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. |
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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 |
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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 |
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dc.date.accessioned |
2025-06-05T12:29:12Z |
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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. |
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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 |