A importância das baterias como principal fonte de energia para veículos de novas energias é evidente. No uso real dos veículos, a bateria enfrentará condições operacionais complexas e variadas. Para aumentar a autonomia, os veículos precisam acomodar o máximo possível de células de bateria em um determinado espaço, o que torna o espaço disponível para o conjunto de baterias no veículo bastante limitado. As baterias geram uma grande quantidade de calor durante a operação do veículo, que se acumula ao longo do tempo em espaços relativamente pequenos. Devido à alta densidade de células dentro do conjunto de baterias, a dissipação de calor na região central torna-se difícil, exacerbando a inconsistência de temperatura entre as células. Como resultado, isso reduz a eficiência de carga e descarga da bateria e afeta sua potência; em casos graves, pode até mesmo levar à fuga térmica, comprometendo a segurança e a vida útil do sistema.
A temperatura das baterias de veículos elétricos tem um impacto significativo em seu desempenho, vida útil e segurança. Em baixas temperaturas, as baterias de íon-lítio podem sofrer um aumento na resistência interna e uma diminuição na capacidade. Em casos extremos, isso pode levar ao congelamento do eletrólito e à incapacidade da bateria de descarregar. O desempenho do sistema de baterias em baixas temperaturas é bastante afetado, resultando em uma queda na potência de saída e na autonomia dos veículos elétricos. Ao carregar veículos de novas energias em condições de baixa temperatura, o sistema de gerenciamento de baterias (BMS) geralmente aquece a bateria a uma temperatura adequada antes do carregamento. Se não for feito corretamente, pode causar sobrecarga instantânea de tensão, resultando em curtos-circuitos internos, que podem levar a fumaça, incêndio e até explosões. Os problemas de segurança relacionados ao carregamento em baixas temperaturas em sistemas de baterias de veículos elétricos têm restringido consideravelmente a promoção de veículos elétricos em regiões frias.
gerenciamento térmico da bateriaÉ uma das funções importantes do BMS, principalmente para garantir que o conjunto de baterias opere sempre dentro de uma faixa de temperatura adequada, mantendo assim o estado de funcionamento ideal do conjunto de baterias.gerenciamento térmico de bateriasInclui principalmente funções como resfriamento, aquecimento e balanceamento de temperatura. As funções de resfriamento e aquecimento são ajustadas principalmente de acordo com o possível impacto da temperatura ambiente externa na bateria. O balanceamento de temperatura é usado para reduzir a diferença de temperatura dentro da bateria e evitar a deterioração rápida causada pelo superaquecimento de uma determinada parte da bateria.
De modo geral, os métodos de resfriamento de baterias de veículos elétricos se dividem em três categorias principais: resfriamento a ar, resfriamento líquido e resfriamento direto. O resfriamento a ar utiliza o vento natural ou o ar fresco do habitáculo para passar pela superfície da bateria, promovendo a troca de calor e o resfriamento. O resfriamento líquido geralmente utiliza tubulações independentes para aquecer ou resfriar as baterias. Atualmente, esse método é o mais utilizado, como nos veículos Tesla e Volt. O sistema de resfriamento direto elimina as tubulações de refrigeração da bateria e utiliza o fluido refrigerante diretamente para resfriá-la.
1. Sistema de refrigeração a ar:
As primeiras baterias de alta potência, devido à sua pequena capacidade e densidade energética, eram frequentemente refrigeradas a ar. A refrigeração a ar divide-se em duas categorias: refrigeração natural por ar e refrigeração forçada por ar (com o uso de ventiladores), que utiliza o ar natural ou o ar frio da cabine para refrigerar a bateria.
Exemplos típicos de sistemas de refrigeração a ar incluem o Nissan Leaf, o Kia Soul EV, etc. Atualmente, as baterias de 48V de veículos micro-híbridos de 48V são geralmente instaladas no compartimento de passageiros e refrigeradas a ar. O diagrama do circuito de refrigeração a ar de uma determinada bateria de alta potência é mostrado na Figura 2. A estrutura do sistema de refrigeração a ar é relativamente simples, a tecnologia é relativamente madura e o custo é relativamente baixo. No entanto, devido à limitada capacidade de dissipação de calor pelo ar, sua eficiência de transferência de calor é baixa e a uniformidade da temperatura interna da bateria é precária, dificultando o controle preciso da temperatura da bateria. Portanto, os sistemas de refrigeração a ar são geralmente adequados para situações com autonomia curta e veículos leves.
2. Sistema de refrigeração líquida
O modo de resfriamento líquido refere-se à utilização de um líquido refrigerante para a troca de calor da bateria, e seu diagrama esquemático é mostrado na Figura 3. O fluido refrigerante é dividido em dois tipos: contato direto com as células da bateria (óleo de silicone, óleo de rícino, etc.) e contato com as células da bateria através de canais de água (água e etilenoglicol, etc.); atualmente, soluções mistas de água e etilenoglicol são comumente utilizadas. Os sistemas de resfriamento líquido geralmente incluem um chiller acoplado ao ciclo de refrigeração, que remove o calor da bateria através do fluido refrigerante; seus componentes principais são o compressor, o chiller e...bomba de águaO compressor, como fonte de energia para refrigeração, determina a capacidade de transferência de calor de todo o sistema. O chiller desempenha um papel na troca de fluido refrigerante e fluido de arrefecimento, e a quantidade de calor trocado determina diretamente a temperatura do fluido de arrefecimento. A bomba de água determina a vazão do fluido de arrefecimento na tubulação; quanto maior a vazão, melhor o desempenho da transferência de calor, e vice-versa.
3. Sistema de refrigeração direta:
O sistema de refrigeração direta utiliza o fluido refrigerante do sistema de ar condicionado para resfriar diretamente a bateria, conforme ilustrado na Figura 11. O evaporador do sistema de ar condicionado é instalado diretamente no sistema de baterias, e o fluido refrigerante evapora no evaporador para remover diretamente o calor gerado pelo sistema de baterias, obtendo-se assim um processo de resfriamento mais rápido e eficaz. Atualmente, existem relativamente poucos modelos que utilizam refrigeração direta, sendo o BMW i3 o mais típico. Devido à ausência de troca de calor intermediária entre líquidos, o sistema de refrigeração possui uma estrutura compacta, maior eficiência de resfriamento (3 a 4 vezes maior que a refrigeração líquida) e custo relativamente menor. No entanto, o problema reside no fato de que, devido à conversão gás-líquido do fluido refrigerante na tubulação, o controle de todo o sistema é relativamente complexo e a uniformidade da temperatura é comprometida. Além disso, o sistema exige alta resistência à pressão e vedação, o que representa um risco significativo para sua aplicação em veículos completos.
Data da publicação: 27/03/2026
