Обоснование актуальности выработки методики оценки безопасности батарей электромобилей при столкновениях
https://doi.org/10.51187/0135-3152-2024-1-94-106
- Р Р‡.МессенРТвЂВВВВВВВВжер
- РћРТвЂВВВВВВВВнокласснРСвЂВВВВВВВВРєРСвЂВВВВВВВВ
- LiveJournal
- Telegram
- ВКонтакте
- РЎРєРѕРїРСвЂВВВВВВВВровать ссылку
Полный текст:
Аннотация
Введение (постановка задачи и актуальность). С увеличением числа электромобилей с высоковольтными батареями (ВВБ) на дорогах возникает потребность в обеспечении их безопасности.
Цель исследования – обосновать актуальность разработки методики создания электромобилей, включающей обзор и анализ существующих исследований, а также создание моделей и методов, обеспечивающих соответствие электромобилей требованиям пассивной безопасности.
Методология и методы. Планируется использовать конечноэлементное моделирование, провести виртуальные испытания и анализ результатов экспериментов, включая моделирование ячеек и батарей, а также виртуальные испытания автомобилей с учётом стандартов безопасности.
Результаты и научная новизна. Ожидаемые результаты включают разработанные модели и успешно проведённые виртуальные тесты, подтверждающие соответствие автомобилей стандартам безопасности. Научная новизна заключается в создании эффективной методики, способствующей развитию безопасных электромобилей.
Практическая значимость. Разработанная методика позволит эффективно проектировать безопасные автомобили с ВВБ, способствуя развитию безопасной и конкурентоспособной электромобильной индустрии.
Об авторах
А. Б. Черный
ГНЦ РФ ФГУП «НАМИ»
Россия
Россия
Черный Андрей Борисович – инженер-конструктор 3-й категории, отдел численного анализа пассивной безопасности, управление FEM моделирования, Центр «Численный анализ и виртуальная валидация»
г. Москва 125438
Д. Ю. Солопов
ГНЦ РФ ФГУП «НАМИ»
Россия
Россия
Солопов Дмитрий Юрьевич – канд. техн. наук, заведующий отделом численного анализа пассивной безопасности, управление FEM моделирования, Центр «Численный анализ и виртуальная валидация»
г. Москва 125438
Список литературы
1. Sanguesa J.A., Torres-Sanz V. A Review on Electric Vehicles: Technologies and Challenges, mdpi.com (2021). URL: https://www.mdpi.com/2624-6511/4/1/22 (дата обращения: 04.12.2023).
2. Adult Occupant Protection. European New Car Assessment Programme. MPDB Frontal Impact Testing Protocol. Oblique Pole Side Impact Testing Protocol. Side Impact Mobile Deformable Barrier Testing Protocol. Full Width Frontal Impact Testing Protocol, 2024. URL: https://www.euroncap.com/en/for-engineers/protocols/adult-occupant-protection (дата обращения: 04.12.2023).
3. Campestrini M., Mock P. European Vehicle Market Statistics, 2011. URL: https://theicct.org/wp-content/uploads/2021/06/Pocketbook_LowRes_withNotes-1.pdf (дата обращения: 04.12.2023).
4. Электромобили (мировой рынок). URL: https:// www.tadviser.ru/index.php/Статья:Электромобили_ (мировой_рынок) (дата обращения: 04.12.2023).
5. Электромобили (рынок России). URL: https:// www.tadviser.ru/index.php/Статья:Электромобили_ (рынок_России) (дата обращения: 04.12.2023).
6. ISO 6469-1:2019. Electrically propelled road vehicles - Safety specifications - Part 1: On-board electrical energy storage, fuel cell and auxiliary equipment (2019). URL: https://cdn.standards.iteh.ai/samples/68665/d01b89910b5845adb8e47ee05058c2d6/ISO-6469-1-2019.pdf (дата обращения: 04.12.2023).
7. ISO 6469-3:2021 Electrically propelled road vehicles - Safety specifications - Part 3: Protection of persons against electric shock (2021).
8. UN Regulation no. 100: Uniform provisions concerning the approval of battery electric vehicles regarding specific requirements for the construction, functional safety and hydrogen emission of its propulsion system (2009). URL: https://op.europa.eu/en/publicationdetail/-/publication/f7a1317b-df64-49d5-a1d5-efa800dfba02/language-en (дата обращения: 04.12.2023).
9. German Federal Motor Transport Authority. Annual count of the stock of vehicles, 2014. URL: www.kba.de (дата обращения: 04.08.2014).
10. Global EV Outlook 2023 Catching up with climate ambitions. International Energy Agency. URL: https://iea.blob.core.windows.net/assets/dacf14d2-eabc-498a-8263-9f97fd5dc327/GEVO2023.pdf (дата обращения: 04.12.2023).
11. Informal Group on Electric Vehicle Safety, Working Party on Passive Safety, UNECE. URL: http://www.unece.org/trans/main/wp29/wp29wgs/wp29grsp/evs_01.html (дата обращения: 04.12.2023).
12. Зузов В.Н., Зузов И.В. Совершенствование конструкции корпуса кузова легкового автомобиля на стадии проектирования для обеспечения требований пассивной безопасности при кософронтальном ударе // Вестник Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана. Серия Машиностроение. - 2013. - № 1 (90). - С. 60-71.
13. Гончаров Р.Б., Зузов В.Н. Проблемы поиска оптимальных конструктивных параметров бампера автомобиля при ударном воздействии с позиций пассивной безопасности // Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева. - 2018. - № 3 (122). - С. 130-136. https://doi.org/10.46960/1816210X_2018_3_130.
14. Орлов Л.Н., Тумасов А.В., Рогов П.С., Вашурин А.С. Оценка пассивной безопасности автобуса по результатам компьютерного моделирования // Современные проблемы науки и образования. - 2013. - № 3. - С. 71.
15. Орлов Л.Н., Рогов П.С., Вашурин А.С., Тумасов А.В., Феокистов Н.Ф. Оценка несущей способности каркаса кузова автобуса по результатам компьютерного моделирования // Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева. - 2012. - № 3 (96). - С. 150-156.
16. Шабан Б.А., Зузов В.Н. Особенности моделирования каркасных элементов кузовов и кабин автомобилей при исследовании пассивной безопасности // Наука и образование: научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана. - 2012. - № 11. - С. 7.
17. Зузов И.В., Зузов В.Н. Моделирование продольного смятия передних лонжеронов кузова легкового автомобиля с учётом наполнителей и инициаторов деформаций // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. - 2012. - № 2. - С. 42-45.
18. Попель О.С., Тарасенко А.Б., Федотов А.А., Фрид С.Е. Физическое моделирование работы гибридного накопителя электрической энергии при пуске двигателя в случае пониженных температур окружающей среды // Интеллектуальная электротехника. - 2018. - № 3. - С. 4-14. https://doi.org/10.46960/2658-6754_2018_3_4.
19. Добрего К.B., Козначеев И.А. Универсальная имитационная модель деградации аккумуляторных батарей с оптимизацией параметров по генетическому алгоритму // Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. - 2022. - Т. 65, № 6. - С. 481-498. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2022-65-6-481-498.
20. Щуров Н.И., Внуков С.А. Моделирование эффективной силовой энергоустановки электромобиля с учётом нагрузочных циклов движения // Доклады Академии наук высшей школы Российской Федерации. - 2023. - № 2 (59). - С. 56-67. https://doi.org/10.17212/1727-2769-2023-2-56-67.
21. Добрего К.B., Бладыко Ю.В. Моделирование сборок аккумуляторных батарей в электронной лаборатории // Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. - 2021. - Т. 64, № 5. - С. 381-392. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2021-64-5-381-392.
22. Сапоженков Н.О., Панфилов А.А., Ильиных В.Д. Моделирование процессов изменения температуры автомобильных аккумуляторных батарей // Научно-технический вестник Поволжья. - 2021. - № 12. - С. 76-79.
23. Сердечный Д.В., Томашевский Ю.Б. Модели-
24. рование многоэлементных литий-ионных батарей в энергообеспечивающих комплексах автономных объектов // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика. - 2017. - Т. 17, № 3. - С. 86-94. https://doi.org/10.14529/power170310.
25. Старостин И.Е., Давидов А.О., Левин А.В. Моделирование возможных динамик физико-химических процессов в литий-ионных аккумуляторах // Труды международного симпозиума «Надёжность и качество». - 2018. - Т. 2. - С. 394-398.
26. Терентьев Е.Е., Блянкинштейн И.М. Методика выбора типа аккумулятора для эксплуатации электромобилей в регионах с холодным климатом // Интеллект. Инновации. Инвестиции. - 2023. - № 1. - С. 112- 124. https://doi.org/10.25198/2077-7175-2023-1-112.
27. Волохов В.М., Варламов Д.А., Зюбина Т.С. [и др.] Компьютерное моделирование структуры и свойств наноматериалов и наноструктурированных электродов в новых типах Li-ионных источников тока / Параллельные вычислительные технологии (ПаВТ›2015): Труды международной научной конференции, Екатеринбург, 31 марта - 2 апреля 2015 года / Редакторы: Л.Б. Соколинский, К.С. Пан. - Екатеринбург: Издательский центр ЮУрГУ, 2015. - С. 370-376.
28. Савчиц Д.А., Кулагина Л.В. Моделирование процессов нагрева Li-ion аккумуляторных батарей для повышения безопасности эксплуатации автотранспорта / Безопасность - 2021 / Материалы XXVI Всероссийской студенческой научно-практической конференции с международным участием: «Проблемы техносферной безопасности современного мира», г. Иркутск, 21-23 апреля 2021 г.
29. Бахмутов С.В., Сизов Ю.А., Ким М.Е. Разработка математической модели и исследование тяговой аккумуляторной батареи гибридной энергетической установки // Труды НАМИ. - 2015. - № 262. - С. 105-112.
30. Барзуков С.Н., Гуськов А.В., Зиновьев Е.В. [и др.] Накопители электрической энергии для автотранспортных средств с комбинированными энергоустановками // Труды НАМИ. - 2013. - № 252. - С. 62-80.
31. Chombo P.V., Laoonual Y., Wongwises S. Lessons from the Electric Vehicle Crashworthiness Leading to Battery Fire // Energies. - 2021. - V. 14. - P. 4802. URL: https://doi.org/10.3390/en14164802 (дата обращения: 04.12.2023).
32. Uwai H., Isoda A., Ichikawa H., Takahashi N. Development of body structure for the crash safety of the newly developed electric vehicle / In Proceedings of the 22nd International Conference on the Enhanced Safety of Vehicles, Washington, DC, USA, 13-16 June 2011. - Paper Number 11-0199.
33. Obrien D.J., Baechle D.M., Yurchak O.B., Wetzel E.D. Effect of processing conditions and electrode characteristics on the electrical properties of structural composite capacitors // Compos. - Part A-Appl. - 2015. - V. 68. - P. 47-55.
34. Hollmotz L., Hackmann M. Lithium ion batteries for hybrid and electric vehicles - risks, requirements and solutions out of the crash safety point of view / In Proc. 22nd Int. Techn. Conf. Enhanced Safety of Vehicles (ESV). - 2011. - No. 11. - P. 0269.
35. Bakker J., Sachs C., Otte D., Justen R., Hannawald L., Friesen F. Analysis of fuel cell vehicles equipped with compressed hydrogen storage systems from a road accident safety perspective // SAE Int. J. Passeng. Cars Mech. Syst. - 2011. - V. 4. - P. 332-342.
36. Rantanen K., Domb E. Simplified TRIZ: New problem solving applications for engineers and manufacturing professionals. - CRC Press, 2010.
37. National Crash Analysis Center - Finite Element Model Archive. URL: http://www.ncac.gwu.edu/vml/models.html (дата обращения: 15.02.2016).
38. Kukreja J., Nguyen T., Siegmund T., Chen W., Tsutsui W., Balakrishnan K., Liao H., Parab N. Crash analysis of a conceptual electric vehicle with a damage tolerant battery pack // Extreme Mechanics Letters. - 2016. - V. 9, Part 3. - P. 371-378.
39. Uwai H., Isoda A., Ichikawa H., Takahashi N. Development of body structure for the crash safety of the newly developed electric vehicle / In Proceedings of the 22nd International Conference on the Enhanced Safety of Vehicles, Washington, DC, USA, 13-16 June 2011. - Paper Number 11-0199.
40. Thomson R. (VTI), Ott J. (BASt), Thomson R. (VTI), Léost Ya. (EMI), Abert M. (ICT), Yao J. (VCC) Everyday Safety for Electric Vehicles. - 2014.
41. Electric and Hybrid Electric Vehicle Rechargeable Energy Storage System (RESS) Safety and Abuse Testing J2464_202108, (2021). URL: https://www.sae.org/standards/content/j2464_202108 (дата обращения: 04.12.2023).
42. Xia Y., Wierzbicki T. Damage of cells and battery packs due to ground impact // Journal of Power Sources. - 2014. - V. 267. - P. 78-97.
Рецензия
Для цитирования:
Черный А.Б., Солопов Д.Ю. Обоснование актуальности выработки методики оценки безопасности батарей электромобилей при столкновениях. Труды НАМИ. 2024;(1):94-106. https://doi.org/10.51187/0135-3152-2024-1-94-106
For citation:
Chernyy A.B., Solopov D.Yu. Justifying relevance of development of a procedure to assess electric vehicle battery safety at collisions. Trudy NAMI. 2024;(1):94-106. (In Russ.) https://doi.org/10.51187/0135-3152-2024-1-94-106
Просмотров:
217
ISSN 0135-3152 (Print)
Послать статью по эл. почте 
