Aplicação de um modelo híbrido para predição do tempo de vida de baterias utilizadas em dispositivos móveis

Abstract

Com o passar dos anos, a sociedade está cada vez mais dependente das diferentes tecnologias disponíveis no mercado. Não é possível pensar outra forma de concluir as atividades no trabalho, ou no lazer, sem utilizar dispositivos móveis, tais como, telefones celulares, notebooks, tablets, iPhones, iPads, entre outros aparelhos so sticados, a partir dos quais é possível executar diversas tarefas. O uso destes dispositivos móveis está relacionado ao tempo de vida da bateria, que no projeto de dispositivos móveis é considerado uma das características mais importantes, pois informa a quantidade de tempo que o dispositivo permanecerá operacional sem a necessidade de ligá-lo a uma fonte de alimentação externa. Neste contexto, para os projetistas de baterias, é importante possuir uma maneira precisa de determinar este tempo de vida. Uma das formas é através do uso de modelos matemáticos que simulam o processo de descarga de energia dos aparelhos portáteis. Entre os modelos mais referenciados na literatura técnica, destacam-se os modelos eletroquímicos, os modelos de circuitos elétricos, os modelos estocásticos, os modelos analíticos, os modelos via Identi cação de Sistemas, e os modelos híbridos. Esta última categoria de modelos possui a vantagem de unir os benefícios de dois ou mais tipos de modelos. Recentemente, foi desenvolvido um modelo híbrido através da união de um modelo elétrico e um modelo analítico. O modelo elétrico é conhecido como o modelo para Predizer Runtime e Características V-I de uma bateria, este foi escolhido por ser capaz de capturar as características dinâmicas da bateria e a resposta da tensão de forma acurada. No entanto, este modelo elétrico não pode capturar os efeitos não lineares da bateria. Para isto, foi escolhido o modelo analítico Kinetic Battery Model (KiBaM), este modelo pode capturar os efeitos não lineares e predizer o estado de carga da bateria com acurácia. Portanto, neste trabalho é realizado o estudo e aplicação deste modelo híbrido, desenvolvido a partir da união entre um modelo elétrico e um modelo analítico, para predição do tempo de vida de baterias utilizadas em dispositivos móveis, considerando dados experimentais de uma bateria, do tipo Lithium Íon, modelo BL-5F, utilizada em telefones celulares da marca Nokia. O modelo híbrido é implementado na ferramenta computacional MatLab/Simulink, os resultados calculados pelo modelo são comparados com os dados experimentais, obtidos de uma plataforma de testes. Por m, o modelo híbrido é comparado com modelo de Rakhmatov e Vrudhula, que é o modelo analítico de melhor acurácia da literatura para predição do tempo de vida de baterias utilizadas em dispositivos móveis. A partir dos resultados das simulações é encontrado que o modelo híbrido apresenta boa acurácia com erro médio igual a 3,91%.