Predição do tempo de vida de baterias utilizadas em dispositivos móveis: modelagem matemática e validação de modelos baseados em cinética e difusão unidimensional

Resumo

Neste artigo são apresentadas a modelagem matemática e a validação de dois modelos analíticos: Modelo Cinético de Bateria e Modelo de Difusão de Rakhmatov e Vrudhula, ambos empregados para predição do tempo de vida de baterias de Li-Po, utilizadas em dispositivos móveis, uma vez que esses modelos não foram desenvolvidos com foco em baterias de pequena capacidade. O interesse pela aplicação dos modelos analíticos ocorre devido a sua simplicidade matemática, e por capturarem dois efeitos não lineares importantes, a taxa de capacidade e o efeito de recuperação, a partir de equações diferenciais solúveis por métodos analíticos tradicionais. Destaca-se que esse trabalho objetiva fornecer aos projetistas de smartphones modelos matemáticos acurados, que podem ser utilizados para aperfeiçoar os Sistemas de Gerenciamento de Energia desses aparelhos. Além disso, diferentemente de outros trabalhos da literatura que empregam perfis de correntes de descarga constantes ao longo do tempo, esta pesquisa visa representar um cenário realístico, a partir de perfis de correntes de descarga variáveis. Os modelos foram simulados e validados por comparação entre os resultados das simulações computacionais e os dados experimentais de descargas de baterias, obtidos a partir de uma plataforma de testes especialmente construída para a coleta de dados. Os resultados das simulações comprovam que o Modelo de Difusão obteve o menor erro médio de 1,55%, quando comparado aos demais modelos analisados na predição do tempo de vida de baterias do tipo Li-Po.