Един коментар за „Симулация на литиево-йонна батерия за системи за управление на батерията: Общ преглед на състоянието на техниката“. Модел на батерията Цел и основни задачи на изследването

Що се отнася до разработването на нови високотехнологични и миниатюрни устройства, тясното място в този бизнес са батериите. Понастоящем това се усеща особено в областта на производството и експлоатацията на електрически превозни средства, в резервните устройства за съхранение на енергия за енергийни мрежи и, разбира се, в битовата миниатюрна електроника. За да отговорят на днешните изисквания, устройствата за съхранение на енергия, които очевидно не са в крак с развитието на всички други технологии, трябва да осигурят повече съхранена енергия с голям брой цикли на зареждане-разреждане, да имат висока плътност на съхранение на енергия и да осигуряват висока динамика производителност.

Създаване и тестване на нови батерии различни видовее труден процес, който отнема доста време, което го прави много скъп. Следователно за учените по електрохимик способността да извършват подробни симулации, преди да се впуснат в практически експерименти, би била истинска благодат. Но доскоро никой не е успял да създаде математически модел батерия, подробно до нивото на отделните атоми поради сложността на такъв модел и поради ограниченията съществуващи средстваматематическо моделиране.

Но това сега се е променило, благодарение на работата на двама немски изследователи, Волф Дап от Института за усъвършенствана симулация и Мартин Мюзер от университета в Саарланд. Тези учени създадоха пълен математически модел на батерията и направиха изчисленията му до нивото на отделните атоми. Трябва да се отбележи, че според резултатите от симулацията, свойствата на "математическата батерия" до голяма степен съвпадат със свойствата на реалните батерии, с които всички сме свикнали да се занимаваме.

През последните години специалисти в областта информационни технологиимодели на батерии са създавани много пъти преди, но всички тези модели са работили на ниво, много по-голямо от нивото на отделните атоми, и са разчитали на данни и параметри, чиито стойности са получени експериментално, като йонни и електронни проводимост, коефициенти на разпространение, плътност на тока, електрохимични потенциали и др.

Такива модели имат един сериозен недостатък - те работят изключително неточно или изобщо не работят, когато става въпрос за нови материали и техните комбинации, чиито свойства не са напълно разбрани или изобщо не са проучени. И за да изчислят напълно поведението на батерия от нови материали като цяло, електрохимиците трябва да проведат симулации на ниво отделни молекули, йони и атоми.

За да се моделира батерията като цяло, компютърният модел трябва да изчисли всички промени в енергийния, химичния и електрохимичния потенциал на всяка стъпка на изчисление. Точно това успяха да осъзнаят Деп и Музра. В техния модел електрическата енергия е променлива, чиято стойност се определя от взаимодействието на атомите, връзките между атомите и йоните на всеки етап от изчисленията.

Естествено, изследователите трябваше да направят отстъпки пред реалността. Математическата батерия е далеч от батерията, която можете да извадите от вашата мобилен телефон. Математическият модел на "нанобатерията" се състои само от 358 атома, от които 118 атома са в материала на електродите, катода и анода. Според първоначалните условия катодът е покрит със слой от 20 атома от електролитното вещество, а в самия електролит има само 39 положително заредени йона.

Но въпреки такава привидна простота, този математически модел се нуждае от значителна изчислителна мощност за своите изчисления. Естествено, цялото моделиране се извършва в скала от отделни единици, стъпки и за пълен цикъл от изчисления са необходими поне 10 милиона стъпки, всяка от които извършва серия от изключително сложни математически изчисления.

Изследователите съобщават, че създаденият от тях модел е само доказателство за принципите на работа, които са използвали, и има няколко начина за подобряване на този модел. В бъдеще те ще усложнят създадения от тях модел, като представят електролитния разтвор като набор от частици, които имат стационарна електрически заряд. Това, заедно с увеличаването на броя на атомите в модела, ще изисква изчисляването на модела да изисква мощността не на най-слабия суперкомпютър, но си заслужава, защото такова изследване може да доведе до създаването на нови източници на енергия което ще революционизира областта на преносимата електроника.

През последните години набраха популярност т. нар. „интелигентни“ батерии или иначе казано Smart batteries. Батериите от тази група са оборудвани с микропроцесор, способен не само да обменя данни със зарядното устройство, но и да регулира работата на батериите, като информира потребителя за степента на тяхната производителност. Батериите, оборудвани със специализирана интелигентна система за управление, се използват широко в голямо разнообразие от техническо електрическо оборудване, включително електрически транспорт. Трябва да се отбележи, че групата на интелигентните батерии се формира главно от литиево-съдържащи батерии, въпреки че сред тях има запечатани или вентилирани оловно-киселинни, никел-кадмиеви батерии.

Интелигентните батерии са поне 25% по-скъпи от обикновените батерии. Смарт батериите обаче се различават не само по цена, както повечето хора предполагат, но и по характеристиките на прикрепеното към тях устройство за настройка. Последният гарантира идентификацията на типа акумулаторни батерии със зарядното устройство, следи температурата, напрежението, тока и степента на заряд на батериите. Значителна част от литиево-йонните батерийни модули имат вградена система за наблюдение и контрол ( BMS), който отговаря за състоянието на батериите и ги управлява по такъв начин, че да увеличи максимално ефективността на батериите при различни условия.

Нека разгледаме по-подробно какво е батерия с BMS. Интелигентните батерии са батерии, оборудвани със специална микросхема, в която се програмират постоянни и временни данни. Постоянните данни са програмирани фабрично и не подлежат на промяна: данни, свързани с производствената серия BMS, нейната маркировка, съвместимост с типа батерии, напрежение, граници на максимално и минимално напрежение, температурни граници. Временните данни са данни, които трябва периодично да се актуализират. Те включват предимно оперативни изисквания и потребителски данни. Като правило е възможно да се свърже системата за управление и баланс към компютър или контролер, за да се следи състоянието на батериите и да се контролират техните параметри. Някои модели BMS могат да бъдат конфигурирани за различни видове батерии (нива на напрежение, стойности на тока, капацитет).

Системата за управление на батерията (BMS) е електронна система, която контролира процеса на зареждане / разреждане на батерията, отговаря за безопасността на нейната работа, следи състоянието на батерията и оценява вторичните здравни данни.

BMS (система за управление на батерията)- това е електронна платка, която се поставя върху батерията, за да контролира процеса на зареждане / разреждане, следи състоянието на батерията и нейните елементи, контролира температурата, броя на циклите на зареждане / разреждане и защитава компонентите на батерията . Системата за управление и балансиране осигурява индивидуален контрол на напрежението и съпротивлението на всеки елемент на батерията, разпределя токовете между компонентите на батерията по време на процеса на зареждане, контролира тока на разреждане, определя загубата на капацитет поради дисбаланс и осигурява безопасно свързване / изключване на натоварването.

Въз основа на получените данни BMS извършва балансиране на заряда на клетката, предпазва батерията от късо съединение, свръхток, презареждане, преразреждане (високо и ниско напрежение на клетка), прегряване и преохлаждане. Функционалността на BMS позволява не само да се подобри режимът на работа на батериите, но и да се увеличи максимално техният експлоатационен живот. При определяне на критичното състояние на батерията, системата за управление на батерията реагира съответно, като издава забрана за използване на батерията в електрическата система - изключва я. При някои BMS модели е възможно поддържането на регистър (записване на данни) за работата на батерията и последващото им прехвърляне към компютър.

Литиево-железно-фосфатните батерии (известни като LiFePO4), които значително превъзхождат другите батерии с литиево-йонна технология по отношение на безопасност, стабилност и производителност, също са оборудвани с BMS контролни вериги. Факт е, че литиево-желязо-фосфатните батерии са чувствителни към презареждане, както и към разреждане под определено напрежение. За да се намали рискът от повреда на отделните акумулаторни клетки и повреда на батерията като цяло, всички LiFePO4 батерии са оборудвани със специална електронна схема за балансиране - система за управление на батерията (BMS).

Напрежението на всяка от клетките, комбинирани в литиево-желязо-фосфатна батерия, трябва да бъде в определени граници и да е еднакво една на друга. Ситуацията е такава, че идеално еднаквият капацитет на всички клетки, съставляващи една батерия, е доста рядко явление. Дори малка разлика от няколко части от амперчаса може да провокира разлика в нивото на напрежението по време на процеса на зареждане / разреждане в бъдеще. Разликата в нивото на зареждане/разреждане на клетките на една LiFePO4 батерия е доста опасна, тъй като може да унищожи батерията.

Когато клетките са свързани паралелно, напрежението на всяка от тях ще бъде приблизително еднакво: по-заредените клетки ще могат да изтеглят по-малко заредени. При последователно свързване няма равномерно разпределение на заряда между клетките, в резултат на което някои елементи остават недозаредени, а други се презареждат. И дори ако общото напрежение в края на процеса на зареждане е близко до идеалното, поради дори малко презареждане на някои клетки в батерията, ще настъпят необратими разрушителни процеси. По време на работа батерията няма да даде необходимия капацитет и поради неравномерно разпределение на заряда бързо ще стане неизползваема. Клетките с най-ниско ниво на заряд ще се превърнат в своеобразна "слаба точка" на батерията: те бързо ще се поддадат на разреждане, докато батерийните клетки с по-голям капацитет ще преминат само през частичен цикъл на разреждане.

Методът на балансиране позволява да се избегнат негативните разрушителни процеси в батерията. Системата за контрол и балансиране на клетки BMS гарантира, че всички клетки получават еднакво напрежение в края на зареждането. Когато процесът на зареждане наближи края на BMS, той се балансира чрез шунтиране на заредените клетки или прехвърля енергията от клетки с по-високо напрежение към клетки с по-ниско напрежение. За разлика от активното балансиране, при пасивното балансиране клетките, които са почти напълно попълнили заряда, получават по-малко ток или се изключват от процеса на зареждане, докато всички батерийни клетки имат еднакво ниво на напрежение. Системата за управление на батерията (BMS) увеличава живота на батерията чрез балансиране, контрол на температурата и други функции.

Обикновено магазините продават готови сглобяеми батерии с BMS, но някои магазини и компании все още предоставят възможност за закупуване на компоненти за батерии отделно. Сред тях е и фирмата "Електра". Електра е първата компания в Украйна, която реши да достави и създаде пазар на батерийни клетки за самостоятелно сглобяване и проектиране на литиево-желязо-фосфатни батерии (LiFePO4) у нас. Основното предимство на самостоятелното сглобяване на батерии от отделни клетки е възможността за получаване на сглобяем комплект батерии, възможно най-близо до заявките на потребителя по отношение на работните параметри и капацитет. Когато купувате компоненти за сглобяване на батерия LiFePO4, е важно да обърнете внимание не само на съответствието на клетките на батерията една с друга, но и да разгледате параметрите на BMS: напрежение, ток на разреждане, брой клетки, за които е проектирани. Работата на литиево-желязо-фосфатна батерия също включва използването само на зарядно устройство, което отговаря на неговия тип. Неговото напрежение трябва да е равно на общото напрежение на батерията.

24v 36v 48v 60v

Основните цели на използването на BMS (система за управление на батерията) като регулатор на батерията:

Защита на акумулаторните клетки и цялата батерия от повреда;

Увеличен живот на батерията;

Поддържане на батерията в състояние, в което ще бъде възможно да изпълнява всички възложени й задачи, доколкото е възможно.

Функции на BMS (система за управление на батерията)

1. Мониторинг на състоянието на акумулаторните клетки по отношение на:

- волтаж:общо напрежение, напрежение на отделна клетка, минимално и максимално напрежение на клетката;

- температури:средна температура, температура на електролита, температура на изхода, температура на отделни акумулаторни клетки, платки BMS(електронната платка, като правило, е оборудвана както с вътрешни температурни сензори, които следят температурата на самото управляващо устройство, така и с външни, които се използват за контрол на температурата на конкретни батерийни клетки);

- заряд и дълбочина на разреждане;

- токове на заряд/разряд;

- изправност

Системата за контрол и балансиране на клетките може да съхранява в паметта такива индикатори като броя на циклите на зареждане / разреждане, максималното и минималното напрежение на клетката, максималните и минималните стойности на тока на зареждане и разреждане. Именно тези данни ви позволяват да определите здравословното състояние на батерията.

Неправилното зареждане е една от най-честите причини за повреда на батерията, така че контролът на зареждането е една от основните функции на BMS микроконтролера.

2. Интелигентно изчисление.Въз основа на горните точки BMS оценява:

Максимално допустим ток на зареждане;

Максимално допустим ток на разреждане;

Количеството енергия, доставена поради зареждане или загубена по време на разреждане;

Вътрешно съпротивление на клетката;

Общото време на работа на батерията по време на работа (общ брой работни цикли).

3. Пратеник. BMS може да предостави горните данни на външни контролни устройства чрез кабелна или безжична комуникация.

4. Защитни. BMS предпазва батерията, като я предпазва от превишаване на безопасните работни граници. BMS гарантира безопасността на свързване / изключване на товара, гъвкаво управление на товара, предпазва батерията от:

свръхток;

Пренапрежение (по време на зареждане);

Напрежението пада под допустимото ниво (по време на разреждане);

прегряване;

хипотермия;

утечка на ток.

BMS може да предотврати процес, който е опасен за батерията, като директно въздейства върху нея или като изпрати подходящ сигнал за невъзможността за последващо използване на батерията към управляващото устройство (контролер). Системата за интелигентно наблюдение (BMS) изключва батерията от товара или зарядното устройство, когато поне един от работните параметри е извън обхвата.

5. Балансиране.Балансирането е метод за равномерно разпределяне на заряда между всички клетки в батерията, като по този начин се увеличава максимално живота на батерията.

BMS предотвратява презареждането, недостатъчното зареждане и неравномерното разреждане в отделните клетки на батерията:

Извършване на "разместване" на енергия от най-заредените клетки към по-малко заредените (активно балансиране);

Чрез намаляване до достатъчно ниско ниво на подаването на ток към практически напълно заредена клетка, в същото време по-слабо заредените клетки на батерията продължават да получават нормален ток на зареждане (принципът на шунт),

Осигуряване на модулен процес на зареждане;

Чрез регулиране на изходните токове на акумулаторните клетки, свързани към електрическото устройство.

За да предпази BMS плочата от негативните ефекти на влага и прах, тя е покрита със специален епоксиден уплътнител.

Батериите не винаги имат само една система за управление и баланс. Понякога вместо една BMS платка, свързана чрез изходящи проводници към батерията и контролера, се използват едновременно няколко свързани помежду си регулиращи електронни платки, всяка от които управлява определен брой клетки и подава изходящи данни към един контролер.

От практическа гледна точка BMS може да изпълнява много повече от просто управление на батерията. Понякога тази електронна система може да участва в управлението на параметрите на работния режим на електрическото превозно средство и да извършва подходящи действия за управление на неговата електрическа мощност. Ако батерията е включена в системата за възстановяване на спирачната енергия на електрическия автомобил, тогава BMS може също да регулира процеса на зареждане на батерията по време на забавяне и спускане.

Военнонаучен аеробалистичен метод за повишаване на балистичната ефективност на управляемите авиационни бомби. Ключови думи: далечина на полета, управляема авиационна бомба, допълнителен профил. Фомичева Олга Анатолиевна, кандидат [имейл защитен], Русия, Тула, Тулски държавен университет по технически науки, доцент, UDC 621.354.341 МАТЕМАТИЧЕСКИ МОДЕЛ НА ФУНКЦИОНИРАНЕТО НА ОТОПЛИТЕЛНА СИСТЕМА НА БАТЕРИЯ С ИЗПОЛЗВАНЕ НА ХИМИЧЕСКИ НАГРЯВАЩ ЕЛЕМЕНТ Е.I. Lagutina Статията представя математически модел на процеса на поддържане на батерията в оптимално топлинно състояние при ниски температури на околната среда чрез използване на химически нагревателен елемент. Ключови думи: контрол на температурата, конвективен топлообмен, акумулаторна батерия, химически нагревателен елемент, математически модел. На този етап от развитието на оръжията и военната техника е трудно да си представим успешното водене на военни действия с минимални собствени загуби без единна система контрол на войските. Като се има предвид непрекъснато нарастващата динамика на бойните действия, основата на системата за командване и управление на войските на тактическо ниво на командване и управление е радиооборудването. Тази роля на радиооборудването в системата за управление от своя страна налага да се обърне специално внимание на батериите на радиооборудването - батерията, като основа за тяхната непрекъсната работа. Като се вземат предвид климатичните особености на нашата страна (наличието на голям процент територии с преобладаващо студен климат, възможността за успешно провеждане на военни действия в някои оперативни райони на Далечния изток само през зимните месеци), поддържането на оптимална термична Режимът на работа на батерията при ниски температури на околната среда е една от най-важните задачи. Именно ресурсоспестяващите условия на работа на батериите до голяма степен определят стабилното функциониране на комуникационната система и следователно успешното изпълнение на бойни мисии. 105 Новини на ТулГУ. Технически науки. 2016 г. бр. 4 В момента са разработени доста устройства за контрол на температурата. Но общите им недостатъци са предимно относително висока консумация на енергия (още повече, че се захранват от самата батерия) и необходимостта от човешко участие в контролирането на процеса на контрол на температурата. Като се вземат предвид горните недостатъци, в разработеното термостатиращо устройство, в комбинация с топлоизолационен корпус, като основно средство за поддържане на оптималния термичен режим на работа на батерията, се предлага да се използва химически нагревателен елемент на базата на свръхнаситен натриев ацетат трихидрат NaCH3COO 3H2O с равновесна температура на фазов преход Тf = 331 K и латентна топлина на фазов преход rt = 260 kJ/kg, който е стабилен при условия на преохлаждане с въвеждане на малки добавки и може да бъде преохладен, според данните, до до T = 263 K. Търсенето на патенти показа много малък брой патенти, описващи топлинни акумулатори с фазов преход), които използват преохладени течности като материали за съхранение на топлина (HAM). Това показва практическото отсъствие в тази област на доказани технически решения, които позволяват осъществяването на контролиран процес на връщане на предварително акумулирана топлина. Като се има предвид също, че специфичната топлина на фазовия преход на избрания TAM е доста висока и в същото време той може да се преохлади до много ниски температури, става необходимо да се проведе независимо изчислително изследване на това вещество, за да се идентифицира неговото практическа приложимост. Основата за изграждане на математически модел на TAFP е задачата на Стефан, която е задача за разпределението на температурата в тялото при наличие на фазов преход, както и разположението на фазите и скоростта на движение на тяхната повърхност. За простота ще разгледаме равнинен проблем (когато повърхността на фазовия преход е равнина). От класическа гледна точка това е задача на математическата физика и се свежда до решаването на следните уравнения: 2 dT1 2 d T1 = a1. за 0< x < ξ, 2 dτ dx 2 dT2 2 d T2 = a2 . для ξ < x < ∞, dτ dx 2 с дополнительными условиями T1 = C1 = const < Tф при x = 0, T2 = C = const > Tf и условия на фазов преход 106 при τ = 0, (1) (2) (3) (4) Известия ТулГУ. Технически науки. 2016 г. бр. 4 2. При обратими процеси на фазов преход на ТАМ, топене и кристализация при τ=0 се образуват фазовите граници, температурното поле на ТАМ в нарастващата фаза е линейно, а температурата на изчезващата фаза е равна на температурата на фазовия преход. 3. Няма топлопроводимост на ТАМ в надлъжна посока. 4. Приема се, че процесът на фазова трансформация на TAM е едномерен. В този случай фазовите граници са непроменени по форма и във всеки един момент са цилиндрични повърхности, разположени концентрично по отношение на стените на корпуса на химическия нагревателен елемент. 5. Не се отчитат топлинните загуби в околната среда от ТАФП в процеса на разреждането му и за отопление на частите на радиостанцията, прилежащи към корпуса на батерията. 6. Коефициентите на пренос (топлопреминаване, топлопреминаване, топлопроводимост) и специфичните топлинни мощности са постоянни и не зависят от температурата. Процесът на конвективен топлообмен между HAM и стените на тялото на химичния нагревателен елемент се описва с уравнението , W; ak е коефициентът на топлопреминаване от HAM към тялото на химичния нагревателен елемент, W/(m2 K); Fc – площта на контакт на HAM с вътрешната стена на тялото на химическия нагревателен елемент, m2; Тtam(τ) е температурата на топлоакумулиращия материал, K; Тк(τ) е температурата на стената на корпуса на химическия нагревателен елемент, К. При τ>0 са валидни следните уравнения: τ) q пъти (τ) = ρ tv ⋅ r ⋅ ⋅ Fk, (13 ) t r d (τ) z(τ) е дебелината на кристализирания HAM слой в момент τ, m; 3 ρ sv t е плътността на ТАМ в твърдата фаза, kg/m. Приетото предположение за описанието на термичното състояние на тялото на химически нагревателен елемент чрез неговата средна температура позволява да не се изчисляват местните полета на скоростта и коефициентите на топлопреминаване в различни точки. Тогава за τ>0 е валидно следното уравнение: q пъти (τ) = a t ⋅ Ft (Ttam (τ) − Tc (τ)) , (14) , W/(m2 K); Ft – топлообменна повърхност, m2; Като се има предвид, че топлината, подадена към корпуса на химическия нагревателен елемент, отива за увеличаване на неговата вътрешна енергия и за топлинни загуби в корпуса на батерията, при τ>0 се изпълнява следното уравнение: dT (τ) q пъти (τ) = Sk ⋅ k + av ⋅ Fv ( TV (τ) − T0) , (15) dτ където Sk е общият топлинен капацитет на тялото на химически нагревателен елемент в контакт с тялото на батерията, J/K; ab е коефициентът на топлопреминаване от стените на химическия нагревателен елемент към повърхността на батерията, W/(m2 K); Fv е повърхността на корпуса на химическия нагревателен елемент в контакт с корпуса на батерията, m2; T0 е началната температура на батерията, K. Последното уравнение, описващо процеса на функциониране на системата TAFP - кутията на батерията при τ>0, е уравнението на баланса: q пъти (τ) = av ⋅ Sk ⋅ (Tk (τ) − Tv (τ)) . (16) Системата от уравнения (11 - 16) е математически модел на функционирането на системата за нагряване на корпуса на батерията при разреждане на TAFP. Неизвестните функции в него са qraz(τ), z(τ), Тк(τ), TV(τ), Тmam(τ). Тъй като броят на неизвестните функции е равен на броя на уравненията, тогава тази система затворен. За да го решим в разглеждания случай, формулираме необходимите начални и гранични условия: q пъти (0) = 0   0 ≤ z (τ) ≤ δ ; z (0) = 0  t (17)  Tk (0) ≈ Tf   TB (0) = Tv (0) = Tr (0) = T0 където δ t е дебелината на корпуса на батерията, m; TB – температура на батерията в момент τ, K. Чрез алгебрични трансформации на уравнения (11 – 17) получаваме система, състояща се от две диференциални уравнения: E − D ⋅ Tк (τ) dz (τ) (18) = , dτ N ⋅ ( W + B ⋅ z (τ)) dTc (τ) E − D ⋅ Tc (τ) = − I ⋅ Tc (τ) + M , (19) dτ Z + Y ⋅ z (τ) където B, W, D , E, I, M, N, Z, Y са някои константи, изчислени по формули (20 – 28): B = av ⋅ a t ⋅ Fv ⋅ Fc, (20) 109 Известия ТулГУ. Технически науки. 2016 г. бр. 4 W = (a t ⋅ Fk + av ⋅ Fv) ⋅ λtv t ⋅ Fk, D = B ⋅ λtv t ⋅ Fk, E = D ⋅ Tf, a ⋅F I= B B, SB M = I ⋅ T0 , (21 ) ( 22) (23) (24) (25) (26) N = ρ tv t ⋅ rr ⋅ Fk, Z = W ⋅ SB, (27) Y = B ⋅ SB. (28) 2 където aB е коефициентът на топлинна дифузия на батерията, m/s, FB е повърхностната площ на батерията в контакт с химическия нагревателен елемент, m2; SB е топлинният капацитет на батерията, J/K. Анализирайки системата от диференциални уравнения, може да се заключи, че те са нелинейни. За решаване на тази система с начални и гранични условия е препоръчително да се използват числени методи, например методът Runge-Kutta от четвърти ред, реализиран с помощта на компютърната програма Mathcad за Windows. Литература 1. Изследване на възможността за използване на преохладени течности като материали за съхранение на топлина във фазово-преходни термични акумулатори, инсталирани на мобилни машини за предварително загряване на техните двигатели през зимата: доклад за изследване (окончателен) / Воен. инж.-техн. un-t; ръце В.В. Шулгин; респ. изпълнител: A.G. Мелентиев. СПб., 2000. 26 с. No 40049-L. инв. No 561756-ОФ. 2. Буличев V.V., Челноков B.C., Сластилова S.V. Топлинни акумулатори с фазов преход на базата на Al-Si-сплави // Известия на висшите учебни заведения. Черна металургия. № 7. 1996. С. 64-67. 3. Изследване на възможността за използване на преохладени течности като материали за съхранение на топлина във фазово-преходни топлинни акумулатори, инсталирани на мобилни превозни средства за предварително загряване на техните двигатели през зимата: доклад за изследване (междинен етап № 3) / Воен. инж.-техн. un-t; ръце В.В. Шулгин; респ. изпълнител: A.G. Мелентиев. СПб., 2000. 28 с. No 40049-L. инв. No 561554-ОФ. 4. S. V. Patankar и D. B. Spalding, Пренос на топлина и маса в гранични слоеве, Изд. акад. Академия на науките на БССР A.V. Ликов. М.: Енергия, 1971. 127 с. 5. Mathcad 6.0 Plus. Финансови, инженерни и научни изчисления в Windows среда 95/ превод от англ. М.: Информационно-издателска къща "Филин", 1996. 712 с. 110 Военни специални науки Лагутина Елизавета Игоревна, адюнкт на катедрата по радио, радиорелейна, тропосферна, сателитна и кабелна комуникация, [имейл защитен], Русия, Рязан, Рязанско висше въздушнодесантно командно училище МАТЕМАТИЧЕСКИ МОДЕЛ НА ФУНКЦИОНИРАЩА СИСТЕМА ЗА ЗАГРЯВАНЕ НА БАТЕРИЯТА С ИЗПОЛЗВАНЕ НА ХИМИЧЕСКИ НАГРЯВАЩ ЕЛЕМЕНТ E.I. Lagutina В статията, математическият модел на процеса на поддържане на батерията в оптимално термично състояние при ниски температури на околната среда с помощта на химически нагревателен елемент. Ключови думи: контрол на температурата, конвективен топлообмен, батерия, химически нагревателен елемент, математически модел. Лагутина Елизавета Игоревна, адюнкт на катедрата по радио, радиорелейна, тропосферна, сателитна и кабелна комуникация, [имейл защитен], Русия, Рязан, Рязанско висше десантно командно училище Никаноров В тази статия е направен сравнителен анализ с определяне на областта на целесъобразно приложение на математически модели на газодинамични процеси в обемите на потока, получени въз основа на законите за запазване на масата, енергията и импулса, получени за се извършват средни интегрални параметри на средата. Ключови думи: въздушно-динамичен кормилен механизъм, закон на запазване, математически модел, енергийна система, обемен поток. Статията разглежда подход за конструиране на модели на газодинамични процеси, основани на основните закони за запазване на термодинамичните функции и параметри, осреднени по обемния и повърхностния интеграл. Получен е математически модел за газодинамични процеси в обем на потока. Тази статия разглежда модели на следващото ниво на идеализация: 1. Модел на квазистатични процеси в обем на потока за средни интегрални термодинамични функции и параметри. Нека разгледаме процеса, протичащ в обема w0 (фиг. 1), като го приемем за квазистатичен, т.е. да приемем, че скоростта на движение на газа в обема, както и скоростта на механичния процес на деформация на контролната повърхност е незначителна в сравнение със скоростите на пренос на средата през контролната повърхност на обема. 111

ИОАНЕСЯН АЛЕКСЕЙ ВИЛЯМОВИЧ

СИМУЛАЦИЯ НА НЕСТАЦИОНАРНИ РЕЖИМИ НА РАБОТА НА БАТЕРИЯТА НА ЕЛЕКТРИЧЕСКО ПРЕВОЗНО СРЕДСТВО

Специалност 05.09.03 - Електрически комплекси и системи

Дисертации за научна степен

Кандидат на техническите науки

Москва - 2009 г

Работата е извършена в катедра "Електротехника и електрообзавеждане" на Московския автомобилно-пътен институт (Държавен технически университет)

Водеща организация: Федерално държавно унитарно предприятие Научноизследователски и експериментален институт за автомобилна електроника и електрическо оборудване (FSUE NIIAE), Москва.

Защитата ще се проведе на 24 ноември 2009 г. от 10:00 часа на заседание на дисертационния съвет D.212.126.05 в Московския автомобилен и пътен институт (Държавен технически университет) на адрес:

125329 GSP A-47, Москва, Ленинградски пр., 64.

Дисертацията може да се намери в библиотеката на МАДИ (ГТУ)

научен секретар

дисертационен съвет,

Кандидат на техническите науки, доцент Михайлова Н.В.

общо описание на работата

Релевантност на проблема

В момента най-големите производители на автомобили (General Motors, Ford, Daimler-Chrysler, Toyota, Honda, Nissan, Mazda и др.) Интензивно работят върху проектирането и производството на електрически превозни средства. Според такива характеристики като резерв на мощност и товароносимост, някои модерни моделиелектрическите превозни средства се доближават до традиционните автомобили, но основният им недостатък е високата цена.

Характеристиките на електрическото превозно средство и неговата цена до голяма степен се определят от параметрите на използваната електроцентрала и по-специално батерията (AB). За оптимизиране на параметрите на електроцентралата, изчисляване на характеристиките на електрическо превозно средство и определяне на неговата ефективност в сравнение с традиционен автомобил, основните инструменти са математическо и симулационно моделиране.

Най-трудната задача при изграждането на модел на електрическо превозно средство е да се симулира работата на АБ по време на неговото нестационарно разреждане и зареждане на електрическо превозно средство. Изчисляването и анализът на параметрите на батерията също се изисква в системата за управление на батерията на електрическо превозно средство, която осигурява оптимални условия на работа, увеличава експлоатационния живот, предотвратява презареждането и преразреждането, осигурява безопасност при работа и информира водача за състоянието на заряд и други параметри на батерията.

Дисертацията е посветена на разработването на модели на движение на електрическо превозно средство и изследването на нестационарни режими на работа на батерията на електрическо превозно средство, което изглежда много актуално в момента.

Цел и основни задачи на изследването

В съответствие с поставената цел в дисертацията се решават следните задачи:

• 
  анализ и систематизиране на методи и модели за изчисляване на характеристиките на батериите;
• 
  формализиране на метода за обработка и анализ на статистически данни и симулационни експерименти за анализ на характеристиките на изхвърлянето;
• 
  разработване на симулационен модел на нестационарно движение на електрическо превозно средство;
• 
  разработване на методология за интегриране на разнородни ЕМ компоненти;
• 
  
• 
  задаване и решаване на оптимизационни проблеми върху симулационен модел.

Изследователски методи

Научна новост

• 
  агрегирано представяне на процеса на симулационен модел на нестационарно движение на ЕМ;
• 
  модели на нестационарни случайни процеси на динамика на ЕМ движение и АВ заряд/разряд;
• 
  модели за класифициране на типове АВ и проблем за избор на типове за дадени характеристики на движението на ЕМ;
• 
  софтуерна реализацияЕМ симулационен модел;
• 
  оптимизационни алгоритми на ЕМ симулационен модел.

Практическа стойност и прилагане на резултатите от работата

Апробация на работата

• 
  на републикански и междурегионални научно-технически конференции, симпозиуми и семинари (2003-2009 г.);
• 
  на заседание на катедра "Електротехника и електрообзавеждане" МАДИ (ГТУ).

Във въведението обосновава се уместността на работата, определя се целта и се поставят основните задачи на изследването.

В първа глава дисертацията класифицира съвременните АБ, дефинира основните им характеристики. Извършена е систематизация на известните методи за изчисляване на характеристиките на АБ и е оценена възможността за тяхното приложение при моделиране на нестационарно натоварване.

Характеристиките на ЕМ се определят основно от показателите на бордовите източници на електрическа енергия. Оловно-киселинни (PbAcid), никел-кадмиеви (Ni-Cd), никел-метал хидридни (Ni-MH) батерии и литиево-базирани батерии (Li-Ion, Li-Metal, Li-Polymer)

Анализирайки характеристиките на различните видове батерии, декларирани от производителите, могат да се разграничат две групи: високоенергийни (тягови) батерии, използвани в "чисти" електрически превозни средства и високомощни (импулсни) батерии.

Специфичната енергия на батериите от първата група достига 35 Wh/kg за оловно-киселинни батерии; никел-кадмий - 45 Wh / kg. Тези батерии се отличават с ниската си цена, но използването им значително намалява производителността и ограничава обхвата на ЕМ.

Никел-метал хидридни батерии са обещаващи д м=80 W∙h/kg, П м=200 W/kg, литиево-йонни батерии д м=140 W∙h/kg, П м=420 W/kg и тяхната версия с полимерен електролит (Li-Polymer) д м=205 W∙h/kg, П м=420 W/kg. Специфичните енергийни стойности са дадени за 3-часов режим на разреждане, а стойностите на мощността съответстват на 30 s импулс при 80% заряд.

Дадените специфични характеристики на батериите не са достатъчни, за да се сравни ефективността на използването им върху ЕМ, поради което основната задача на дисертацията е да се моделира нестационарно натоварване на АБ върху ЕМ, за което се предлага модел на „черна кутия“, използвайки класически методи за планиране на експеримента.

Според изследваните параметри (вход и изход) могат да се разграничат следните групи методи:

• 
  методи за описание на фамилия от разрядни криви – зависимост U=f( аз, T) при дадена постоянна температурна стойност ( T= const);
• 
  изчисляване на максималното време за разреждане (капацитет на батерията) в зависимост от тока на разреждане;
• 
  методи за опростено изчисляване на нестационарния AB разряд, т.е. разреждане с променящ се във времето разряден ток или консумация на енергия [ T м=f( аз), аз=var или T м=f(P) П=var];
• 
  определяне на крайния момент на разряда на АБ при даден ток, който се използва не само при ЕМ симулация, но и в системата за управление на АБ директно на борда на ЕМ;
• 
  сложни методи, които определят зависимостите U=f( аз, T, T) и T м=f( аз).

Най-известен е методът за аналитично описание на характеристиките на разряда на АБ, предложен от Шепърд. Този метод ви позволява да опишете зависимостта U= f( аз,T) като:

Основният недостатък на метода е, че коефициентите са избрани за определен диапазон от разрядни токове и когато този диапазон бъде превишен, грешката на апроксимацията се увеличава значително.

Един от най-простите и точни методи за оценка на характеристиките на АБ, когато е натоварен с променлив във времето ток, е методът на Hoxsey. Методът се основава на съотношението на Peukert, което определя зависимостта на максималния капацитет на батерията (времето за разреждане) от тока на разреждане

където аз 1 , аз 2 … аз zса стойностите на токовете в секциите на графиката на разряда аз=f( T); T 1 , T 2 ...T z- време на разреждане със съответните токове аз 1 , аз 2 … аз z .

В този модел текущата графика аз=f( T) представлява частично постоянна функция, разделена на z секции. Коефициентите на Peukert се определят за работния диапазон на токовете. За решаване на уравнението на Hoxsey се използва алгоритъм за търсене за определяне T мпри условие, че дясната страна на уравнението е равна на единица.

Прилагане този методкъм изчислението на електрическо превозно средство, задаване като начална графика аз=f( T) промяна на тока на батерията в цикъл на шофиране, можете да изчислите максималния брой цикли, които една електрическа кола ще изпълни, преди батерията да се разреди напълно н ° С =t м /T ° С, където T ° Се продължителността на един цикъл.

В работата, на базата на симулационен експеримент, е направена оценка на точността на няколко метода за опростено изчисляване на нестационарно натоварване на АБ по време на движение на ЕМ в цикъл SAE j 227C (Таблица 1.) . Беше разгледан EM с AB OPTIMA YellowTop D 1000 S (на EM бяха инсталирани 10 последователно свързани AB с обща маса 195 kg).

Резултатите от изчисляването на движението на електрическо превозно средство

Въз основа на проведените в дисертацията изследвания за моделиране на нестационарно натоварване на АБ при различни режими и условия на движение на ЕМ се предлага използването на хибридни аналитични и симулационни модели, базирани на декомпозиционен подход, който се основава на следните аксиоми на теорията на сложните системи: Йерархия: ако  0 е подсистема на системата  и ( …) е мярка за сложност, тогава ( 0)(), т.е. една подсистема не може да бъде по-сложна от системата като цяло. Паралелно свързване: ако = 1  2 ….. k , т.е.  е паралелно свързване на подсистеми , тогава
. Серийна връзка: ако = 1 + 2 +…+ k , т.е.  е серийна връзкаподсистеми  i , тогава () ( 1)+( 2)+... ( k). Връзка с обратна връзка (FC): ако има операция за обратна връзка  от подсистема  2 към подсистема  1, тогава ()( 1)+( 2)+( 2  1). Изброените свойства на сложна система позволяват възможността за намаляване на привидната й сложност чрез комбиниране на отделни променливи в подсистеми. С такава декомпозиция целта е да се опрости анализът на системата, като се разглежда като слабо свързан набор от взаимодействащи подсистеми.

Във втората глава поставена и решена е задачата за формализиране на принципите за изграждане на симулационен модел на ЕМ. Функционирането се разбира като процес на промяна на състоянието му във времето. Моделирането на процеса като цяло трябва да включва модел на пътното платно, модели на взаимодействието на колелото с платното, модели на самата машина, трансмисия и други, като всички те са свързани помежду си и вложени един в друг (фиг. 2.).

Предполага се, че системае набор от параметри
(влажност, ъгъл на въртене и др.). Всеки параметър рприемам набор от числени стойности( ри). Определете с състояниепроцес като цяло, като s j =, където р i j ( ри). Процес Зима четири: З=С, T, Е,  >, където С- пространство на състоянието; T- набор от времена на промяна на състоянието; Е- фазова характеристика на процеса, дефинирана като трансформация на състоянието във времето F:T С,  - връзка на линейния ред на T.

Времевият интервал за моделиране на движението на ЕМ е [ T H, T K], където
,
. Ако приемем, че EM се държи сравнително еднакво в определени области, възможно е целият процес да се разложи на подпроцеси. Подпроцесима подгрупа на процеса Зна интервала от време [ Tаз ; T j]. Концепцията за подпроцес ни позволява да разглеждаме процеса като последователност от подпроцеси. За да се гарантира коректността на описанията на функционирането както на системата като цяло, така и на нейните компоненти, се въвеждат редица операции върху процесите.

Процес З 1 \u003d S 1, T 1 , Е 1 ,  1 > представлява навивката на процеса З, ако се получава в резултат на следните трансформации: а) пълно разделяне на интервала за дефиниране на процеса Зв n подинтервала [ j,  j+1], където j=1..n и  1 = T з, n+1 = T Да се . След това получаваме разделяне на процеса Зза n подпроцеса З й(j=1..n); б) привеждане в съответствие с всеки подпроцес З й една държавна стойност от много С 1 и една времева стойност  j от интервала [ j ,  j+1 ]. Операцията за почистване е обратна на операцията за навиване: процесът Зе почистване на процеса З 1 . Процес З 1 е проекция на процеса Зкъм координатното пространство
(нотация
), ако Q 1 Q.

Нека се дават процеси З 1 =, T 1 , Е 1 ,  1 > и З 2 =, T 2 , Е 2 ,  2 >. Процес З=, T, Е, > е обединението на процеси З 1 и З 2 (обозначение З=З 1 З 2) ако: С Q е обединението на пространства и
.

Въведените операции позволяват да се създаде формализирано описание както на отделните компоненти на процесите (пътен профил, динамично изменение на характеристиките на трафика и др.), така и на взаимодействието на компонентите на цялата система.

Моделът на EM движение включва компонентите по-долу.

Механичен модел

Силата на съпротивление при движение създава момент на съпротивление върху ЕМ колелото, което, като се вземат предвид предавателните числа на трансмисията, се довежда до вала на двигателя, като се вземе предвид ефективността на трансмисията.

По този начин моментът на съпротивление при движение на вала на двигателя
където r k – радиус на търкаляне на колелото, m; аз tr - предавателно отношение; tr - ефективност на предаване.

Освен това моделът на механичната част трябва да отчита движението на ЕМ по участък от пътя с наклон (изкачване или спускане) и съпротивлението на движение поради неравности на пътя. При моделиране на движението на EV при спускане трябва да се вземе предвид рекуперацията на спирачната енергия.

Модел мотор

Моментът на вала на двигателя се определя въз основа на:

(5)

В симулационния модел на електродвигателя общата загуба на мощност се изчислява на всяка стъпка въз основа на проектните параметри на DC двигателя и характеристиката на празен ход, получена по време на тестването д = f(азв) при постоянна честота на въртене на вала на двигателя.

Въпреки тенденцията да се използват асинхронни двигатели или безконтактни двигатели с постоянен магнит върху ЕМ като тягови двигатели, разглеждането на DCF остава най-удобното и напълно достатъчно при решаването на проблемите на ЕМ симулацията, за да се получи картина на натоварването на АВ.

Модел на системата за управление

Регулиране на напрежението на двигателя U дможе да се извърши с помощта на тиристорно управляващо устройство по метода на регулиране на ширината на импулса; докато работен цикъл   се променя от 0 на 1:

(6)

Модел на режим на шофиране

На базата на експерименталните графици на движение е разработен метод за формиране на режима на движение чрез произволен подбор на цикли и формиране на произволна последователност от тях. Така се имитираше безпорядък градски трафик.

Режимите на движение, получени въз основа на експериментални данни, се различават значително от режимите на движение в цикъла SAE j 227 C, по-специално при изчисляване за реални режимидвижение се получава по-нисък специфичен разход на енергия (260 Wh/km), отколкото при движение в цикъл (390 Wh/km).

Модел на батерията

На фиг.3. представен е опростен алгоритъм, който позволява определяне на напрежението на батерията на всяка стъпка на изчисление в симулационния модел на движение на електрическо превозно средство.

Този подход към изчисляването на нестационарния AB разряд може също да бъде разширен до описанието на нестационарния заряд, който възниква по време на регенеративно спиране.

Крайната цел на разработването на модел на електрическо превозно средство е да се определи неговата производителност и характеристики на батерията при даден режим на шофиране. Следните бяха взети като основни параметри:

• 
  пробег (резерв на мощност);
• 
  консумация на енергия по време на движение;
• 
  разход на енергия за единица коловоз и товароносимост;
• 
  специфична енергия, доставяна от батерията.

• 
  параметри на батерията и (или) устройството за съхранение на енергия: група характеристики на временно разреждане и зареждане за текущи стойности в работния диапазон при постоянна температура, тегло на модула на батерията и допълнително оборудване, брой инсталирани модули и др. ;
• 
  параметри на двигателя: номинален ток и напрежение, съпротивление на котвената верига и намотката на възбуждане, конструктивни данни, характеристики на празен ход и др.;
• 
  параметри на базовото превозно средство: бруто тегло, предавателни отношения на скоростната кутия и крайното задвижване, ефективност на трансмисията, инерционен момент и радиус на търкаляне на колелата, коефициент на съпротивление на въздуха, рационализирана повърхност, коефициент на съпротивление при търкаляне, товароносимост и др .;
• 
  параметри на режима на шофиране.

При моделиране на движението на ЕМ в цикъл SAE j 227 C, резултатите са получени със структурата на данните, представена в таблица 2.

Резултатите от факторния анализ (Таблица 3.) показаха, че вече три фактора определят 97% от информацията, което може значително да намали броя на латентните фактори и съответно размерността на симулационния модел.

Резултатите от изчисляването на основните показатели за производителност на EM по време на овърклок.

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
1,00	129,93	25,21	250,00	7,2	19,49	120,11	3,00	280,92	0,46	4487,4	0,02
2,00	129,80	41,11	250,00	7,2	19,58	121,19	6,23	583,47	1,81	12873,1	0,32
38,00	116,73	116,30	111,73	3,4	26,36	23,40	47,53	4449,17	393,5	828817,1	-

Резултатите от факторния анализ (Таблица 3.) показаха, че вече три фактора предоставят 97% информация, което може значително да намали броя на латентните фактори и съответно размерността на симулационния модел.

Да се ​​изясни аналитичното представяне на разрядните характеристики на AB 6EM-145, от който се формира батерията на електрически автомобил с обща маса 3,5 тона и маса на батерията 700 kg, за да се проучи възможността за краткотрайно презареждане на АБ по време на работна смяна и в резултат на това увеличаване на пробега, беше проведен експеримент за тестване на батерията 6EM-145 съгласно специална програма. Експериментът е проведен в продължение на 2 месеца на 2 батерии 6ЕМ-145.

Информативност на абстрактните фактори

1. 
   Зареждане с двустепенен ток 23A и ​​11.5A (препоръчва се от производителя на батерията)
2. 
   Контролен разряд (според препоръките на производителя) с ток от 145A до минимална стойност на напрежението от 9V.
3. 
   Зареждайте до 20%, 50% и 80% степени на заряд с токове 23,45 и 95A.
4. 
   Разряден ток 145A до минимална стойност на напрежението 9V.

Резултатите от множествената регресия за почти всички зависими променливи показаха статистически значими резултати (корелационният коефициент беше равен на Р\u003d 0,9989 и Е-поведение Е(2,6)=1392,8). В резултат на това е показана възможността за легитимно използване на линейни модели.

Първият етап на ускорение се изчислява по стойността на магнитния поток Е= Е макс= 0,0072 Wb и поддържане на тока на котвата на постоянно ниво азаз = аз i1 = 250 A. Този етап започва в момента T= 0 и завършва, когато работният цикъл е равен на 1. Константи за тази фаза на ускорение: ток на възбуждане азв = а∙F макс 3 + b∙F макс 2 + ° С∙F макс\u003d 10,68 A и напрежение върху намотката на възбуждане Uв = аз∙Ров

В съответствие с принципа на двузоново регулиране, увеличаването на скоростта на вала на двигателя при пълно напрежение може да се постигне чрез отслабване на магнитното поле. Това е реализирано в електронен регулатор на тока, който управлява независима възбуждаща намотка. Вторият етап на ускорение започва в момента, съответстващ на  =1 и завършва, когато електрическото превозно средство достигне зададената скорост. начални стойности V, н, U да други са резултатите от изчислението последна стъпкаускорение при пълен поток, когато  =1.

Резултати от множествена регресия

Спирачката на електрическите превозни средства може да бъде механична или регенеративна. Последната стъпка в цикъла започва във време T= T а + T кр + T кои приключва, когато T= T а + T кр + T ко + T b. Спирането в цикъла SAE j 227 C се извършва с постоянно отрицателно ускорение, което може да се дефинира като: a= Vизберете /(3,6∙ T b) m/s 2 , където V vyb - скорост до края на разхода, km/h

Симулационните експерименти, проведени в дисертационния труд за оценка на характеристиките на движението на ЕМ, показаха, че условно нестационарният случаен процес на характеристики е добре апроксимиран от процес с автоковариационна функция от формата:

където r 1 (T)и r 2 (T)са съответно равни на:

д  =||cov( (T аз ),  (T й ))||=||r(t аз -t)||, i,j=0..-m -ковариационна матрица на историята на процеса в моменти T аз , T й ; r(t) -автокорелационна функция на стационарния режим на движение.

Алгоритмите за стохастична апроксимация бяха избрани като алгоритми за управление на ЕМ режими на движение в дисертацията. Позволявам хвекторна променлива в Р н, за които са изпълнени следните условия:

1. Всяка комбинация от контролирани параметри хсъответства на случайна променлива Yхарактеристики на движението с математическо очакване М Y(X).

2. М Y(X)има единичен максимум и втори частни производни  2 М Y/x i x j са ограничени в цялата област на промяна на режимите на управление.

3. Последователности ( а к) и ( ° С к) отговарят на условията:

а) , б) , в) , G) .

(12)

5. Вектор  Y k на промените в характеристиките на движение се определя въз основа на внедряването на произволни стойности на текущите режими х k според един от плановете П 1 , П 2 или П 3:

П 1 =[хк, х k+c k д 1 , . . . , х k+c k даз , . . . , х k+c k д N ] T - централен план;

П 2 =[х k+c k д 1 , х k -c k д 1 , . . . х k+c k дН, х k -c k д N ] T - симетричен план;

П 3 =[хк, х k+c k д 1 , х k -c k д 1 , . . . х k+c k дН, х k -c k д N ] T .- план с централна точка, където .

6. Дисперсия на оценката на характеристиките на движение  k 2 за всяка комбинация от режими х k ограничено  k 2  2
Проведените в дисертацията изследвания показаха, че при горните условия последователността на избраните режими на управление х k с вероятност 1 се свежда до оптимални стойности.

В резултат на извършената формализация, алгоритъмът на функциониране на управлявания симулационен модел на движение на ЕМ е следната последователност от действия:

1. Начална настройка на модела и избор на начални режими на движение х 0 , к=0.

2. С дадена комбинация от режими х k в местния му квартал според един от плановете П i (i=1,2,3) генерират се селективни траектории на характеристиките на движение ( Xk,l ( t|с к)) l=1 L продължителност Tвсяка от общо начално състояние с к .

3. Средните интегрални оценки на характеристиките се изчисляват за всички л=1 …Л с общо начално състояние с к :

6. Задайте първоначалното състояние с к +1 следващ контролен интервал, равен на крайното състояние на един от процесите от предходната стъпка.

7. В съответствие с избрания критерий за спиране се извършва преход към точка 2 или до края на симулацията.

В четвърта гл разработените методи и модели бяха тествани.

При избора на размерите на батерията, инсталирана на ЕМ, за оптимизиране на съотношението между товароносимостта и пробега на електрическото превозно средство се използва концепцията за транспортна работа A=G д ∙L t∙km, където Ж д– товароносимост на ЕМ, t; Л- резерв на мощност EM (пробег). Товароносимост ЕМ Ж д =Ж 0 - м b / 1000 t, където Ж 0 = Ж НО – м– товароносимост на шасито, определена от товароносимостта на базовото превозно средство Ж НОвключително тегло  м, освободен при смяна на двигателя с вътрешно горене с електрическа задвижваща система, t; м b е масата на източника на енергия, kg. Стойност на пробега Лелектрическо превозно средство в общия случай се изчислява по известната в литературата формула
км, където д м - специфична енергия на източника на ток, W∙h/kg;  - специфичен разход на енергия при движение, W∙h/km. В резултат на това за транспортната работа е вярно:

където: коеф
км/кг.

Въз основа на разработения симулационен модел, изчисляването на движението на ЕМ е извършено на базата на автомобил ГАЗ 2705 "ГАЗела" с товароносимост Ж 0 =1700 кг. Изчислението е извършено за източници, събрани от 10 серийно свързани батерийни блока OPTIMA D 1000 S. Ж НО .

Изчисленията са извършени за движение в цикъла С AE j 227 C и за движение с постоянна скорост. На фиг.4. показва теоретичната и получената чрез симулация зависимост на транспортната работа от масата на батерията.

Според резултатите от изчислението максималната транспортна работа се постига при маса на батериите, малко по-голяма от половината от товароносимостта. Това се дължи на увеличаването на специфичната енергия д мизточник на ток с нарастващ капацитет.

Цикъл С AE j 227 C е един от най-интензивните тестови цикли, нон-стоп шофирането, напротив, е един от най-лесните. Въз основа на това може да се предположи, че графиките, съответстващи на междинните режими на шофиране, ще бъдат разположени в зоната, ограничена от съответните криви, а максималната транспортна работа при работа с батерия OPTIMA D1000S е в диапазона от 920 до 926 kg.

В ареста са представени основните резултати от работата.

Приложение съдържа документи за използването на резултатите от работата.

Основни изводи и резултати от работата

1. 
   Извършена е класификация на АВ и анализ на известни методи за изчисляване на характеристиките на АВ. Дадена е оценка на възможността за тяхното приложение при моделиране на нестационарния заряд и разряд на АБ.
2. 
   Въз основа на изследванията, проведени в дисертацията за моделиране на нестационарно натоварване на АБ при различни режими и условия на ЕМ движение, се предлага да се използва декомпозиционен подход, който позволява интегриране на хибридни аналитични и симулационни модели, включително модели на механичната част, система за управление, режими на движение и други.
3. 
   Статията поставя и решава проблема за формализиране на принципите за конструиране на ЕМ симулационен модел, използвайки описание на процеса на обекти и компоненти на системата, което позволява симулиране на нестационарни режими на ЕМ движение и тяхното влияние върху нестационарните характеристики на натоварване на AB.
4. 
   Беше извършен факторен анализ на овърклок характеристиките, който показа, че вече три фактора обясняват 97% от информацията. Това даде възможност значително да се намали броят на латентните фактори на модела и по този начин размерът на симулационния модел.
5. 
   Техника за провеждане на експеримент върху сравнителен анализхарактеристиките на разреждането на батериите и бяха проведени експерименти. Получените експериментални данни показват, че за почти всички зависими променливи е легитимно да се използват линейни модели.
6. 
   Симулационните експерименти, проведени за оценка на характеристиките на движението на ЕМ, показаха, че нестационарният случаен процес на характеристики е добре апроксимиран от процес с хиперекспоненциална автоковариантна функция. Получени са аналитични изрази за описание на характеристиките на условно нестационарен процес.
7. 
   За решаване на проблеми с оптимизацията на симулационен модел се избират алгоритми за стохастично приближение като алгоритми за управление, които осигуряват висока скоростконвергенция при условия на големи дисперсии на характеристиките на движение.
8. 
   Разработен е софтуерно-симулиращ комплекс, който е въведен за практическа употреба в редица предприятия и се използва и в учебния процес в MADI (STU).

Публикации по темата на дисертационния труд

1. 
   Йоанесян А.В. Методи за изчисляване на характеристиките на батериите за електрически превозни средства / E.I. Сурин, A.V. -М., 2003. - С.29-36.
2. 
   Йоанесян А.В. Методи за определяне на края на разреждането и зареждането на батерията на електрически автомобил / Йоанесян А.В. // Електротехника и електрообзавеждане на транспорта. - М.: 2006, № 6 - стр. 34-37.
3. 
   Йоанесян А.В. Основни параметри на батерии за електрически превозни средства / A.V. Йоанесян // Методи и модели на приложната информатика: Междууниверситетски сб. научен тр. МАДИ (GTU). - М., 2009. - С.121-127.
4. 
   Йоанесян А.В. Модел на механичната част на електрическия автомобил / A.V. Йоанесян // Методи и модели на приложната информатика: Междууниверситетски сб. научен тр. МАДИ (GTU). - М., 2009. - С.94-99.
5. 
   Йоанесян А.В. Обобщен симулационен модел на движението на електрическо превозно средство / A.V. Йоанесян // Принципи на изграждане и характеристики на използването на мехатронни системи: сб. научен тр. МАДИ (GTU). - М., 2009. - С.4-9.
6. 
   Йоанесян А.В. Модели на нестационарни процеси на движение на електрически превозни средства / A.V. Йоанесян // Принципи на изграждане и характеристики на използването на мехатронни системи: сб. научен тр. МАДИ (GTU). - М., 2009. - С.10-18.