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Gêmeos digitais para baterias de veículos elétricos.

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dc.creator.ID OLIVEIRA, S. A. pt_BR
dc.creator.Lattes http://lattes.cnpq.br/2736682999174089 pt_BR
dc.contributor.advisor1 LIMA, Antonio Marcus Nogueira.
dc.contributor.advisor1ID LIMA, A. M. N. pt_BR
dc.contributor.advisor1Lattes http://lattes.cnpq.br/2237395961717699 pt_BR
dc.contributor.advisor2 LIMA, Rafael Bezerra Correia.
dc.contributor.advisor2ID LIMA, R. B. C. pt_BR
dc.contributor.advisor2Lattes http://lattes.cnpq.br/3372942686315175 pt_BR
dc.contributor.referee1 FERNANDES, Eisenhawer de Moura.
dc.contributor.referee2 LUIZ, Saulo Oliveira Dornellas.
dc.description.resumo Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um gêmeo digital para baterias de íons de lítio, empregadas em veículos elétricos terrestres de uso urbano, visando monitorar variáveis como estado de carga e estado de temperatura. A metodologia proposta combina modelos eletroquímicos de ordem reduzida, modelos de circuito equivalente e modelos térmicos, integrados por algoritmos de estimação de estados capazes de processar dados de tensão, corrente e temperatura, como o Filtro de Kalman Estendido. Para validar o gêmeo digital, recorre-se a um conjunto de simulações pseudo-sintéticas, realizadas em diferentes faixas de temperatura, obtidas pela integração de duas ferramentas complementares: o FASTSim, utilizado para reproduzir de forma eficiente a dinâmica veicular em três ciclos de condução padronizados—um perfil urbano com tráfego intenso, um percurso rodoviário a velocidade quase constante em vias expressas e um trajeto dinâmico com acelerações bruscas e velocidades elevadas—e o PyBaMM, empregado para modelar o comportamento eletroquímico da bateria sob os perfis de potência demandada pelo veículo. Os resultados evidenciam acurácia na predição do estado de carga, com erro absoluto médio inferior a 3% em condições de temperatura ambiente maiores do que 10◦C, além de estimativas de alcance residual de veículos com erros absolutos da ordem de 30km. Dessa forma, o gêmeo digital desenvolvido, sustentado por uma arquitetura modular e pela combinação de modelos físicos com dados pseudo-sintéticos, permite aprimorar o gerenciamento de baterias, bem como ampliar o potencial de integração dos veículos elétricos em novos serviços e arquiteturas. pt_BR
dc.publisher.country Brasil pt_BR
dc.publisher.department Centro de Engenharia Elétrica e Informática - CEEI pt_BR
dc.publisher.program PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA pt_BR
dc.publisher.initials UFCG pt_BR
dc.subject.cnpq Engenharia Elétrica. pt_BR
dc.title Gêmeos digitais para baterias de veículos elétricos. pt_BR
dc.date.issued 2025-03-31
dc.description.abstract This work presents the development of a digital twin for lithium-ion batteries employed in urban electric ground vehicles, aiming to monitor variables such as state-of-charge and temperature. The proposed methodology integrates reduced-order electrochemical models, equivalent circuit models, and thermal models, complemented by state estimation algorithms capable of processing voltage, current, and temperature data, such as the Extended Kalman Filter. To validate the digital twin, a series of pseudo-synthetic simulations were conducted across different temperature ranges, achieved by combining two complementary tools: FASTSim, employed to efficiently replicate vehicle dynamics under three standardized driving cycles—a congested urban driving profile, a highway cycle with near-constant speeds on expressways, and a dynamic route characterized by sudden accelerations and high speeds—and PyBaMM, used to model the electrochemical behavior of the battery subjected to power profiles demanded by the vehicle. The results demonstrate accurate state-of-charge predictions, with mean absolute errors below 3% under ambient temperature conditions above 10◦C, as well as vehicle residual range estimations exhibiting absolute errors around 30km. Therefore, the developed digital twin, supported by a modular architecture and combining physics-based models with pseudo-synthetic data, enables improving battery management, as well as expanding the potential for integrating electric vehicles into novel services and architectures. pt_BR
dc.identifier.uri http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/42141
dc.date.accessioned 2025-06-05T12:29:12Z
dc.date.available 2025-06-05
dc.date.available 2025-06-05T12:29:12Z
dc.type Dissertação pt_BR
dc.subject Engenharia elétrica pt_BR
dc.subject Veículos elétricos pt_BR
dc.subject Gêmeos digitais pt_BR
dc.subject Baterias de íons de lítio pt_BR
dc.subject Modelo eletroquímico pt_BR
dc.subject Estimativa de estado de carga pt_BR
dc.subject Filtro de Kalman estendido pt_BR
dc.subject Electrical engineering pt_BR
dc.subject Electric vehicles pt_BR
dc.subject Digital twins pt_BR
dc.subject Lithium-ion batteries pt_BR
dc.subject Electrochemical model pt_BR
dc.subject State-of-charge estimation pt_BR
dc.subject Extended Kalman filter pt_BR
dc.rights Acesso Aberto pt_BR
dc.creator OLIVEIRA, Sávio Alves de.
dc.publisher Universidade Federal de Campina Grande pt_BR
dc.language por pt_BR
dc.title.alternative Digital twins for electric vehicle batteries. pt_BR
dc.identifier.citation OLIVEIRA, Sávio Alves de. Gêmeos digitais para baterias de veículos elétricos. 2025. 124 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Centro de Engenharia Elétrica e Informática, Universidade Federal de Campina Grande, Paraíba, Brasil, 2025. pt_BR


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