Processo hierárquico analítico aplicado no controle de sistemas de equalização de carga entre células de baterias de íons de lítio.

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Dias, Bruno Martin de Alcantara
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: AHP as a controller; Analytic hierarchy process; Baterias elétricas (Gerenciamento); Battery management system; BMS; Carga elétrica; Cell's balance controller; Charge Equalization System (CES); Controladores digitais; Equalização; Íons de lítio; Lithium-ion batteries
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3143/tde-22112024-082214/

Enquanto a sociedade se desenvolve, a demanda por sistemas de armazenamento de energia aumenta. Atualmente o sistema de armazenamento mais aplicado é a bateria de íons de lítio. Para uma bateria atender a todos os requisitos impostos, como por exemplo a potência e densidade de energia, os pacotes de baterias associam dezenas ou milhares de células de lítio. Ao longo dos ciclos da bateria, as células aumentam o desequilíbrio entre suas cargas limitando a capacidade de armazenamento de energia, a autonomia e a vida útil das baterias. Uma das formas para mitigar estes efeitos, é adicionar ao pacote de bateria, um sistema de equalização de cargas () integrado ao sistema eletrônico de gerenciamento das baterias (). A pesquisa bibliográfica realizada e demonstrada nesta tese revelou dezenas de métodos possíveis para se equalizar a carga entre as células de uma bateria. Entretanto, qual destes métodos seria o mais indicado para cada tipo de aplicação? Na busca pela resposta, uma metodologia útil na tomada de decisões complexas que envolvem multicritérios e multivariáveis sem correlações numéricas exatas, foi utilizada. Esta metodologia, denominada Processo Hierárquico Analítico (), além de contribuir na busca pelo método mais indicado para cada aplicação, demonstrou um grande potencial caso também fosse aplicada como controlador digital embarcado. Em um cenário hipotético onde o fosse responsável pelo processo automático de equalização de cargas entre as células de uma bateria, qual seria sua eficácia e eficiência? Será que os resultados práticos confirmam a capacidade do método atuar como controlador do processo de equalização de carga em baterias de lítio? Como o conseguiria lidar em tempo real com uma tomada de decisão considerando, além da diferença entre o estado da carga das células, critérios como o estado de saúde e a temperatura de operação da célula? A presente tese busca confirmar estas hipóteses embarcando o em um módulo para analisar o comportamento deste método em um ambiente real, aplicado como um controlador digital em uma bateria com 5.12KWh de capacidade e 5.84KW de potência, usado em uma empilhadeira elétrica industrial. Os resultados obtidos serão demonstrados e analisados, formulando propostas futuras para pesquisas científicas na área.