Resumo da Tese apresentada à COPPE/UFRJ como parte dos requisitos necessários para a obtenção do grau de Mestre em Ciências (M.Sc.)
Controle do Balanceamento de Bateria e Estimação de Estado de Carga
André Abido Figueiró
Dezembro/2015
| Orientadores: |
Ramon Romankevicius Costa
Alessandro Jacoud Peixoto
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| Programa: |
Engenharia Elétrica |
Essa Dissertação trata do problema de balanceamento de uma bateria composta de múltiplas células conectadas em série que consiste em equalizar os estados de carga das células. É desenvolvido um modelo dinâmico adequado da célula para o problema enfrentado baseado em circuito elétrico equivalente com dinâmica de terceira ordem para representar células de Lítio-Ferro-Fosfato (LiFePO4). Os parâmetros necessários para o modelo são identificados experimentalmente e são propostos dois algoritmos para balanceamento passivo, interpretando o balanceamento como um problema de rastreamento do estado de carga (State of Charge, SoC) mínimo ou médio dentre as células. A análise de estabilidade dos algoritmos é desenvolvida para o caso de realimentação de estados. Versões dos algoritmos de balanceamento via realimentação de saída para o caso de parâmetros conhecidos são obtidas utilizando estimativas do SoC por meio de filtros de Kalman (Filtro de Kalman Estendido e Unscented) e o correspondente desempenho em malha fechada é avaliado por simulações numéricas e por experimentos conduzidos em uma bancada com uma bateria composta de quatro células. Para o caso em que os parâmetros da bateria são desconhecidos é necessário estimar os parâmetros da célula em conjunto com o SoC, de forma que um estimador conjunto de parâmetros e SoC é proposto. Tal estimador baseia-se na injeção de uma corrente de excitação periódica. A impedância e a tensão em circuito aberto (OCV) da célula são estimadas demodulando o sinal de resposta a essa excitação e os correspondentes parâmetros e SoC são subsequentemente obtidos utilizando metodologia de mínimos quadrados.
