Análise comparativa de metodologias de estimação de parâmetros aplicada a modelos analíticos utilizados na predição do termpo de vida de uma bateria

Abstract

Nos últimos anos, a utilização de dispositivos móveis têm aumentado significativamente, estes dispositivos podem ser utilizados nas mais diversas áreas, como no lazer, na segurança, no trabalho, entre outras. Para que estes dispositivos possam operar correntamente, necessitam de uma bateria que forneça energia aos mesmos. Geralmente estas baterias são recarregáveis e possuem um repositório finito de energia que relaciona o tempo de funcionamento do dispositivo a carga disponível da bateria. Neste contexto, surge a necessidade de utilizar algum método capaz de predizer o tempo de vida destas baterias e conseqüentemente o tempo em que o dispositivo ficará operacional. Atualmente existem uma série de métodos utilizados para esta finalidade, os modelos matemáticos são uma destas opções. Neste trabalho, inicialmente, é apresentado um estudo sobre modelos matemáticos utilizados para predizer o tempo de vida de uma bateria utilizadas em dispositivos móveis, dando ênfase aos modelos analíticos, dentre os modelos analíticos estudados destacam-se três modelos, o Modelo Linear, a Lei de Peukert e o Modelo Analítico de Difusão de Rakhmatov-Vrudhula. Todos estes modelos foram implementados computacionalmente objetivando a realização de simulações para determinar o tempo de vida de uma bateria sob diferentes perfis de descargas. Porém, para realizar as simulações computacionais dos modelos, é necessário primeiramente estimar os parâmetros dos mesmos, esta estimação é realizada a partir de curvas de descargas, obtidas em ensaios realizados em uma plataforma de teste especialmente desenvolvida para este fim. Logo em seguida, os modelos matemáticos foram validados a partir de ensaios utilizando-se baterias reais, no caso deste trabalho foram utilizadas baterias de lition-íon modelo BL-5F que equipam telefones celulares da marca Nokia modelo N95. Na continuidade do estudo, ainda foram comparadas duas metodologias de estimação dos parâmetros, que utilizam a técnica de estimação dos Mínimos Quadrados. A primeira metodologia avaliada foi proposta por Rakhmatov-Vrudhula e a segunda metodologia foi proposta por Gauss. Ambas metodologias foram simuladas computacionalmente e seus resultados serão validados a partir de ensaios realizados em uma plataforma de teste objetivando a apresentação da metodologia e do modelo que consegue predizer com maior precisão o tempo de vida de uma bateria que alimenta um dispositivo móvel.