Estudo e desenvolvimento de um sistema de carregamento e monitorização para bicicletas elétricas

O tema desta dissertação insere-se no âmbito da temática da mobilidade elétrica, nomeadamente em sistemas de uso partilhado de bicicletas (tipicamente denominado “Bike Sharing”. Devido à forte ocupação do centro das grandes cidades existe a necessidade de adotar meios de deslocação alternativos. Esta dissertação apresenta-se como uma contribuição para melhoria de um desses meios. Esta dissertação foi desenvolvida em parceria com o CEiiA e tem como principal objetivo o desenvolvimento de um sistema de carregamento e monitorização de baterias para bicicletas elétricas. O cumprimento deste objetivo envolve o estudo e a especificação da arquitetura de hardware a implementar e testes do protótipo desenvolvido. Envolve também o desenvolvimento de firmware para realizar a sensorização e controlo dos módulos integrantes do hardware bem como a gestão do carregamento das baterias. De forma a facilitar a monitorização e a interação com o sistema, desenvolveu-se também uma aplicação com interface gráfica. Para validação do carregamento das baterias foram implementadas diferentes estratégias de controlo. Numa primeira fase adotou-se uma estratégia de carregamento simples, baseada no ajuste do sinal de controlo em direta correlação com a medida do sinal a controlar. Posteriormente desenvolveu-se um algoritmo de carregamento assente num controlador proporcional integral. O desenvolvimento e teste de diferentes técnicas de controlo permitiram comparar diretamente a efetividade de ambas, bem como comprovar o correto funcionamento da solução desenvolvida.The subject of this dissertation falls within the scope of electric mobility, namely in systems of shared bicycle use (typically called "Bike Sharing"). Due to the heavy occupation of the center of large cities there is a need to adopt alternative ways of travel. This dissertation is presented as a contribution to the improvement of one of these ways. This dissertation was developed in partnership with CEiiA and its main objective is the development of a battery charging and monitoring system for electric bicycles. Achieving this goal involves the study and specification of the hardware architecture to implement and testing of the developed prototype. It also encompasses the development of firmware to perform sensing and control of hardware components as well as battery charging management. In order to facilitate monitoring and interaction with the system, an application with graphical interface was also developed. Different control strategies were implemented for battery charging validation. In a first phase a simple charging strategy was selected. This strategy was based on adjusting the control signal in direct correlation with the measurement of the output signal. Subsequently a charging algorithm based on a proportional integrative controller was developed. The development and testing of different control techniques made it possible to directly compare the effectiveness of both, as well as to prove the correct functioning of the developed solution