O desenvolvimento de caminhões elétricos, uma aposta crescente para reduzir custos operacionais e emissões no setor de logística, enfrenta um desafio crucial: a vida útil das baterias. Para atender à demanda por entregas rápidas e eficientes, frotas precisam de autonomia para longas distâncias, o que nem sempre é viável com as tecnologias atuais de baterias. Um projeto europeu, o LaserBATMAN, buscou solucionar essa limitação ao integrar simulações computacionais avançadas e um aplicativo customizado no processo de fabricação de baterias.
O projeto, que reuniu universidades e empresas como Volvo Group Trucks Operations, Aurobay e Resolvent, com apoio da Comissão Europeia e agências de fomento suecas e dinamarquesas, focou em otimizar dois indicadores-chave: a robustez e a vida útil das baterias. Um dos pontos nevrálgicos analisados foi o processo de soldagem a laser, utilizado para unir componentes como as barras condutoras (busbars) que conectam as células da bateria. Uma soldagem bem executada pode prolongar a vida da bateria, enquanto falhas nesse processo podem levar à degradação prematura.
A ferramenta desenvolvida pela consultoria dinamarquesa Resolvent, utilizando o software COMSOL Multiphysics, permite que engenheiros da Volvo testem o desempenho e a durabilidade das baterias de forma mais eficiente. Inicialmente concebido para analisar a soldagem a laser em nível de célula e sua influência na eletroquímica, o projeto expandiu suas ambições para modelar o desempenho do pacote de bateria completo, desde a célula até o conjunto final. O resultado foi a criação de um aplicativo que funciona como uma ferramenta de design.
O aplicativo permite aos usuários inserir parâmetros como dimensões da geometria do pacote, número de células e condições operacionais (temperatura ambiente, perfis de corrente de carga/descarga). Uma funcionalidade destacada é a "Busbar Weld Design Tool", que calcula o desempenho da solda do busbar após diversos ciclos. Essa ferramenta possibilita simular cenários de produção onde a solda pode não atingir a profundidade ideal, avaliando o impacto na robustez do design. A capacidade de testar rapidamente diferentes configurações e parâmetros de soldagem acelera o ciclo de P&D, permitindo otimizar o design das baterias para maior durabilidade e confiabilidade.
A integração de simulações multiescala e a criação de aplicativos de engenharia personalizados representam um avanço significativo na forma como as baterias para veículos pesados são projetadas. Ao prever o comportamento e os potenciais pontos de falha antes da fabricação física, empresas como a Volvo podem reduzir o tempo e o custo de desenvolvimento, além de garantir que os caminhões elétricos atendam às exigências de autonomia para o transporte rodoviário, impulsionando a transição para uma frota mais sustentável.
Com reportagem de Brazil Valley
Source · IEEE Spectrum
