Sistema de gerenciamento de baterias de lítio com estimação de estados com filtro de Kalman estendido adaptativo (2022)
- Authors:
- Autor USP: SILVA, CYNTHIA THAMÍRES DA - EP
- Unidade: EP
- Sigla do Departamento: PEA
- Subjects: FILTROS DE KALMAN; BATERIAS ELÉTRICAS
- Agências de fomento:
- Language: Português
- Abstract: Armazenar energia de forma eficiente é um dos principais fatores para um mundo mais sustentável. A eletrônica embarcada nos sistemas de armazenamento de energia possui um papel extremamente importante para garantir a eficiência, segurança e desempenho desses sistemas. A presente tese apresenta a metodologia de desenvolvimento de um sistema de gerenciamento de baterias completo, capaz de proteger e gerenciar adequadamente qualquer bateria (desde que se conheça os limites de tensão, corrente e temperatura), em qualquer aplicação (desde que se conheça a dinâmica de utilização da bateria na aplicação). O modelo matemático da bateria foi desenvolvido com foco em aplicações de empilhadeiras elétricas, comparando quatro modelos diferentes, quatro algoritmos de otimização e sete experimentos, com o objetivo de desenvolver o melhor modelo matemático com o melhor método de otimização e o melhor experimento para baterias de LiFePO4 utilizadas em empilhadeiras elétricas. O modelo desenvolvido apresenta características únicas e inovadoras, que utiliza uma estrutura de múltiplas saídas, sendo capaz de aprimorar a exatidão dos parâmetros identificados em até 100 vezes quando comparado com modelos tradicionais que utilizam apenas uma saída. A metodologia apresentada nesse trabalho, permite criar os algoritmos do sistema de gerenciamento de bateria, principalmente para a estimação do estado da carga, que é feita por meio de um filtro de Kalman estendido adaptativo. O trabalho inova ao criar também uma política de ajuste das matrizes de ruído de processo () e de medição () do filtro de Kalman, em tempo de execução. O algoritmo do filtro, juntamente com o modelo matemático, atingiu uma exatidão média de 99,56% em testes reais, em relação à tensão estimada e tensão medida da bateria.Também foi implementada uma estratégia de balanceamento das células, capaz de garantir a segurança e eficiência do banco de baterias em todos os testes realizados. Esse trabalho apresenta todos os métodos, equações e simulações necessárias para o desenvolvimento do sistema de gerenciamento de baterias e aplica o sistema em um ambiente prático, real. O hardware e o firmware do BMS foram desenvolvidos, testados e validados em um banco de baterias com 8 células de LiFePO4, obtendo um ótimo desempenho em todos os testes realizados.
- Imprenta:
- Data da defesa: 17.05.2022
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ABNT
SILVA, Cynthia Thamires da. Sistema de gerenciamento de baterias de lítio com estimação de estados com filtro de Kalman estendido adaptativo. 2022. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2022. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3143/tde-04042023-080719/. Acesso em: 12 out. 2024. -
APA
Silva, C. T. da. (2022). Sistema de gerenciamento de baterias de lítio com estimação de estados com filtro de Kalman estendido adaptativo (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3143/tde-04042023-080719/ -
NLM
Silva CT da. Sistema de gerenciamento de baterias de lítio com estimação de estados com filtro de Kalman estendido adaptativo [Internet]. 2022 ;[citado 2024 out. 12 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3143/tde-04042023-080719/ -
Vancouver
Silva CT da. Sistema de gerenciamento de baterias de lítio com estimação de estados com filtro de Kalman estendido adaptativo [Internet]. 2022 ;[citado 2024 out. 12 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3143/tde-04042023-080719/
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