Modelo para estimação do estado de carga de baterias de lítio-íon baseado em redes neurais auto regressivas não-lineares com entradas externas
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2019 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB |
Texto Completo: | https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/19985 |
Resumo: | Nowadays,the research for use and enhancement in the electrical energy storage for use in isolated power systems (offgrid), mobile devices or electric vehicles applications was became a focus of research that aim a greater efficiency in the charge and discharge control of batteries. In this scenario, a method is proposed to State of Charge (SoC) estimation for lithium-ion batteries using as base structure a neural network of type nonlinear autoregressive with external inputs (NARX). The structure used to determine the SoC consists of a NARX network containing the battery terminal voltage and ambient Temperature as external inputs in addition to the feedback SoC in the previous instant, providing in the network output the SoC value at the current instant. The procedures for creating the database with discharge tests for different currents and temperatures were performed in the Simulink tool. The training of the neural network was done using the Neural Net Time Series toolbox of Matlab® software. A total of 12 neural networks were developed using hyperbolic tangent, sigmoid, linear saturated and purely linear activation functions so that their validations were also performed through Matlab®. The results of the validation tests were compared with other structures of neural networks based on techniques reported in the literature, so that the proposed structure obtained a maximum Mean Squared Error of 1.864% and a maximum Maximum Absolute Percent Error of 2.807%. |
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Modelo para estimação do estado de carga de baterias de lítio-íon baseado em redes neurais auto regressivas não-lineares com entradas externasRedes neurais artificiaisEstado de cargaBaterias de lítio-íonRedes neurais não-lineares auto regressivas com entradas externasMatlab/Simulink®Estruturas de redeArtificial neural networksState of chargeLithium-ion batteriesNonlinear autoregressive with external input neural networksNetwork structuresCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICANowadays,the research for use and enhancement in the electrical energy storage for use in isolated power systems (offgrid), mobile devices or electric vehicles applications was became a focus of research that aim a greater efficiency in the charge and discharge control of batteries. In this scenario, a method is proposed to State of Charge (SoC) estimation for lithium-ion batteries using as base structure a neural network of type nonlinear autoregressive with external inputs (NARX). The structure used to determine the SoC consists of a NARX network containing the battery terminal voltage and ambient Temperature as external inputs in addition to the feedback SoC in the previous instant, providing in the network output the SoC value at the current instant. The procedures for creating the database with discharge tests for different currents and temperatures were performed in the Simulink tool. The training of the neural network was done using the Neural Net Time Series toolbox of Matlab® software. A total of 12 neural networks were developed using hyperbolic tangent, sigmoid, linear saturated and purely linear activation functions so that their validations were also performed through Matlab®. The results of the validation tests were compared with other structures of neural networks based on techniques reported in the literature, so that the proposed structure obtained a maximum Mean Squared Error of 1.864% and a maximum Maximum Absolute Percent Error of 2.807%.NenhumaAtualmente, a busca pela utilização e o aprimoramento do armazenamento de energia elétrica seja para utilização em sistemas isolados de energia(off grid), dispositivos móveis ou implantação em veículos elétricos tem se tornado foco de pesquisas que visam uma maior eficiência no controle de carga e descarga de baterias.Neste cenário,é proposto um método para estimação do Estado de Carga(SoC) para baterias de lítio-íon,utilizando como estrutura base as redes neurais artificiais do tipo não-linear auto regressivas com entradas externas(NARX). A estrutura usada para determinação do SoC consiste em uma rede NARX tendo como entradas tensão dos terminais da bateria e temperatura ambiente além do SoC no instante anterior realimentado,fornecendo na saída da rede o valor do SoC no instante atual. Os procedimentos de criação do banco de dados com ensaios de descarga para várias correntes e temperatura diferentes foram efetuados utilizando a ferramenta Simulink. O treinamento da rede neural se deu por meio do toolbox Neural Net Time Series do software Matlab®. Foram desenvolvidas um total de 12 redes neurais utilizando funções de ativação tangente hiperbólica, sigmóide, linear saturada e puramente linear de tal forma que suas validações foram realizadas também através do Matlab®. Os resultados dos testes de validação foram comparados com outras estruturas de redes neurais baseadas em técnicas reportadas na literatura, de modo que a estrutura proposta obteve um Erro Quadrático Médio máximo de 1,864% e um Erro Percentual Absoluto Médio máximo de 2,807%.Universidade Federal da ParaíbaBrasilEngenharia ElétricaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaUFPBVillanueva, Juan Moisés Mauríciohttp://lattes.cnpq.br/1446817462218646Moura, Jonathan Jefferson Pereira2021-05-05T21:49:43Z2019-09-062021-05-05T21:49:43Z2019-07-29info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttps://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/19985porhttp://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPBinstname:Universidade Federal da Paraíba (UFPB)instacron:UFPB2021-06-22T14:52:59Zoai:repositorio.ufpb.br:123456789/19985Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufpb.br/PUBhttp://tede.biblioteca.ufpb.br:8080/oai/requestdiretoria@ufpb.br|| diretoria@ufpb.bropendoar:2021-06-22T14:52:59Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB - Universidade Federal da Paraíba (UFPB)false |
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