Desenvolvimento da modelagem e simulação de um adc para o monitoramento das células de veículo de fórmula E
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2026-07-09
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Resumo
A venda de veículos elétricos está em crescimento ao redor do mundo, impactada, principalmente, pelas fabricantes chinesas. Essa modalidade veicular exige um sistema de gerenciamento da bateria responsável pela segurança e monitoramento de sinais como temperatura e tensão das células. Para que esses sinais sejam processados por sistemas modernos, é necessário um processo de digitalização por meio de um conversor analógico-digital. Neste trabalho foi feito um levantamento bibliográfico acerca dos conversores analógico-digitais focando em suas aplicabilidades para um cenário estipulado de monitoramento de tensão de veículos de Fórmula E. Após a escolha do conversor sigma-delta foi feita sua modelagem no MATLAB, visando alcançar uma taxa de bits efetiva de 12 bits, uma largura de banda de 200 Hz e um erro de medição simulado máximo de 5 mV referente ao sinal de tensão da entrada, também foi projetado um filtro digital de resposta finita pela janela de Kaiser e um filtro decimador de segunda ordem com um fator de decimação igual a 20. O resultado simulado foi dentro do esperado, onde os erros obtidos para as tensões de testes estavam dentro do limite de 5 mV, com exceção do teste em 4 volts que acabou apresentando um erro de 10 mV, e uma taxa efetiva de bits simulada de 10,12 bits. Durante a bateria de testes, foi utilizado o bloco “FIR Decimator” para substituir o filtro e o decimador projetado por problemas com o tratamento dos sinais
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The sales of electric vehicles are growing worldwide, driven primarily by Chinese manufacturers. This vehicle class requires a battery management system responsible for safety and the monitoring of signals such as cell temperature and voltage. For these signals to be processed by modern systems, a digitization process utilizing an analog-to-digital converter is required. This study conducted a literature review on analog-to-digital converters, focusing on their applicability to a stipulated voltage monitoring scenario in Formula E vehicles. Following the selection of a sigma-delta converter, its modelling was performed in MATLAB, aiming to achieve an effective number of bits of 12 bits, a bandwidth of 200 Hz, and a maximum simulated measurement error of 5 mV relative to the input voltage signal. Additionally, a finite impulse response digital filter was designed using the Kaiser window method, alongside a second-order decimation filter with a decimation factor of 20. The simulated results were within expectations, with the errors obtained for the test voltages falling within the 5 mV limit, except for the 4-volt test, which presented an error of 10 mV and a simulated effective number of bits of 10.12 bits. During the testing phase, a 'FIR Decimator' block was used to replace the designed filter and decimator due to signal processing issues.
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LIMA, José Augusto Carlhier Costa de. Desenvolvimento da modelagem e simulação de um adc para o monitoramento das células de veículo de fórmula E. 2026. 19 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia de Eletrônica) - Unidade Acadêmica do Cabo de Santo Agostinho, Universidade Federal Rural de Pernambuco, 2026.
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