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dc.creatorWerlich, Samuel Henrique-
dc.date.accessioned2025-03-21T17:10:43Z-
dc.date.available2025-03-21T17:10:43Z-
dc.date.issued2024-11-28-
dc.identifier.citationWERLICH, Samuel Henrique. Otimização multiobjetivo aplicada no projeto de um sistema de gerenciamento térmico de baterias de íons de lítio para veículos elétricos urbanos de pequeno porte. 2025. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica e de Materiais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2024.pt_BR
dc.identifier.urihttp://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/36173-
dc.description.abstractBattery thermal management systems (BTMS) are key to controlling the temperature of lithium-ion battery packs. In the case of electric vehicles, battery cells release a large amount of heat during high-current discharge, and the accumulation of heat aggravates the temperature difference between them. Excessive heat can cause serious safety problems and negatively impact the performance of the pack during use and during its useful life. This work presents the development and evaluation of a multiobjective optimization method for the design of a passive BTMS using phase change materials (PCM) in small urban electric vehicles. The justification for this research lies in the growing demand for efficient and cost-effective solutions for the thermal management of lithium-ion batteries, which are essential for the performance and safety of electric vehicles. The main objective was to develop a method that allows optimizing the BTMS parameters to achieve a balance between thermal control and operational efficiency. The applied method included a literature review, elaboration of a quality house matrix, numerical simulations with ANSYS Fluent software, CAD parameterization, mesh independence study, multiphysics simulations, and a multiobjective optimization using ANSYS DesignXplorer and modeFRONTIER. The results showed that the use of PCM is effective in stabilizing battery temperatures, reducing heat spikes and extending battery life, compared to systems without PCM. Furthermore, this optimization method has potential for application in other battery pack configurations and different products. It was concluded that the proposed method not only meets the research objectives but also presents an original and relevant contribution to the field of study, demonstrating the feasibility of PCM-based solutions for the thermal management of batteries in electric vehicles. This work reinforces the importance of innovative strategies in the development of more efficient and sustainable technologies, aligning with the needs of the competitive market and contemporary environmental requirements.pt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Tecnológica Federal do Paranápt_BR
dc.rightsopenAccesspt_BR
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/pt_BR
dc.subjectBaterias de íons de lítiopt_BR
dc.subjectVeículos elétricospt_BR
dc.subjectAprendizado do computadorpt_BR
dc.subjectSimulação (Computadores)pt_BR
dc.subjectAlgorítmos genéticospt_BR
dc.subjectControle de temperaturapt_BR
dc.subjectSistemas CAD/CAMpt_BR
dc.subjectLithium ion batteriespt_BR
dc.subjectElectric vehiclespt_BR
dc.subjectMachine learningpt_BR
dc.subjectComputer simulationpt_BR
dc.subjectGenetic algorithmspt_BR
dc.subjectTemperature controlpt_BR
dc.subjectCAD/CAM systemspt_BR
dc.titleOtimização multiobjetivo aplicada no projeto de um sistema de gerenciamento térmico de baterias de íons de lítio para veículos elétricos urbanos de pequeno portept_BR
dc.title.alternativeMulti-objective optimization applied in the design of a lithium-ion battery thermal management system for small urban electric vehiclespt_BR
dc.typedoctoralThesispt_BR
dc.description.resumoOs sistemas de gerenciamento térmico de baterias (BTMS) são a chave para controlar a temperatura de packs de baterias de íons de lítio. No caso de veículos elétricos, as células das baterias liberam uma grande quantidade de calor durante descarga em alta corrente e o acúmulo de calor vai agravando a diferença de temperatura entre elas. O excesso de calor pode trazer graves problemas de segurança e impactos negativos no desempenho do pack durante seu uso e em sua vida útil. Este trabalho apresenta o desenvolvimento e a avaliação de um método de otimização multiobjetivo para o projeto de um BTMS passivo utilizando materiais de mudança de fase (PCM) em veículos elétricos urbanos de pequeno porte. A justificativa para esta pesquisa reside na crescente demanda por soluções eficientes e econômicas para o gerenciamento térmico de baterias de íons de lítio, essenciais para o desempenho e a segurança dos veículos elétricos. O objetivo principal foi desenvolver um método que permita otimizar os parâmetros do BTMS para alcançar um equilíbrio entre controle térmico e eficiência operacional. O método aplicado incluiu uma revisão de literatura, elaboração de uma matriz da casa da qualidade, simulações numéricas com o software ANSYS Fluent, parametrização CAD, estudo de independência de malha, simulações multifísicas, e uma otimização multiobjetivo utilizando ANSYS DesignXplorer e modeFRONTIER. Os resultados mostraram que o uso de PCM é eficaz na estabilização da temperatura das baterias, reduzindo picos de calor e prolongando a vida útil, comparado a sistemas sem PCM. Além disso, este método de otimização tem potencial para aplicação em outras configurações de packs de baterias e diferentes produtos. Concluiu-se que o método proposto não só atende aos objetivos da pesquisa, mas também apresenta uma contribuição original e relevante ao campo de estudo, demonstrando a viabilidade de soluções baseadas em PCM para o gerenciamento térmico de baterias em veículos elétricos. Este trabalho reforça a importância de estratégias inovadoras no desenvolvimento de tecnologias mais eficientes e sustentáveis, alinhando-se às necessidades do mercado competitivo e às exigências ambientais contemporâneas.pt_BR
dc.degree.localCuritibapt_BR
dc.publisher.localCuritibapt_BR
dc.creator.IDhttps://orcid.org/0000-0002-0569-7375pt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/8857020196456388pt_BR
dc.contributor.advisor1Borsato, Milton-
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0002-3607-8315pt_BR
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9039613643111474pt_BR
dc.contributor.referee1Strobel, Christian Scapulatempo-
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0002-0158-6918pt_BR
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1862498032519130pt_BR
dc.contributor.referee2Viana Junior, Emilson Ribeiro-
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0002-1883-3508pt_BR
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/6034855461324993pt_BR
dc.contributor.referee3Nievola, Julio Cesar-
dc.contributor.referee3IDhttps://orcid.org/0000-0002-2212-4499pt_BR
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/9242867616608986pt_BR
dc.contributor.referee4Borsato, Milton-
dc.contributor.referee4IDhttps://orcid.org/0000-0002-3607-8315pt_BR
dc.contributor.referee4Latteshttp://lattes.cnpq.br/9039613643111474pt_BR
dc.contributor.referee5Junqueira, Silvio Luiz de Mello-
dc.contributor.referee5IDhttps://orcid.org/0000-0001-5935-4266pt_BR
dc.contributor.referee5Latteshttp://lattes.cnpq.br/2213804390733564pt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e de Materiaispt_BR
dc.publisher.initialsUTFPRpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICApt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICApt_BR
dc.subject.capesEngenharia Mecânicapt_BR
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