Моделирование нестационарных режимов работы аккумуляторной батареи электромобиля

• Автор: Иоанесян, Алексей Вильямович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 162 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
X. АНАЛИЗ МОДЕЛЕЙ И МЕТОДОВ РАСЧЕТА ХАРАКТЕРИСТИК АБ В УСЛОВИЯХ НЕСТАЦИОНАРНОСТИ НАГРУЖЕНИЯ

1.1. Актуальность проблемы разработки электромобилей и моделирования

характеристик движения

1.2. Анализ и классификация характеристик аккумуляторных батарей

1.2.1. Интегральные параметры аккумуляторных батарей

1.2.2. Внешние характеристики

1.2.3. Удельные показатели параметров батареи

1.2.4. Требования к источникам энергии электромобилей

1.3. Анализ методов и моделей описания режимов работы аккумуляторов
1.3.1. Классификация методов расчета стационарных и нестационарных режимов разряда и заряда
1.3.2. Метод Шеферда
1.3.3. Метод аппроксимации разрядных кривых математическим уравнением
1.3.4. Предлагаемый метод массивов экспериментальных данных
1.3.5. Метод определения максимальной ёмкости при заданном токе разряда (метод Пейкерта)
1.3.6. Метод Хокси
1.3.7. Метод эквивалентного тока
1.3.8. Модель батареи "Fractional Utilization"
1.3.9. Методы определения окончания разряда и заряда АБ на электромобиле
1.3.10. РТМ 37
1.4. Оценка точности методов аналитического описания разрядных кривых АБ

1.4.1. Применение методов расчёта разрядных кривых к описанию временных зарядных характеристик
1.4.2. Оценка точности методов упрощённого вычисления энергетических показателей электромобиля
1.5. Декомпозиционный подход к моделированию ЭМ
1.6. Имитационные и гибридные модели
Выводы по главе
2. РАЗРАБОТКА ОБОБЩЕННОЙ ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ НЕСТАЦИОНАРНОГО ДВИЖЕНИЯ ЭМ
2.1. Формализация имитационной модели динамики перемещения ЭМ
2.1.1. Формальные операции над имитационными процессами
2.1.2. Система, объекты и задание процесса
2.1.3. Алгоритмическая модель имитационного процесса
движения ЭМ
2.1.4. Структура и параметризация процесса
2.1.5. Схемы описаний функционирования обобщенной имитационной
модели ЭМ
2.2. Интеграция моделей компонент ЭМ
2.2.1. Модель механической части
2.2.2. Модель электродвигателя
2.2.3. Модель системы управления
2.2.4. Моделирование режимов движения в цикле SAE j 227 С
2.3. Описание алгоритмической схемы расчёта
2.3.1. Моделирование режимов движения на установившейся
скорости
2.3.2. Дополнительные условия и особенности расчёта
2.3.3. Блок-схема имитационной модели АБ
Выводы по главе
3. МОДЕЛИРОВАНИЕ НЕСТАЦИОНАРНЫХ ПРОЦЕССОВ ДВИЖЕНИЯ ЭМ И РАБОТЫ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ
3.1. Анализ режимов движения электромобилей
3.2. Принципы построения адаптивного алгоритма управления ЭМ
3.3. Характеристики случайных процессов передвижения
3.3.1. Дисперсия среднеинтегральной оценки
3.3.2.Модель авторегрессии
3.3.3. Характеристики условно нестационарного процесса
3.3.4. Характеристики среднеинтегральной оценки
3.4. Разработка алгоритма адаптивного управления
3.4.1. Анализ эффективности алгоритма управления
3.4.2. Постановка задачи
3.4.3. Анализ поведения алгоритма при постоянной длине шага
3.4.4. Анализ поведения алгоритма при переменной длине шага
Выводы по главе
4. АПРОБАЦИЯ МЕТОДОВ И МОДЕЛЕЙ ВЫБОРА ПАРАМЕТРОВ ЭМ И АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ
4.1. Выбор конструктивных параметров электромобиля
4.2. Модель параметризации дорожных потоков в системе моделирования движения ЭМ
4.3. Формирование испытательного цикла
4.4. Определение характеристик электромобиля с АБ различного типа
4.5. Оптимизация транспортной работы электромобиля
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ. Акты внедрения результатов работы

Одним из возможных вариантов решения этой проблемы является использование метода наименьших квадратов, для вычисления усредненных значений коэффициентов дающих его минимальную погрешность.
Для тяговых литий-ионных батарей снимаемая ёмкость практически не зависит от тока разряда для токов численно меньших половины номинальной ёмкости, так для батареи VARTA 40 В/ 60 А-ч коэффициент Пейкерта п = 1,04. При больших значениях тока коэффициент увеличивается до п =1,28. Для литиевой батареи фирмы SAFT 900 Втш коэффициент п = 1 в диапазоне токов от нуля до номинальной ёмкости (приведённые данные определены для температуры 23 °С).
Некоторые производители АБ, например, фирма "OPTIMA", в технической документации приводят зависимость максимального времени разряда от величины разрядного тока и коэффициенты Пейкерта. Для батареи OPTIMA D1000S коэффициент Пейкерта п = 1,14.
Кривые Пейкерта являются удобным инструментом для сравнения АБ различных типов. Можно сделать вывод, что при окружающей температуре -5 °С никель- металлгидридная АБ 10/ GP 90 EVH отдаёт большую ёмкость, чем при температуре +30 °С, и это является одной из причин применения систем охлаждения на АБ этого типа.
1.3.6. Метод Хокси
Метод Хокси [80] позволяет количественно оценить работу аккумуляторной батареи при ее нагружении изменяющимся во времени током, например, на электромобиле. В основе метода лежит соотношение Пейкерта (1.33). На основе экспериментальных данных было получено уравнение:

(1.38)
где 11,12 ... 1:- значения токов на участках графика разряда I=f(t);