Gestão Térmica Otimizada de Baterias Cilíndricas de Íon de Lítio Usando Aletas Circulares e Resfriamento Forçado a Ar

O Sistema de Gestão Térmica da Bateria (BTMS) é vital para manter o desempenho, a segurança e a longevidade ótimos das baterias de veículos elétricos, mantendo sua temperatura dentro de uma faixa desejada. Este estudo propõe uma solução de resfriamento otimizada para BTMS com base em investigações experimentais e numéricas. Testes experimentais foram realizados em uma única célula de bateria sob taxas de descarga de 1C, 2C, 3C e 4C usando uma carga eletrônica, com desempenho térmico avaliado sob convecção natural. Modelos numéricos simulando convecção forçada e natural foram desenvolvidos usando ANSYS 19.3, e uma abordagem combinada de Dinâmica dos Fluidos Computacional (CFD) e Metodologia de Superfície de Resposta (RSM) foi aplicada para otimizar um BTMS com aletas sob geração constante de calor. Parâmetros-chave como velocidade do ar de entrada (Vi), temperatura do ar de entrada, número de aletas e espessura das aletas foram analisados quanto a seus efeitos na temperatura máxima (Tmax), peso do sistema e potência de bombeamento. Os resultados mostraram que aumentar a velocidade do ar (V) e diminuir a temperatura do ar reduziram a temperatura máxima da bateria em 42,03°C (cerca de 40,5%) e 16,07°C (cerca de 23,9%), respectivamente, enquanto a adição de aletas reduziu ainda mais em 18,76 °C (cerca de 19,4%) (com o número ideal de aletas) e 10,16 °C (cerca de 12,15%) (com a espessura ideal das aletas). A configuração otimizada alcançou uma redução geral de 11,9% em (Tmax), com um aumento correspondente de 14,1% no peso do sistema.