Publicação: Desenvolvimento de um carregador portátil para baterias de íons de lítio de 36V
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Resumo
O presente trabalho apresenta o desenvolvimento de um carregador para baterias de íons de lítio com tensão nominal de 36 V, buscando boa eficiência e controle de carga. Este trabalho surge através do aumento na busca por mobilidade elétrica, com veículos elétricos de pequeno porte tendo um papel relevante, e sendo estes os veículos que utilizam baterias de 36 V. Desta maneira foi realizada uma pesquisa sobre os principais tipos de baterias, com foco nos modelos de lítio, e sobre os métodos de carregamento de baterias. Além disso a revisão também focou em conversores de energia, com foco nos conversores de corrente contínua para corrente contínua (CC-CC) e mais especificamente no conversor flyback. Com isso, foi escolhido trabalhar com um circuito integrado (CI) para o controle de carga da bateria, o modelo LTC4000, então foi projetado seu circuito de controle, para o correto funcionamento. Ademais, foi desenvolvido o conversor flyback, tendo como fonte de entrada de energia a rede de 220 V em corrente alternada, sendo ela devidamente retificada e filtrada, e tendo o chaveamento controlado pelo CI L6566A, para conversão eficiente de alta tensão para baixa tensão, e fornecendo isolamento galvânico. Posterior a isso, foram realizadas simulações no software PSIM para verificar seu funcionamento. Com o projeto de uma placa de circuito impresso, e envio da mesma para fabricação. Ademais, foi projetado e montado um pack de baterias de íons de lítio de 36 V, e realizado o enrolamento do transformador a ser utilizado na placa. Com isso, foi realizada a montagem da placa, e os testes dela, onde foram utilizados resistores, para averiguar o funcionamento do sistema em diferentes regimes de carga, com posterior utilização em teste de carregamento do pack de baterias montado. Desta forma, foi possível concluir que o sistema funciona, apesar de limitações nos testes, e foi capaz de carregar a bateria montada.
Abstract/Resumen
This work presents the development of a charger for lithium-ion batteries with a nominal voltage of 36 V, aiming for good efficiency and charge control. This work arises from the increasing demand for electric mobility, with small electric vehicles playing a relevant role, and these being the vehicles that use 36 V batteries. Therefore, research was conducted on the main types of batteries, focusing on lithium models, and on battery charging methods. In addition, the review also focused on power converters, specifically direct current-to-direct current (DC-DC) converters and, more specifically, the flyback converter. With this in mind, an integrated circuit (IC) was chosen for battery charge control, the LTC4000 model, and its control circuit was designed for correct operation. Furthermore, a flyback converter was developed, using a 220V AC mains power source, which was properly rectified and filtered. The switching was controlled by the L6566A IC for efficient high-to-low voltage conversion, providing galvanic isolation. Subsequently, simulations were performed using PSIM software to verify its operation. A printed circuit board was designed and sent for manufacturing. Additionally, a 36V lithium-ion battery pack was designed and assembled, and the transformer winding for the board was completed. The board was then assembled and tested using resistors to verify the system's operation under different load regimes, followed by a charging test of the assembled battery pack. Thus, it was concluded that the system works, despite limitations in the tests, and was able to charge the assembled battery.
Palavras-chave
Instituição
Universidade Regional Integrada do Alto Uruguai e das Missões
Curso/Programa
Departamento
Research Organization Registry (ROR)
Citação
Área CNPq
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