Módulo didático para estimativa de estado de carga para baterias de lítio-íon utilizando Filtro de Kalman Estendido

Abstract

A fabricação de baterias de lítio está em uma crescente devido ao aumento da demanda por carros elétricos, com isso é importante que o estudante de Engenharia de Controle e Automação entenda como é o processo das funcionalidades do Sistema de Gerenciamento de Baterias (BMS). Devido à alta complexidade em obter os parâmetros não mensuráveis da bateria, implementa-se o filtro de Kalman estendido, que usa as matrizes Jacobianas com aproximação de Taylor para obter as funções não lineares do sistema. Desta forma, é importante os conhecimentos sobre o BMS, tanto teórico quanto prático. Nesse sentido, este artigo apresenta uma proposta de módulo didático para obter a estimação de Estado de Carga com a utilização do filtro de Kalman estendido para que os estudantes tenham a devida capacitação para atuar nos novos conceitos da área. Para a aplicação como ferramenta didática, separou-se em quatro níveis de conhecimento: eletrônica, programação, discretização de sistemas e filtro de Kalman. O módulo apresenta um design simples com identificação dos bornes de entradas da bateria, corrente, tensão e carga que são utilizados junto de um microcontrolador para aquisição dos dados utilizados na estimativa da carga da bateria. Os gráficos apresentam aproximação com os estudos apresentados neste trabalho, portanto, o uso como ferramenta didática é viável e replicável.