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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/39435| Título: | Caracterização térmica de baterias de íons de lítio sob operação de descarga em veículo elétrico |
| Título(s) alternativo(s): | Thermal characterization of lithium-ion batteries under discharge operation in an electric vehicle |
| Autor(es): | Blum, Suelen Alflen |
| Orientador(es): | Correa, Fernanda Cristina |
| Palavras-chave: | Baterias elétricas Veículos elétricos Motores elétricos Electric batteries Electric vehicles Electric motors |
| Data do documento: | 5-Set-2025 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Ponta Grossa |
| Citação: | BLUM, Suelen Alflen. Caracterização térmica de baterias de íons de lítio sob operação de descarga em veículo elétrico. 2025. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2025. |
| Resumo: | Esta dissertação investiga o perfil térmico das células da bateria de íons de lítio de um veículo elétrico, por meio da simulação dinâmica de ciclo de condução do processo de descarga da bateria em vários ciclos de acionamento. A energia necessária para impulsionar o veículo foi modelada utilizando o software ADVISOR em conjunto com o MATLAB, permitindo uma análise abrangente do desempenho energético do sistema. O perfil de temperatura das células da bateria foi então calculado usando o software de dinâmica de fluidos computacional térmica ANSYS FLUENT. O modelo de simulação foi desenvolvido de acordo com as especificações fornecidas pelo fabricante do veículo, garantindo que as condições simuladas fossem representativas da operação real. Os controles do powertrain durante a simulação foram cuidadosamente limitados para garantir que permanecessem dentro da capacidade do veículo elétrico, evitando sobrecargas e assegurando uma representação o mais próximo possível do desempenho operacional. Foram utilizados modelos matemáticos para descrever a dinâmica longitudinal do veículo, a corrente do motor elétrico e as características térmicas da bateria. Esses modelos foram elaborados levando em consideração as características não lineares da bateria durante a descarga, assim como a influência do estado de carga, temperatura e demanda de corrente ao longo do tempo. Essa abordagem permitiu uma modelagem mais precisa do comportamento da bateria sob condições variáveis. Os modelos do sistema de powertrain foram testados em diversos ambientes de simulação para verificar o comportamento do sistema em situações específicas relacionadas ao uso de veículos elétricos. Os resultados obtidos demonstraram que os modelos matemáticos desenvolvidos representam desempenho consistente do comportamento térmico do sistema. Assim, este estudo oferece informações valiosas sobre o desempenho térmico das baterias de íons de lítio em veículos elétricos, contribuindo para o avanço da tecnologia de armazenamento de energia e o aprimoramento da eficiência em aplicações de mobilidade elétrica. |
| Abstract: | This dissertation investigates the thermal profile of lithium-ion battery cells in an electric vehicle through dynamic simulation of the driving cycle during the battery discharge process over multiple driving cycles. The energy required to propel the vehicle was modeled using ADVISOR software in conjunction with MATLAB, enabling a comprehensive analysis of the system’s energy performance. The temperature profile of the battery cells was then calculated using the thermal computational fluid dynamics software ANSYS FLUENT. The simulation model was developed according to specifications provided by the vehicle manufacturer, ensuring that the simulated conditions were representative of real-world operation. The powertrain controls during the simulation were carefully constrained to remain within the electric vehicle’s capacity, avoiding overloading and ensuring a representation as close as possible to actual operational performance. Mathematical models were used to describe the vehicle’s longitudinal dynamics, the electric motor current, and the battery’s thermal characteristics. These models were developed considering the nonlinear characteristics of the battery during discharge, as well as the influence of state of charge, temperature, and current demand over time. This approach allowed for a more accurate modeling of the battery’s behavior under variable conditions. The powertrain system models were tested in various simulation environments to verify system behavior in specific situations related to electric vehicle usage. The results obtained demonstrated that the developed mathematical models consistently represent the thermal behavior performance of the system. Thus, this study provides valuable insights into the thermal performance of lithium-ion batteries in electric vehicles, contributing to the advancement of energy storage technology and the improvement of efficiency in electric mobility applications. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/39435 |
| Aparece nas coleções: | PG - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica |
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