Dissertação

{en_GB=Development and Implementation of a dsPIC Based Battery Monitoring System for State-of-Charge Determination} {} EVALUATED

{pt=Nesta dissertação são apresentados o estudo, desenvolvimento e implementação de um sistema de monitorização baseado num dsPIC para a determinação do estado-de-carga de uma bateria recarregável a partir de medições do espectro de impedância. É apresentado um estudo experimental introdutório com medições do espectro de impedância de uma célula de iões de lítio em diferentes condições e estados de carga. Foi desenvolvido um protótipo de sistema embebido com hardware de geração e condicionamento de sinal em PCBs construídas de raiz. Este hardware serve de interface entre uma bateria de iões de lítio e uma placa de desenvolvimento Explorer 16 com um microcontrolador dsPIC, que faz o processamento das medições. O sistema aplica um sinal de corrente sinusoidal à bateria, de frequência e amplitude ajustável. Simultaneamente, o sinal de tensão resultante é amplificado e medido pelos ADCs do dsPIC. Foi também desenvolvido software para o dsPIC que implementa um algoritmo DFT para o cálculo das amplitudes e fases dos sinais em tempo-real, e que inclui a estimativa do estado-de-carga com base na integração da corrente. O protótipo construído foi testado e validado com sucesso, medindo a impedância da bateria até 1465 Hz., en=This dissertation presents the study, development and implementation of a dsPIC based monitoring system for evaluating the state-of-charge of a rechargeable battery from impedance spectroscopy measurements. An introductory experimental study of impedance spectroscopy on a lithium-ion cell is presented with results for varying states of charge and conditions. An embedded system prototype was developed with hardware for signal generation and conditioning, constructed on custom PCBs. This hardware system interfaces a regular lithium-ion cell with an Explorer 16 Development Board where a dsPIC microcontroller processes the measurements. It applies a sinusoidal current to the cell, of variable frequency and amplitude, while the dsPIC internal ADCs measure the voltage response and the current with selectable amplification gain. The developed software for the dsPIC implements a DFT algorithm for amplitude and phase calculation in real-time and includes the estimation of the state-of-charge based on current integration. The final prototype was successfully tested and validated, measuring the battery cell impedance up to 1465 Hz.}
{pt=estado-de-carga, espectroscopia de impedância, bateria recarregável, estado-de-saúde, algoritmo de Goertzel, en=state-of-charge, impedance spectroscopy, rechargeable battery, state-of-health, Goertzel algorithm}

Janeiro 19, 2021, 15:30

Orientação

ORIENTADOR

Fernando Manuel Tim Tim Janeiro

Depº de Engenharia Mecatrónica - Univ. Évora

Professor Auxiliar

ORIENTADOR

Pedro Miguel Pinto Ramos

Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)

Professor Associado