Gerenciamento térmico da bateria em veículos elétricos: o sistema líquido combinado

Gerenciamento térmico da bateria em veículos elétricos: o sistema líquido combinado

BUFALO, Luis Alfredo; GONELLI, Gabriel Morales; BAUMGARTNER, Luis F.

Artigo Completo:

A principal fonte de energia para os veículos elétricos é a bateria Lítio-íon caracterizada por elevada densidade de potência, longa vida útil e possui menor impacto ambiental. No entanto, alguns fatores limitam o desenvolvimento da bateria, afetando especialmente desempenho, vida útil e segurança. Esses fatores em um veículo híbrido/elétrico são seguramente melhorados quando se dispõe de um sistema de gerenciamento térmico eficiente. Tal eficiência manifesta-se na capacidade de se manter o conjunto de baterias na faixa de temperatura ideal ao mesmo tempo em que não se demanda potência em excesso do sistema de alimentação que deveria abastecer o módulo de propulsão. Este trabalho apresenta o sistema líquido combinado onde o circuito refrigerante do ar-condicionado é derivado para um trocador adicional refrigerante-água denominado chiller, acoplado a uma segunda válvula de expansão que proporciona potencial de refrigeração para o circuito secundário (água) que por sua vez está conectado às placas de refrigeração do conjunto de baterias. Uma avaliação utilizando-se de critérios tais como maiores índices de performance, flexibilidade de utilização, segurança e eficiência energética indica os benefícios desta solução quando comparado a outros modelos.

A principal fonte de energia para os veículos elétricos é a bateria Lítio-íon caracterizada por elevada densidade de potência, longa vida útil e possui menor impacto ambiental. No entanto, alguns fatores limitam o desenvolvimento da bateria, afetando especialmente desempenho, vida útil e segurança. Esses fatores em um veículo híbrido/elétrico são seguramente melhorados quando se dispõe de um sistema de gerenciamento térmico eficiente. Tal eficiência manifesta-se na capacidade de se manter o conjunto de baterias na faixa de temperatura ideal ao mesmo tempo em que não se demanda potência em excesso do sistema de alimentação que deveria abastecer o módulo de propulsão. Este trabalho apresenta o sistema líquido combinado onde o circuito refrigerante do ar-condicionado é derivado para um trocador adicional refrigerante-água denominado chiller, acoplado a uma segunda válvula de expansão que proporciona potencial de refrigeração para o circuito secundário (água) que por sua vez está conectado às placas de refrigeração do conjunto de baterias. Uma avaliação utilizando-se de critérios tais como maiores índices de performance, flexibilidade de utilização, segurança e eficiência energética indica os benefícios desta solução quando comparado a outros modelos.

Palavras-chave:

DOI: 10.5151/engpro-simea2017-33

Referências bibliográficas

• [1] Mahamud R., Park C., 2011. Reciprocating air flow for Li-ion battery thermal management to improve temperature uniformity. Journal of Power Sources
• [2] Hawkins T., Singh B., 2012. Majeau-Bettez G., Stromman A., Comparative Environmental Life Cycle Assessment of Conventional and Electric Vehicles. Journal of Industrial Ecology, Yale University
• [3] McKinsey & Company, Bloomberg. An Integrated Perspective on the Future of Mobility. 2016.
• [4] International Energy Agency, Global EV Outlook 2016, Beyond one million electric cars. Clear Energy Ministerial, 2016.
• [5] Tesla. Model S. Disponível em www.tesla.com/models. Acesso em: 29/05/2017.
• [6] Rao Z., Wang S., Wu M., Lin Z., Li F.; Experimental Investigation on Thermal Management of Electric Vehicle Battery with Heat Pipe. Energy Conversion and Management, 2012.
• [7] Electropaedia, 2017. Lithium Battery Failures. Disponível em: http://www.mpoweruk.com/chemistries.htm, Acesso em: 28.05.2017.
• [8] Matthe, R., Turner, L. & Mettlach, H., VOLTEC Battery System for Electric Vehicle with Extended Range. SAE International Journal of Engines, 4(1), pp. 1944-1962. 2011.
• [9] Pesaran, A. A., Battery thermal models for hybrid vehicle simulations. Journal of power sources, Volume 110(2), p. 377–82. 2002.
• [10] Heckenberger T.; Neumeister D.; Wiebelt A.; Herrmann H.; Fehrenbacher C.; Isermeyer T.; Li-ion Battery Cooling in Hybrid and Electric Cars – More than just another. Behr GmbH & Co. KG, Stuttgart. Stuttgartner Symposium, 2009.
• [11] Li J., ZHU Z., Battery Thermal Management Systems of Electric Vehicles. CHALMERS UNIVERSITY OF TECHNOLOGY, Department of Applied Mechanics, Sweden 2014.

Como citar:

BUFALO, Luis Alfredo; GONELLI, Gabriel Morales; BAUMGARTNER, Luis F.; "Gerenciamento térmico da bateria em veículos elétricos: o sistema líquido combinado", p-435-447. In: . São Paulo: Blucher, 2017.
ISSN 23577592, DOI 10.5151/engpro-simea2017-33