Os problemas ambientais e energéticos são um dos principais fatores que contribuem para a aposta na mobilidade elétrica, particularmente, para o desenvolvimento de Veículos Elétricos (VE). Além desses fatores, é também importante que as soluções tecnológicas desses VEs sejam eficientes, para que possa existir uma aposta efetiva no desenvolvimento de VEs [1].

O componente chave de um VE é a bateria, a qual, não só determina a autonomia do veículo, mas também influencia o custo do VE [2], e consequentemente a aposta efetiva em VEs. Tipicamente, as baterias de um VE estão agrupadas em série e paralelo de forma a satisfazer as necessidades do VE a nível dos conversores de eletrónica de potência. Contudo, devido ao agrupamento das baterias, surgem desequilíbrios entre as diferentes baterias, representando uma grande ameaça para a vida útil do conjunto de baterias, uma vez que é prejudicada a capacidade de cada bateria e respetivo tempo de vida útil [3].

Hoje em dia, existe um grande interesse na exploração de novas tecnologias eletroquímicas para melhorar o desempenho da bateria. Contudo, independentemente da tecnologia das baterias, é indispensável utilizar um sistema de gestão de baterias, denominado na literatura por Battery Management System (BMS).

Assim, o BMS é o elemento chave dos sistemas de armazenamento de energia para VEs [2], uma vez que realiza diversas tarefas, das quais a mais importante é o balanceamento de carga entre as diferentes baterias. Outras tarefas importantes realizadas pelo BMS estão relacionadas com a medição e controlo da tensão, corrente e temperatura das baterias, assim como a estimação do estado de carga (State-of-charge, SoC) e do estado da vida útil (State-of-Health, SoH) [2]. Sem o sistema de balanceamento, as tensões das baterias vão-se diferenciar ao longo do tempo, relacionando diretamente a capacidade de cada bateria.

Atualmente existem várias topologias de circuitos elétricos que permitem efetuar o balanceamento das baterias. Como apresentado em [4] e [5] estes circuitos estão classificados quanto ao método de balanceamento, ou seja, métodos ativos ou passivos. O método passivo de balanceamento consiste em remover carga de uma determinada bateria através de um elemento passivo (resistência) até que todas as baterias estejam com o mesmo valor de carga [2]. O método ativo de balanceamento consiste em remover energia das baterias com maior carga e distribuir essa energia pelas baterias com menor carga. É importante ressalvar que para o balanceamento ativo da bateria podem ser usados diferentes elementos para armazenar energia (condensadores e bobinas) [2].

Tendo em conta que os ganhos energéticos do balanceamento ativo são bastante superiores ao balanceamento passivo, nesta dissertação propõe-se o desenvolvimento de um BMS com balanceamento ativo. O principal circuito que permite efetuar o balanceamento ativo está identificado na literatura por Shuttling Capacitor Balancing, que se classificam em quatro configurações: Switched Capacitor (SC), Double-Tiered Switched Capacitor (DTSC), Single Switched Capacitor (SSC) e Modularized Switched Capacitor (MSC) [3].

Partindo deste circuito de BMS com balanceamento ativo, no âmbito desta dissertação, pretende-se:

- Estudo do estado da arte sobre BMSs. Neste ponto será recolhida informação bibliográfica sobre BMS, informações sobre as diferentes configurações e aplicações em veículos elétricos.

- Simulações das diversas configurações sobre BMSs. Depois do estudo sobre BMSs, serão simuladas algumas configurações com recurso à ferramenta PSIM.

- Implementação de uma das configurações de BMSs. Após a simulação e análise das diversas configurações de BMS, será escolhida uma configuração para implementar. A implementação é constituída por uma parte de hardware e outra de software.

- Obtenção de resultados experimentais. Feita a implementação e validado o seu funcionamento, serão retirados e analisados os resultados experimentais.

- Escrita da dissertação. Durante as fases de desenvolvimento deste projeto, será documentado cada passo que constituirá esta dissertação.