Diseño e implementación de una batería de litio-ion para un vehículo de Shell Eco Marathon

Abstract

El sistema de almacenamiento energético constituye uno de los subsistemas más importantes en vehículos eléctricos de alta eficiencia, debido a su influencia directa sobre la autonomía, el peso y el desempeño energético del sistema de propulsión. En competencias como Shell Eco-Marathon, donde el objetivo principal es maximizar la eficiencia energética del vehículo, el diseño del paquete de baterías adquiere un papel fundamental para garantizar un suministro energético eficiente bajo estrictas restricciones técnicas y normativas. En la presente investigación se realizó el diseño, construcción y validación de un paquete de baterías de litio-ion destinado a alimentar un motor eléctrico de 36 V y 250 W seleccionado para un prototipo de la competencia Shell Eco-Marathon. Para ello, se emplearon celdas cilíndricas de ion-litio de 3,7 V y 2,5 Ah, a partir de las cuales se desarrolló el análisis de configuración eléctrica necesario para satisfacer los requerimientos energéticos del sistema. Como resultado, se obtuvo un paquete de baterías con configuración 10S3P, conformado por 10 celdas en serie y 3 en paralelo, alcanzando un voltaje final de 37 V y una capacidad de 7,5 Ah, con un peso total de 1,4285 kg. Adicionalmente, se seleccionó e integró un sistema de gestión de baterías (BMS) compatible con la configuración desarrollada, permitiendo el monitoreo y protección del sistema frente a condiciones de sobrecarga, descarga profunda y desbalance entre celdas. Finalmente, la validación del paquete de baterías se realizó mediante pruebas de carga y descarga orientadas a evaluar el comportamiento electro energético del sistema durante ciclos de funcionamiento, evidenciando el correcto desempeño del paquete bajo condiciones reales de operación y validando la viabilidad técnica y funcional del diseño propuesto para aplicaciones de movilidad eléctrica eficiente.