Publicação
Desenvolvimento de um sistema distribuído de gestão e balanceamento ativo da carga das baterias para veículos elétricos
| Resumo: | Ao longo dos últimos anos a preocupação com a emissão de gases poluentes para a atmosfera por parte dos veículos movidos a energia de origem fóssil tem crescido. Essa emissão tem diversos efeitos nocivos, por exemplo, o aumento do risco de chuvas ácidas. A preferência por veículos elétricos em detrimento da utilização de veículos movidos a partir de combustíveis fósseis constitui uma alternativa mais sustentável, sobretudo devido ao facto de a propulsão elétrica não emitir quaisquer gases nocivos para a atmosfera. Através da realização deste trabalho almeja-se contribuir para o avanço da tecnologia dos veículos elétricos – esta intenção passa pela atualização tecnológica do Carro Elétrico Plug-In da Universidade do Minho (CEPIUM) ao nível do armazenamento e gestão da energia no seu pack de baterias. Os principais objetivos deste trabalho consistem no estudo, desenvolvimento, implementação, teste e validação de um sistema de gestão de bateria – Battery Management System (BMS) ativo para o CEPIUM e na substituição do pack atual de baterias de ácido-chumbo por um pack de baterias de LiFePO4. No âmbito desta dissertação desenvolveu-se um BMS ativo modular baseado numa arquitetura constituída por um módulo master e vários módulos slave. O módulo master tem como principal função gerir e coordenar o funcionamento dos módulos slave através de um barramento de comunicação diferencial RS-485 half-duplex. A transferência de energia entre células foi implementada com recurso a um conversor CC-CC bidirecional isolado baseado na topologia flyback. O desenvolvimento do BMS implicou, entre outras tarefas, a realização de simulações no software PSIM e o desenho dos esquemas elétricos e do layout das placas de circuito impresso de ambos os módulos. Além disto, procedeu-se à remoção do pack de baterias de ácido-chumbo existente no CEPIUM. O protótipo do BMS foi validado. Recorrendo ao protocolo RS-485, os módulos master e slave foram capazes de comunicar e monitorizar a tensão em cada uma das células e ajustar o fluxo de energia entre elas consoante a existência de desequilíbrios. |
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| Autores principais: | Silva, Manuel Freitas da |
| Assunto: | Bateria Mobilidade elétrica Conversor flyback Sistema de gestão de baterias Balanceamento ativo Veículo elétrico Battery Electric mobility Flyback converter Battery management system Active equalization Electric vehicle |
| Ano: | 2019 |
| País: | Portugal |
| Tipo de documento: | dissertação de mestrado |
| Tipo de acesso: | acesso aberto |
| Instituição associada: | Universidade do Minho |
| Idioma: | português |
| Origem: | RepositóriUM - Universidade do Minho |
| Resumo: | Ao longo dos últimos anos a preocupação com a emissão de gases poluentes para a atmosfera por parte dos veículos movidos a energia de origem fóssil tem crescido. Essa emissão tem diversos efeitos nocivos, por exemplo, o aumento do risco de chuvas ácidas. A preferência por veículos elétricos em detrimento da utilização de veículos movidos a partir de combustíveis fósseis constitui uma alternativa mais sustentável, sobretudo devido ao facto de a propulsão elétrica não emitir quaisquer gases nocivos para a atmosfera. Através da realização deste trabalho almeja-se contribuir para o avanço da tecnologia dos veículos elétricos – esta intenção passa pela atualização tecnológica do Carro Elétrico Plug-In da Universidade do Minho (CEPIUM) ao nível do armazenamento e gestão da energia no seu pack de baterias. Os principais objetivos deste trabalho consistem no estudo, desenvolvimento, implementação, teste e validação de um sistema de gestão de bateria – Battery Management System (BMS) ativo para o CEPIUM e na substituição do pack atual de baterias de ácido-chumbo por um pack de baterias de LiFePO4. No âmbito desta dissertação desenvolveu-se um BMS ativo modular baseado numa arquitetura constituída por um módulo master e vários módulos slave. O módulo master tem como principal função gerir e coordenar o funcionamento dos módulos slave através de um barramento de comunicação diferencial RS-485 half-duplex. A transferência de energia entre células foi implementada com recurso a um conversor CC-CC bidirecional isolado baseado na topologia flyback. O desenvolvimento do BMS implicou, entre outras tarefas, a realização de simulações no software PSIM e o desenho dos esquemas elétricos e do layout das placas de circuito impresso de ambos os módulos. Além disto, procedeu-se à remoção do pack de baterias de ácido-chumbo existente no CEPIUM. O protótipo do BMS foi validado. Recorrendo ao protocolo RS-485, os módulos master e slave foram capazes de comunicar e monitorizar a tensão em cada uma das células e ajustar o fluxo de energia entre elas consoante a existência de desequilíbrios. |
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