Исследование анализа эффективности системы охлаждения тяговой аккумуляторной батареи электромобиля в реальном цикле

Введение (постановка задачи и актуальность). Тяговая аккумуляторная батарея (ТАБ) является одним из важнейших компонентов электромобиля, определяющим его запас хода, производительность и срок службы. Однако в процессе работы ТАБ выделяет значительное количество тепла, что влияет на её производительность и срок службы. Поэтому система охлаждения ТАБ играет важную роль в поддержании температуры батареи в безопасном диапазоне, обеспечивая стабильную работу и продлевая срок её службы.
Цель исследования – моделирование системы охлаждения в Simulink для анализа факторов, влияющих на производительность ТАБ электромобиля VinFast VF 8.
Методология и методы. Анализ условий эксплуатации ТАБ для оптимизации её производительности и срока службы. Оценка эффективности системы охлаждения ТАБ в различных условиях эксплуатации. Проведение испытаний на модели системы для оценки эффективности в различных условиях эксплуатации. Анализ экспериментальных данных для оценки эффективности системы охлаждения ТАБ и предложение решений по её улучшению.
Результаты и научная новизна. В данном исследовании авторами была разработана и смоделирована система охлаждения ТАБ электромобиля с применением ездового цикла Worldwide Harmonised Light Vehicles Test Procedure (WLTP) в Matlab Simulink. Точность модели была оценена и проверена путём сравнения результатов моделирования с экспериментальными данными, что способствует повышению надёжности модели. Проанализировано влияние расхода охлаждающей жидкости и скорости воздушного потока через радиатор на процесс жидкостного охлаждения ТАБ.
Практическая значимость. Моделирование системы охлаждения ТАБ в Matlab Simulink является эффективным методом оценки производительности системы перед её практической реализацией. Созданная модель поможет инженерам и исследователям анализировать факторы, влияющие на температуру ТАБ, тестировать различные стратегии охлаждения и оптимизировать конструкцию системы.

1. Alhindawi R., Nahleh Y.A., Kumar A., Shiwakoti N. Projection of greenhouse gas emissions for the road transport sector based on multivariate regression and the double exponential smoothing model // Sustainability. – 2020. – V. 12 (21). – No. 9152. URL: https://doi.org/10.3390/su12219152 (дата обращения: 09.12.2024).

2. Gagan G., Girish P., Hasheel I., Megha G., Swaroop G., Suraj D. Optimization of battery cooling system for electric vehicle using simulation // International Research Journal of Engineering and Technology (IRJET). – 2022. – V. 09. – Iss. 06.

3. Dang V.H. Nghiên cứu hệ thống quản lý nhiệt pin Lithium-ion trên ô tô điện // Khoa Hoc Cong Nghe. – 2022. – So. 1. – Tr. 94–98.

4. Биксалеев Р.Ш., Карпухин К.Е., Климов А.В., Маликов Р.Р. Имитационная модель системы термостатирования тяговой аккумуляторной батареи с пассивным охлаждением // Труды НАМИ. – 2020. – № 4 (283). – С. 42–51. DOI: 10.51187/0135-3152-2020-4-42-51. EDN: QKYUJK.

5. Bazavluk S., Kurmaev R., Karpukhin K.E., Minh N.K., Tuan N.K. Trends in the development of battery thermal management systems on electric vehicles // Lecture Notes in Networks and Systems. – 2023. – No. 602. – P. 968–976.

6. Biksaleev R., Klimov A., Malikov R., Karpukhin K. Operational features of battery-powered electric vehicles in Russia and methods of assessing a state of health of traction batteries // Journal of Physics: Conference Series. – 2021. – V. 2061. – No. 012013.

7. Nhà máy sản xuất pin VinES tại Khu kinh tế Vũng Áng, Hà Tĩnh. URL: https://vinfast.vn/thu-vien/nha-maysan-xuat-oto-vinfast/nha-may-san-xuat-pin-vines-tai-khukinh-te-vung-ang-ha-tinh/ (дата обращения: 09.12.2024).

8. Specification sheet VF8. URL: https://static-cmsprod.vinfastauto.us/cms-vinfast-us/Specs/VF-8-Spec.pdf (дата обращения: 09.12.2024).

9. Li X., Zhao J., Duan J., Panchal S., Yuan J., Fraser R., Fowler M., Chen M. Simulation of cooling plate effect on a battery module with different channel arrangement // Journal of Energy Storage. – 2022. – V. 49. – No. 104113. URL: https://doi.org/10.1016/j.est.2022.104113 (дата обращения: 09.12.2024).

10. Adhikari N., Bhandari R., Joshi P. Thermal analysis of lithium-ion battery of electric vehicle using different cooling medium // Applied Energy. – 2024. – V. 360. – No. 122781. URL: https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2024.122781 (дата обращения: 09.12.2024).

11. Daud Z.H.Ch., Hassan F.M., Asus Z.B., Mazali I.I.B., Ardani M.I.B., Hamid M.K.B.A. Simulation battery cooling system for small scale electric vehicle (light EV) // Journal of Transport System Engineering. – 2021. – No. 8 (2). – P. 8–15. URL: https://doi.org/10.11113/jtse.v8.171 (дата обращения: 09.12.2024).

12. Micari S., Foti S., Testa A., Caro S.D., Sergi F., Andaloro L., Aloisio D., Leonardi S.G., Napoli G. Effect of WLTP class 3B driving cycle on lithium-ion battery for electric vehicles // Energies. – 2022. – V. 15 (18). – No. 6703. URL: https://doi.org/10.3390/en15186703 (дата обращения: 09.12.2024).

13. Карпухин К.Е., Биксалеев Р.Ш., Маликов Р.Р., Климов А.В. Имитационная модель системы охлаждения в среде Matlab, позволяющая анализировать тепловое состояние аккумуляторного модуля // Труды НАМИ. – 2019. – № 4 (279). – С. 61–69. EDN: YZIKSP.