Arquitectura i desenvolupament d’un Smart BMS per a nodes IoT amb Monitoratge en Temps Real.
Prat Plana, Arnau
Paredes Marco, Ferran tut. (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament d'Enginyeria Electrònica)
Universitat Autònoma de Barcelona. Escola d'Enginyeria

Títol variant:	Architecture and development of a Smart BMS for IoT nodes with Real-Time Monitoring
Títol variant:	Arquitectura y desenvolupamiento de un Smart BMS para nodos IoT con monitorización en tiempo real.
Data:	2026
Resum:	L'autonomia i la seguretat energètica representen desafiaments crítics en el desenvolupament de nodes remots per a l'Internet de les Coses (IoT). Aquest Treball de Fi de Grau presenta el disseny, la implementació i la validació d'un Sistema Intel·ligent de Gestió de Bateries (Smart BMS) per a paquets de dues cel·les d'ió-liti en sèrie (2S), amb l'objectiu de garantir-ne la protecció física i dotar el sistema de capacitats d'estimació d'estats avançada i monitoratge remot. L'arquitectura desenvolupada adopta un enfocament híbrid. A nivell de maquinari, s'ha dissenyat una placa de circuit imprès (PCB) modular que delega la protecció per tall de corrent i el balanceig passiu a circuits integrats analògics autònoms, assegurant que les cel·les operin estrictament dins la seva Envolupant d'Operació Segura (SOE). A nivell lògic, el sistema està governat per un microcontrolador ESP32 que incorpora gestió d'estalvi energètic Deep Sleep, connectivitat Wi-Fi amb servidor web asíncron, actualitzacions sense fils (OTA) i l'estructuració d'un Filtre de Kalman Estès (EKF). Aquest algorisme, basat en el model elèctric de Thevenin, està dissenyat per fusionar la telemetria I²C i corregir matemàticament la deriva pròpia del mètode de recompte de coulombs. Els resultats de la validació experimental demostren l'eficàcia i la robustesa de l'etapa de potència davant situacions de sobredescàrrega i sobrecàrrega. A més, l'avaluació crítica del procés de construcció ha permès identificar i resoldre l'impacte de les impedàncies paràsites durant la fase de placa de proves, i establir un diagnòstic tècnic rigorós sobre la pèrdua d'integritat del senyal detectada en el bus de comunicació del sensor de telemetria. Aquest diagnòstic de fallades consolida el valor d'enginyeria del projecte i assenta una base sòlida per a futures iteracions cap a la industrialització del node.
Resum:	Energy autonomy and security represent critical challenges in the development of remote Internet of Things (IoT) nodes. This Bachelor's Thesis presents the design, implementation, and validation of a Smart Battery Management System (BMS) for two-cell series (2S) lithium-ion battery packs, with the aim of ensuring their physical protection and equipping the system with advanced state estimation and remote monitoring capabilities. The developed architecture adopts a hybrid approach. At the hardware level, a modular Printed Circuit Board (PCB) has been designed, delegating current cutoff protection and passive balancing to autonomous analog integrated circuits, ensuring that the cells operate strictly within their Safe Operating Envelope (SOE). At the logic level, the system is governed by an ESP32 microcontroller that incorporates energy-saving management Deep Sleep, Wi-Fi connectivity with an asynchronous web server, Over-The-Air (OTA) updates, and the structuring of an Extended Kalman Filter (EKF). This algorithm, based on the Thevenin equivalent circuit model, is designed to fuse I²C telemetry and mathematically correct the inherent drift of the Coulomb counting method. Experimental validation results demonstrate the effectiveness and robustness of the power stage against overdischarge and overcharge situations. Furthermore, the critical evaluation of the construction process has allowed for the identification and resolution of the impact of parasitic impedances during the breadboard phase, and the establishment of a rigorous technical diagnosis regarding the loss of signal integrity detected in the telemetry sensor's communication bus. This fault diagnosis consolidates the engineering value of the project and lays a solid foundation for future iterations towards the industrialization of the node.
Drets:	Aquest document està subjecte a una llicència d'ús Creative Commons. Es permet la reproducció total o parcial, la distribució, la comunicació pública de l'obra i la creació d'obres derivades, sempre i quan aquestes es distribueixin sota la mateixa llicència que regula l'obra original i es reconegui l'autoria.
Llengua:	Català
Titulació:	Grau en Enginyeria Electrònica de Telecomunicació [957]
Pla d'estudis:	Enginyeria Electrònica de Telecomunicació [2500895]
Document:	Treball final de grau
Matèria:	Bateries ; BMS ; IoT ; 18650 ; Esp32 ; Monitorització de bateries ; Bateries monitorizing

75 p, 15.1 MB

El registre apareix a les col·leccions:
Documents de recerca > Treballs de final de grau > Escola d'Enginyeria. TFG