Desempenho térmico de baterias de íons de lítio prismáticas em teste de carregamento: análise numérica e validação experimental

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Salmazo, João Victor Máximo
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Centro Universitário FEI, São Bernardo do Campo
• Palavras-chave em Português: Análise térmica; Fluidodinâmica Computacional; Modelo de baterias
• Link de acesso: https://repositorio.fei.edu.br/handle/FEI/5254; https://doi.org/10.31414/EM.2023.D.131680

A transição para fontes de energia limpa, especialmente no setor de transportes, ganha destaque devido à crescente preocupação com as mudanças climáticas e a poluição. O uso de baterias de lítio em veículos elétricos é comum, mas sua eficiência e segurança dependem de sua temperatura ideal de operação. Esse trabalho teve como principal objetivo realizar uma análise térmica do carregamento de um conjunto de baterias de LiFePo4, com base em um experimento conduzido pela Hion-Tecnologia para o desenvolvimento de um pack de baterias destinado a empilhadeiras. A metodologia envolveu simulações no Ansys-Fluent, utilizando o modelo NTGK. Essas simulações não apenas foram contrastadas com o experimento original, mas também exploraram o efeito de simplificações no modelo, por exemplo a influência da ausência dos cabos de carregamento das células, de desconsiderar o modelo de radiação e do impacto da convecção forçada. Os resultados mostraram que a ausência de cabos aumentou o desvio da temperatura das células em relação ao experimento e reflete menos a realidade por ignorar fenômenos que ocorrem nos cabos (efeito joule, condução, convecção e radiação). Foi visto que a radiação representa uma parcela significativa da troca de calor pelas laterais das baterias e não deve ser desprezada. Na simulação onde foi aplicada a convecção forçada, a temperatura máxima das baterias em 1 hora de carregamento foi reduzida em 6,85°C, em comparação com o experimento, mantendo as células na faixa ideal de temperatura. No entanto, é importante destacar que durante a aplicação real, o volume de ar no pack será muito menor que na incubadora e a convecção forçada pode não ser tão eficaz