Имитационная модель системы термостатирования тяговой аккумуляторной батареи с пассивным охлаждением

Электрифицированные транспортные средства (ЭТС) в последние годы активно развиваются в мегаполисах Российской Федерации. В связи со специфичными климатическими условиями нашей страны производители ЭТС сталкиваются со сложностями при проектировании и при создании имитационных моделей, а также при выборе расчётных случаев для них. Основным критерием безопасности и степени деградации (SoH) тяговой аккумуляторной батареи (ТАБ) является диапазон температур, при которых она эксплуатируется.

Цель исследования - расчёт теплового состояния ТАБ при воздействии экстремальных температур в данном регионе.

Методология и методы. Методом исследования является создание модели системы термостати-рования ТАБ, а также анализ климатических условий региона.

Результаты и научная новизна. Температура эксплуатации оказывает влияние на эксплуатационные характеристики ЭТС, в частности на пробег на одном заряде, на степень уменьшения ёмкости в процессе эксплуатации, и другие технические параметры ТАБ. В свою очередь создание сложных схем охлаждения экономически нецелесообразно как при производстве, так и при обслуживании. Учитывая климатические условия нашей страны, выбираются возможные регионы эксплуатации. В статье приведена последовательность выбора расчётных случаев для имитационной модели. После определения конструкции и параметров подогрева ТАБ был частично использован полный факторный эксперимент для оценки эффективности системы термостатирования с пассивным охлаждением. Разрядные токи, степень заряженности для единичного аккумулятора были получены при моделировании работы и состояния компонентов тягового электрического оборудования, в том числе ТАБ при моделировании движения ЭТС.

Практическая значимость. В статье освещена проблематика безопасной продолжительной эксплуатации, а также указаны оптимальные, рабочие и критические диапазоны температур при эксплуатации единичных литий-ионных аккумуляторов.

1. Бахмутов С.В., Гайсин С.В., Теренченко А.С., Карпухин К.Е., Курмаев Р.Х., Зиновьев Е.В. Способ повышения энергоэффективности электромобильного транспорта // Журнал автомобильных инженеров. -2015. - № 4 (93). - С. 4-10.

2. Warner J. The Handbook of Lithium-Ion Battery Pack Design. - Amsterdam, Boston, Heidelberg, London, New York, Oxford, Paris, San Diego, San Francisco, Singapore, Sydney, Tokyo: Elsevier, 2015.

3. Карнацевич И.В., Березин Е.Б. Новые расчётные характеристики температуры воздуха и их статистические прогнозы // Омский научный вестник. - 2009. -№ 84. - С. 79-82.

4. Schmidt G., Hansen J., Menne M., Persin A., Rue R. Improvements in the GISTEMP uncertainty model // J. Geophys. Res. Atmos. - 2019. - No. 124 (12). -С. 6307-6326.

5. Курмаев Р.Х., Теренченко А.С., Карпухин К.Е., Стручков В.С., Зиновьев Е.В. Способы поддержания требуемой температуры аккумуляторных высоковольтных батарей электромобилей и автомобилей с комбинированными энергоустановками // Вестник машиностроения. - 2015. - № 6. - С. 52-55.

6. Русин Ю.С., Гликман И.Я., Горский А.Н. Справочник. Электромагнитные элементы радиоэлектронной аппаратуры. - М.: Радио и связь, 1991. - 224 с.

7. Слабоспицкий Р.П., Хажмурадов М.А., Лукьянова В.П. Анализ перспективных систем охлаждения аккумуляторных батарей // Радиоэлектроника и информатика. - 2013. - № 2 (61). - С. 8-12.

8. ООО «Расписание Погоды», «Архив погоды в Москве (ВДНХ)» Метеостанция № 27612. URL: https://rp5.ru/%D0%90%D1%80%D1%85%D0%B8%D0%B2_%D0%BF%D0%BE%D0%B3%D0%BE%D0%B4%D1%8B_%D0%B2_%D0%9C%D0%BE%D1%81%D0%BA%D0%B2%D0%B5_(%D0%92%D0%94%D0%9D%D0%A5) (дата обращения: 19.06.2020).