Movilidad sostenible. Autobuses Eléctricos | Sustainable mobility. E-Buses FuturEnergy | Diciembre December 2016 www.futurenergyweb.es 61 El modelo resultante combina sub-modelos eléctricos, térmicos y de envejecimiento. La interacción de estos sub-modelos permite predecir el cambio en la capacidad y la resistencia en determinadas condiciones de carga y temperatura a lo largo del tiempo. Paso 3: Verificar el modelo Los experimentos a nivel de celda conforman y verifican el modelo utilizando perfiles de carga realistas. Se trata de un proceso iterativo que debe refinarse. Paso 4: Aplicar el modelo Una vez generado y verificado el modelo, se convierte en una herramienta importante para el análisis de supuestos. La temperatura, la tensión, la energía y la potencia máximas de la batería afectan al dimensionamiento del sistema de baterías. Aunque este proceso no determina el tamaño de la batería, si indica a los responsables y diseñadores como afectan al rendimiento del autobús algunas variaciones clave del tamaño y la refrigeración de la batería. Análisis de escenarios El siguiente análisis de escenarios considera un autobús articulado de 25 t con una capacidad máxima para 80 pasajeros. Trece estaciones de recarga ultrarrápida distribuidas por la ruta de 12 km suministran una potencia de 600 kW durante 20 s. La recarga de final de trayecto es de 400 kW y durante cuatro a cinco minutos. En la Imagen 5 se muestra un perfil de consumo típico del autobús. Los requisitos básicos de la batería de este autobús eléctrico son: • Vida útil de 10 años. • Tensión de carga mínima de 600 V (para garantizar una potencia suficiente para el motor y los sistemas auxiliares y para adaptarse a la infraestructura de recarga). • Temperatura de celda máxima de 60 °C (el electrolito se evapora a mas de 80 °C). • Potencia de recarga de 600 kW durante 20 s (para permitir recargas rápidas) y de 400 kW durante 5 minutos. • Una energía de 46 kWh (para completar un trayecto en una dirección, con reserva para circunstancias excepcionales). Los parámetros para tres supuestos de configuración se recogen en la Imagen 6. Los tres supuestos se analizaron con el modelo térmico, eléctrico y de envejecimiento para predecir las propiedades de vida útil y de final de la vida (EOL). Aquí, el EOL se define como el 80% de la capacidad inicial o el 200% de la resistencia inicial. Los resultados del análisis del modelo se muestran en la Imagen 7. Para el caso de la “energía reducida”, la recarga ultrarrápida de la batería a 600 kW no sería posible al final de la vida, ya que se supera el límite de potencia (con un límite de velocidad C de 8). Podría utilizarse el autobús durante un tiempo recargando la batería al final del trayecto, pero el aumento de la resistencia sería excesivo (210%), lo que daría lugar a una temperatura insegura (T >80 °C en el interior de la celda) y a una tensión mínima inferior a 600 V, insuficiente para accionar el motor y los sistemas auxiliares. En el caso de “refrigeración intensa”, la batería se prestaría a la recarga solo al final del trayecto. The aging model is based on the results of experiments and the quantification of the decline in capacity and rise in resistance expected from the many possible charge / discharge events. The resulting battery model combines the electric, thermal and aging submodels. The interplay of these sub-models can predict the change in capacity and resistance under a given load and temperature over time. Step 3: Verify the model Experiments at cell level inform and verify the model using realistic load profiles. This is an iterative process involving further refinement. Step 4: Apply the model Having generated and verified the model, it becomes an important tool in scenario analysis. The battery’s temperature, voltage, energy and peak power all impact on the dimensioning of a battery system.While this process does not establish how big a battery should be, it does inform decision-makers and designers on how key variations in battery size and cooling influence bus performance. Scenario analysis The following scenario analysis considers a 25 tonne articulated bus with a maximum capacity for 80 passengers. There are 13 flash charging stations distributed along the 12-km route, providing a charging power of 600 kW over 20 seconds. The terminal charging uses 400 kW and takes four to five minutes. A typical load profile of such a bus is shown in Image 5. Key battery requirements for this electric bus include: • 10-year lifetime. • Minimum charge voltage of 600 V (to ensure sufficient power is available for the motor and auxiliary systems and to match the charging infrastructure). • Cell temperature of max. 60°C (the electrolyte evaporates above 80°C). Imagen 4. Parada de autobús con estación de recarga ultrarrápida. Las baterías del autobús reciben una recarga de 600 kW en 15 s durante la parada | Image 4. Bus stop with flash charging station. The bus batteries receive a 15-second 600 kW boost while stopped Imagen 5. Ejemplo de perfil de carga de una batería para un trayecto de 12 km con trece secciones de carga rápida y dos de carga de fin de trayecto | Image 5. Example of a battery load profile for one 12-km round trip with 13 flash charging and 2 terminal charging sections
RkJQdWJsaXNoZXIy Njg1MjYx