Diseño, desarrollo e implementación de una batería de Li-ion en un patinete eléctrico convencional basado en tecnología de plomo-ácido

En esta memoria de Trabajo Fin de Grado (TFG) se detalla el proceso de diseño y construcción de una batería de iones de litio con el fin de sustituir al sistema de almacenamiento de un patinete eléctrico, basado en baterías de plomo – ácido. La batería de litio obtenida proporciona una autonomía similar a la que se tenía cuando el vehículo era nuevo, con una batería que ocupa aproximadamente la mitad del volumen y pesa aproximadamente la octava parte de la que incorporaba el patinete en su diseño original. La reducción en el peso de la batería permite tener un patinete más ligero, mientras que la reducción en su volumen genera un espacio libre en el interior de su carcasa que da lugar a una de las líneas futuras del TFG. Este trabajo es una prueba del potencial de la tecnología de litio frente a las baterías de plomo. Cronológicamente, el TFG ha constado de cuatro fases, descritas en esta memoria. En primer lugar, se presenta un compendio de conceptos técnicos sobre baterías, usados a lo largo del trabajo. Posteriormente, se detalla el funcionamiento del patinete analizado, haciendo hincapié en sus límites de seguridad. En tercer lugar, se aborda el dimensionado de la batería de iones de litio, así como la selección de su BMS, teniendo en cuenta tanto la batería original del patinete como su circuito de control. Por último, se detalla la construcción de la batería diseñada, de forma que el resultado es un sistema totalmente funcional.

This report on a Final Year Project details the design and construction of a Li-ion battery for the replacement of the energy storage system of an electric scooter, based on lead – acid batteries. The designed Li-ion battery provides the range of a new scooter, with a battery that takes about half the volume and an eight of the weight of the original battery. The weight reduction leads to a lighter vehicle, while the volume reduction frees up a room in the scooter case which results in a future line of this project. This work is a proof of the potential of lithium technology compared to lead – acid batteries. The timeline of this project is divided into four phases, described in this report. Firstly, a compendium of technical concepts about batteries, used in this report, is presented. Afterwards, the operation of the electric scooter is analysed, with special emphasis on its safety limits. Thirdly, the sizing of the Li-ion battery is approached, as well as the selection of a proper battery management system (BMS), taking into account both the original battery of the scooter and its power circuitry. Finally, the actual assembly of the battery is detailed, thereby resulting in a fully functional system.