmente, se sugieren temas de investigación para evaluar métricas de rendimiento adicionales, como la eficiencia y el comportamiento de envejecimiento.
Descripción
El documento propone un diseño de batería novedoso para aplicaciones de transporte de alto rendimiento que es enfriado por inmersión y conmutado por un inversor multinivel. Se presentan las ventajas del diseño de batería de CA propuesto en términos de peso, modularidad, escalabilidad, rendimiento, fiabilidad y seguridad. Para demostrar la aplicabilidad del diseño, se aborda un caso de uso de un planeador eléctrico. El sistema de batería derivado se evalúa mediante análisis teóricos, simulación y prototipado. Las simulaciones mostraron que los módulos de electrónica de potencia del inversor multinivel (MLI) utilizado podían hacer funcionar con éxito el motor sin electrónica de potencia adicional y cargar baterías desde una fuente de 110 V CA. La implementación del prototipo con una hélice impulsada por motor demostró niveles de potencia de hasta 3.3 kW, con un comportamiento de acuerdo con las simulaciones. Se derivaron directrices para avanzar aún más en el nivel de preparación tecnológica, incluyendo estrategias de control y diseño de hardware, para superar las limitaciones en la realización del prototipo que no se pudieron abordar dentro del presupuesto del proyecto. Finalmente, se sugieren temas de investigación para evaluar métricas de rendimiento adicionales, como la eficiencia y el comportamiento de envejecimiento.