Controle térmico model-free de um pack de baterias de íons de lítio

• Ano de defesa: 2026
• Autor(a) principal: Leal, Gustavo Nobre
• Orientador(a): Fabrizio Leonardi
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Centro Universitário FEI, São Bernardo do Campo
• Palavras-chave em Português: Controle model-free; Active disturbance rejection control (ADRC); Battery management system (BMS); Controle térmico; Baterias de íons de lítio; Thermal control; Lithium-ion batteries
• Link de acesso: https://repositorio.fei.edu.br/handle/FEI/6148; https://doi.org/10.31414/EM.2026.D.132281

O setor automotivo encontra-se em constante evolução, com os motores a combustão perdendo espaço para o desenvolvimento de veículos elétricos e híbridos. Nesse cenário, as baterias de íons de lítio destacam-se por sua elevada densidade energética e alto desempenho. No entanto, para garantir segurança, eficiência e longevidade, torna-se fundamental um gerenciamento eficaz por meio do Battery Management System (BMS). Um dos desafios críticos do BMS é o controle térmico, uma vez que essas baterias devem operar em uma faixa de temperatura restrita. Abordagens tradicionais para esse controle incluem estratégias preditivas, que consideram explicitamente restrições de segurança no processo de otimização e tratam adequadamente limitações operacionais. Contudo, tais métodos apresentam limitações, pois exigem modelos matemáticos precisos e elevado custo computacional. Além disso, mesmo que um modelo inicial da bateria esteja disponível, o envelhecimento natural do componente compromete sua representatividade ao longo do tempo. Diante dessas limitações, controladores Model-Free surgem como alternativa viável e independente. Por não exigirem modelo detalhado da planta, adequam-se a variações e a sistemas variantes no tempo, além de possuírem estrutura simples, resultando em menor esforço computacional. Este trabalho investiga a aplicação do Active Disturbance Rejection Control (ADRC), uma estratégia Model-Free, no controle térmico de baterias de íons de lítio, com foco na validação experimental do desempenho do controlador sob diferentes condições de operação. Inicialmente, simulações permitiram a análise do comportamento dinâmico e a definição preliminar dos parâmetros de controle. Posteriormente, o controlador foi implementado em bancada experimental utilizando o Simulink Desktop Real-Time (SDRT). Os resultados simulados indicam que a abordagem é adequada à aplicação proposta, enquanto os ensaios experimentais evidenciam que, mesmo em situações de saturação do atuador, o ADRC constitui alternativa viável para o controle térmico de sistemas de baterias, especialmente em aplicações nas quais a obtenção de modelos precisos é dificultada por incertezas e variações operacionais.