Studio e realizzazione della batteria per un prototipo di catamarano elettrico e caratterizzazione sperimentale di celle Li-NMC

Abstract

Al fine di migliorare le prestazioni del prototipo di catamarano elettrico del progetto accademico Elettra si è realizzato un nuovo pacco batteria. A differenza di quello costruito l’anno precedente, si è deciso di elevare la tensione nominale della batteria da 54,3 V a 83,26 V. Per farlo, è stata aggiunta una cella e modificata la disposizione da 15 celle in serie e 3 in parallelo (15S3P) a 23 serie e 2 in parallelo (23S2P). In questo modo, oltre a ridurre le perdite per effetto Joule si è anche incrementata l’energia immagazzinata e si è potuto installare un motore a tensione maggiore, aumentando di conseguenza la potenza erogabile. Avendo cambiato la disposizione, è stato anche necessario installare un nuovo BMS compatibile con i nuovi livelli di tensione. Si è inoltre studiata la caratterizzazione sperimentale delle celle utilizzate per ricavarne i principali parametri e il modello circuitale equivalente tramite dei test in laboratorio, al fine di fornire al BMS i dati necessari e per futuri sviluppi del progetto. Infine, le prestazioni della batteria sono state analizzate tramite i dati inerenti alle gare della Monaco Energy Boat Challenge.

To improve the performance of the electric catamaran prototype developed within the academic project Elettra, a new battery pack was designed and built. Unlike the one produced in the previous year, the nominal voltage of the battery was increased from 54.3 V to 83.26 V. To achieve this, one additional cell was added, and the configuration was changed from 15S3P to 23S2P. This modification not only reduced Joule losses but also increased the stored energy and made it possible to install a higher-voltage motor, thereby increasing the delivered power. Since the configuration was changed, it was also necessary to install a new BMS compatible with the higher voltage levels. Moreover, an experimental characterization of the cells was performed to determine their main electrical parameters and to identify the corresponding equivalent circuit model through laboratory tests, to provide the BMS with the required data and for future developments of the project. Finally, the battery performance was evaluated through the data collected during the Monaco Energy Boat Challenge competitions.