Identificação de parâmetros para um modelo de circuito elétrico para bateria de segundo uso

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Please use this identifier to cite or link to this item: https://tede.unioeste.br/handle/tede/8059

Tipo do documento:	Dissertação
Title:	Identificação de parâmetros para um modelo de circuito elétrico para bateria de segundo uso
Other Titles:	Identification of parameters for an electric circuit model for a second-use battery
Autor:	Bortoluzzi, Anderson de Camargo
Primeiro orientador:	Marujo, Diogo
Primeiro coorientador:	Almeida, Adriano Batista de
Primeiro membro da banca:	Franco, Edgar Manuel Carreño
Segundo membro da banca:	Godoy, Paulo Thiago de
Resumo:	O aumento de veículos elétricos – e, por conseguinte, de baterias de íon de lítio – gera preocupações quanto ao descarte das baterias, uma vez que são removidas dos veículos elétricos ao atingirem 80% de sua capacidade nominal. Neste contexto, as baterias de segundo uso surgem como aplicações sustentáveis e voltadas à economia circular, uma vez que os módulos de baterias removidos podem ser classificados e rearranjados como sistemas de armazenamento, principalmente para aplicações estacionárias. Contudo, a falta de informações provenientes de baterias de segundo uso, aliada a necessidade de compreender o comportamento dessas baterias – principalmente no que diz respeito ao envelhecimento – constitui um ponto de grande importância. Neste contexto, modelos de circuito elétrico equivalentes podem ser empregados para estudar o comportamento de baterias. Entretanto, existe uma lacuna relacionada a evolução dos parâmetros do modelo ao longo dos ciclos de operação da bateria. Com o intuito de compreender tais fatores, este trabalho tem como objetivo geral comparar três técnicas usadas na identificação dos parâmetros de um modelo de circuito de 1° ordem referente a uma bateria de íon de lítio e, ademais, avaliar as mudanças nos parâmetros e na capacidade da bateria em função da degradação decorrente do número de ciclos de operação em segundo uso. Foram realizados ensaios em laboratório com uma bateria de lítio NMC oriunda de um veículo elétrico para determinar a capacidade da bateria, testes de descarga para caracterizar a curva de tensão e ensaios para envelhecer a bateria a partir de ciclos de carga e descarga. Os parâmetros do modelo foram determinados a cada intervalo de 30 ciclos. Três técnicas de identificação dos parâmetros foram implementadas e comparadas: método dos mínimos quadrados, análise de curvas e ajuste de curvas. Dentre essas, as três técnicas apresentaram erro percentual absoluto médio relativamente baixo, com valores inferiores a 2%, no qual o método dos mínimos quadrados apresentou maior precisão. A degradação da bateria correspondeu a 1,26% da capacidade total quando comparado com o primeiro ensaio de referência, com perda total de 1,42Ah durante os ciclos de operação O método de análise de curvas apresentou maior sensibilidade em relação ao comportamento associado às mudanças dos parâmetros do modelo ao longo dos ciclos de operação avaliados. Para o método dos mínimos quadrados, assim como para o ajuste de curvas, por envolverem problemas de otimização, os parâmetros encontrados nem sempre representam adequadamente as condições físicas da bateria, o que se traduz na análise das mudanças dos parâmetros.
Abstract:	The increasing adoption of electric vehicles and, consequently, of lithium-ion batteries raises concerns about battery disposal, as they are removed from electric vehicles once they reach 80% of their nominal capacity. In this context, second-life batteries emerge as sustainable, circular economy applications, because the removed battery modules can be classified and rearranged as storage systems, primarily for stationary applications. Nevertheless, the lack of information on second-life batteries, combined with the need to understand their behavior, particularly regarding aging cycles, represents a significant concern. Within this context, equivalent circuit models can be employed to study battery behavior. However, there is a gap concerning the evolution of model parameters over the battery’s operating cycles. Aiming to understand these aspects, the present work has the overall objective of comparing three techniques used to identify the parameters of a first-order model for a lithium-ion battery and evaluate the changes in these parameters and the battery capacity as a function of the degradation resulting from the number of second-life operating cycles. Laboratory tests were carried out on an NMC lithium battery sourced from an electric vehicle to determine its capacity, discharge tests to characterize the voltage curve, and aging tests through charge and discharge cycles. The model parameters were determined at every 30- cycle interval. Three parameter-identification techniques were implemented and compared: the leastsquares method, curve analysis, and curve fitting. Among them, all three techniques presented a relatively low mean absolute percentage error, with values below 2%, the least-squares method presented the greatest accuracy. Battery degradation corresponded to 1,26% of the total capacity when compared with the first reference test, with a total loss of 1,42Ah over the cycles. The curve-analysis method showed greater sensitivity to the behavior associated with changes in the circuit model parameters over the evaluated operating cycles. For the leastsquares method, as well as for curve fitting, because they involve optimization problems, the parameters found do not always adequately represent the physical conditions of the battery, that are reflected in the analysis of parameter changes.
Keywords:	Bateria de segundo uso Modelo de circuito elétrico equivalente Identificação de sistemas Second life batteries Equivalent circuit model Parameter identification
CNPq areas:	ENGENHARIA ELETRICA::SISTEMAS ELETRICOS DE POTENCIA
Idioma:	por
País:	Brasil
Publisher:	Universidade Estadual do Oeste do Paraná
Sigla da instituição:	UNIOESTE
Departamento:	Centro de Engenharias e Ciências Exatas
Program:	Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Computação
Campun:	Foz do Iguaçu
Citation:	Bortoluzzi, Anderson de Camargo. Identificação de parâmetros para um modelo de circuito elétrico para bateria de segundo uso. 2025. 84 f. Dissertação (Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Computação) - Universidade Estadual do Oeste do Paraná, Foz do Iguaçu, 2025.
Tipo de acesso:	Acesso Aberto
Endereço da licença:	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
URI:	https://tede.unioeste.br/handle/tede/8059
Issue Date:	16-Jul-2025
Appears in Collections:	Mestrado em Engenharia Elétrica e Computação (FOZ)

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Anderson_de_Camargo_Bortoluzzi_2025.pdf	Documento principal	2.29 MB	Adobe PDF	View/Open Preview ×

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