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

Abstract

RESUMOA 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. INTRODUÇÃOO uso de combustível fóssil continua sendo questionado em função de seu já conhecido impacto ambiental. Sob a ótica da mobilidade, os veículos elétricos (EV) e/ou híbridos (HEV e PHEV) colocam-se como alternativas para a redução dos gases do efeito estufa (GEE) [1]. A seriedade desta proposta pode ser avaliada nos objetivos estabelecidos até 2030 pelos órgãos internacionais, conforme projeções da figura 1. O EVI 2020 visa uma frota global de carros elétricos de 20 milhões até 2020 enquanto que a Declaração de Paris sobre a Mobilidade Elétrica e Mudanças Climáticas estabelece um objetivo de implantação global de 100 milhões de carros elétricos e 400 milhões de veículos de 2 ou 3 rodas em 2030. Além disso, dados da IEA 2DS (International Energy Agency 2 degree scenario) mostram que manter taxas de crescimento anual superiores a 25% até 2025 e na faixa de 7% a 10% entre 2030 e 2050, limitam em 2º C o aumento da temperatura global [2,4].