Avaliação comparativa entre o modelo elétrico Battery e os modelos analíticos Linear e Lei de Peukert

Abstract

Resumo: O objetivo deste trabalho é realizar uma análise comparativa entre os resultados das simulações para o tempo de vida de uma bateria utilizada em dispositivos móveis, considerando os modelos analíticos Linear e Lei de Peukert e o modelo elétrico Battery. Os resultados das simulações são comparados com dados experimentais de uma bateria de íon lítio Nokia modelo BL-5F. A partir dos resultados das simulações, observou-se que a Lei de Peukert apresentou o melhor resultado, ou seja, um erro médio no tempo de vida de 1,96%. Já o modelo elétrico Battery foi simulado considerando três curvas de calibração, sendo que, para a curva obtida a partir de uma corrente de descarga de 550 mA, o seu melhor erro médio no tempo de vida foi de 2,60%. Palavras-chave:Baterias. Modelos matemáticos. Tempo de vida. Abstract: The purpose of this paper is to perform a comparative analysis from simulation results for the battery lifetime used in mobile devices IntroduçãoAs baterias eletroquímicas têm sido um dos principais focos de estudo e pesquisa para o ambiente de sistemas elétricos. Essas baterias, que alimentam a maioria dos dispositivos eletrônicos portáteis atuais, permitem armazenar energia em forma química para, posteriormente, convertê-la em energia elétrica, objetivando o fornecimento de energia a sistemas [1]. Atualmente, são inúmeras as áreas de aplicação dessas baterias, como, por exemplo, na área da saúde, em marca-passos; na área automotiva, em veículos híbrido-elétricos; na área de dispositivos eletrônicos portáteis, em celulares, câmaras digitais, notebooks, ipads, entre outros.Considerando o crescimento, nos últimos anos, na utilização de dispositivos eletrônicos portáteis, tem ocorrido um aumento na necessidade de baterias cada vez menores, mais leves e de melhor desempenho. Porém, essa evolução ainda não acompanha a progressiva demanda de energia e de limitação de tamanho, exigida pelos dispositivos móveis atuais [1].

Predição do tempo de vida de baterias utilizadas em dispositivos móveis: modelagem matemática e validação de modelos baseados em cinética e difusão unidimensional

“…O Modelo Linear (ou Modelo Ideal) é considerado pela literatura técnica o mais simples dos modelos analíticos [14]. Analogamente, esse modelo representa um capacitor ideal, não levando em consideração os efeitos não lineares que ocorrem durante o processo de descarga, visto que a bateria é tratada como um recipiente linear de corrente.…”

“…sendo que C i é a capacidade inicial da bateria (único parâmetro a determinar), I é a corrente constante de descarga e t d é o tempo de duração da corrente aplicada [14].…”

“…Figura 2: Aproximação em degraus para corrente variável [14] Assim, o tempo de vida de uma bateria, a partir do Modelo Linear, para perfis variáveis, é dado pela equação…”

Método Da Procura Em Rede Melhorado: Uma Proposta Para a Estimação Dos Parâmetros Do Modelo De Rakhmatov E Vrudhula

“…Os modelos elétricos [7,18,19], também denominados de modelos de circuitos elétricos, empregam uma combinação de fontes de tensão, resistores e capacitores para a simulação da descarga da bateria, também consideram a taxa de capacidade e os efeitos térmicos da bateria. Esta classe apresenta simulação de fácil entendimento, realizadas a partir da utilização de simuladores de circuito.…”

“…Uma das formas é através de modelos matemáticos que descrevem a descarga de energia de uma bateria. Nos últimos anos diferentes modelos matemá-ticos foram desenvolvidos, dentre eles é possível citar: os analíticos [11,13,17,20,21,22,23], os estocásticos [8], os eletroquímicos [11], e os elétricos [7,18,19], cada um com suas caracterís-ticas e níveis de complexidade. Considerando os trabalhos correlatos observa-se que os modelos que apresentam os melhores resultados na predição do tempo de vida de baterias são aqueles que consideram os efeitos não lineares que ocorrem nas operações de descarga [20].…”