One comment on “การสร้างแบบจำลองแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสำหรับระบบการจัดการแบตเตอรี่: การทบทวนสถานะปัจจุบัน” รุ่นแบตเตอรี่ วัตถุประสงค์และวัตถุประสงค์หลักของการศึกษา
เมื่อพูดถึงการพัฒนาอุปกรณ์ไฮเทคและอุปกรณ์ขนาดเล็ก แบตเตอรี่ถือเป็นปัญหาคอขวดที่ใหญ่ที่สุด ในปัจจุบัน สิ่งนี้เกิดขึ้นได้โดยเฉพาะในด้านการผลิตและการทำงานของรถยนต์ไฟฟ้า ในอุปกรณ์จัดเก็บพลังงานสำรองสำหรับเครือข่ายพลังงาน และแน่นอน ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็กสำหรับผู้บริโภค เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดที่ทันสมัย อุปกรณ์กักเก็บพลังงานซึ่งการพัฒนาไม่ก้าวทันการพัฒนาเทคโนโลยีอื่น ๆ ทั้งหมดอย่างแน่นอน จะต้องให้พลังงานที่กักเก็บมากขึ้นตลอดวงจรการปล่อยประจุจำนวนมาก มีความหนาแน่นของการจัดเก็บพลังงานสูงและ ให้ลักษณะไดนามิกสูง
การสร้างและการทดสอบแบตเตอรี่ใหม่ ประเภทต่างๆเป็นกระบวนการที่ยากซึ่งใช้เวลาค่อนข้างนานจึงทำให้มีราคาแพงมาก ดังนั้น สำหรับนักวิทยาศาสตร์เคมีไฟฟ้า ความสามารถในการจำลองอย่างละเอียดก่อนเริ่มการทดลองเชิงปฏิบัติจะเป็นประโยชน์อย่างยิ่ง แต่จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้ ยังไม่มีใครสามารถสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ได้ แบตเตอรี่อย่างละเอียดถึงระดับ แต่ละอะตอมเนื่องจากความซับซ้อนของโมเดลดังกล่าวและเนื่องจากข้อจำกัด กองทุนที่มีอยู่การสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์
แต่สิ่งนั้นได้เปลี่ยนไปแล้ว ต้องขอบคุณผลงานของนักวิจัยชาวเยอรมันสองคน Wolf Dapp จาก Institute for Advanced Simulation และ Martin Muser จากมหาวิทยาลัย Saarlandes นักวิทยาศาสตร์เหล่านี้ได้สร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่สมบูรณ์ของแบตเตอรี่และทำการคำนวณจนถึงระดับอะตอมแต่ละตัว ควรสังเกตว่าจากผลการจำลอง คุณสมบัติของ "แบตเตอรี่ทางคณิตศาสตร์" ส่วนใหญ่ตรงกับคุณสมบัติของแบตเตอรี่จริงซึ่งเราทุกคนคุ้นเคยกันดี
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาผู้เชี่ยวชาญในสาขานี้ เทคโนโลยีสารสนเทศได้สร้างแบบจำลองแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟซ้ำแล้วซ้ำอีก แต่โมเดลเหล่านี้ทั้งหมดทำงานในระดับที่ใหญ่กว่าระดับของแต่ละอะตอมมากและอาศัยข้อมูลและพารามิเตอร์ที่ได้รับค่าจากการทดลอง เช่น การนำไอออนิกและอิเล็กทรอนิกส์ ค่าสัมประสิทธิ์การแพร่กระจาย , ความหนาแน่นกระแส, ศักย์ไฟฟ้าเคมี ฯลฯ
แบบจำลองดังกล่าวมีข้อเสียเปรียบร้ายแรงประการหนึ่ง - ทำงานไม่ถูกต้องอย่างยิ่งหรือใช้งานไม่ได้เลยเมื่อพูดถึงวัสดุใหม่และการผสมผสานคุณสมบัติที่ยังไม่ได้รับการศึกษาอย่างเต็มที่หรือไม่ได้ศึกษาเลย และเพื่อที่จะคำนวณพฤติกรรมของแบตเตอรี่ที่ทำจากวัสดุใหม่โดยรวมได้อย่างสมบูรณ์ นักเคมีไฟฟ้าต้องทำการจำลองที่ระดับโมเลกุล ไอออน และอะตอมแต่ละตัว
หากต้องการจำลองแบตเตอรี่โดยรวม รุ่นคอมพิวเตอร์ต้องคำนวณการเปลี่ยนแปลงศักย์พลังงาน เคมี และเคมีไฟฟ้าในแต่ละขั้นตอนการคำนวณ นี่คือสิ่งที่ Depp และ Musru จัดการเพื่อให้บรรลุผลสำเร็จ ในแบบจำลองของพวกเขา พลังงานไฟฟ้าเป็นตัวแปรที่มีค่าถูกกำหนดโดยปฏิสัมพันธ์ของอะตอมและพันธะระหว่างอะตอมและไอออนในแต่ละขั้นตอนของการคำนวณ
โดยปกติแล้วนักวิจัยจะต้องยอมให้ความเป็นจริง แบตเตอรี่ทางคณิตศาสตร์เป็นหนทางไกลจากความซับซ้อนของแบตเตอรี่ที่คุณสามารถเอาออกมาได้ โทรศัพท์มือถือ- แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของ “แบตเตอรี่นาโน” ประกอบด้วยอะตอมเพียง 358 อะตอม โดย 118 อะตอมเป็นวัสดุของอิเล็กโทรด แคโทด และแอโนด ตามเงื่อนไขเริ่มต้นแคโทดถูกปกคลุมด้วยชั้นของสารอิเล็กโทรไลต์ 20 อะตอมและในอิเล็กโทรไลต์นั้นมีไอออนที่มีประจุบวกเพียง 39 ไอออนเท่านั้น
แต่ถึงแม้จะดูเรียบง่ายเช่นนี้ แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ต้องใช้พลังการประมวลผลจำนวนมากในการคำนวณ โดยปกติแล้ว การสร้างแบบจำลองทั้งหมดจะดำเนินการในระดับหน่วย ขั้นตอน และการคำนวณทั้งหมดต้องใช้ขั้นตอนขั้นต่ำ 10 ล้านขั้นตอน โดยแต่ละขั้นตอนจะมีการคำนวณทางคณิตศาสตร์ที่ซับซ้อนอย่างยิ่ง
นักวิจัยรายงานว่าแบบจำลองที่พวกเขาสร้างขึ้นเป็นเพียงข้อพิสูจน์ถึงหลักการที่พวกเขาใช้และมีหลายวิธีในการปรับปรุงแบบจำลอง ในอนาคต พวกเขาจะทำให้แบบจำลองที่สร้างขึ้นมีความซับซ้อนขึ้นโดยการนำเสนอสารละลายอิเล็กโทรไลต์เป็นชุดของอนุภาคที่มีอนุภาคอยู่นิ่ง ค่าไฟฟ้า- นอกเหนือจากการเพิ่มจำนวนอะตอมในแบบจำลองแล้ว จะต้องอาศัยพลังของซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่ไม่ใช่ซุปเปอร์คอมพิวเตอร์ที่อ่อนแอที่สุดในการคำนวณแบบจำลอง แต่ก็คุ้มค่า เพราะการวิจัยดังกล่าวสามารถนำไปสู่การสร้างแหล่งพลังงานใหม่ที่จะปฏิวัติ สาขาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบพกพา
ยอดดู: 57466ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา แบตเตอรี่ที่เรียกว่า "อัจฉริยะ" หรืออีกนัยหนึ่งคือแบตเตอรี่อัจฉริยะ ได้รับความนิยม แบตเตอรี่ของกลุ่มนี้มีการติดตั้งไมโครโปรเซสเซอร์ซึ่งไม่เพียงแต่สามารถแลกเปลี่ยนข้อมูลกับเครื่องชาร์จเท่านั้น แต่ยังควบคุมการทำงานของแบตเตอรี่และแจ้งให้ผู้ใช้ทราบถึงระดับประสิทธิภาพอีกด้วย แบตเตอรี่ที่ติดตั้งระบบควบคุมอัจฉริยะเฉพาะทางถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์ไฟฟ้าทางเทคนิคที่หลากหลาย รวมถึงยานพาหนะไฟฟ้า เป็นที่น่าสังเกตว่ากลุ่มของแบตเตอรี่อัจฉริยะประกอบด้วยแบตเตอรี่ที่มีลิเธียมเป็นส่วนใหญ่ แม้ว่าแบตเตอรี่ตะกั่วกรดและนิกเกิลแคดเมียมแบบปิดผนึกหรือระบายอากาศก็พบได้ด้วยเช่นกัน
แบตเตอรี่อัจฉริยะมีราคาแพงกว่าแบตเตอรี่ทั่วไปอย่างน้อย 25% อย่างไรก็ตาม แบตเตอรี่อัจฉริยะพวกเขาแตกต่างกันไม่เพียงแต่ในราคาตามที่คนส่วนใหญ่คิดเท่านั้น แต่ยังรวมถึงคุณสมบัติของอุปกรณ์ปรับแต่งที่แนบมาด้วยด้วย ส่วนหลังรับประกันการระบุประเภทของแบตเตอรี่ด้วยเครื่องชาร์จ ตรวจสอบอุณหภูมิ แรงดันไฟฟ้า กระแสไฟฟ้า และสถานะการชาร์จของแบตเตอรี่ ส่วนสำคัญของโมดูลแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีระบบตรวจสอบและควบคุมในตัว ( บีเอ็มเอส) ซึ่งมีหน้าที่รับผิดชอบเกี่ยวกับสภาพของแบตเตอรี่และจัดการในลักษณะที่จะเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของแบตเตอรี่ให้สูงสุดภายใต้สภาวะต่างๆ
มาดูกันว่าแบตเตอรี่ที่มี BMS คืออะไร แบตเตอรี่อัจฉริยะคือแบตเตอรี่ที่ติดตั้งชิปพิเศษซึ่งมีการตั้งโปรแกรมข้อมูลถาวรและชั่วคราว ข้อมูลถาวรได้รับการตั้งโปรแกรมไว้ที่โรงงานและไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้: ข้อมูลเกี่ยวกับซีรีส์การผลิต BMS, เครื่องหมาย, ความเข้ากันได้กับประเภทของแบตเตอรี่, แรงดันไฟฟ้า, ขีดจำกัดแรงดันไฟฟ้าสูงสุดและต่ำสุด, ขีดจำกัดอุณหภูมิ ข้อมูลชั่วคราวคือข้อมูลที่มีการอัปเดตเป็นระยะ ซึ่งรวมถึงข้อกำหนดในการปฏิบัติงานและข้อมูลผู้ใช้เป็นหลัก ตามกฎแล้วเป็นไปได้ที่จะเชื่อมต่อระบบควบคุมและปรับสมดุลเข้ากับคอมพิวเตอร์หรือคอนโทรลเลอร์เพื่อตรวจสอบสภาพของแบตเตอรี่และควบคุมพารามิเตอร์ BMS บางรุ่นสามารถกำหนดค่าสำหรับแบตเตอรี่ประเภทต่างๆ ได้ (ระดับแรงดันไฟฟ้า ค่าปัจจุบัน ความจุ)
ระบบการจัดการแบตเตอรี่ (BMS) คือระบบอิเล็กทรอนิกส์ที่ควบคุมกระบวนการชาร์จ/คายประจุของแบตเตอรี่ รับผิดชอบด้านความปลอดภัยในการทำงาน ตรวจสอบสภาพของแบตเตอรี่ และประเมินข้อมูลประสิทธิภาพรอง
BMS (ระบบการจัดการแบตเตอรี่)– เป็นกระดานอิเล็กทรอนิกส์ที่วางอยู่บนแบตเตอรี่เพื่อควบคุมกระบวนการชาร์จ/คายประจุ ตรวจสอบสภาพของแบตเตอรี่และส่วนประกอบต่างๆ ควบคุมอุณหภูมิ จำนวนรอบการชาร์จ/คายประจุ และปกป้องส่วนประกอบต่างๆ ของแบตเตอรี่ ระบบควบคุมและปรับสมดุลให้การควบคุมแรงดันไฟฟ้าและความต้านทานของส่วนประกอบแบตเตอรี่แต่ละส่วนแยกกัน กระจายกระแสระหว่างส่วนประกอบของแบตเตอรี่ในระหว่างกระบวนการชาร์จ ควบคุมกระแสคายประจุ กำหนดการสูญเสียความจุจากความไม่สมดุล และรับประกันการเชื่อมต่อ/การตัดการเชื่อมต่ออย่างปลอดภัย ของภาระ
จากข้อมูลที่ได้รับ BMS จะปรับสมดุลการชาร์จของเซลล์และปกป้องแบตเตอรี่จาก ไฟฟ้าลัดวงจร, กระแสเกิน, ประจุเกิน, ดิสชาร์จเกิน (แรงดันไฟฟ้าสูงและต่ำเกินไปของแต่ละเซลล์), ความร้อนสูงเกินไป และความเย็นต่ำเกินไป ฟังก์ชั่น BMS ไม่เพียงแต่ช่วยปรับปรุงการทำงานของแบตเตอรี่เท่านั้น แต่ยังช่วยยืดอายุการใช้งานให้สูงสุดอีกด้วย เมื่อตรวจพบสภาวะวิกฤตของแบตเตอรี่ ระบบจัดการแบตเตอรี่จะตอบสนองตามนั้นโดยการห้ามการใช้แบตเตอรี่ในระบบไฟฟ้า - การปิดแบตเตอรี่ BMS บางรุ่นมีความสามารถในการรักษาการลงทะเบียน (การบันทึกข้อมูล) เกี่ยวกับการทำงานของแบตเตอรี่และการถ่ายโอนไปยังคอมพิวเตอร์ในภายหลัง
แบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต (เรียกว่า LiFePO4) ซึ่งเหนือกว่าเทคโนโลยีแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนอื่นๆ อย่างมากในแง่ของความปลอดภัย ความเสถียร และประสิทธิภาพ ยังมาพร้อมกับวงจรควบคุม BMS อีกด้วย ความจริงก็คือแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตมีความไวต่อการชาร์จไฟมากเกินไปรวมถึงการคายประจุต่ำกว่าแรงดันไฟฟ้าที่กำหนด เพื่อลดความเสี่ยงที่จะเกิดความเสียหายต่อเซลล์แบตเตอรี่แต่ละเซลล์และความล้มเหลวของแบตเตอรี่โดยรวม แบตเตอรี่ LiFePO4 ทั้งหมดได้รับการติดตั้งวงจรปรับสมดุลอิเล็กทรอนิกส์แบบพิเศษ - ระบบจัดการแบตเตอรี่ (BMS)
แรงดันไฟฟ้าในแต่ละเซลล์ที่รวมกันเป็นแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตจะต้องอยู่ภายในขีดจำกัดที่กำหนดและเท่ากัน สถานการณ์เช่นนี้ความจุที่เท่ากันของเซลล์ทั้งหมดที่ประกอบเป็นแบตเตอรี่ก้อนเดียวนั้นเกิดขึ้นได้ยาก แม้แต่ความแตกต่างเล็กน้อยเพียงสองสามเสี้ยวของแอมแปร์-ชั่วโมงก็สามารถกระตุ้นให้เกิดความแตกต่างเพิ่มเติมในระดับแรงดันไฟฟ้าในระหว่างกระบวนการชาร์จ/คายประจุได้ ความแตกต่างในระดับการชาร์จ/คายประจุของเซลล์ของแบตเตอรี่ LiFePO4 หนึ่งก้อนค่อนข้างอันตราย เนื่องจากสามารถทำลายแบตเตอรี่ได้
เมื่อเซลล์เชื่อมต่อแบบขนานแรงดันไฟฟ้าในแต่ละเซลล์จะเท่ากันโดยประมาณ: องค์ประกอบที่มีประจุมากขึ้นจะสามารถดึงเซลล์ที่มีประจุน้อยกว่าออกมาได้ ด้วยการเชื่อมต่อแบบอนุกรม การกระจายประจุที่สม่ำเสมอระหว่างเซลล์จะไม่เกิดขึ้น ส่งผลให้องค์ประกอบบางส่วนยังคงมีประจุต่ำเกินไป ในขณะที่องค์ประกอบอื่นๆ ถูกชาร์จใหม่ และแม้ว่าแรงดันไฟฟ้ารวมเมื่อสิ้นสุดกระบวนการชาร์จจะใกล้เคียงกับอุดมคติ เนื่องจากการชาร์จไฟเกินเล็กน้อยของเซลล์บางเซลล์ในแบตเตอรี่ กระบวนการทำลายล้างที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ก็จะเกิดขึ้น ระหว่างการใช้งาน แบตเตอรี่ไม่ได้ให้ความจุที่ต้องการ และเนื่องจากการกระจายประจุที่ไม่สม่ำเสมอ แบตเตอรี่จึงใช้งานไม่ได้อย่างรวดเร็ว เซลล์ที่มีระดับการชาร์จต่ำที่สุดจะกลายเป็น "จุดอ่อน" ของแบตเตอรี่: เซลล์เหล่านี้จะยอมจำนนต่อการคายประจุอย่างรวดเร็วในขณะที่เซลล์แบตเตอรี่ที่มีความจุมากขึ้นจะผ่านวงจรการคายประจุเพียงบางส่วนเท่านั้น
วิธีการปรับสมดุลช่วยให้คุณหลีกเลี่ยงกระบวนการทำลายล้างในแบตเตอรี่ ระบบควบคุมและปรับสมดุลเซลล์ BMS ช่วยให้มั่นใจได้ว่าเซลล์ทั้งหมดได้รับแรงดันไฟฟ้าเท่ากันเมื่อสิ้นสุดการชาร์จ เมื่อกระบวนการชาร์จใกล้จะสิ้นสุด BMS จะดำเนินการปรับสมดุลโดยการแบ่งเซลล์ที่มีประจุหรือถ่ายโอนพลังงานขององค์ประกอบที่มีแรงดันไฟฟ้าสูงกว่าไปยังองค์ประกอบที่มีแรงดันไฟฟ้าต่ำกว่า ต่างจากการปรับสมดุลแบบแอคทีฟตรงที่มีการปรับสมดุลแบบพาสซีฟ เซลล์ที่ชาร์จประจุใหม่เกือบหมดจะได้รับกระแสไฟฟ้าน้อยลงหรือถูกแยกออกจากกระบวนการชาร์จจนกว่าเซลล์แบตเตอรี่ทั้งหมดจะมีระดับแรงดันไฟฟ้าเท่ากัน ระบบจัดการแบตเตอรี่ (BMS) ให้ความสมดุล การควบคุมอุณหภูมิ และฟังก์ชันอื่นๆ เพื่อยืดอายุการใช้งานแบตเตอรี่
โดยทั่วไป ร้านค้าจะขายแบตเตอรี่สำเร็จรูปพร้อมระบบ BMS แต่ร้านค้าและบริษัทบางแห่งยังคงให้โอกาสในการซื้อส่วนประกอบแบตเตอรี่แยกต่างหาก บริษัท Elektra ก็เป็นหนึ่งในนั้น Electra เป็นบริษัทแรกในยูเครนที่ตัดสินใจจัดหาและสร้างตลาดสำหรับเซลล์แบตเตอรี่สำหรับการประกอบเองและการออกแบบแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต (LiFePO4) ในประเทศของเรา ข้อได้เปรียบหลักของการประกอบแบตเตอรี่ด้วยตนเองจากเซลล์แต่ละเซลล์คือความเป็นไปได้ที่จะได้รับชุดแบตเตอรี่สำเร็จรูปที่ใกล้เคียงกับความต้องการของผู้ใช้มากที่สุดในแง่ของพารามิเตอร์การทำงานและความจุ เมื่อซื้อส่วนประกอบสำหรับประกอบแบตเตอรี่ LiFePO4 สิ่งสำคัญคือต้องใส่ใจไม่เพียงแต่ความสอดคล้องของเซลล์แบตเตอรี่เท่านั้น แต่ยังต้องดูพารามิเตอร์ BMS ด้วย: แรงดันไฟฟ้า กระแสคายประจุ จำนวนเซลล์ที่ได้รับการออกแบบ . การใช้งานแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตยังต้องใช้เครื่องชาร์จที่ตรงกับประเภทของแบตเตอรี่เท่านั้น แรงดันไฟฟ้าควรเท่ากับแรงดันไฟฟ้ารวมของแบตเตอรี่
24v 36v 48v 60v
วัตถุประสงค์หลักของการใช้ BMS (BatteryManagementSystem) เป็นตัวควบคุมแบตเตอรี่:
การป้องกันเซลล์แบตเตอรี่และแบตเตอรี่ทั้งหมดจากความเสียหาย
อายุการใช้งานแบตเตอรี่เพิ่มขึ้น
การบำรุงรักษาแบตเตอรี่ให้อยู่ในสภาพที่สามารถทำงานทั้งหมดที่ได้รับมอบหมายให้อยู่ในขอบเขตสูงสุดที่เป็นไปได้
ฟังก์ชั่นBMS (ระบบการจัดการแบตเตอรี่)
1. การตรวจสอบสภาพของเซลล์แบตเตอรี่ในแง่ของ:
- แรงดันไฟฟ้า:แรงดันไฟฟ้ารวม, แรงดันไฟฟ้าแต่ละเซลล์, แรงดันไฟฟ้าของเซลล์ต่ำสุดและสูงสุด;
- อุณหภูมิ:อุณหภูมิเฉลี่ย, อุณหภูมิอิเล็กโทรไลต์, อุณหภูมิทางออก, อุณหภูมิของเซลล์แบตเตอรี่แต่ละเซลล์, แผง บีเอ็มเอส(ตามกฎแล้วกระดานอิเล็กทรอนิกส์จะติดตั้งเซ็นเซอร์อุณหภูมิภายในที่ตรวจสอบอุณหภูมิของอุปกรณ์ควบคุมและเซ็นเซอร์ภายนอกที่ใช้ในการตรวจสอบอุณหภูมิของส่วนประกอบแบตเตอรี่เฉพาะ)
- ประจุและความลึกของการปล่อย
- กระแสประจุ/คายประจุ
- ความสามารถในการให้บริการ
ระบบควบคุมและปรับสมดุลเซลล์สามารถจัดเก็บไว้ในหน่วยความจำ เช่น จำนวนรอบการชาร์จ/การคายประจุ แรงดันไฟฟ้าสูงสุดและต่ำสุดของเซลล์ ค่ากระแสประจุและประจุสูงสุดและต่ำสุด ข้อมูลนี้ช่วยให้คุณสามารถระบุสถานะสุขภาพของแบตเตอรี่ได้
การชาร์จที่ไม่เหมาะสมเป็นสาเหตุหนึ่งที่พบบ่อยที่สุดของความล้มเหลวของแบตเตอรี่ ดังนั้นการควบคุมการชาร์จจึงเป็นหนึ่งในฟังก์ชันหลักของไมโครคอนโทรลเลอร์ BMS
2. คอมพิวเตอร์ทางปัญญาจากประเด็นข้างต้น BMS จะทำการประเมิน:
กระแสไฟชาร์จสูงสุดที่อนุญาต
กระแสไฟที่อนุญาตสูงสุดที่อนุญาต
ปริมาณพลังงานที่จ่ายไปเนื่องจากการชาร์จหรือการสูญเสียระหว่างการคายประจุ
ความต้านทานของเซลล์ภายใน
เวลาใช้งานทั้งหมดของแบตเตอรี่ระหว่างการใช้งาน (จำนวนรอบการทำงานทั้งหมด)
3. เชื่อมต่อแล้ว BMS สามารถส่งข้อมูลข้างต้นไปยังอุปกรณ์ควบคุมภายนอกผ่านการสื่อสารแบบมีสายหรือไร้สาย
4. ป้องกัน. BMS ปกป้องแบตเตอรี่โดยป้องกันไม่ให้เกินขีดจำกัด การทำงานที่ปลอดภัย- BMS รับประกันความปลอดภัยของการเชื่อมต่อ/ปลดโหลด การควบคุมโหลดที่ยืดหยุ่น ปกป้องแบตเตอรี่จาก:
กระแสเกิน;
แรงดันไฟฟ้าเกิน (ระหว่างการชาร์จ);
แรงดันไฟฟ้าลดลงต่ำกว่าระดับที่อนุญาต (ระหว่างการคายประจุ)
ความร้อนสูงเกินไป;
อุณหภูมิร่างกายต่ำ;
กระแสไฟรั่ว.
BMS สามารถป้องกันกระบวนการที่เป็นอันตรายต่อแบตเตอรี่โดยส่งผลกระทบโดยตรงหรือโดยการส่งสัญญาณที่เหมาะสมเกี่ยวกับความเป็นไปไม่ได้ของการใช้แบตเตอรี่ในภายหลังไปยังอุปกรณ์ควบคุม (ตัวควบคุม) ระบบตรวจสอบอัจฉริยะ (BMS) จะตัดการเชื่อมต่อแบตเตอรี่จากโหลดหรือเครื่องชาร์จ เมื่อพารามิเตอร์การทำงานอย่างน้อยหนึ่งตัวอยู่นอกเหนือช่วงที่อนุญาต
5. การปรับสมดุลการปรับสมดุลเป็นวิธีการกระจายประจุอย่างเท่าเทียมกันในทุกเซลล์ของแบตเตอรี่ ซึ่งจะช่วยยืดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ให้สูงสุด
BMS ป้องกันการชาร์จไฟมากเกินไป การชาร์จไฟน้อยเกินไป และการคายประจุที่ไม่สม่ำเสมอของเซลล์แบตเตอรี่แต่ละเซลล์:
โดยการ "สับเปลี่ยน" พลังงานจากเซลล์ที่มีประจุมากที่สุดไปยังเซลล์ที่มีประจุน้อยกว่า (การปรับสมดุลแบบแอคทีฟ)
โดยการลดกระแสไฟไปยังเซลล์ที่ชาร์จเกือบเต็มให้เหลือระดับต่ำเพียงพอ ในขณะที่เซลล์แบตเตอรี่ที่มีประจุน้อยกว่ายังคงได้รับกระแสไฟชาร์จตามปกติ (หลักการบายพาส)
ให้กระบวนการชาร์จแบบแยกส่วน
โดยควบคุมกระแสไฟขาออกของเซลล์แบตเตอรี่ที่เชื่อมต่อกับอุปกรณ์ไฟฟ้า
เพื่อปกป้องบอร์ด BMS จากผลกระทบด้านลบของความชื้นและฝุ่นจึงถูกเคลือบด้วยกาวอีพ็อกซี่ชนิดพิเศษ
แบตเตอรี่ไม่ได้มีระบบควบคุมและปรับสมดุลเพียงระบบเดียวเสมอไป บางครั้ง แทนที่จะใช้บอร์ด BMS เพียงตัวเดียวที่เชื่อมต่อผ่านสายเอาท์พุตไปยังแบตเตอรี่และตัวควบคุม มีการใช้บอร์ดอิเล็กทรอนิกส์ควบคุมหลายตัวที่เชื่อมต่อถึงกัน ซึ่งแต่ละบอร์ดจะควบคุมเซลล์จำนวนหนึ่งและส่งข้อมูลเอาต์พุตให้กับคอนโทรลเลอร์ตัวเดียว
จากมุมมองเชิงปฏิบัติ BMS สามารถทำงานได้มากกว่าการจัดการแบตเตอรี่ บางครั้งระบบอิเล็กทรอนิกส์นี้สามารถมีส่วนร่วมในการตรวจสอบพารามิเตอร์โหมดการทำงานของรถยนต์ไฟฟ้า และดำเนินการที่เหมาะสมเพื่อควบคุมพลังงานไฟฟ้า หากแบตเตอรี่มีส่วนร่วมในระบบนำพลังงานกลับมาใช้ใหม่เมื่อเบรกรถยนต์ไฟฟ้า BMS ยังสามารถควบคุมกระบวนการชาร์จแบตเตอรี่ระหว่างการลดความเร็วและการลงได้
วิทยาศาสตร์พิเศษทางการทหาร วิธีการทางอากาศเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพขีปนาวุธของระเบิดการบินนำวิถี คำสำคัญ: ระยะทางบิน ระเบิดนำวิถี เครื่องบินเพิ่มเติม โฟมิเชวา โอลกา อนาโตลีฟนา ผู้สมัคร [ป้องกันอีเมล], รัสเซีย, Tula, มหาวิทยาลัยเทคนิคแห่งรัฐ Tula, อาจารย์, UDC 621.354.341 แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของการทำงานของระบบทำความร้อนแบตเตอรี่โดยใช้องค์ประกอบความร้อนทางเคมี E.I. Lagutina บทความนี้นำเสนอแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของกระบวนการบำรุงรักษาแบตเตอรี่ให้อยู่ในสถานะความร้อนที่เหมาะสมในสภาวะที่มีอุณหภูมิแวดล้อมต่ำผ่านการใช้องค์ประกอบความร้อนทางเคมี คำหลักคำสำคัญ: เทอร์โมสแตทติ้ง การถ่ายเทความร้อนแบบพาความร้อน แบตเตอรี่ องค์ประกอบความร้อนทางเคมี แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ ในขั้นตอนของการพัฒนาอาวุธและอุปกรณ์ทางทหารนี้เป็นเรื่องยากที่จะจินตนาการถึงความสำเร็จในการปฏิบัติการรบโดยปราศจากการสูญเสียส่วนบุคคลเพียงเล็กน้อย ระบบแบบครบวงจรการควบคุมกองทหาร เมื่อคำนึงถึงพลวัตที่เพิ่มมากขึ้นของการปฏิบัติการรบ พื้นฐานของระบบควบคุมกองทหารในระดับคำสั่งและการควบคุมทางยุทธวิธีคืออุปกรณ์วิทยุ บทบาทของอุปกรณ์วิทยุในระบบควบคุมในทางกลับกันก็คือกองกำลัง ความสนใจเป็นพิเศษ ให้ความสนใจกับแหล่งจ่ายไฟของอุปกรณ์วิทยุ - แบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้ซึ่งเป็นพื้นฐานสำหรับการทำงานอย่างต่อเนื่อง โดยคำนึงถึงลักษณะภูมิอากาศของประเทศของเรา (การมีอยู่ของดินแดนส่วนใหญ่ที่มีสภาพอากาศหนาวเย็นเป็นส่วนใหญ่ความสามารถในการปฏิบัติการรบได้สำเร็จในพื้นที่ปฏิบัติการบางส่วนของตะวันออกไกลเฉพาะในฤดูหนาว) การรักษาความร้อนที่เหมาะสม สภาพการทำงานของแบตเตอรี่ในสภาวะอุณหภูมิแวดล้อมต่ำถือเป็นงานที่สำคัญที่สุดประการหนึ่ง เป็นสภาวะการทำงานที่ประหยัดทรัพยากรของแบตเตอรี่ที่กำหนดการทำงานที่มั่นคงของระบบสื่อสารเป็นส่วนใหญ่และส่งผลให้ภารกิจการต่อสู้สำเร็จลุล่วง 105 ข่าวมหาวิทยาลัยแห่งรัฐทูลา วิทยาศาสตร์เทคนิค 2559. ฉบับที่. 4 ในขณะนี้ มีการพัฒนาอุปกรณ์ควบคุมอุณหภูมิค่อนข้างมาก แต่ข้อเสียทั่วไปสำหรับพวกเขาส่วนใหญ่คือการใช้พลังงานที่ค่อนข้างสูง (และใช้พลังงานจากแบตเตอรี่เอง) และความจำเป็นในการมีส่วนร่วมของมนุษย์ในการควบคุมกระบวนการเทอร์โมสแตท เมื่อคำนึงถึงข้อเสียข้างต้นในอุปกรณ์เทอร์โมสแตทที่กำลังพัฒนาร่วมกับตัวฉนวนความร้อน ขอเสนอให้ใช้องค์ประกอบความร้อนทางเคมีที่ยึดตามโซเดียมอะซิเตตไตรไฮเดรตอิ่มตัวยวดยิ่ง NaCH3COO 3H2O โดยมีอุณหภูมิการเปลี่ยนเฟสสมดุล Тf = 331 K และความร้อนแฝงของการเปลี่ยนเฟส rt = 260 กิโลจูล/กก. ซึ่งมีความเสถียรภายใต้สภาวะความเย็นยิ่งยวดด้วยการใช้สารเติมแต่งขนาดเล็ก และสามารถทำความเย็นแบบยิ่งยวดได้ตามข้อมูล สูงถึง T = 263 K การค้นหาสิทธิบัตรแสดงให้เห็นว่ามีอยู่มาก สิทธิบัตรจำนวนไม่มากที่อธิบายตัวสะสมความร้อนของการเปลี่ยนเฟส (TAPC) โดยใช้ของเหลวเย็นยิ่งยวดเป็นวัสดุสะสมความร้อน (TAM) สิ่งนี้บ่งชี้ถึงการขาดจริงในพื้นที่ของโซลูชันทางเทคนิคที่ได้รับการพิสูจน์แล้วซึ่งจะช่วยให้สามารถดำเนินการกระบวนการควบคุมเพื่อปล่อยความร้อนที่สะสมไว้ก่อนหน้านี้ได้ เมื่อพิจารณาด้วยว่าความร้อนจำเพาะของการเปลี่ยนเฟสของ TAM ที่เลือกนั้นค่อนข้างสูงและในขณะเดียวกันก็สามารถทำความเย็นแบบซูเปอร์คูลลิ่งจนถึงอุณหภูมิที่ต่ำมากได้ จากนั้นจึงจำเป็นต้องทำการศึกษาทางคอมพิวเตอร์อิสระของสารนี้เพื่อที่จะ ระบุการนำไปปฏิบัติจริง พื้นฐานสำหรับการสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของ TAFP คือปัญหาของสเตฟาน ซึ่งเป็นปัญหาเกี่ยวกับการกระจายอุณหภูมิในร่างกายเมื่อมีการเปลี่ยนเฟส รวมถึงตำแหน่งของเฟสและความเร็วของการเคลื่อนที่ของอินเทอร์เฟซ . เพื่อความง่าย เราจะพิจารณาปัญหาระนาบ (เมื่อพื้นผิวการเปลี่ยนเฟสเป็นระนาบ) จากมุมมองคลาสสิก มันเป็นปัญหาของฟิสิกส์คณิตศาสตร์และต้องแก้สมการต่อไปนี้: 2 dT1 2 d T1 = a1 สำหรับ 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 และเงื่อนไขของการเปลี่ยนเฟส 106 ที่ τ = 0, (1) (2) (3) (4) ข่าวสารของ Tula State University วิทยาศาสตร์เทคนิค 2559. ฉบับที่. 4 2. ในกระบวนการย้อนกลับของการเปลี่ยนเฟส TAM การตกผลึกการหลอมละลายที่ τ = 0 ขอบเขตของเฟสจะถูกสร้างขึ้น สนามอุณหภูมิของ TAM ในระยะการเจริญเติบโตจะเป็นเส้นตรง และอุณหภูมิของเฟสที่หายไปจะเท่ากับอุณหภูมิของเฟส การเปลี่ยนแปลง 3. ไม่มีการนำความร้อนของ TAM ในทิศทางตามยาว 4. กระบวนการเปลี่ยนเฟสของ TAM ถือเป็นมิติเดียว ในกรณีนี้ ขอบเขตของเฟสจะไม่เปลี่ยนแปลงในรูปร่าง และในแต่ละช่วงเวลา ขอบเขตเหล่านี้แสดงถึงพื้นผิวทรงกระบอกที่ตั้งอยู่ในศูนย์กลางโดยสัมพันธ์กับผนังของตัวองค์ประกอบความร้อนทางเคมี 5. การสูญเสียความร้อนต่อสิ่งแวดล้อมจาก TAFP ในระหว่างการปล่อยและให้ความร้อนของชิ้นส่วนสถานีวิทยุที่อยู่ติดกับตัวเรือนแบตเตอรี่จะไม่ถูกนำมาพิจารณา 6. ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเท (การถ่ายเทความร้อน การถ่ายเทความร้อน การนำความร้อน) และความจุความร้อนจำเพาะจะคงที่และไม่ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ กระบวนการแลกเปลี่ยนความร้อนแบบพาความร้อนระหว่าง TAM และผนังของตัวองค์ประกอบความร้อนทางเคมีอธิบายได้ด้วยสมการ q คูณ (τ) = ak ⋅ Fк (Ttam (τ) − Tк (τ)), (11) โดยที่ q ครั้ง (τ) คือพลังงานความร้อนที่มอบให้กับร่างกายขององค์ประกอบความร้อนทางเคมี , W; ak คือค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนจาก TAM ไปยังตัวเครื่องขององค์ประกอบความร้อนทางเคมี W/(m2 K) Fк – พื้นที่สัมผัสระหว่าง TAM และผนังด้านในของตัวองค์ประกอบความร้อนเคมี, m2; Ttam(τ) - อุณหภูมิของวัสดุสะสมความร้อน, K; Tk(τ) คืออุณหภูมิของผนังตัวถังขององค์ประกอบความร้อนทางเคมี K ที่ τ>0 สมการต่อไปนี้ใช้ได้: Tf − T ตรงนั้น (τ) q คูณ (τ) = แลตทีวี ⋅ ⋅ Fк, (12) t z (τ) dz ( τ) q คูณ (τ) = ρ tv ⋅ r ⋅ ⋅ Fk, (13) t r d (τ) โดยที่ แลตทีวี t คือสัมประสิทธิ์การนำความร้อนของ TAM ในเฟสของแข็ง W/(m K) ; z(τ) – ความหนาของชั้น TAM ที่ตกผลึก ณ เวลา τ, m; 3 ρ tv t – ความหนาแน่น TAM ในเฟสของแข็ง, กิโลกรัม/เมตร ข้อสันนิษฐานที่เป็นที่ยอมรับเกี่ยวกับการอธิบายสถานะความร้อนของร่างกายขององค์ประกอบความร้อนทางเคมีด้วยอุณหภูมิเฉลี่ย ทำให้ไม่สามารถคำนวณสนามความเร็วเฉพาะที่และค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนที่จุดต่างๆ ได้ ดังนั้น สำหรับ τ>0 สมการต่อไปนี้ใช้ได้: q คูณ (τ) = a t ⋅ Ft (Ttam (τ) − Tk (τ)), (14) 108 วิทยาศาสตร์พิเศษทางการทหาร โดยที่ at คือสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนจากวัสดุกักเก็บ ไปยังพื้นผิวแลกเปลี่ยนความร้อน , W/(m2·K); Ft – พื้นที่ผิวแลกเปลี่ยนความร้อน, m2; เมื่อพิจารณาว่าความร้อนที่จ่ายให้กับตัวองค์ประกอบความร้อนทางเคมีจะไปเพิ่มพลังงานภายในและสูญเสียความร้อนเข้าสู่ตัวแบตเตอรี่ ที่ τ>0 สมการต่อไปนี้จะเกิดขึ้น: dT (τ) q ครั้ง (τ) = Sk ⋅ k + av ⋅ Fв ( Tv (τ) − T0), (15) dτ โดยที่ Sk คือความจุความร้อนรวมของตัวองค์ประกอบความร้อนทางเคมีที่สัมผัสกับตัวแบตเตอรี่ J/K; ав คือค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนจากผนังขององค์ประกอบความร้อนทางเคมีไปยังพื้นผิวของแบตเตอรี่, W/(m2·K); Fв – พื้นที่ผิวของตัวองค์ประกอบความร้อนทางเคมีที่สัมผัสกับตัวแบตเตอรี่, m2; T0 – อุณหภูมิเริ่มต้นของแบตเตอรี่, K สมการสุดท้ายที่อธิบายกระบวนการทำงานของระบบ TAFP - โครงสร้างแบตเตอรี่ที่ τ>0 คือสมการสมดุล: q คูณ (τ) = av ⋅ Sk ⋅ (Tk (τ) − Tv (τ)) (16) ระบบสมการ (11 – 16) เป็นแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของการทำงานของระบบทำความร้อนของตัวเรือนแบตเตอรี่ระหว่างการคายประจุ TAFP ฟังก์ชั่นที่ไม่รู้จักคือ qraz(τ), z(τ), Tk(τ), TV(τ), Ttam(τ) เนื่องจากจำนวนฟังก์ชันที่ไม่รู้จักจึงเท่ากับจำนวนสมการ ระบบนี้ปิด. เพื่อแก้ไขในกรณีที่อยู่ระหว่างการพิจารณา เรากำหนดเงื่อนไขเริ่มต้นและขอบเขตที่จำเป็น: q คูณ (0) = 0 0 ≤ z (τ) ≤ δ ; z (0) = 0 t (17) Tk (0) mut Tf TB (0) = Tb (0) = Tที่นั่น (0) = T0 โดยที่ δ t – ความหนาของกล่องแบตเตอรี่, m; TB – อุณหภูมิแบตเตอรี่ ณ เวลา τ, K โดยการแปลงพีชคณิตของสมการ (11 – 17) เราได้ระบบที่ประกอบด้วยสมการเชิงอนุพันธ์สองสมการ: E − D ⋅ Tк (τ) dz (τ) (18) = , dτ N ⋅ ( W + B ⋅ z (τ)) dTк (τ) E − D ⋅ Tк (τ) = − I ⋅ Tк (τ) + M , (19) dτ Z + Y ⋅ z (τ) โดยที่ B, W, D , E, I, M, N, Z, Y – ค่าคงที่บางตัวคำนวณโดยใช้สูตร (20 – 28): B = ав ⋅ ат ⋅ Fв ⋅ Fц, (20) 109 การดำเนินการของ Tula State University วิทยาศาสตร์เทคนิค 2559. ฉบับที่. 4 W = (at ⋅ Fk + av ⋅ Fv) ⋅ แลตทีวี t ⋅ Fk, D = B ⋅ แลตทีวี t ⋅ Fk, E = D ⋅ Tf, a ⋅F I= B B, SB M = I ⋅ T0 , (21 ) ( 22) (23) (24) (25) (26) N = ρ ทีวี t ⋅ rr ⋅ Fк, Z = W ⋅ SB, (27) Y = B ⋅ SB (28) 2 โดยที่ aB คือสัมประสิทธิ์การแพร่กระจายความร้อนของแบตเตอรี่, m/s, FB คือพื้นที่ผิวของแบตเตอรี่ที่สัมผัสกับองค์ประกอบความร้อนทางเคมี, m2; SB – ความจุความร้อนของแบตเตอรี่, J/K ด้วยการวิเคราะห์ระบบสมการเชิงอนุพันธ์ เราสามารถสรุปได้ว่ามันไม่เชิงเส้น เพื่อแก้ระบบนี้ด้วยเงื่อนไขเริ่มต้นและเงื่อนไขขอบเขต ขอแนะนำให้ใช้วิธีเชิงตัวเลข เช่น วิธี Runge-Kutta ลำดับที่ 4 ดำเนินการโดยใช้ โปรแกรมคอมพิวเตอร์ Mathcad สำหรับ Windows เอกสารอ้างอิง 1. การศึกษาความเป็นไปได้ของการใช้ของเหลวเย็นยิ่งยวดเป็นวัสดุกักเก็บความร้อนในตัวสะสมความร้อนแบบเปลี่ยนเฟสที่ติดตั้งบนยานพาหนะเคลื่อนที่เพื่อให้ความร้อนล่วงหน้าแก่เครื่องยนต์ในฤดูหนาว: รายงานการวิจัย (ฉบับสุดท้าย) / การทหาร วิศวกรเทคนิค มหาวิทยาลัย; มือ วี.วี. ชูลกิน; การตอบสนอง นักแสดง: A.G. เมเลนเทเยฟ. เซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก 2543 26 น. หมายเลข 40049-L. ใบแจ้งหนี้ เลขที่ 561756-อฟ. 2. บูลีเชฟ วี.วี., เชลโนคอฟ ปะทะ. สลาสติโลวา เอส.วี. อุปกรณ์กักเก็บความร้อนที่มีการเปลี่ยนเฟสโดยใช้โลหะผสมอัลซี // ข่าวสถาบันอุดมศึกษา โลหะวิทยาเหล็ก ลำดับที่ 7. 1996. หน้า 64-67. 3. การศึกษาความเป็นไปได้ของการใช้ของเหลวเย็นยิ่งยวดเป็นวัสดุกักเก็บความร้อนในตัวสะสมความร้อนแบบเปลี่ยนเฟสที่ติดตั้งบนยานพาหนะเคลื่อนที่เพื่อให้ความร้อนล่วงหน้าแก่เครื่องยนต์ในฤดูหนาว: รายงานการวิจัย (ชั่วคราวที่ระยะที่ 3) / การทหาร วิศวกรเทคนิค มหาวิทยาลัย; มือ วี.วี. ชูลกิน; การตอบสนอง นักแสดง: A.G. เมเลนเทฟ. เซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก 2543 28 น. หมายเลข 40049-L. ใบแจ้งหนี้ เลขที่ 561554-อฟ. 4. Patankar S.V., Spaulding D.B. การถ่ายเทความร้อนและมวลในชั้นขอบเขต / ed. ศึกษา สถาบันวิทยาศาสตร์ของ BSSR A.V. ลีโควา. อ.: พลังงาน, 2514. 127 น. 5. Mathcad 6.0 พลัส การคำนวณทางการเงิน วิศวกรรมศาสตร์ และวิทยาศาสตร์ สภาพแวดล้อมของวินโดวส์ 95/ แปลจากภาษาอังกฤษ. อ.: ข้อมูลและสำนักพิมพ์ "Filin", 2539. 712 หน้า 110 วิทยาศาสตร์พิเศษทางการทหาร Elizaveta Igorevna Lagutina รองศาสตราจารย์ภาควิชาวิทยุ การถ่ายทอดวิทยุ โทรโพสเฟียริก การสื่อสารผ่านดาวเทียมและสาย [ป้องกันอีเมล], รัสเซีย, Ryazan, โรงเรียนสั่งการทางอากาศระดับสูง Ryazan รูปแบบทางคณิตศาสตร์ของระบบการทำงาน การอุ่นแบตเตอรี่ด้วยการใช้องค์ประกอบความร้อนทางเคมี E.I. Lagutina ในบทความ แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของกระบวนการบำรุงรักษาแบตเตอรี่ในสภาวะความร้อนที่เหมาะสมที่สุดที่อุณหภูมิแวดล้อมต่ำโดยใช้องค์ประกอบความร้อนทางเคมี คำสำคัญ: การควบคุมอุณหภูมิ การถ่ายเทความร้อนแบบพาความร้อน แบตเตอรี่ องค์ประกอบความร้อนทางเคมี แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ Lagutina Elizaveta Igorevna ผู้ช่วยแผนกวิทยุ, รีเลย์วิทยุ, โทรโพสเฟียร์, การสื่อสารผ่านดาวเทียมและสายลวด [ป้องกันอีเมล], รัสเซีย, Ryazan, Ryazan โรงเรียนสั่งการทางอากาศระดับสูง UDC 62-8 การวิเคราะห์เปรียบเทียบของแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของกระบวนการไดนามิกของก๊าซในปริมาณการไหล A.B. Nikanorov ในงานนี้ได้ทำการวิเคราะห์เปรียบเทียบเพื่อกำหนดขอบเขตการประยุกต์ใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของกระบวนการแก๊สไดนามิกในปริมาตรการไหลผ่านได้อย่างเหมาะสมซึ่งได้รับตามกฎการอนุรักษ์มวลพลังงานและโมเมนตัมที่ได้รับ สำหรับพารามิเตอร์อินทิกรัลเฉลี่ยของตัวกลาง คำสำคัญ: ระบบขับเคลื่อนพวงมาลัยแบบแอร์ไดนามิก กฎหมายอนุรักษ์ แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ ระบบกำลัง ปริมาณการไหล งานวิจัยนี้ได้ตรวจสอบแนวทางการสร้างแบบจำลองของกระบวนการแก๊สไดนามิกตามกฎการอนุรักษ์ขั้นพื้นฐานสำหรับฟังก์ชันทางอุณหพลศาสตร์และพารามิเตอร์ที่อินทิกรัลเฉลี่ยเหนือปริมาตรและพื้นผิว ได้รับแบบจำลองทางคณิตศาสตร์สำหรับกระบวนการไดนามิกของแก๊สในปริมาตรการไหล บทความนี้กล่าวถึงแบบจำลองของระดับอุดมคติต่อไปนี้: 1. แบบจำลองของกระบวนการเสมือนคงที่ในปริมาตรการไหลสำหรับฟังก์ชันและพารามิเตอร์อินทิกรัลทางอุณหพลศาสตร์เฉลี่ย ให้เราพิจารณากระบวนการที่เกิดขึ้นในปริมาตร w0 (รูปที่ 1) ในขณะที่สมมติว่าเป็นกึ่งคงที่นั่นคือสมมติว่าความเร็วของการเคลื่อนที่ของก๊าซในปริมาตรตลอดจนความเร็วของกระบวนการทางกลของการเสียรูป ของพื้นผิวควบคุมนั้นไม่สำคัญเลยเมื่อเทียบกับความเร็วของการถ่ายโอนตัวกลางผ่านพื้นผิวควบคุมของปริมาตร 111
ไอโอเนเซียน อเล็กเซย์ วิเลียโมวิช
แบบจำลองโหมดการทำงานแบบไม่อยู่กับที่ของแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้า
พิเศษ 05.09.03 - คอมเพล็กซ์และระบบไฟฟ้า
วิทยานิพนธ์ระดับปริญญาทางวิชาการ
ผู้สมัครสาขาวิทยาศาสตร์เทคนิค
มอสโก - 2552
งานนี้ดำเนินการที่ภาควิชาวิศวกรรมไฟฟ้าและอุปกรณ์ไฟฟ้าที่สถาบันรถยนต์และทางหลวงมอสโก (มหาวิทยาลัยเทคนิคแห่งรัฐ)
องค์กรชั้นนำ: Federal State Unitary Enterprise Research and Experimental Institute of Automotive Electronics and Electrical Equipment (FSUE NIIAE), มอสโก
การป้องกันจะมีขึ้นในวันที่ 24 พฤศจิกายน 2552 เวลา 10.00 น. ในการประชุมของสภาวิทยานิพนธ์ D.212.126.05 ที่สถาบันยานยนต์และทางหลวงมอสโก (มหาวิทยาลัยเทคนิคแห่งรัฐ) ตามที่อยู่:
125329 GSP A-47, มอสโก, Leningradsky pr., 64
วิทยานิพนธ์สามารถพบได้ในห้องสมุดของ MADI (GTU)
เลขาธิการคณะวิทยาศาสตร์
สภาวิทยานิพนธ์
ผู้สมัครสาขาวิทยาศาสตร์เทคนิครองศาสตราจารย์ Mikhailova N.V.
ลักษณะทั่วไปของงาน
ความเกี่ยวข้องของปัญหา
รถยนต์เป็นแหล่งปล่อยก๊าซและสารประกอบเคมีประมาณ 200 ชนิด ซึ่งทำให้สถานะทางนิเวศน์ของสิ่งแวดล้อมแย่ลง การเติบโตของปริมาณการผลิตและจำนวนยานพาหนะในโลกส่งผลให้การปล่อยไอเสียเพิ่มขึ้น ส่วนใหญ่ในเมืองใหญ่ นอกจากนี้รถยนต์ยังเป็นหนึ่งในผู้บริโภคเชื้อเพลิงไฮโดรคาร์บอนหลักซึ่งมีปริมาณสำรองวัตถุดิบสำหรับการผลิตซึ่งมีจำกัด ข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อมที่เข้มงวดสำหรับรถยนต์ ควบคู่ไปกับราคาเชื้อเพลิงไฮโดรคาร์บอนที่สูงขึ้น ได้เพิ่มความเข้มข้นของงานในการสร้างรูปแบบการขนส่งทางเลือก รวมถึงยานพาหนะไฟฟ้า (EV)ปัจจุบัน ผู้ผลิตรถยนต์รายใหญ่ที่สุด (เจนเนอรัล มอเตอร์ส, ฟอร์ด, เดมเลอร์-ไครสเลอร์, โตโยต้า, ฮอนด้า, นิสสัน, มาสด้า ฯลฯ) กำลังทำงานอย่างเข้มข้นในการออกแบบและผลิตรถยนต์ไฟฟ้า ตามลักษณะต่างๆ เช่น กำลังสำรองและความสามารถในการรับน้ำหนักบางอย่าง โมเดลที่ทันสมัยรถยนต์ไฟฟ้ามีความใกล้เคียงกับรถยนต์ทั่วไปมาก แต่ข้อเสียเปรียบหลักคือมีราคาสูง
ลักษณะของรถยนต์ไฟฟ้าและราคาส่วนใหญ่จะถูกกำหนดโดยพารามิเตอร์ของโรงไฟฟ้าที่ใช้และโดยเฉพาะแบตเตอรี่ เพื่อปรับพารามิเตอร์ของโรงไฟฟ้าให้เหมาะสม คำนวณคุณลักษณะของรถยนต์ไฟฟ้า และกำหนดประสิทธิภาพเมื่อเปรียบเทียบกับรถยนต์ทั่วไป เครื่องมือหลักคือการสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์และการจำลอง
งานที่ยากที่สุดเมื่อสร้างแบบจำลองรถยนต์ไฟฟ้าคือการสร้างแบบจำลองการทำงานของแบตเตอรี่ในระหว่างการคายประจุที่ไม่อยู่กับที่และชาร์จรถยนต์ไฟฟ้า การกำหนดและการวิเคราะห์พารามิเตอร์ของแบตเตอรี่ที่คำนวณแล้วยังเป็นสิ่งจำเป็นในระบบควบคุมแบตเตอรี่ในรถยนต์ไฟฟ้า ซึ่งช่วยให้มั่นใจในสภาวะการทำงานที่เหมาะสม เพิ่มอายุการใช้งาน ป้องกันการชาร์จเกินและการคายประจุมากเกินไป ช่วยให้มั่นใจในความปลอดภัยในการปฏิบัติงาน และแจ้งให้ผู้ขับขี่ทราบเกี่ยวกับสถานะการชาร์จและอื่นๆ พารามิเตอร์ของแบตเตอรี่
วิทยานิพนธ์นี้เน้นไปที่การพัฒนาแบบจำลองการเคลื่อนที่ของรถยนต์ไฟฟ้าและการศึกษาโหมดการทำงานที่ไม่อยู่กับที่ของแบตเตอรี่ของรถยนต์ไฟฟ้า ซึ่งดูเหมือนว่าจะมีความเกี่ยวข้องมากในปัจจุบัน
วัตถุประสงค์และวัตถุประสงค์หลักของการศึกษา
วัตถุประสงค์งานนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อสร้างแบบจำลองการเคลื่อนที่ทั่วไปของรถยนต์ไฟฟ้าและเลือกคุณลักษณะของแบตเตอรี่สำหรับรูปแบบการเคลื่อนที่ของรถยนต์ไฟฟ้าที่กำหนดตามเป้าหมายที่ตั้งไว้ในวิทยานิพนธ์งานต่อไปนี้จะได้รับการแก้ไข:
การวิเคราะห์และการจัดระบบวิธีการและแบบจำลองในการคำนวณคุณลักษณะ AB
การทำให้วิธีการประมวลผลและวิเคราะห์ข้อมูลทางสถิติและการทดลองจำลองเพื่อวิเคราะห์คุณลักษณะการปล่อยก๊าซเป็นระเบียบ
การพัฒนาแบบจำลองการเคลื่อนที่ไม่มั่นคงของรถยนต์ไฟฟ้า
การพัฒนาวิธีการบูรณาการส่วนประกอบ EV ที่ต่างกัน
การกำหนดและการแก้ปัญหาการหาค่าเหมาะที่สุดโดยใช้แบบจำลองจำลอง
วิธีการวิจัย
พื้นฐานทางทฤษฎีงานวิทยานิพนธ์ประกอบด้วยทฤษฎีระบบทั่วไป วิธีการหาค่าเหมาะที่สุด กระบวนการสุ่ม การสร้างแบบจำลองแบบจำลอง การวิจัยปฏิบัติการ การวิเคราะห์การถดถอย การวิเคราะห์ความแปรปรวน และอื่นๆความแปลกใหม่ทางวิทยาศาสตร์
ความแปลกใหม่ทางวิทยาศาสตร์งานประกอบด้วยวิธีการและแบบจำลองของโหมดการทำงานที่ไม่อยู่กับที่ของแบตเตอรี่ของรถยนต์ไฟฟ้า ต่อไปนี้จะถูกส่งเพื่อป้องกัน:
การแสดงกระบวนการรวมของแบบจำลองการเคลื่อนที่แบบไม่อยู่กับที่ของยานพาหนะไฟฟ้า
แบบจำลองกระบวนการสุ่มแบบไม่คงที่ของการเคลื่อนที่ของยานยนต์ไฟฟ้าและการประจุ/คายประจุของแบตเตอรี่
แบบจำลองในการจำแนกประเภทรถยนต์และปัญหาในการเลือกประเภทตามคุณลักษณะที่กำหนดของการเคลื่อนที่ของรถยนต์ไฟฟ้า
การใช้งานซอฟต์แวร์แบบจำลอง EM;
อัลกอริธึมการปรับให้เหมาะสมตามแบบจำลองการจำลอง EV
คุณค่าเชิงปฏิบัติและการดำเนินการตามผลงาน
ได้นำผลงานทางวิทยาศาสตร์ที่ได้รับมาในวิทยานิพนธ์มาประยุกต์ใช้ การใช้งานจริง- คอมเพล็กซ์การสร้างแบบจำลองซอฟต์แวร์ได้รับการพัฒนาซึ่งช่วยให้สามารถใช้ข้อมูลการดำเนินงานเชิงโต้ตอบเกี่ยวกับสถานะของกระบวนการเพื่อตัดสินใจเกี่ยวกับการเลือกคุณลักษณะแบตเตอรี่ของรถยนต์ไฟฟ้า วิธีการและอัลกอริธึมที่พัฒนาขึ้นได้รับการทดสอบและนำไปใช้จริงที่ MS LOGISTICS CJSC, State Scientific และ Production Enterprise KVANT และยังใช้ใน กระบวนการศึกษาที่ MADI (GTU) ผลลัพธ์ของการดำเนินการและการดำเนินงานยืนยันประสิทธิภาพและประสิทธิผลของวิธีการที่พัฒนาขึ้นการอนุมัติงาน
มีการรายงานเนื้อหาของวิทยานิพนธ์และได้รับการอนุมัติ:
ในการประชุมทางวิทยาศาสตร์และทางเทคนิคของพรรครีพับลิกันและระหว่างภูมิภาค การประชุมสัมมนาและการสัมมนา (พ.ศ. 2546-2552)
ในการประชุมภาควิชาวิศวกรรมไฟฟ้าและอุปกรณ์ไฟฟ้า มสธ.
ในการแนะนำตัว มีการพิสูจน์ความเกี่ยวข้องของงาน มีการกำหนดเป้าหมาย และวัตถุประสงค์หลักของการวิจัย
ในบทแรก วิทยานิพนธ์ AB สมัยใหม่ได้รับการจำแนกและกำหนดคุณลักษณะหลัก มีการจัดระบบวิธีที่ทราบสำหรับการคำนวณคุณลักษณะ AB และประเมินความเป็นไปได้ของการใช้วิธีนี้ในการสร้างแบบจำลองการโหลดที่ไม่คงที่
ลักษณะของ EV ส่วนใหญ่จะพิจารณาจากประสิทธิภาพของแหล่งพลังงานไฟฟ้าออนบอร์ด แบตเตอรี่ตะกั่วกรด (PbAcid), นิกเกิลแคดเมียม (Ni-Cd), แบตเตอรี่นิกเกิลเมทัลไฮไดรด์ (Ni-MH) และแบตเตอรี่ที่ใช้ลิเธียม (Li-Ion, Li-Metal, Li-Polymer) มีการใช้กันอย่างแพร่หลายใน โรงไฟฟ้า EV)
จากการวิเคราะห์คุณลักษณะของแบตเตอรี่ประเภทต่างๆ ที่ผู้ผลิตประกาศไว้ สามารถจำแนกได้ 2 กลุ่ม: แบตเตอรี่พลังงานสูง (แรงฉุด) ที่ใช้ในยานพาหนะไฟฟ้า "บริสุทธิ์" และแบตเตอรี่กำลังสูง (พัลส์)
พลังงานจำเพาะของแบตเตอรี่กลุ่มแรกสูงถึง 35 Wh/kg สำหรับแบตเตอรี่ตะกั่วกรด นิกเกิลแคดเมียม – 45 Wh/กก. แบตเตอรี่เหล่านี้มีราคาไม่แพง แต่การใช้งานจะลดคุณลักษณะด้านประสิทธิภาพลงอย่างมาก และจำกัดขอบเขตการใช้ EV
แบตเตอรี่นิกเกิลเมทัลไฮไดรด์มีแนวโน้มที่ดี อี ม=80 วัตต์/กก. ป ม=200 วัตต์/กก., แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน อี ม=140 วัตต์/กก. ป ม=420 วัตต์/กก. และเวอร์ชันที่มีโพลีเมอร์อิเล็กโทรไลต์ (Li-Polymer) อี ม=205 วัตต์/กก. ป ม=420 วัตต์/กก. ค่าพลังงานเฉพาะจะได้รับสำหรับโหมดคายประจุ 3 ชั่วโมงและค่าพลังงานสอดคล้องกับชีพจรที่ยาวนาน 30 วินาทีที่ระดับการชาร์จ 80%
คุณลักษณะเฉพาะของแบตเตอรี่ไม่เพียงพอที่จะเปรียบเทียบประสิทธิภาพการใช้งานกับ EV ดังนั้นวัตถุประสงค์หลักของวิทยานิพนธ์คือเพื่อจำลองการโหลดแบตเตอรี่ที่ไม่คงที่บน EV ซึ่งเสนอแบบจำลอง "กล่องดำ" โดยใช้วิธีคลาสสิก ของการวางแผนการทดลอง
ขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ที่ศึกษา (อินพุตและเอาต์พุต) สามารถแยกแยะกลุ่มวิธีการต่อไปนี้ได้:
วิธีการอธิบายกลุ่มของเส้นโค้งการปล่อย - การพึ่งพา คุณ=ฉ( ฉัน, ที) ที่อุณหภูมิคงที่ที่กำหนด ( ต=const);
การคำนวณเวลาคายประจุสูงสุด (ความจุของแบตเตอรี่) ขึ้นอยู่กับกระแสไฟคายประจุ
วิธีการคำนวณการคายประจุแบตเตอรี่ที่ไม่อยู่กับที่อย่างง่ายเช่น การคายประจุที่มีกระแสการคายประจุหรือพลังงานที่แปรผันตามเวลา [ ที ม=ฉ( ฉัน), ฉัน=var หรือ ที ม=ฉ(ป) ป=วาร์];
กำหนดช่วงเวลาของการสิ้นสุดของการคายประจุแบตเตอรี่ที่กระแสที่กำหนดซึ่งไม่เพียงใช้ในการสร้างโมเดล EV เท่านั้น แต่ยังอยู่ในระบบควบคุมแบตเตอรี่โดยตรงบนบอร์ด EV ด้วย
วิธีการที่ซับซ้อนซึ่งกำหนดการขึ้นต่อกัน คุณ=ฉ( ฉัน, ที, ต) และ ที ม=ฉ( ฉัน).
วิธีที่มีชื่อเสียงที่สุดคือวิธีการอธิบายเชิงวิเคราะห์เกี่ยวกับลักษณะการคายประจุของแบตเตอรี่ที่เสนอโดย Shepherd วิธีนี้ช่วยให้เราสามารถอธิบายการพึ่งพาได้ คุณ= ฉ( ฉัน,ที) ในรูปแบบ:
, | (1) |
ที่ไหน อี ส - แรงดันจำหน่ายเริ่มต้น, V; เค- ค่าสัมประสิทธิ์โพลาไรเซชัน, โอห์ม·ซม.; เอ็น- ความต้านทานภายในขององค์ประกอบ, โอห์ม·ซม.; ถาม-ปริมาณ (ความจุ) ของวัสดุออกฤทธิ์ A∙h/องค์ประกอบ ฉัน- กระแสจำหน่าย, A; ที- เวลาจำหน่าย, h; ก- สัมประสิทธิ์เชิงประจักษ์ B; ใน- สัมประสิทธิ์เชิงประจักษ์; กับ- ค่าสัมประสิทธิ์ (V∙cm)/(A∙วินาที)
ข้อเสียเปรียบหลักของวิธีนี้คือค่าสัมประสิทธิ์ถูกเลือกสำหรับกระแสคายประจุในช่วงหนึ่งและเมื่ออยู่นอกเหนือช่วงนี้ข้อผิดพลาดในการประมาณจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก
หนึ่งในวิธีที่ง่ายและแม่นยำที่สุดในการประเมินคุณลักษณะของแบตเตอรี่เมื่อโหลดด้วยกระแสไฟฟ้าที่แปรผันตามเวลาคือวิธี Hoxie วิธีการนี้ขึ้นอยู่กับความสัมพันธ์ของ Peukert ซึ่งกำหนดความสัมพันธ์ของความจุแบตเตอรี่สูงสุด (เวลาคายประจุ) กับกระแสคายประจุ
ที่ไหน ฉัน 1
, ฉัน 2
… ฉัน z– ค่าปัจจุบันในส่วนของกราฟการปล่อย ฉัน=ฉ( ที); ที 1
,ที 2
... ต z- เวลาคายประจุด้วยกระแสที่สอดคล้องกัน ฉัน 1
, ฉัน 2
… ฉัน z .
ในรุ่นนี้กราฟปัจจุบัน ฉัน=ฉ( ที) แสดงถึงฟังก์ชันคงที่ทีละส่วนซึ่งแบ่งออกเป็นส่วน z ค่าสัมประสิทธิ์ Peukert ถูกกำหนดสำหรับช่วงการทำงานของกระแส ในการแก้สมการ Hoxie จะใช้อัลกอริธึมการค้นหาเพื่อกำหนด ที มโดยมีเงื่อนไขว่าด้านขวาของสมการมีค่าเท่ากับหนึ่ง
กำลังสมัคร วิธีนี้เพื่อคำนวณรถยนต์ไฟฟ้าโดยตั้งเป็นกำหนดการเบื้องต้น ฉัน=ฉ( ที) การเปลี่ยนแปลงกระแสไฟของแบตเตอรี่ในระหว่างรอบการขับขี่ คุณสามารถคำนวณจำนวนรอบสูงสุดที่รถยนต์ไฟฟ้าจะเสร็จสิ้นก่อนที่แบตเตอรี่จะหมดประจุ เอ็น ทีเอส =ต ม /ที ทีเอส, ที่ไหน ที ทีเอส– ระยะเวลาหนึ่งรอบ
ในงานนี้ บนพื้นฐานของการทดลองจำลอง มีการประเมินความแม่นยำของวิธีการหลายวิธีในการคำนวณการโหลดแบตเตอรี่ที่ไม่คงที่อย่างง่ายระหว่างการเคลื่อนที่ของ EV ในวงจร SAE j 227C (ตารางที่ 1) EV ที่ใช้แบตเตอรี่ OPTIMA YellowTop D 1000 S ได้รับการพิจารณา (มีการติดตั้งแบตเตอรี่เชื่อมต่อซีรีส์ 10 ก้อนที่มีน้ำหนักรวม 195 กก. บน EV)
ผลการคำนวณการเคลื่อนที่ของรถยนต์ไฟฟ้า
จำนวนรอบ | ที ม, ชม | ฉัน สมการ, ก | ล, กม |
|
วิธีฮอกซี่ | 13,8 | 0,31 | 114 | 7,5 |
วิธีปัจจุบันที่เทียบเท่ากัน | 15,6 | 0,35 | 103 | 8,5 |
วิธี “การใช้ประโยชน์แบบเศษส่วน” | 16,9 | 9,1 |
||
แบบจำลองการเคลื่อนที่ของ EV | 14,6 | 132 | 7,9 |
การศึกษาแสดงให้เห็นความสอดคล้องกันระหว่างผลลัพธ์ของการสร้างแบบจำลองการจำลองและผลลัพธ์ของ Hoxie อย่างไรก็ตาม จะต้องคำนึงว่าสามารถทำให้เกิดความไม่ถูกต้องที่สำคัญได้โดยการแบ่งกราฟโหลดดั้งเดิมออกเป็นช่วงๆ ด้วยค่ากระแสหรือค่ากำลังคงที่
จากการวิจัยที่ดำเนินการในวิทยานิพนธ์ เพื่อจำลองการโหลดแบตเตอรี่ที่ไม่คงที่ภายใต้โหมดต่างๆ และสภาพการขับขี่ของยานพาหนะ ขอเสนอให้ใช้แบบจำลองการวิเคราะห์-จำลองแบบไฮบริดตามแนวทางการสลายตัว ซึ่งมีพื้นฐานอยู่บนพื้นฐานดังต่อไปนี้ สัจพจน์ของทฤษฎีระบบที่ซับซ้อน: ลำดับชั้น: ถ้า 0 ระบบย่อยของระบบ และ ( …) เป็นตัววัดความซับซ้อน ดังนั้น ( 0)() กล่าวคือ ระบบย่อยไม่สามารถซับซ้อนกว่าระบบโดยรวมได้ การเชื่อมต่อแบบขนาน: ถ้า = 1 2 ….. k เช่น คือ การเชื่อมต่อแบบขนานระบบย่อย จากนั้น
- การเชื่อมต่อแบบอนุกรม: ถ้า = 1 + 2 +…+ k เช่น คือการเชื่อมต่อแบบอนุกรมของระบบย่อย i จากนั้น () ( 1)+( 2)+... ( k) การเชื่อมต่อป้อนกลับ (FC): หากมีการดำเนินการป้อนกลับ จากระบบย่อย 2 ไปยังระบบย่อย 1 จากนั้น ()( 1)+( 2)+( 2 1) คุณสมบัติที่ระบุไว้ของระบบที่ซับซ้อนทำให้มีความเป็นไปได้ในการลดความซับซ้อนที่ปรากฏโดยการรวมตัวแปรแต่ละตัวเข้ากับระบบย่อย ด้วยการสลายตัวนี้ เป้าหมายคือทำให้การวิเคราะห์ระบบง่ายขึ้น โดยพิจารณาว่าเป็นระบบย่อยที่มีปฏิสัมพันธ์คู่กันอย่างหลวมๆ
ในบทที่สอง งานของการวางหลักการของการสร้างแบบจำลอง EM อย่างเป็นทางการนั้นถูกวางและแก้ไข การทำงานเป็นที่เข้าใจกันว่าเป็นกระบวนการของการเปลี่ยนแปลงสถานะเมื่อเวลาผ่านไป การสร้างแบบจำลองของกระบวนการโดยรวมควรรวมถึงแบบจำลองของพื้นผิวถนน แบบจำลองปฏิสัมพันธ์ของล้อกับพื้นผิวถนน แบบจำลองของตัวรถ ระบบส่งกำลังและอื่น ๆ ซึ่งทั้งหมดนี้เชื่อมต่อกันและซ้อนกันอยู่ภายในอีกอันหนึ่ง ( รูปที่ 2.)
สันนิษฐานว่า ระบบ- มีพารามิเตอร์มากมาย
(ความชื้น มุมการหมุน ฯลฯ) แต่ละพารามิเตอร์ ถามฉันรับชุดของค่าตัวเลข ( ถามฉัน). มานิยามกันด้วย เงื่อนไขประมวลผลโดยรวม เช่น s j = โดยที่ ถามฉันเจ ( ถามฉัน). กระบวนการ ซีมีสี่: ซี=ส,
ต,
เอฟ,
>,
ที่ไหน ส- พื้นที่ของรัฐ ต- การเปลี่ยนแปลงสถานะหลายครั้ง เอฟ- ลักษณะเฟสของกระบวนการ กำหนดเป็นการเปลี่ยนแปลงของสถานะเมื่อเวลาผ่านไป เอฟ:ที
ส,
- ความสัมพันธ์ลำดับเชิงเส้นบน ต.
ช่วงเวลาสำหรับการสร้างแบบจำลองการเคลื่อนไหวของ EV คือ [ ทียังไม่มีข้อความ ทีเค ] ที่ไหน
,
- สมมติว่า EM มีพฤติกรรมค่อนข้างสม่ำเสมอในแต่ละพื้นที่ ก็เป็นไปได้ที่จะแยกย่อยกระบวนการทั้งหมดออกเป็นกระบวนการย่อย กระบวนการย่อยมีกระบวนการย่อยอยู่ ซีในช่วงเวลา [ ทีฉัน ; ทีเจ] แนวคิดของกระบวนการย่อยช่วยให้เราพิจารณากระบวนการเป็นลำดับของกระบวนการย่อยได้ เพื่อให้มั่นใจถึงความถูกต้องของคำอธิบายการทำงานของทั้งระบบโดยรวมและส่วนประกอบต่างๆ จึงได้มีการแนะนำการดำเนินการหลายอย่างในกระบวนการต่างๆ
กระบวนการ ซี 1 =ส1, ต 1 , เอฟ 1 , 1 > แสดงถึงการโน้มน้าวใจของกระบวนการ ซีหากได้รับอันเป็นผลมาจากการแปลงต่อไปนี้: a) มีการดำเนินการพาร์ติชันที่สมบูรณ์ของช่วงคำจำกัดความของกระบวนการแล้ว ซีเป็นช่วงย่อย n [ j , j+1 ] โดยที่ j=1..n และ 1 = ที เอ็น, n+1 = ที ถึง
- จากนั้นเราก็จะแยกกระบวนการ ซีสำหรับกระบวนการย่อย n ซี เจ(ญ=1..n); b) จับคู่แต่ละกระบวนการย่อย ซี เจ
ค่าสถานะหนึ่ง จากหลาย ๆ คน ส 1
และค่าครั้งเดียว j จากช่วงเวลา [ j , j+1 ] การดำเนินการแฉเป็นสิ่งที่ตรงกันข้ามกับการดำเนินการแบบบิด: กระบวนการ ซีเป็นการพัฒนากระบวนการ ซี 1
- กระบวนการ ซี 1 คือการฉายภาพกระบวนการ ซีเพื่อประสานพื้นที่
(การกำหนด
), ถ้า ถาม 1 ถาม
ปล่อยให้กระบวนการได้รับ ซี 1 =, ต 1 , เอฟ 1 , 1 > และ ซี 2 =, ต 2 , เอฟ 2 , 2 >. กระบวนการ ซี=, ต, เอฟ, > คือการรวมกันของกระบวนการ ซี 1 และ ซี 2 (การกำหนด ซี=ซี 1 ซี 2) ถ้า: ส Q คือการรวมกันของช่องว่างและ
.
การดำเนินการที่แนะนำทำให้สามารถสร้างคำอธิบายอย่างเป็นทางการของกระบวนการส่วนประกอบแต่ละส่วนได้ (โปรไฟล์ถนน การเปลี่ยนแปลงลักษณะการจราจรแบบไดนามิก ฯลฯ) และการโต้ตอบของส่วนประกอบต่างๆ ของระบบทั้งหมด
โมเดลการเคลื่อนที่ของ EV มีส่วนประกอบที่แสดงด้านล่าง
โมเดลเครื่องกล
เมื่อ EV เคลื่อนที่ไปตามส่วนของถนนที่มีพื้นผิวแอสฟัลต์คอนกรีตเรียบและแห้งโดยไม่มีความลาดชัน ความต้านทานต่อการเคลื่อนไหวจะอยู่ที่ เอฟ คประกอบด้วยแรงต้านการหมุน เอฟ สคและแรงต้านทางอากาศ เอฟ เซนต์. : | (4) |
ที่ไหน ฉ– ค่าสัมประสิทธิ์ความต้านทานการหมุน ม– มวลรวมของรถยนต์ไฟฟ้า, กก. ก– ความเร่งในการตกอย่างอิสระ, m/s 2 , เค โวลต์– ค่าสัมประสิทธิ์แรงต้านอากาศ, N∙s 2 /m4; ส– พื้นผิวเป่า, ตร.ม.; วี– ความเร็ว EV, กม./ชม.;
แรงต้านทานต่อการเคลื่อนไหวสร้างช่วงเวลาแห่งแรงต้านบนล้อ EM ซึ่งจะถูกส่งไปยังเพลามอเตอร์ไฟฟ้าโดยคำนึงถึงอัตราทดเกียร์ โดยคำนึงถึงประสิทธิภาพการส่งกำลังด้วย
ดังนั้นโมเมนต์ต้านทานการเคลื่อนที่บนเพลามอเตอร์ไฟฟ้า
ที่ไหน ร k – รัศมีการหมุนของล้อ, m; ฉัน tr – อัตราทดเกียร์ tr – ประสิทธิภาพการส่งผ่าน
นอกจากนี้ รูปแบบของชิ้นส่วนเครื่องจักรกลจะต้องคำนึงถึงการเคลื่อนที่ของรถยนต์ไฟฟ้าไปตามส่วนของถนนที่มีความลาดชัน (ขึ้นหรือลง) และความต้านทานต่อการเคลื่อนไหวเนื่องจากความไม่สม่ำเสมอของถนน เมื่อจำลองการเคลื่อนที่ของ EV บนทางลง ควรคำนึงถึงการพักฟื้นของพลังงานเบรกด้วย
รุ่นมอเตอร์ไฟฟ้า
เครื่องยนต์ถือเป็นมอเตอร์ไฟฟ้าแบบฉุดลากสำหรับรถยนต์ไฟฟ้า ดี.ซี(อปท.) ด้วยข้อเสียที่ทราบทั้งหมดของเครื่องยนต์ประเภทนี้ DPT ช่วยให้คุณควบคุมความเร็วในการหมุนได้ในช่วงกว้างที่สุด ด้วยวิธีง่ายๆ- นอกจากนี้ การใช้มอเตอร์ที่กระตุ้นตัวเอง ทำให้สามารถจำลองลักษณะการทำงานหลายประเภทได้โดยการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้า และระบุกฎของการแปรผันของกระแสสนามเป็นฟังก์ชันของกระแสกระดองแรงบิดบนเพลามอเตอร์ไฟฟ้าถูกกำหนดโดย:
| (5) |
พลังงานสุทธิ ร 2 พิจารณาจากความแตกต่าง P 2 = P 1 - ป nโดยที่ P 1 คือพลังงานที่ใช้จากแบตเตอรี่ ป n- การสูญเสียพลังงานทั้งหมดในมอเตอร์ไฟฟ้า
ในแบบจำลองจำลองของมอเตอร์ไฟฟ้า การสูญเสียกำลังทั้งหมดจะถูกคำนวณในแต่ละขั้นตอน โดยอิงตามพารามิเตอร์การออกแบบของมอเตอร์กระแสตรงและคุณลักษณะรอบเดินเบาที่ได้รับระหว่างการทดสอบ อี = ฉ(ฉัน c) ที่ความเร็วคงที่ของเพลามอเตอร์ไฟฟ้า
แม้ว่ามีแนวโน้มที่จะใช้มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสหรือมอเตอร์แม่เหล็กถาวรแบบไร้สัมผัสบน EV เป็นมอเตอร์ไฟฟ้าแบบฉุดลาก แต่การพิจารณา DFC ยังคงเป็นวิธีที่สะดวกที่สุดและเพียงพอในการแก้ปัญหาการจำลอง EV เพื่อให้ได้ภาพการโหลด AB
รูปแบบระบบควบคุม
ความเร็วเพลาของมอเตอร์ DC กระตุ้นอิสระสามารถควบคุมได้สามวิธี: การเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าบนกระดอง การเปลี่ยนฟลักซ์แม่เหล็ก หรือการเปลี่ยนความต้านทานในวงจรกระดอง ในการจำลองการเร่งความเร็วของ EV มีการใช้สองวิธีแรก ซึ่งโดยทั่วไปเรียกว่าการควบคุมแบบสองโซน เพื่อให้การคำนวณง่ายขึ้น กระแสกระดองจะถูกรักษาให้คงที่ในระหว่างการเร่งความเร็ว: ในระยะแรก - โดยการเพิ่มแรงดันไฟฟ้า ขั้นที่สอง - โดยการลดฟลักซ์แม่เหล็ก เมื่อถึงความเร็วที่กำหนด ฟลักซ์แม่เหล็กจะคงที่ ซึ่งช่วยให้มั่นใจว่าหลังจากผ่านไประยะหนึ่ง รถยนต์ไฟฟ้าจะเข้าสู่โหมดการขับขี่ด้วยความเร็วคงที่การควบคุมแรงดันไฟฟ้าของมอเตอร์ คุณ ดีสามารถทำได้โดยใช้อุปกรณ์ควบคุมไทริสเตอร์โดยใช้วิธีควบคุมความกว้างพัลส์ ในขณะที่รอบการทำงาน
แปรผันจาก 0 ถึง 1:
| (6) |
ที่ไหน คุณ บี- แรงดันแบตเตอรี่, V; ที- ระยะเวลาพัลส์แรงดันไฟฟ้า คุณ ดี, กับ; ต– ระยะเวลาการเกิดซ้ำของพัลส์, s
รุ่นของโหมดการขับขี่
งานนี้เป็นการจำลองการเคลื่อนที่ของรถยนต์ไฟฟ้าตามรอบการทดสอบมาตรฐาน แซ่ เจ 227 C และในโหมดนี้เกิดขึ้นจากกราฟเคลื่อนไหวเชิงทดลอง วงจร SAE j 227 C เป็นหนึ่งในวงจรที่เครียดที่สุด ระยะทางต่อรอบคือ 537 ม. ความเร็วเฉลี่ยคือ 25 กม./ชม. ความเร่งเฉลี่ยระหว่างเร่งความเร็วคือ 0.74 ม./วินาที 2 ขณะเบรก - 1.23 ม./วินาที 2 .จากกราฟการเคลื่อนที่เชิงทดลอง เทคนิคสำหรับการสร้างโหมดการเคลื่อนไหวได้รับการพัฒนาโดยการสุ่มเลือกรอบและสร้างลำดับแบบสุ่มของวงจรเหล่านั้น ดังนั้นจึงมีการจำลองการจราจรในเมืองที่ไม่เป็นระเบียบ
โหมดการขับขี่ที่ได้รับจากข้อมูลการทดลองมีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญจากโหมดการขับขี่ในรอบ SAE j 227 C โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อทำการคำนวณ โหมดจริงการเคลื่อนไหว จะได้การใช้พลังงานจำเพาะ (260 Wh/km) ต่ำกว่าการเคลื่อนที่ของวงจร (390 Wh/km)
รุ่นแบตเตอรี่
ในบทแรกของวิทยานิพนธ์ได้พิจารณาวิธีการที่ทราบในการประมาณเส้นโค้งการปล่อย AB ที่ค่ากระแสคงที่ วิธีการเหล่านี้เป็นแบบคงที่เช่น อย่าคำนึงถึงการเปลี่ยนแปลงในโหมดคายประจุแบตเตอรี่ที่เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องกับรถยนต์ไฟฟ้า เมื่อสร้างแบบจำลองการโหลดแบตเตอรี่ที่ไม่มั่นคงจำเป็นต้องคำนึงถึงการพึ่งพาความจุสูงสุดของแบตเตอรี่กับกระแสไฟที่ปล่อยออกมา สำหรับสิ่งนี้ สมการ Peukert (2) เหมาะสมที่สุดในรูปที่ 3 มีการนำเสนออัลกอริทึมแบบง่ายที่ช่วยให้คุณกำหนดแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ในแต่ละขั้นตอนการคำนวณในแบบจำลองการเคลื่อนที่ของรถยนต์ไฟฟ้า
วิธีการคำนวณการคายประจุแบตเตอรี่ที่ไม่อยู่กับที่นี้สามารถขยายออกไปเพื่ออธิบายประจุที่ไม่อยู่กับที่ซึ่งเกิดขึ้นระหว่างการเบรกแบบสร้างพลังงานใหม่ได้
เป้าหมายสูงสุดของการพัฒนาโมเดลรถยนต์ไฟฟ้าคือการกำหนดตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพและคุณลักษณะของแบตเตอรี่ในโหมดการขับขี่ที่กำหนด ต่อไปนี้ถูกใช้เป็นพารามิเตอร์หลัก:
ระยะทาง (พลังงานสำรอง);
การใช้พลังงานเมื่อเคลื่อนย้าย
การใช้พลังงานต่อหน่วยเส้นทางและความสามารถในการรับน้ำหนัก
พลังงานจำเพาะที่ได้รับจากแบตเตอรี่
พารามิเตอร์ของแบตเตอรี่และ (หรือ) อุปกรณ์เก็บพลังงาน: ตระกูลของคุณสมบัติการคายประจุและการชาร์จชั่วคราวสำหรับค่าปัจจุบันในช่วงการทำงานที่อุณหภูมิคงที่ น้ำหนักของโมดูลแบตเตอรี่และอุปกรณ์เพิ่มเติม จำนวนโมดูลที่ติดตั้ง ฯลฯ ;
พารามิเตอร์ของมอเตอร์ไฟฟ้า: กระแสและแรงดันไฟฟ้าที่กำหนด, ความต้านทานของวงจรกระดองและขดลวดสนาม, ข้อมูลการออกแบบ, คุณลักษณะไม่มีโหลด ฯลฯ
พารามิเตอร์ของยานพาหนะพื้นฐาน: น้ำหนักรวม อัตราทดเกียร์ของกระปุกเกียร์และเฟืองท้าย ประสิทธิภาพการส่งผ่าน โมเมนต์ความเฉื่อยและรัศมีการหมุนของล้อ ค่าสัมประสิทธิ์แรงต้านอากาศ พื้นที่ผิวที่เพรียวบาง ค่าสัมประสิทธิ์ความต้านทานการหมุน ความสามารถในการรับน้ำหนัก ฯลฯ
พารามิเตอร์โหมดการขับขี่
เมื่อสร้างแบบจำลองการเคลื่อนไหวของ EV ในวงจร SAE j 227 C จะได้ผลลัพธ์ด้วยโครงสร้างข้อมูลที่นำเสนอในตารางที่ 2
ผลการวิเคราะห์ปัจจัย (ตารางที่ 3) แสดงให้เห็นว่ามีปัจจัยสามปัจจัยที่กำหนด 97% ของข้อมูล ซึ่งทำให้สามารถลดจำนวนปัจจัยแฝงลงได้อย่างมาก และตามด้วยมิติของแบบจำลองการจำลอง
ผลการคำนวณตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพหลักของ EV ในระหว่างการเร่งความเร็ว
| | | | | | | | | | | |
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 | - |
ผลการวิเคราะห์ปัจจัย (ตารางที่ 3) แสดงให้เห็นว่ามีปัจจัยสามปัจจัยที่ให้ข้อมูลถึง 97% ซึ่งทำให้สามารถลดจำนวนปัจจัยแฝงลงได้อย่างมาก และด้วยเหตุนี้ มิติของแบบจำลองการจำลองจึงเกิดขึ้นด้วย
เพื่อชี้แจงการวิเคราะห์ลักษณะการปล่อยของแบตเตอรี่ 6EM-145 ซึ่งสร้างแบตเตอรี่ของรถยนต์ไฟฟ้าที่มีมวลรวม 3.5 ตันและน้ำหนักแบตเตอรี่ 700 กิโลกรัม เพื่อศึกษาความเป็นไปได้ของการลัดวงจร การชาร์จแบตเตอรี่ใหม่เป็นระยะระหว่างกะทำงานและเป็นผลให้ระยะทางเพิ่มขึ้นจึงทำการทดลองเพื่อทดสอบแบตเตอรี่ 6EM-145 โปรแกรมพิเศษ- การทดลองดำเนินการเป็นเวลา 2 เดือนโดยใช้แบตเตอรี่ 6EM-145 จำนวน 2 ก้อน
เนื้อหาข้อมูลปัจจัยเชิงนามธรรม
ค่าลักษณะเฉพาะ | เปอร์เซ็นต์ของความแปรปรวน | ค่าลักษณะเฉพาะสะสม | เปอร์เซ็นต์ผลต่างสะสม |
|
1 | 8,689550 | 78,99591 | 8,68955 | 78,9959 |
2 | 1,173346 | 10,66678 | 9,86290 | 89,6627 |
3 | 0,832481 | 7,56801 | 10,69538 | 97,2307 |
4 | 0,235172 | 2,13793 | 10,93055 | 99,3686 |
การทดสอบดำเนินการตามวิธีการดังต่อไปนี้:
ชาร์จด้วยกระแสไฟสองเฟส 23A และ 11.5A (แนะนำโดยผู้ผลิตแบตเตอรี่)
ควบคุมการคายประจุ (ตามคำแนะนำของผู้ผลิต) ด้วยกระแส 145A ถึงค่าแรงดันไฟฟ้าขั้นต่ำ 9V
ชาร์จได้สูงสุดถึง 20%, 50% และ 80% ด้วยกระแสไฟ 23.45 และ 95A
ปล่อยกระแสไฟ 145A ให้เป็นค่าแรงดันขั้นต่ำที่ 9V
ผลการถดถอยพหุคูณของตัวแปรตามเกือบทั้งหมดแสดงผลลัพธ์ที่มีนัยสำคัญทางสถิติ (ค่าสัมประสิทธิ์สหสัมพันธ์เท่ากับ ร=0.9989,ก เอฟ-ทัศนคติ เอฟ(2.6)=1392.8) เป็นผลให้มีการแสดงความเป็นไปได้ในการใช้แบบจำลองเชิงเส้นอย่างถูกกฎหมาย
ระยะการเร่งความเร็วแรกจะคำนวณตามค่าฟลักซ์แม่เหล็ก เอฟ= เอฟ สูงสุด= 0.0072 Wb และรักษากระแสกระดองให้อยู่ในระดับคงที่ ฉันฉัน = ฉัน r1 = 250 A. ระยะนี้เริ่มต้นในเวลา ที= 0 และสิ้นสุดเมื่อถึงรอบการทำงาน 1. ค่าคงที่สำหรับขั้นตอนการเร่งความเร็วนี้: กระแสกระตุ้น ฉันใน = ก∙ฟ สูงสุด 3 + ข∙ฟ สูงสุด 2 + ค∙ฟ สูงสุด=10.68 A และแรงดันไฟฟ้าที่ขดลวดของสนาม คุณใน = ฉัน∙รไข่
ตามหลักการของการควบคุมแบบสองโซน การเพิ่มความเร็วในการหมุนของเพลามอเตอร์ไฟฟ้าที่แรงดันไฟฟ้าเต็มสามารถทำได้โดยการลดสนามแม่เหล็ก สิ่งนี้ถูกนำไปใช้ในตัวควบคุมกระแสอิเล็กทรอนิกส์ที่ควบคุมขดลวดสนามอิสระ การเร่งความเร็วขั้นที่สองเริ่มต้นในเวลาที่สอดคล้องกับ =1 และสิ้นสุดเมื่อรถยนต์ไฟฟ้าถึงความเร็วที่กำหนด ค่าเริ่มต้น วี, n, คุณ งฯลฯ คือผลการคำนวณ ขั้นตอนสุดท้ายอัตราเร่งที่ไหลเต็มที่เมื่อ =1.
ผลลัพธ์การถดถอยหลายรายการ
สถิติ | ข้อผิดพลาดมาตรฐาน | ระดับ พารามิเตอร์การถดถอย | ข้อผิดพลาดมาตรฐาน | เชิงสถิติ ไม้สัก นักเรียน ต่อช่วงความเชื่อมั่น | ระดับข้อผิดพลาดในการยอมรับความสำคัญของพารามิเตอร์การถดถอย |
|
ฟรี สมาชิก | -0,267327 | 1,944346 | -0,13749 | 0,895142 |
||
ก | 0,005475 | 0,019047 | 0,006819 | 0,023722 | 0,28744 | 0,783445 |
V3 | 0,999526 | 0,019047 | 1,233841 | 0,023513 | 52,47575 | 0,000000 |
การเบรกของรถยนต์ไฟฟ้าอาจเป็นแบบกลไกหรือแบบสร้างใหม่ก็ได้ ขั้นตอนสุดท้ายของการเคลื่อนไหวในวงจรเริ่มต้น ณ เวลานั้น ที= ที ก + ที cr + ที ร่วมและสิ้นสุดเมื่อใด ที= ที ก + ที cr + ที ร่วม + ที ข- การเบรกในรอบ SAE j 227 C เกิดขึ้นพร้อมกับการชะลอตัวอย่างต่อเนื่อง ซึ่งสามารถกำหนดเป็น: a= วีเลือก /(3.6∙ ที ข) เมตร/วินาที 2 โดยที่ วี select - ความเร็วเมื่อสิ้นสุดการวิ่ง, กม./ชม
การทดลองจำลองที่ดำเนินการในงานวิทยานิพนธ์เพื่อประเมินลักษณะของการเคลื่อนที่ของยานพาหนะไฟฟ้าแสดงให้เห็นว่ากระบวนการสุ่มลักษณะที่ไม่คงที่แบบมีเงื่อนไขนั้นได้รับการประมาณอย่างดีโดยกระบวนการที่มีฟังก์ชันความแปรปรวนอัตโนมัติของแบบฟอร์ม:
ที่ไหน ร 1 (เสื้อ)และ ร 2 (เสื้อ)ตามลำดับเท่ากับ:
. | (9) |
ได้รับนิพจน์เชิงวิเคราะห์เพื่ออธิบายกระบวนการที่ไม่อยู่กับที่แบบมีเงื่อนไข ปล่อยให้เวกเตอร์คอลัมน์ ส=(ส 0 , ส -1 , ... , ส -ม ) ตกำหนดค่าของลักษณะการเคลื่อนไหว( ที) ในอีกสักครู่ เซนต์= ที 0 , ที -1 ,…, ที - ม , (ต 0 >ที -1 >.. >ที -ม ). จากนั้นความคาดหวังทางคณิตศาสตร์คือ:
ที่ไหน ดี (t) = (r(t-t 0 ), r(t-t -1 ), ... , r(t-t -ม ) เวกเตอร์แถวของความแปรปรวนร่วม
ดี =||โคฟ( (ต ฉัน ), (ต เจ ))||=||r(t ฉัน -t)||, i,j=0..-ม. -เมทริกซ์ความแปรปรวนร่วมของประวัติกระบวนการในขณะนั้น ที ฉัน ,ที เจ ; ร(ที) -ฟังก์ชั่นความสัมพันธ์อัตโนมัติของโหมดการเคลื่อนไหวที่อยู่นิ่ง
อัลกอริธึมการประมาณสุ่มถูกเลือกเป็นอัลกอริธึมสำหรับควบคุมโหมดการเคลื่อนที่ของ EV ในวิทยานิพนธ์ อนุญาต เอ็กซ์ตัวแปรเวกเตอร์เข้า ร เอ็นซึ่งตรงตามเงื่อนไขต่อไปนี้:
1. การรวมกันของพารามิเตอร์ควบคุมแต่ละชุด เอ็กซ์สอดคล้องกับตัวแปรสุ่ม ยลักษณะการเคลื่อนไหวด้วยความคาดหวังทางคณิตศาสตร์ ม ใช่(เอ็กซ์).
2. ม ใช่(เอ็กซ์)มีอนุพันธ์ย่อยสูงสุดตัวเดียวและอนุพันธ์ย่อยที่สอง 2 ม ย/x i x j ถูกจำกัดตลอดช่วงการเปลี่ยนแปลงทั้งหมดในโหมดควบคุม
3. ลำดับ ( ก เค) และ ( ค เค) ตรงตามเงื่อนไข:
ก) , ข) , วี) , ก) . | (12) |
4. ลำดับการเกิดซ้ำของโหมดการควบคุมแบบสุ่มถูกกำหนดตามการเปลี่ยนแปลงตามเครื่องหมายของการเพิ่มขึ้น:
5. เวกเตอร์ ยการเปลี่ยนแปลงลักษณะการเคลื่อนไหว k ถูกกำหนดโดยการใช้ค่าสุ่ม ระบอบการปกครองในปัจจุบัน เอ็กซ์ k ตามแผนอย่างใดอย่างหนึ่ง ป 1 , ป 2 หรือ ป 3:
ป 1 =[เอ็กซ์เค เอ็กซ์เค +ซี เค อี 1 , . . . , เอ็กซ์เค +ซี เค อีฉัน , . - - - เอ็กซ์เค +ซี เค อียังไม่มีข้อความ ] T - แผนกลาง;
ป 2 =[เอ็กซ์เค +ซี เค อี 1 , เอ็กซ์เค-ซี เค อี 1 , . . . เอ็กซ์เค +ซี เค อียังไม่มีข้อความ เอ็กซ์เค-ซี เค อียังไม่มีข้อความ ] T - แผนสมมาตร;
ป 3 =[เอ็กซ์เค เอ็กซ์เค +ซี เค อี 1 , เอ็กซ์เค-ซี เค อี 1 , . . . เอ็กซ์เค +ซี เค อียังไม่มีข้อความ เอ็กซ์เค-ซี เค อี N ] T .- วางแผนด้วยจุดศูนย์กลาง โดยที่ .
6. การกระจายตัวของการประเมินลักษณะการเคลื่อนไหว k 2 สำหรับแต่ละโหมดรวมกัน เอ็กซ์ k ถูกจำกัด k 2 2
การวิจัยที่ดำเนินการในวิทยานิพนธ์แสดงให้เห็นว่าเมื่อตรงตามเงื่อนไขข้างต้น ลำดับของโหมดการควบคุมที่เลือก เอ็กซ์ k มาบรรจบกันเป็นค่าที่เหมาะสมที่สุดด้วยความน่าจะเป็น 1
จากผลของการทำให้เป็นทางการ อัลกอริธึมการทำงานของแบบจำลองควบคุมของการเคลื่อนที่ของ EV จึงเป็นลำดับของการกระทำดังต่อไปนี้:
1. การตั้งค่าเริ่มต้นรุ่นและทางเลือกของรูปแบบการเดินทางเบื้องต้น เอ็กซ์ 0 , เค=0.
2. สำหรับการรวมกันของโหมดที่กำหนด เอ็กซ์ k ในพื้นที่ใกล้เคียงตามแผนข้อใดข้อหนึ่ง ป i (i=1,2,3) วิถีตัวอย่างของลักษณะการเคลื่อนไหวถูกสร้างขึ้น ( Xk,l ( เสื้อ|ส เค)) l=ระยะเวลา 1 ลิตร ตแต่ละอันมาจากสถานะเริ่มต้นทั่วไป ส เค .
3. การประมาณค่าคุณลักษณะอินทิกรัลโดยเฉลี่ยจะถูกคำนวณสำหรับทุกคน ล=1
…ล
ด้วยสถานะเริ่มต้นทั่วไป ส เค :
6. ตั้งค่าสถานะเริ่มต้น ส เค +1
ของช่วงการควบคุมถัดไป เท่ากับสถานะสุดท้ายของกระบวนการหนึ่งของขั้นตอนก่อนหน้า
7. ตามเกณฑ์การหยุดที่เลือก การเปลี่ยนจะดำเนินการไปยังขั้นตอนที่ 2 หรือจุดสิ้นสุดของการจำลอง
ในบทที่สี่ มีการทดสอบวิธีการและแบบจำลองที่พัฒนาขึ้น
เมื่อเลือกขนาดของแบตเตอรี่ที่ติดตั้งบนรถยนต์ไฟฟ้า แนวคิดของงานขนส่งจะใช้เพื่อปรับปรุงความสัมพันธ์ระหว่างความสามารถในการรับน้ำหนักและระยะทางของรถยนต์ไฟฟ้า เอ=ช อี ∙ล t∙กม. ที่ไหน ช อี– ความสามารถในการยกของ EM, t; ล– พลังงานสำรอง EV (ระยะทาง) ความสามารถในการรับน้ำหนักของ EV ช อี =ช 0
- ม b / 1,000 ตันที่ไหน ช 0
=
ช ก –
ม– ความสามารถในการรับน้ำหนักของแชสซี พิจารณาจากความสามารถในการรับน้ำหนักของยานพาหนะฐาน ช กโดยคำนึงถึงมวล ม,
ปล่อยออกมาเมื่อเปลี่ยนเครื่องยนต์สันดาปภายในด้วยระบบขับเคลื่อนไฟฟ้า t; ม b – มวลของแหล่งพลังงาน, กิโลกรัม มูลค่าไมล์สะสม ลโดยทั่วไปรถยนต์ไฟฟ้าจะคำนวณโดยใช้สูตรที่รู้จักในวรรณคดี
กม. ที่ไหน อี ม
- พลังงานจำเพาะของแหล่งกำเนิดปัจจุบัน Wh/kg
- อัตราการสิ้นเปลืองพลังงานจำเพาะขณะขับขี่, Wh/km. ด้วยเหตุนี้ สำหรับงานขนส่งจึงมีดังต่อไปนี้:
t∙กม. | (15) |
โดยที่: ค่าสัมประสิทธิ์
กม./กก.
จากแบบจำลองที่พัฒนาขึ้น การคำนวณการเคลื่อนที่ของรถยนต์ไฟฟ้าโดยใช้รถยนต์ GAZ 2705 GAZelle ที่มีความสามารถในการบรรทุก ช 0 =1700กก. ทำการคำนวณสำหรับแหล่งที่ประกอบจากบล็อกแบตเตอรี่ OPTIMA D 1000 S ที่เชื่อมต่อซีรีส์ 10 ชุด จำนวนแบตเตอรี่ที่เชื่อมต่อแบบขนานในแต่ละบล็อกจะแตกต่างกันไปตั้งแต่ 1 ถึง 8 ดังนั้น เมื่อเพิ่มขึ้น 20 กก. มวลของแหล่งพลังงาน เปลี่ยนในช่วงที่เป็นไปได้ทางทฤษฎีจาก 0 ถึง ช ก .
มีการคำนวณการเคลื่อนที่เป็นรอบ สเออี เจ 227 C และสำหรับการเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ ในรูปที่ 4 แสดงให้เห็นการพึ่งพางานขนส่งตามทฤษฎีและการจำลองกับมวลของแบตเตอรี่
จากผลการคำนวณ งานขนส่งสูงสุดทำได้โดยมีน้ำหนักของแบตเตอรี่มากกว่าครึ่งหนึ่งของความสามารถในการรับน้ำหนักเล็กน้อย สิ่งนี้อธิบายได้ด้วยการเพิ่มขึ้นของพลังงานจำเพาะ อี มแหล่งปัจจุบันด้วยการเพิ่มกำลังการผลิต
วงจร สเออี เจ 227 C เป็นหนึ่งในรอบการทดสอบที่เข้มข้นที่สุด ในทางกลับกัน โหมดการขับขี่แบบไม่หยุดถือเป็นโหมดที่ง่ายที่สุด จากข้อมูลนี้ จึงสามารถสันนิษฐานได้ว่ากราฟที่สอดคล้องกับโหมดการขับขี่ระดับกลางจะอยู่ในพื้นที่ที่ถูกจำกัดด้วยเส้นโค้งที่สอดคล้องกัน และงานการเคลื่อนย้ายสูงสุดเมื่อใช้งานแบตเตอรี่ OPTIMA D1000S อยู่ในช่วงตั้งแต่ 920 ถึง 926 กก.
สรุปแล้ว มีการนำเสนอผลงานหลักๆ
แอปพลิเคชัน มีเอกสารการใช้ผลงาน
ข้อสรุปหลักและผลงาน
ดำเนินการจำแนกประเภทแบตเตอรี่และวิเคราะห์วิธีการที่ทราบในการคำนวณคุณลักษณะของแบตเตอรี่ การประเมินเป็นไปได้ของการใช้งานแบบจำลองประจุและการคายประจุแบตเตอรี่ที่ไม่อยู่กับที่
จากการวิจัยที่ดำเนินการในวิทยานิพนธ์นี้ มีการเสนอการใช้วิธีการสลายตัวเพื่อจำลองการโหลดแบตเตอรี่ที่ไม่คงที่ภายใต้โหมดและเงื่อนไขต่างๆ ของการเคลื่อนที่ของ EV ซึ่งช่วยให้สามารถรวมแบบจำลองการวิเคราะห์และการจำลองแบบไฮบริด รวมถึงแบบจำลองของชิ้นส่วนทางกล ระบบควบคุม โหมดการเคลื่อนไหว และอื่นๆ
งานดังกล่าวก่อให้เกิดและแก้ไขปัญหาของการกำหนดหลักการของการสร้างแบบจำลอง EV อย่างเป็นทางการโดยใช้คำอธิบายกระบวนการของวัตถุและส่วนประกอบของระบบ ซึ่งทำให้สามารถจำลองโหมดการเคลื่อนที่ของ EV ที่ไม่คงที่และผลกระทบต่อลักษณะที่ไม่คงที่ของ กำลังโหลดเอบี
มีการวิเคราะห์ปัจจัยของคุณลักษณะการโอเวอร์คล็อก ซึ่งแสดงให้เห็นว่ามีปัจจัยสามประการที่สามารถอธิบายข้อมูลได้ 97% ซึ่งทำให้สามารถลดจำนวนปัจจัยแฝงในแบบจำลองลงได้อย่างมาก และด้วยเหตุนี้จึงทำให้มิติของแบบจำลองจำลองลดลงด้วย
มีการพัฒนาระเบียบวิธีเพื่อทำการทดลอง การวิเคราะห์เปรียบเทียบดำเนินการลักษณะเฉพาะของการคายประจุแบตเตอรี่และการทดลอง ข้อมูลการทดลองที่ได้รับแสดงให้เห็นว่าการใช้แบบจำลองเชิงเส้นนั้นถูกต้องตามกฎหมายสำหรับตัวแปรตามเกือบทั้งหมด
การทดลองจำลองที่ดำเนินการเพื่อประเมินคุณลักษณะของการเคลื่อนที่ของ EV แสดงให้เห็นว่ากระบวนการสุ่มที่ไม่อยู่กับที่ของคุณลักษณะนั้นได้รับการประมาณไว้เป็นอย่างดีโดยกระบวนการที่มีฟังก์ชันออโตโควาเรียนซ์ไฮเปอร์เอ็กซ์โปเนนเชียล ได้รับนิพจน์เชิงวิเคราะห์เพื่ออธิบายลักษณะของกระบวนการที่ไม่อยู่กับที่แบบมีเงื่อนไข
เพื่อแก้ปัญหาการหาค่าเหมาะที่สุดบนโมเดลจำลอง จึงได้เลือกอัลกอริธึมการประมาณสุ่มเป็นอัลกอริธึมควบคุมซึ่งมีให้ ความเร็วสูงการบรรจบกันในสภาวะของการกระจายตัวของลักษณะการเคลื่อนที่ขนาดใหญ่
คอมเพล็กซ์การสร้างแบบจำลองซอฟต์แวร์ได้รับการพัฒนาซึ่งได้รับการนำไปใช้จริงในองค์กรหลายแห่ง และยังใช้ในกระบวนการศึกษาที่ MADI (GTU)
สิ่งตีพิมพ์ในหัวข้องานวิทยานิพนธ์
ผลการวิจัยถูกตีพิมพ์ในปีที่ 6 งานพิมพ์.
เอียวเนเซียน เอ.วี. วิธีการคำนวณคุณสมบัติของแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้สำหรับยานพาหนะไฟฟ้า / E.I. Surin, A.V. Ioanesyan // วัสดุการประชุมวิจัยทางวิทยาศาสตร์และระเบียบวิธีของ MADI (GTU) –ม., 2546. – หน้า 29-36.
เอียวเนเซียน เอ.วี. วิธีการพิจารณาการสิ้นสุดการคายประจุและการชาร์จแบตเตอรี่ของรถยนต์ไฟฟ้า / Ioanesyan A.V. // วิศวกรรมไฟฟ้าและอุปกรณ์ไฟฟ้าในการขนส่ง – อ.: 2549 ฉบับที่ 6 - หน้า 34-37.
เอียวเนเซียน เอ.วี. พารามิเตอร์พื้นฐานของแบตเตอรี่สำหรับยานพาหนะไฟฟ้า / A.V. Ioanesyan // วิธีการและแบบจำลองสารสนเทศประยุกต์: การรวบรวมระหว่างมหาวิทยาลัย ทางวิทยาศาสตร์ ตร. มาดี (GTU) – ม., 2552. – หน้า 121-127.
เอียวเนเซียน เอ.วี. แบบจำลองชิ้นส่วนกลไกของรถยนต์ไฟฟ้า / A.V. Ioanesyan // วิธีการและแบบจำลองสารสนเทศประยุกต์: การรวบรวมระหว่างมหาวิทยาลัย ทางวิทยาศาสตร์ ตร. มาดี (GTU) – ม., 2552. – หน้า 94-99.
เอียวเนเซียน เอ.วี. แบบจำลองการเคลื่อนที่ของรถยนต์ไฟฟ้าทั่วไป / A.V. Ioanesyan // หลักการก่อสร้างและคุณลักษณะของการใช้ระบบเมคคาทรอนิกส์: การรวบรวม ทางวิทยาศาสตร์ ตร. มาดี (GTU) – ม., 2552. – ป.4-9.
เอียวเนเซียน เอ.วี. แบบจำลองกระบวนการไม่อยู่กับที่ของการเคลื่อนที่ของรถยนต์ไฟฟ้า / เอ.วี. Ioanesyan // หลักการก่อสร้างและคุณลักษณะของการใช้ระบบเมคคาทรอนิกส์: การรวบรวม ทางวิทยาศาสตร์ ตร. มาดี (GTU) – ม., 2552. – ป.10-18.