Diseño de la Batería de un Coche Eléctrico de Formula SAE

Abstract

[ES] Este TFG contiene todo el trabajo que he realizado a lo largo del curso 2017-2018 en el equipo de CentraleSupélec Racing Team para la concepción del sistema de baterías de un automóvil eléctrico. El acumulador es un paquete de baterías de iones de litio a medida, equipado con un controlador a cargo de su regulación, y todo el hardware necesario para garantizar un comportamiento óptimo. Su diseño no solo ha seguido las reglas y requisitos de FSAE, sino también muchos otros factores como precio, seguridad y capacidad. Dado que es la primera vez que se desarrollaba un automóvil eléctrico en este equipo de Formula Student, se ha llevado a cabo una extensa fase de investigación, estudiando las configuraciones de otros equipos y haciendo simulaciones y modelos esquemáticos. Primero de todo, hice un análisis teórico general de baterías, para luego poder meternos de lleno. Luego otro de las reglas que teníamos que seguir en la competición, para tener bien claro cuáles eran las limitaciones impuestas por las reglas. Tras esto, efectué unas simulaciones con Optimum Lap para ver cuáles eran los parámetros que tendría que tener nuestra batería para cumplir las limitaciones. Luego se llevó a cabo una fase de investigación en la que recopilé toda la información que pude de otros equipos para ver cuáles eran los parámetros más utilizados y verifiqué que coincidían con los de la simulación. Tras esta confirmación, comencé a hacer una búsqueda de posibles celdas que podríamos utilizar para crear nuestra batería. Finalmente esta investigación de celdas concluyó con una matriz de decisión en la que se eligió la celda definitiva que constituiría nuestra batería: Samsung 25R. Una vez teníamos la celda, se determinó la configuración de la batería. Así pues poco a poco se fueron definiendo el resto de elementos: estructura del contenedor de la batería, materiales usados como aislantes o las conexiones de cables y conectores.

[EN] This TFG contains all the work I have done throughout the course 2017-2018 in the team of CentraleSupélec Racing Team for the conception of the accumulator system of an electric car. The accumulator is a lithium-ion battery pack, equipped with a controller in charge of its regulation, and all the necessary hardware to guarantee optimum performance. Its design has not only followed the rules and requirements of FSAE, but also many other factors such as price, safety and capacity. Since it s the first time an electric race car is developed, an extensive phase of research has been done, by studying other team s configurations and by making simulations and schematic models. First of all, I made a general theoric analysis of batteries. Then another of the rules that we had to follow in the competition, to be clear about the limitations imposed by the rules. After this, I made some simulations with Optimum Lap to see what were the parameters that our battery would have to meet the limitations. Then a research phase was carried out in which I gathered all the information that I could from other teams to see which parameters were most used and I verified that they were the same as those of the simulation. After this confirmation, I started a research of possible cells that we could use to create our battery. Finally, this cell investigation concluded with a decision matrix in which the definitive cell that would constitute our battery was chosen: Samsung 25R. Once we had the cell, the battery configuration was determined. So, little by little, the rest of the elements were defined: the structure of the battery container, materials used as insulators or the connections of cables and connectors.