Estudio del enfriamiento de baterías de automóviles eléctricos mediante la dinámica de fluidos computacional (CFD)

Abstract

En este trabajo se estudian estrategias de gestión térmica de las baterías de iones de litio de manera numérica, un componente crucial en vehículos eléctricos (EV) y vehículos híbridos eléctricos (HEV). Debido a su alta densidad de energía, estas baterías presentan desafíos significativos en términos de enfriamiento, lo cual es esencial para su eficiencia y seguridad. La investigación se centra en la comparación entre sistemas de enfriamiento con y sin aletas, destacando que, aunque los sistemas con aletas son más costosos, mejoran la disipación de calor y la fiabilidad del sistema. Utilizando el modelado CFD, se simulan y analizan diferentes configuraciones y condiciones operativas para mejorarla gestión térmica de las baterías. La disposición y el espaciamiento entre celdas, así como la ubicación de los ventiladores, son factores clave que afectan en la uniformidad de la temperatura y la eficacia del enfriamiento. En el estudio se demuestra que la implementación de aletas de enfriamiento en las celdas de las baterías, utilizando un arreglo cuadrado (5x5) y 4 aletas distribuidas por celdas, puede mejorar significativamente la transferencia de calor, manteniendo las temperaturas de operación dentro del rango óptimo de 20-40°C. Esto es crucial para prevenir la degradación de las celdas y alargar su vida útil [7]. A pesar de los mayores costos asociados con la fabricación de baterías con aletas, el rendimiento térmico logrado pudiera justificarla inversión. Él uso de CFD proporciona valiosos conocimientos para diseñar sistemas de gestión térmica en baterías de vehículos eléctricos. Este análisis también establece una base para futuras investigaciones y optimizaciones en el diseño de sistemas de enfriamiento para baterías de iones de litio.