Simulação ajuda Volvo a testar baterias de camiões elétricos

Num ecrã de computador, um pack de baterias pode agora ser desmontado e reconstruído em minutos, com cada soldadura verificada antes de qualquer metal ser cortado. É essa a imagem de trabalho por detrás de uma aplicação de simulação desenvolvida pela Resolvent, uma consultora de engenharia dinamarquesa especializada em energias verdes, e atualmente utilizada pelo departamento de I&D da Volvo. O relato aqui apresentado provém de um artigo patrocinado pela empresa de software COMSOL, que forneceu o ambiente de modelação.

O problema é concreto. Os camiões de distribuição percorrem longas distâncias em autoestrada, e os packs de baterias das versões elétricas ficam muitas vezes aquém em termos de vida útil para este tipo de utilização. O projeto LaserBATMAN, que decorreu de maio de 2022 a maio de 2025, visou duas medidas para os packs de baterias: robustez e longevidade. Uma etapa que afeta ambas é a soldadura a laser, usada para unir as células da bateria a uma barra coletora, a tira metálica que as liga num pack. Uma soldadura bem feita pode ajudar a vida útil da bateria; mal feita, pode aumentar o risco de degradação. A modelação computacional foi a forma encontrada pela equipa para prever estes efeitos em cada fase de fabrico.

A equipa começou por estudar como a soldadura afeta a eletroquímica das células individuais. As ambições cresceram: modelaram o desempenho da célula ao pack e depois transformaram o modelo numa ferramenta de conceção. Construíram primeiro um modelo eletroquímico de uma célula a partir das equações das reações químicas, alimentaram-no com dados de entrada e usaram os resultados para treinar uma rede neuronal profunda, um modelo simplificado que oferece uma visão rápida do comportamento da célula. A aplicação assenta nesse modelo treinado. Os utilizadores introduzem a geometria do pack, o número de células, a temperatura ambiente e os perfis de carga e descarga, e depois veem como a bateria se comporta. Uma «Busbar Weld Design Tool» integrada na aplicação permite variar a forma da soldadura, a espessura da barra coletora e a profundidade de penetração do laser, e testar o que acontece em produção se a soldadura não penetrar suficientemente na barra. Uma função «Compute Battery» indica a temperatura da soldadura, o estado de carga e a espessura da camada de interface sólido–eletrólito, e pode mostrar se o fluxo de ar de arrefecimento cria turbulência ou ar estagnado.

Para os operadores de frotas, o que está em jogo é o que os camiões já enfrentam na estrada: um pack que dure o suficiente para percursos em autoestrada. Os utilizadores imediatos da aplicação são engenheiros, não condutores. Permite à equipa de I&D da Volvo testar as escolhas de soldadura e de arrefecimento antes de se comprometer com elas, e a equipa da Resolvent afirma que é possível trocar arrefecimento por tamanho do pack. Num dos exemplos descritos, um melhor arrefecimento poderia permitir que o design dispensasse duas células de bateria, mantendo o mesmo desempenho. Trata-se de uma projeção do modelo, não de um resultado medido num camião, e o artigo não apresenta dados de campo nem um calendário de produção que a confirme. O que o projeto demonstra é um método: a etapa da soldadura, durante muito tempo tratada como um simples detalhe de fabrico, passa agora a ser modelada em paralelo com a química das células e o arrefecimento, como parte da mesma questão de conceção.