Curso de Baterias e Veículos Elétricos

Aula 1 • Transporte de Íons e Condutividade

Examina a mobilidade iônica, difusão e condutividade do eletrólito em sistemas eletroquímicos. Explica como o transporte de íons limita a potência e a eficiência da bateria.

Aula 2 • Termodinâmica de Sistemas Eletroquímicos

Aborda energia livre de Gibbs, relações de tensão de célula e constantes de equilíbrio. Conecta princípios termodinâmicos à tensão e capacidade energética da bateria.

Aula 3 • Reações de Oxirredução

Explica reações redox, estados de oxidação e mecanismos de transferência de elétrons. Relaciona diretamente a conversão de energia química à geração de energia elétrica.

Aula 4 • Fundamentos de Células Eletroquímicas

Apresenta células galvânicas e eletrolíticas, terminologia de eletrodos e notação de células. Fornece a estrutura para analisar a arquitetura da bateria.

Aula 1 • Materiais e Projeto de Eletrodos

Aborda materiais ativos, aglutinantes, aditivos condutivos e coletores de corrente para ânodos e cátodos. Relaciona as propriedades dos materiais à densidade de energia e vida útil do ciclo.

Aula 2 • Sistemas de Eletrólito

Examina eletrólitos líquidos, em gel e sólidos, incluindo solventes, sais e aditivos. Explica como a escolha do eletrólito afeta a segurança, a janela de tensão e a condutividade.

Aula 3 • Formatos de Célula e Montagem

Compara formatos de célula cilíndrica, prismática e pouch e seus processos de montagem. Relaciona a escolha do formato à eficiência de empacotamento, gerenciamento térmico e custo.

Aula 4 • Tecnologia de Separador

Descreve materiais do separador, porosidade e mecanismos de desligamento térmico. Explica o papel do separador na prevenção de curtos-circuitos enquanto permite o fluxo de íons.

Aula 1 • Baterias de Estado Sólido e de Próxima Geração

Apresenta conceitos de baterias de estado sólido, lítio-enxofre e íon-sódio. Posiciona químicas emergentes em relação à atual tecnologia de íon-lítio para uso em VE.

Aula 2 • Químicas Avançadas de Cátodo

Examina materiais de cátodo com alto teor de níquel, ricos em manganês e ricos em lítio. Compara densidade de energia, estabilidade térmica e custo para aplicações de grau VE.

Aula 3 • Visão Geral da Química de Íon-Lítio

Aborda mecanismos de intercalação, químicas comuns de cátodo e ânodos de grafite. Estabelece o íon-lítio como a química dominante em VE e explica por quê.

Aula 4 • Químicas de Chumbo-Ácido e à Base de Níquel

Revisa baterias de chumbo-ácido e níquel-hidreto metálico e suas funções remanescentes em VE. Fornece contexto histórico e explica por que o íon-lítio as substituiu em aplicações de tração.

Aula 1 • Testes de Segurança e Abuso

Aborda testes de penetração de prego, sobrecarga, esmagamento e abuso térmico. Explica como os resultados dos testes informam o projeto da célula e os requisitos do sistema de segurança no nível do pacote.

Aula 2 • Espectroscopia de Impedância Eletroquímica

Apresenta a teoria de EIS, modelos de circuito equivalente e interpretação de dados. Conecta espectros de impedância a processos de degradação física dentro da célula.

Aula 3 • Capacidade e Densidade de Energia

Define capacidade gravimétrica e volumétrica, densidade de energia e energia específica. Ensina como medir e comparar essas métricas entre químicas e formatos de célula.

Aula 4 • Densidade de Potência e Capacidade de Taxa

Aborda potência específica, gráficos de Ragone e testes de potência de pulso. Explica como o projeto do eletrodo e a condutividade do eletrólito determinam o desempenho em altas taxas.

Aula 1 • Integração do Gerenciamento Térmico

Aborda estratégias de gerenciamento térmico controladas pelo BMS, incluindo ativação de aquecimento e resfriamento. Explica como o BMS usa dados de temperatura para proteger as células e otimizar o desempenho.

Aula 2 • Algoritmos de Estimativa de Estado

Aborda métodos de estimativa de estado de carga, estado de saúde e estado de potência. Compara contagem de Coulomb, tensão de circuito aberto e abordagens de filtro de Kalman baseadas em modelo.

Aula 3 • Protocolos de Comunicação e Diagnósticos

Apresenta barramento CAN, LIN e outros protocolos de comunicação veicular usados pelo BMS. Aborda registro de falhas, códigos de diagnóstico de problemas e capacidades de atualização remota.

Aula 4 • Arquitetura e Funções do BMS

Descreve a topologia de hardware do BMS, circuitos de sensoriamento e blocos funcionais principais. Estabelece o BMS como o controlador central para segurança, desempenho e longevidade.

Aula 1 • Integração do Pacote e Interface com o Veículo

Aborda conectores de alta tensão, desconectores de serviço e integração com o chassi do veículo. Explica como o projeto do pacote deve se alinhar com as interfaces do conjunto motopropulsor, HVAC e sistema de carregamento.

Aula 2 • Projeto do Sistema de Gerenciamento Térmico

Compara abordagens de gerenciamento térmico a ar, líquido e por mudança de fase para pacotes de VE. Explica fontes de geração de calor e como o projeto de resfriamento afeta o desempenho e a vida útil.

Aula 3 • Projeto Estrutural e Mecânico

Examina materiais do invólucro do pacote, proteção contra colisão e requisitos de vedação IP. Relaciona o projeto estrutural à integração veicular, metas de peso e normas de segurança.

Aula 4 • Propagação e Mitigação de Fuga Térmica

Analisa gatilhos de fuga térmica, caminhos de propagação e estratégias de contenção no nível do pacote. Ensina medidas de projeto que evitam que eventos de célula única se propaguem.

Aula 1 • Carregamento a Bordo e Eletrônica de Potência

Aborda a topologia do carregador de bordo, conversores CC-CC e módulos de potência auxiliares. Explica como a eletrônica de potência condiciona o fluxo de energia entre a rede, a bateria e as cargas do veículo.

Aula 2 • Carregamento Rápido e Estresse na Bateria

Analisa deposição de lítio, geração de calor e degradação causados pelo carregamento em alta taxa. Aborda protocolos de carregamento adaptativos que equilibram velocidade com longevidade da bateria.

Aula 3 • Arquitetura do Conjunto Motopropulsor de VE

Descreve tipos de motor, inversores e configurações de trem de força usados em veículos elétricos a bateria. Estabelece como a bateria se integra ao conjunto motopropulsor para fornecer potência de tração.

Aula 4 • Carregamento Bidirecional e Veículo-para-Rede

Apresenta conceitos de V2G, V2H e V2L e seus requisitos técnicos. Explica a interação com a rede, considerações de qualidade de energia e implicações na degradação da bateria.

Aula 1 • Mecanismos de Degradação em Células de Íon-Lítio

Identifica mecanismos de perda de capacidade e aumento de resistência nos níveis do ânodo, cátodo e eletrólito. Relaciona as condições operacionais a caminhos específicos de degradação para manutenção preditiva.

Aula 2 • Economia Circular e Marcos Regulatórios

Examina responsabilidade estendida do produtor, conceitos de passaporte da bateria e rastreabilidade da cadeia de suprimentos. Relaciona tendências regulatórias a estratégias de projeto para reciclagem no desenvolvimento de baterias para VE.

Aula 3 • Modelagem Preditiva de Degradação

Aborda modelos de degradação empíricos, semiempíricos e baseados em física. Explica como os modelos são calibrados com dados de campo para prever a vida útil restante.

Aula 4 • Avaliação de Fim de Vida e Reaproveitamento

Define critérios de fim de vida da bateria de VE e avalia a adequação para aplicações de segunda vida. Aborda protocolos de teste para classificar pacotes retirados para armazenamento estacionário de energia.