Circuito para testes de baterias

Abstract

As baterias possuem um papel cada vez mais preponderante na sociedade moderna e a sua evolução tem contribuído muito para o desenvolvimento de diversas áreas da indústria, como por exemplo a indústria da mobilidade elétrica, aeroespacial, das energias renováveis, entre outras. Devido a esta crescente importância das baterias na sociedade atual, torna-se necessário adquirir um conhecimento real sobre o seu desempenho em diferentes ambientes e condições de funcionamento, conhecer quais as técnicas de carga e descarga mais adequadas, assim como avaliar a sua eficiência energética. Neste sentido, esta dissertação de mestrado tem como principal objetivo criar um equipamento capaz de carregar e descarregar uma bateria, com diferentes técnicas de carregamento e descarregamento, e desenvolver uma aplicação que permita armazenar e visualizar os dados relativos aos testes efetuados. Estes dados depois de analisados devem permitir inferir conclusões sobre que técnicas de carga e descarga são mais adequadas à bateria assim como que técnicas aumentam o rendimento da bateria. Para efetuar os processos de carga e descarga foi utilizado um conversor CC-CC buck-boost bidirecional com topologia interleaved com duas células de comutação e um conversor CA-CC para efetuar a ligação do sistema à rede elétrica. Para coordenar o funcionamento desse conversor CC-CC bidirecional foi necessário desenvolver um sistema de controlo capaz de cumprir as especificações recomendadas para os processos de carga e descarga, de forma a preservar o estado de “saúde” da bateria. Para efetuar o controlo do sistema foi utilizado o DSP TMS320F28027 da Texas Instruments. Para interação com o utilizador e para armazenar os dados referentes aos testes efetuados foi também desenvolvida uma aplicação em C#.

Batteries have an increasingly important role in modern society and their improvement has contributed to the development of many scientific fields such as the industries of electric mobility, aerospace and renewable energy sources, among others. Due to this increasing importance of batteries in today's society, it becomes necessary to acquire a real understanding of their performance in different environments and operating conditions, to know what techniques are more suitable for charging and discharging, as well as evaluating their energetic efficiency. In this sense, this master thesis aims to create a device capable of charging and discharging a battery with different techniques and develop an application that enables to store and view data on the performed tests. The data analyzed should then allow to infer conclusions on which techniques improve the batteries charging and discharging efficiency. To make the process of charging and discharging a DC-DC bidirectional buck-boost converter it was used a interleaved topology with two switching cells and an AC-DC converter to perform the connection to the electrical system. To coordinate the operation of the bidirectional DC-DC converter it was necessary to develop a control system capable of meeting the recommended procedures for charging and discharging specifications and battery "health" preservation. To perform the control system a TMS320F28027 DSP by Texas Instruments was used. To interact with the user and to store data related to the tests performed a C# application was created.