Movilidad sostenible. Autobuses Eléctricos | Sustainable mobility. E-Buses FuturEnergy | Diciembre December 2016 www.futurenergyweb.es 62 Pero la recarga ultrarrápida de 580 kW supera los límites de la batería. No obstante, la temperatura inferior del refrigerante basta para mantener intervalos de tensión y temperatura aceptables durante los 12 años de vida útil de la batería. Es una demostración clara de que la temperatura de la batería es importante para la vida útil del sistema. La batería de“energía abundante”es la única de las tres que cumple los requisitos de recarga ultrarrápida y al final del trayecto. Para la recarga ultrarrápida, las celdas adicionales en serie son esenciales para elevar la tensión y reducir la intensidad para cumplir los requisitos de potencia durante la vida útil de la batería. Además, esta configuración (375s4p) garantizaría un intervalo de temperatura seguro durante los 10 años de vida útil exigidos. El uso del modelo de batería en estos tres casos no es más que un medio para demostrar el efecto del diseño de la batería sobre la fiabilidad del sistema al final de la vida útil. Se realizarían mas iteraciones de diseño para encontrar la solución óptima y se mitigarían todos los riesgos mediante análisis del sistema. Además, el modelo de batería informa al operador del transporte público sobre el impacto que tiene la recarga ultrarrápida o la recarga al final del trayecto en el diseño de la batería. Las empresas de transporte conocen sus ciudades y sus necesidades, y son las que mejor pueden decidir que recarga resulta más adecuada. El modelo de batería es una herramienta de apoyo que indica las consecuencias de la elección del sistema para el diseño de la batería. • Charging power of 600 kW for 20 seconds (to allow rapid charges), and 400 kW for 5 minutes. • A capacity of 46 kWh (to complete the route one way, with backup power for exceptional circumstances). The parameters for three configuration scenarios are presented in Image 6. The three battery scenarios were analysed using the thermal, electric and aging battery model to predict the lifetime and the end of life (EOL) properties. Here the EOL is defined as 80% of the initial capacity or 200% of the initial resistance. The results of the model analysis are shown in Image 7. In the case of the “small energy” battery, flash charging the battery at 600 kWwould not be possible at the EOL as it is beyond the power limit of the battery pack (with a C-rate limit of 8). It could be used to power the bus for a period using terminal charging only, but the rise in resistance would be too great (210%), resulting in an unsafe temperature (T > 80°C inside the cell) and a minimum voltage of less than 600 V, which is insufficient to power the motor and auxiliary systems. In the case of the “strong cooling” battery, the battery could only be used for terminal charging. The 580 kW flash charging is beyond the limits of the battery pack, however the lower coolant temperature is sufficient to maintain healthy voltage and temperature ranges throughout the battery’s 12-year lifetime. This is a clear demonstration that battery temperature matters for system lifetime performance. The“large energy”battery is the only one of the three that fulfils both the flash charging and terminal charging requirements. For flash charging, the additional cells in series are needed to raise the voltage and lower the current tomeet the power requirements throughout the battery’s life. Additionally, this configuration (375s4p) would ensure a healthy temperature window for the entire 10 years of the required battery life. The use of the battery model in these three cases is simply a means of demonstrating the impact of battery design on the reliability of the system at end of life. Further design iterations would need to be done to find the optimum solution, while mitigating all risks through system analysis. Furthermore, the battery model informs the public transportation operator regarding the battery design impact of choosing flash charging or terminal charging. Operators know their cities and its needs so are best placed to decide whether terminal or flash charging is the most suitable option. The battery model is a support tool to inform them of the battery design consequences of their system choices. Timothy Patey, Reto Flueckiger, Jan Poland ABB Corporate Research David Segbers, StefanWicki Discrete Automation & Motion , ABB Imagen 6. Tres posibles diseños de batería para un trayecto urbano de 12 km (con carga rápida) | Image 6. Three possible battery designs for a 12-km urban route (with flash charging) La velocidad C es la tasa de descarga de la batería; 1 corresponde a la descarga total en 1 hora, y 10 a 1/10 de 1 hora (6 minutos) / C-rate is the rate at which a battery discharges: 1 C-rate is equal to a complete discharge in 1 hour; and 10 C-rate is 1/10th of 1 hour (6 minutes) Imagen 7. Resumen del cálculo del modelo para los tres posibles diseños de batería para un trayecto urbano de 12 km (con carga rápida). BOL = inicio de la vida, EOL = final de la vida | Image 7. Overview of the model calculation for the three possible battery designs for a 12 km urban route (with flash charging). BOL = beginning of life, EOL = end of life
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