Aplicação de modelos elétricos de bateria na predição do tempo de vida de dispositivos móveis

Abstract

Nos últimos anos, houve um aumento significativo na utilização de dispositivos eletrônicos móveis tais como: notebooks, câmeras digitais, celulares inteligentes (i.e., smartphones), entre outros. A utilização destes dispositivos, na maior parte do tempo, está condicionada ao estado de carga de suas baterias, então surge a necessidade de predizer por quanto tempo este dispositivo poderá ficar operacional. Uma forma de realizar esta predição é a partir do uso de modelos matemáticos que simulam a descarga de uma bateria, e consequentemente, estimam o seu tempo de vida. Neste trabalho é apresentada a avaliação de um modelo elétrico, presente na ferramenta computacional MatLab/Simulink, denominado Battery, que foi escolhido em virtude da praticidade no que se refere a extração de seus parâmetros de configuração e por considerar parte dos efeitos não-lineares que ocorrem em um processo real de descarga, que influenciam diretamente no tempo de vida da bateria. Todas as simulações computacionais com o modelo Battery foram realizadas na ferramenta computacional MatLab/Simulink, a partir de um circuito implementado em diagrama de blocos, considerando os parâmetros da bateria de íon lítio Nokia modelo BL-5F, e os parâmetros da bateria de íon lítio polímero PL-383562. A avaliação do modelo Battery foi realizada a partir da comparação de seus resultados simulados, com dados experimentais obtidos a partir de uma plataforma de testes (i.e., testbed), e com os resultados simulados de um modelo elétrico de alta acurácia encontrado na literatura, denominado Modelo para Predizer Runtime e Características V-I (i.e., tensão e corrente) de uma bateria. A partir da análise dos resultados obtidos em simulações comparados com os dados experimentais da bateria de íon lítio Nokia modelo BL-5F, verificou-se que o menor erro na predição do tempo de vida apresentado pelo modelo Battery foi de 2,12% em descarga contínua, e de 1,79% em descarga variável, indicando resultados satisfatórios. Na comparação realizada entre o modelo Battery e o modelo elétrico de alta acurácia, o erro na predição do tempo de vida apresentado pelo modelo Battery foi de 0,534%, em descarga contínua, e o erro na predição do tempo de vida do modelo de alta acurácia foi de 0,395%. Em descarga variável, o erro do modelo Battery foi de 1,621%, e o erro do modelo de alta acurácia foi de 0,338%. Portanto, as diferenças de erros entre os modelos, na predição do tempo de vida, foram de apenas 0,139%, em descarga contínua, e de 1,283%, em descarga variável, indicando que os resultados apresentados pelo modelo Battery são satisfatórios, considerando que no seu processo de extração de parâmetros, não foi realizado nenhum teste experimental com a bateria utilizada, já que os parâmetros foram extraídos diretamente do datasheet da bateria.