Desarrollo de un Modelo de Simulación de Módulo de Batería de Vehículo Mecánico Combinado con Detección de Cortocircuito
Autores: Jantscher, Klemens; Kreimaier, Heimo; Miralem, Alem; Breitfuss, Christoph
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería energética y tecnología energética
Palabras clave
Vehículos eléctricos
Baterías de iones de litio
Seguridad en caso de choque
Modelo de simulación
Detección de cortocircuitos
Pruebas mecánicas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 21
Citaciones: Sin citaciones
En los últimos años, los vehículos eléctricos (VE) han ganado una tracción significativa dentro de la industria automotriz, impulsados por la presión social hacia la neutralidad climática. Estos vehículos utilizan predominantemente baterías de iones de litio (BIL) para almacenar energía de tracción eléctrica, lo que plantea nuevos desafíos en la seguridad en caso de choque. Este documento presenta el desarrollo de un modelo de simulación de módulo de BIL validado mecánicamente específicamente para aplicaciones de choque, complementado con detección de cortocircuito virtual. Se crea y valida un modelo de simulación de celda tipo pouch utilizando datos de pruebas mecánicas de dos casos de carga fuera del plano distintos. Además, se elabora un método para la predicción de cortocircuitos virtuales que se demuestra con éxito. El modelo se extiende luego al nivel del módulo de batería. Se realizan pruebas mecánicas a escala completa de los módulos de batería, y los datos de simulación se comparan con los datos empíricos, demostrando la validez del modelo en la dirección fuera del plano. Métricas clave como las características de fuerza-desplazamiento, fuerza, deformación y desplazamiento durante eventos de cortocircuito se replican con precisión. Es el primer modelo mecánicamente válido de un módulo de celda pouch de BIL que incorpora la predicción de cortocircuitos con ubicación de puntos calientes, que puede ser utilizado en simulaciones de choque de vehículos completos para VE. La ampliación a la simulación de vehículos completos se habilita mediante un enfoque de simulación macro-mecánica que crea un modelo computacionalmente eficiente.
Descripción
En los últimos años, los vehículos eléctricos (VE) han ganado una tracción significativa dentro de la industria automotriz, impulsados por la presión social hacia la neutralidad climática. Estos vehículos utilizan predominantemente baterías de iones de litio (BIL) para almacenar energía de tracción eléctrica, lo que plantea nuevos desafíos en la seguridad en caso de choque. Este documento presenta el desarrollo de un modelo de simulación de módulo de BIL validado mecánicamente específicamente para aplicaciones de choque, complementado con detección de cortocircuito virtual. Se crea y valida un modelo de simulación de celda tipo pouch utilizando datos de pruebas mecánicas de dos casos de carga fuera del plano distintos. Además, se elabora un método para la predicción de cortocircuitos virtuales que se demuestra con éxito. El modelo se extiende luego al nivel del módulo de batería. Se realizan pruebas mecánicas a escala completa de los módulos de batería, y los datos de simulación se comparan con los datos empíricos, demostrando la validez del modelo en la dirección fuera del plano. Métricas clave como las características de fuerza-desplazamiento, fuerza, deformación y desplazamiento durante eventos de cortocircuito se replican con precisión. Es el primer modelo mecánicamente válido de un módulo de celda pouch de BIL que incorpora la predicción de cortocircuitos con ubicación de puntos calientes, que puede ser utilizado en simulaciones de choque de vehículos completos para VE. La ampliación a la simulación de vehículos completos se habilita mediante un enfoque de simulación macro-mecánica que crea un modelo computacionalmente eficiente.