Sviluppo di moduli batterie litio-ioni per avviamento - Enea

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12. Sistema d’accumulo modulare 48 V da laboratorio per mezzo fuoristrada da giardinaggio. 12.1 Generalità. Come esempio dimostrativo della progettazione di moduli batterie precedentemente esposta, si è pensato di realizzare un sistema d’accumulo modulare. Lo studio relativo alla motorizzazione elettrica di apparecchiature e veicoli elettrici non stradali si presta ottimamente allo scopo, offrendo una notevole varietà di esempi. E’ stato scelto il campo di lavoro 48V – 200Ah, corrispondente a 9 ÷ 10 kWh, che ben si adatta a molte macchine della categoria “mezzi fuoristrada per giardinaggio”, es. PK600 della Grillo SPA, Tigrecar e Tigrecar+ della Antonio Carraro SPA, l’ATX 200E della Alké. Di quest’ultimo, a titolo di esempio, si riporta un’immagine ed una tabella con le principali caratteristiche. Figura 33 – Mezzo fuoristrada ATX 200E Principali caratteristiche del mezzo fuoristrada ATX 200E Tipo elettrico Motore Tensione nominale di alimentazione [VDC] Potenza [kW] 48 6 Picco di potenza [kW] 17,5 Quantità [n] 8 Batterie Tensione nominale [VDC] Capacità [Ah] 6 190 Tempo di ricarica [h] 8 Peso a vuoto [kg] 820 Capacità di carico [kg] 530 Capacità di traino [kg] 2000 Velocità max [km/h] 30 Autonomia [km] 70 Tabella 14 - Principali caratteristiche mezzo fuoristrada da giardinaggio Ipotizzando di voler studiare un sistema di alimentazione per un mezzo sì detto, esso potrebbe essere realizzato due gruppi di batterie agli ioni di litio, ciascuno da 48V – 100Ah (i due insieme ridanno il 48V – 200Ah riportato in precedenza nel testo e nella tabella). Tale sistema 60
può essere realizzato come sistema modulare, connettendo in serie 4 moduli da 100 Ah (in pratica, con riferimento alla classificazione definita nei capitoli precedenti, 4 moduli di grande taglia). Il sistema modulare verrà realizzato in una prima versione prototipale da laboratorio e, successivamente, nella versione definita. Nella versione finale, ciascun modulo sarà dotato del proprio BMS “built-in”, a cui si aggiungerà il BMS di sistema. Il prototipo da laboratorio sarà realizzato mediante la connessione in serie di 4 moduli di grande taglia, anch’essi in versione prototipo, utilizzando come BMS uno di quelli commerciali di cui al capitolo 3. Caratteristiche elettriche principali del sistema d’accumulo modulare 48 V per singola linea di trazione di mezzo fuoristrada da giardinaggio Specifica Valore Tensione nominale [V] 51.20 Capacità nominale [Ah] 100 Dimensioni minime (L*W*H) [mm] 652 x 204 x 278 Tabella 15 - Caratteristiche elettriche principali del sistema d’accumulo modulare 48 V per singola linea di trazione di mezzo fuoristrada da giardinaggio 15 326 x 408 x 278 16 Peso 17 minimo [kg] 54.4 Terminali M8 Energia specifica massima 18 [Wh/kg] 94 Densità di energia massima 19 [Wh/l] 138 Massima corrente continuativa [A] 300 Scarica @ +23 °C Picco @ 60 sec [A] 500 Cut - off [V] 40 Metodo di carica CC/CV (58.4V) Carica @ +23 °C Massima corrente continuativa [A] 100 Cut – off [V] 61.60 12.2 Valutazione di alcuni sistemi commerciali 48V. Allo scopo di fornire degli spunti per l’emissione delle specifiche per il BMS di sistema per il pacco batterie del mezzo fuoristrada da giardinaggio, sono stati approvvigionati e testati due sistemi commerciali da 48 V: le prove di caratterizzazione sono state svolte con particolare riguardo all’analisi del comportamento del BMS durante le stesse. I sistemi considerati sono: un sistema batterie 48V 100Ah, ed un sistema batterie 48V 20Ah, sui quali sono state eseguite prove di capacità, resistenza interna, potenza ed OCV. 15 Ipotesi di moduli disposti in linea, a contatto l’uno con l’altro lungo la faccia di dimensioni 204 x 278 mm. In realtà la disposizione dei moduli a formare il sistema dovrà essere confermata dalla progettazione definitiva, in funzione delle necessità di smaltimento termico ed eventuali vincoli geometrici. 16 Ipotesi di moduli disposti secondo una matrice 2 x 2, a contatto l’uno con l’altro lungo la faccia 204 x 278 mm su ogni riga, e 163 x 278 su ogni colonna. Medesima osservazione fatta per la nota precedente. 17 Peso delle sole celle. Il peso effettivo dipenderà dal sistema di raffreddamento e dal BMS di modulo, che saranno oggetto della progettazione definitiva, nonché dal case. 18 Il valore effettivo dell’energia specifica dipenderà anch’esso dalla disposizione dei moduli. 19 Il valore effettivo dell’energia specifica dipenderà anch’esso dalla disposizione dei moduli. 61
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