Улучшение эксплуатационных характеристик многоэлементного литий-ионного накопителя для объектов автономного электротранспорта путем совершенствования процесса балансировки тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.03, кандидат наук Сердечный, Денис Владимирович

• Сердечный, Денис Владимирович
• кандидат наук
• 2018

Оглавление диссертации кандидат наук Сердечный, Денис Владимирович

ВВЕДЕНИЕ............................................................................ 5

1. ОБЗОР РЕЖИМОВ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ МНОГОЭЛЕМЕНТНОГО ЛИТИЙ-ИОННОГО НАКОПИТЕЛЯ В ОБЪЕКТАХ АВТОНОМНОГО ЭЛЕКТРОТРАНСПОРТА И ПРОБЛЕМЫ ИХ ОБЕСПЕЧЕНИЯ.............................................................................. 13

1.1. Проблема распределения и накопления электроэнергии в электроснабжающих комплексах автономных объектов............................. 13

1.2. Накопитель энергии в системах автономного электротранспорта.... 16

1.3. Химические источники тока - базовый элемент накопителя электроэнергии............................................................................................... 19

1.4. Особенности эксплуатация и моделирования литий-ионного аккумулятора.................................................................................. 36

Выводы по главе 1..................................................................... 48

2. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ НАКОПИТЕЛЕМ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ НА БАЗЕ МНОГОЭЛЕМЕНТНОЙ ЛИТИЙ-ИОННОЙ БАТАРЕИ............................................................. 49

2.1. Особенности функционирования многоэлементного литий-ионного аккумулятора................................................................................ 49

2.2. Структура системы обеспечения режимов функционирования многоэлементной литий-ионной батареи................................................ 55

2.3. Разработка компьютерной модели системы контроля и управления многоэлементной литий-ионной батареи................................................. 60

2.4. Повышение точности определения состояния уровня заряда накопителя энергии, как основа улучшения качества его режимов функционирования......................... 66

Выводы по главе 2.................................................................... 75

3. УПРАВЛЕНИЕ РЕЖИМОМ БАЛАНСИРОВКИ МНОГОЭЛЕМЕНТНЫХ ЛИТИЙ-ИОННЫХБАТАРЕЙ, НАПРАВЛЕННОГО

НА УЛУЧШЕНИЕ ИХ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК......... 76

3.1. Способы балансировки многоэлементного литий-ионного накопителя..................................................................................... 76

3.2. Определение параметров балансировочного процесса, реализуемого пассивным способом....................................................... 86

3.3. Разработка алгоритма управления зарядным и балансировочным процессами многоэлементного литий-ионного накопителя.......................... 88

3.4. Совершенствование процесса балансировки, направленного на улучшение эксплуатационных характеристик многоэлементного литий-ионного накопителя энергии................................................................ 93

Выводы по главе 3.................................................................... 98

4. РЕАЛИЗАЦИЯ АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ И МОНИТОРИНГА ЛИТИЙ-ИОННЫХ НАКОПИТЕЛЕЙ ДЛЯ ОБЪЕКТОВ АВТОНОМНОГО ЭЛЕКТРОТРАНСПОРТА.................................................................. 99

4.1. Схемотехнические решения системы обеспечения функционирования накопителя энергии складского электротранспорта........................................................................... 99

4.2. Результаты экспериментальных испытаний алгоритмов зарядного процесса многоэлементного литий-ионного аккумулятора......................... 101

4.3. Экспериментальная проверка методики определения фактического уровня заряда.................................................................................. 107

4.4. Практические рекомендации повышения эффективности эксплуатации многоэлементного литий-ионного накопителя складского электротранспортного средства.......................................................... 109

Выводы по главе 4.................................................................... 110

ЗАКЛЮЧЕНИЕ........................................................................ 111

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ........................................................... 113

ПРИЛОЖЕНИЯ А-В.................................................................. 123

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Улучшение эксплуатационных характеристик многоэлементного литий-ионного накопителя для объектов автономного электротранспорта путем совершенствования процесса балансировки»

ВВЕДЕНИЕ

С каждым годом «зеленая» энергетика обеспечивает все большую часть потребностей в энергоресурсах ведущих экономик мира. В ряде регионов Европы и Северной Америки в последнее время актуальна задача не производства энергии, а ее эффективного накопления и распределения. Потенциал альтернативной энергетики в России, особенно энергосбережения и энергоэффективности, а также возобновляемых источников энергии, огромен [33].

В перспективе развития мощностей возобновляемых источников энергии Россия благодаря своему географическому расположению имеет ряд преимуществ для развития всех видов альтернативных источников энергии: Дальний Восток -геотермальная энергетика, северное и восточное побережье - приливная энергетика и ветрогенерация; Якутия, Восточная Сибирь - территории с высокой инсоляцией - например. Также значительная территория РФ относится к несетевой энергетике - это Дальний Восток, Якутия, Западная Сибирь, Приполярный Урал, Архангельская область, Мурманская область. В системах энергораспределения на этих территориях особую роль играет накопитель энергии.

По прогнозам «Федеральная сетевой компания» объем парка электрического транспорта (в том числе муниципального и коммерческого) в Москве и Московской области превысит 100 000 единиц техники [5].

Одним из факторов, обеспечивающих такой благоприятный сценарий, является наличие программы развития зарядной инфраструктуры на всей территории России. Создание и расширение сети электрозаправок входит в число приоритетных направлений деятельности ПАО «Россети». Компания последовательно реализует Всероссийскую программу развития зарядной инфраструктуры с целью создания условий для внедрения автономного общественного и частного электротранспорта [35].

Немаловажную роль для комфортной эксплуатации электрического транспортного средства играет энергоэффективность накопителя энергии.

Интеллектуальные алгоритмы управления многоэлементной аккумуляторной батареи позволят увеличить разрядное время накопителя, а следовательно и пробег ТС до подзарядки, сократить время зарядки ТС и расход электроэнергии, затрачиваемый на этот процесс [55, 74, 81, 95].

Большинство современных накопителей энергии реализованы на базе свинцово-кислотных аккумуляторных батарей [21, 51, 63, 72]. Эксплуатация их подразумевает регулярное обслуживание, наличие специальных зарядных комнат, содержания специализированного персонала, а также выполнения мероприятий по защите здоровья персонала и охране окружающей среды, что влечет за собой значительные расходы [4, 8-9, 17]. Развитие технологий в области накопления энергии позволило создать новый тип тяговых батарей - литий-ионная батарея [22, 23]. Она по целому ряду характеристик превосходит кислотную батарею [48]. Однако, при эксплуатации литий-ионных батарей возникает ряд трудностей. Для предотвращения выхода аккумулятора из строя необходимо контролировать ряд параметров: ток, критическое напряжение на ячейках, температуру [56, 42, 92, 93].

Вследствие отличия некоторых параметров отдельных литий-ионных аккумуляторов (внутренне сопротивление, фактическая емкость), в процессе эксплуатации многоэлементной батареи растет разница фактических емкостей отдельных ячеек и уровней их напряжений (эффект разбаланса), таким образом происходит снижение фактической емкости всего накопителя [40, 89, 96].

Решить вышеуказанные проблемы предлагается при помощи программно-аппаратного комплекса по контролю над параметрами многоэлементной литий ионной батареи, который будет производить непрерывный контроль над параметрами накопителя и проводить балансировку аккумуляторных ячеек в процессе заряда и эксплуатации [43, 44, 83, 98].

Вопросы по разработке, моделированию, проектировке, а также эксплуатации электротехнических комплексов на базе литий-ионных аккумуляторов остаются актуальными в настоящее время. Решению проблем производства аккумуляторных ячеек со стабильными и схожими

характеристиками в рамках одной серии, разработки достоверных моделей одиночных и многоэлементных батарей, повышению энергоэффективности и надежности электротехнических комплексов с применением литий-ионной технологии посвящено широкое множество научных работ зарубежных и отечественных ученых. Среди них следует отметить труды А.П. Бурмана, В.С. Багоцкого, А.В. Бажинова, С. Мелентьева, Д. Лебедева, И.А. Кедринского, В.Г. Яковлева, G. Pistoia, S. Moore, J. Tarascón, Q. Wang, H. Rahimi, V. Subramanian, V. Ramadesigan, X. Hu, T. Huria, O. Tremblay и многих других.

Таким образом, решение актуальной задачи повышения энергоэффективности многоэлементной литий-ионной аккумуляторной батареи связано с разработкой электротехнического комплекса, реализующего, с одной стороны, непрерывный контроль над параметрами накопителя, а с другой, балансировку аккумуляторных ячеек в процессе заряда и эксплуатации, направленную на повышение фактической емкости многоэлементной батареи.

Целью работы является повышение эффективности электротехнических комплексов на базе многоэлементной литий-ионной аккумуляторной батареи за счет увеличения ее фактической емкости путем реализации ограниченного числа балансировочных циклов аккумуляторных ячеек на этапе подготовки к эксплуатации в системах электроснабжения автономного электротранспорта.

Задачи исследования. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- провести анализ особенностей эксплуатации литий-ионных аккумуляторных батарей, на основе которого выделить ключевые контролируемые параметры многоэлементного накопителя энергии;

- определить структуру, сформулировать выполняемые функции и рабочие режимы системы, производящей контроль и управление многоэлементной литий-ионной аккумуляторной батареей;

- разработать математическую модель системы контроля и управления (СКУ) многоэлементной литий-ионной аккумуляторной батареи и алгоритмы

управления процессами эксплуатации литий-ионного накопителя, повышающие его энергоэффективность;

- определить ключевые параметры зарядного процесса и исследовать их влияние на эксплуатационные характеристики многоэлементного накопителя;

- разработать методику расчета состояния уровня заряда с применением правил нечеткой логики;

- выполнить практические испытания предложенных методик и алгоритмов для электротехнического комплекса с применением накопителя энергии на базе литий-ионных батарей с расчетом показателей эффективности.

Объект и предмет исследования. Объектом исследования является электротехнический комплекс, в составе которого присутствует многоэлементная литий-ионная аккумуляторная батарея. Предметом исследования является методики и алгоритмы управления функционированием многоэлементной литий -ионной аккумуляторной батареи.

Методы исследования. Поставленные задачи решались путем проведения лабораторных экспериментов на многоэлементных литий-ионных накопителях различной конфигурации. В работе использованы методы математического моделирования, методы управления сложными объектами с использованием нечетких правил, экспериментальные испытания разработанных технических решений. Математическое моделирование проводилось в среде MATLAB/Simulink.

Достоверность полученных в работе научных результатов, выводов обеспечивается корректным использованием применяемого математического аппарата и методов математического моделирования, результатами лабораторных исследований. Справедливость выводов относительно адекватности используемых математических моделей подтверждается экспериментальными (полигонными) исследованиями разработанного технического устройства.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Разработан алгоритм межэксплуатационного заряда с процессом балансировки, повышающий эффективность энергообеспечения автономных объектов.

2. Построена компьютерная модель системы контроля и управления накопителем энергии на базе многоэлементной литий-ионной аккумуляторной батареи, позволяющая определить близкие к оптимальным параметры процесса балансировки, такие как разбаланс, потери и время заряда.

3. Разработана методика выбора количества циклов балансировки многоэлементной литий-ионной аккумуляторной батареи, обеспечивающая увеличение максимального времени ее разряда, с одной стороны, и уменьшенный размах напряжений заряжаемых ячеек, с другой.

4. Предложена методика улучшения оценки уровня заряда многоэлементной литий-ионной аккумуляторной батареи с применением правил нечеткого вывода, основанная на обработке экспериментальных значений разрядного тока, уровней напряжений ячеек накопителя и текущей величины заряда.

Практическая ценность работы заключается в следующем:

- разработано и реализовано схемотехническое решение системы контроля и управления многоэлементной литий-ионной аккумуляторной батареи, обеспечивающий контроль параметров и управление режимами работы накопителя малого коммерческого электротранспорта;

- разработанные математические модели многоэлементной литий-ионной аккумуляторной батареи и системы ее контроля и управления могут быть использованы при проектировании накопителей энергии для электропитания автономных объектов различного назначения;

- предложенная методика оценки состояния уровня заряда на базе нечетких правил увеличивает точность определения остаточной емкости многоэлементного литий-ионного накопителя энергии на 5-7%.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Количество циклов балансировки и величина балластного сопротивления оказывает влияние на эксплуатационные характеристики многоэлементной литий-ионной батареи. Изменяя значения параметров зарядного процесса возможно заряжать накопитель за заданное время при этом обеспечивая необходимую продолжительность работы.

2. Методика выбора количества циклов балансировки многоэлементной литий-ионной аккумуляторной батареи, основанная на поиске компромисса между увеличением максимального времени ее разряда, с одной стороны, и уменьшения размаха напряжений заряжаемых ячеек, с другой позволяет оптимизировать соотношения времени зарядки и работы накопителя.

3. По результатам экспериментальных исследований разработана нечеткая модель вывода Мамдани, содержащая 25 правил, позволяющая при вычислении состояния уровня заряда многоэлементной литий-ионной аккумуляторной батареи учесть влияние разрядных токов, уровней напряжений ячеек накопителя и текущей величины заряда.

4. Компьютерная модель системы контроля и управления многоэлементной литий-ионной аккумуляторной батареи позволяет осуществить окончательный выбор элементов электротехнического комплекса для энергоснабжения потребителей на постоянном токе с учетом характеристик накопителя, а также определить оптимальные параметры и режимы эксплуатации.

Методы исследований. Поставленные задачи решались путем проведения лабораторных экспериментов на многоэлементных литий-ионных накопителях различной конфигурации. В работе использованы методы математического моделирования, методы управления сложными объектами с использованием нечетких правил, экспериментальные испытания разработанных технических решений. Математическое моделирование проводилось в среде MATLAB/Simulink.

Реализация и внедрение результатов работы. Разработанные схемотехнические решения, методики и алгоритмы управления признаны

эффективными и внедрены в производственную деятельность ООО «Современные энергетические решения» (г.Москва), ООО «ЛионСистемс» (г.Москва).

Достоверность результатов подтверждается корректностью применяемого математического аппарата и методов математического моделирования, сходимостью результатов вычислительных экспериментов и апробацией разработанных алгоритмов. Справедливость выводов относительно адекватности используемых математических моделей подтверждается экспериментальными (полигонными) исследованиями разработанного технического устройства.

Личный вклад. Постановка задач, методология и алгоритмы их решения, основные научные результаты и положения, изложенные в диссертации, разработаны и получены автором самостоятельно.

Апробация работы. Результаты работы, а также отдельные её разделы докладывались и обсуждались на ХХ1,ХХ11 и XXIII Международных научных конференций студентов, аспирантов и молодых учёных «Ломоносов» (Москва, МГУ, 2014,2015,2016); Международный молодежный конкурс инновационных проектов и стартапов «Потенциал будущего» (Москва, МГУ, 2016), Молодежной научно-практической конференции Россия - Монголия (Иркутск, 2016), XII Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы электронного приборостроения» (Саратов, 2016). Результаты диссертации использовались при выполнении гранта выделяемого «Фондом содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере» победителям конкурса «УМНИК» (договор 12158ГУ/2017). Материалы диссертации опубликованы в 10 научных работах, из них 3 в периодических изданиях по перечню ВАК РФ. В публикациях в соавторстве личный вклад соискателя составляет не менее 70%.

Краткое описание структуры диссертационной работы.

Во введении обоснована актуальность проводимых исследований, сформулированы цель и задачи исследования, обоснованы научная новизна и

практическая значимость результатов, представлены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе рассмотрены вопросы распределения и накопления электроэнергии в электроснабжающих комплексах автономных объектов. По результатам сравнительных исследований эффективности различных химических источников тока в роли базового элемента накопителя энергии, наиболее приемлемыми эксплуатационными характеристиками обладает литий-ионная аккумуляторная батарея, в основе безопасной эксплуатации которой лежит непрерывный контроль основных параметров аккумулятора. Рассмотрены современные способы моделирования литий-ионных аккумуляторных батареи с целью дальнейшего использования при проектировании энергообеспечивающих комплексов на их основе. На основании проведённого анализа, в конце главы сформулирована цель работы и определены задачи исследований.

Во второй главе рассмотрены особенности эксплуатации, а также ключевые измеряемые и контролируемые эксплуатационные параметры многоэлементной литий-ионной аккумуляторной батареи. На основе этого анализа сформулирован перечень функций и режимов работы системы контроля и управления.

Произведен анализ вариантов топологий и современных технических решений по реализации систем контроля и управления для литий-ионных накопителей различных энергетических систем.

Построена компьютерная модель системы контроля и управления накопителем энергии, позволяющая отрабатывать алгоритмы управления и определять близкие к оптимальным эксплуатационные параметры.

Разработана методика по расчету состояния уровня заряда на основе обработки значений разрядных токов, уровней напряжений и продолжительности заряда при помощи правил нечеткого вывода.

В третьей главе сформулирована инженерная задача формирования многоэлементной литий-ионной батареи из ячеек с определенными эксплуатационными параметрами. Рассмотрена проблема разбаланса и

необходимость процедуры балансировки многоэлементной литий-ионной аккумуляторной батареи. Разработана методика выбора количества циклов балансировки многоэлементной литий-ионной аккумуляторной батареи, основанная на поиске компромисса между увеличением максимального времени ее разряда, с одной стороны, и уменьшения размаха напряжений заряжаемых ячеек, с другой.

В четвертой главе проведена экспериментальная проверка разработанных методик и алгоритмов на литий-ионных накопителях различной конфигурации.

Осуществлена экспериментальная проверка предложенной методики выбора оптимального количества балансировочных циклов, по результатам применения которой реализован эффективный балансировочный цикл для конкретного типа многоэлементной литий-ионной батареи.

В заключении сформулированы основные выводы и отражены полученные результаты диссертации, предложено направление дальнейшего развития темы диссертации.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа содержит введение, четыре главы, основные выводы по результатам научных исследований, библиографический список и приложение. Общий объём диссертации 127 страниц, в том числе 64 рисунка, 9 таблиц, список использованной литературы из 100 наименований и приложение из 3 страниц.

1. ОБЗОР РЕЖИМОВ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ МНОГОЭЛЕМЕНТНОГО

ЛИТИЙ-ИОННОГО НАКОПИТЕЛЯ В ОБЪЕКТАХ АВТОНОМНОГО ЭЛЕКТРОТРАНСПОРТА И ПРОБЛЕМЫ ИХ ОБЕСПЕЧЕНИЯ

1.1. Проблема распределения и накопления электроэнергии в электроснабжающих

комплексах автономных объектов

Системы обеспечения электроснабжения с использованием аккумуляторных батарей широко применяются на транспорте, в авиационно-космической и судовой технике, на стационарных объектах, а также в электроэнергетике. В первую очередь обеспечиваются электроэнергией ответственные потребители, среди которых выделяют системы управления, связи и обработки информации, автоматизированные системы управления как технологическими процессами, так и целыми производственными комплексами. Следует отметить прогресс на рынке систем хранения энергии. Технологии систем хранения улучшились, теперь они способны аккумулировать энергию от разных возобновляемых источников. Главной темой вокруг таких хранилищ энергии является проблема накопления, в связи с чем актуальный характер приобретает решение задач, связанных с разработкой энергоэффективных автономных накопителей энергии и систем по контролю за их основными параметрами [33].

Нарушения в электроснабжении современных автономных объектов способны привести к авариям, производственным простоям и другим критическим ситуациям и явлениям, в результате которых не исключено появление жертв и значительных материальных потерь.

Для решения указанных проблем необходимы комплексы электротехнических устройств, взаимодействующих между собой в процессе производства, преобразования, передачи и накопления электрической энергии.

Развитие современной электроэнергетики характеризуется прогрессом в области накопления, приводящее не только к значительному росту парка автономного электротранспорта, но и к развитию интеллектуальной распределенной энергетики. Последнее подтверждается появлением

интеллектуальных электрических сетей Бшаг^пё и их базового компонента микрогрид [83]. Структура комплекса микрогрид представлена на Рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 - Структура комплекса микрогрид

Рассматривая вопросы эксплуатации систем электроснабжения, важно учитывать тот факт, что источники энергии и сопутствующее электрооборудование должны вырабатывать столько ресурса, сколько потребуется потребителям. Отличительной особенностью микрогрид является наличие помимо возобновляемых источников также накопителя энергии, который реализуется на базе многоэлементной аккумуляторной батареи. Более того, для решения задач повышения надежности функционирования основных электроэнергетических систем, сокращения потерь энергии в системах, снижение стоимости системных услуг по передаче, распределению и хранению энергии, диспетчеризации, сбыту и др. в качестве приоритетных рассматриваются экономически эффективные средства аккумулирования больших объемов электрической энергии («сетевые аккумуляторы») [33].

С каждым годом интеллектуальная энергетика обеспечивает все большую часть потребностей в энергоресурсах во многих странах мира, особенно Европы и

Северной Америки. Потенциал России, обладающей значительными ресурсами возобновляемой энергии, в этом направлении огромен.

В перспективе развития мощностей возобновляемых источников энергии Россия благодаря своему географическому расположению имеет ряд преимуществ для развития всех видов альтернативных источников энергии: Дальний Восток -геотермальная энергетика, северное и восточное побережье - приливная энергетика и ветрогенерация; Якутия, Восточная Сибирь - территории с высокой инсоляцией - например. Также значительная территория РФ относится к несетевой энергетике - это Дальний Восток, Якутия, Западная Сибирь, Приполярный Урал, Архангельская область, Мурманская область. В системах энергораспределения на этих территориях особую роль играет накопитель энергии.

Возвращаясь к вопросам энергообеспечения автономного электротранспорта отметим, что по прогнозам «Федеральной сетевой компании» объем парка электрического транспорта (в том числе муниципального и коммерческого) в Москве и Московской области превысит 100 000 единиц техники [5].

Одним из факторов, обеспечивающих такой благоприятный сценарий, является наличие программы развития зарядной инфраструктуры на всей территории России. Создание и расширение сети электрозаправок входит в число приоритетных направлений деятельности ПАО «Россети». Компания последовательно реализует Всероссийскую программу развития зарядной инфраструктуры с целью создания условий для внедрения автономного общественного и частного электротранспорта [35].

Тенденция к необходимому увеличению мощности накопителя, постоянное конструктивное совершенствование отдельных аккумуляторных ячеек приводит к формированию достаточно сложных модульных схем накопителей, обеспечение эффективного функционирования которых является актуальной задачей.

1.2. Накопитель энергии в системах автономного электротранспорта

Немаловажную роль для комфортной эксплуатации электрического транспортного средства играет энергоэффективность накопителя энергии. Интеллектуальные алгоритмы управления многоэлементной аккумуляторной батареи позволят увеличить разрядное время накопителя, а следовательно и пробег ТС до подзарядки, сократить время зарядки ТС и расход электроэнергии, затрачиваемый на этот процесс [69, 84, 90].

Разработки с целью создания новых типов электрических аккумуляторов и усовершенствования существующих устройств не прекращаются.

Электрохимические аккумуляторы работают на основе определенных химических реакций. Помимо свинцово-кислотных аккумуляторов отметим такие типы как: никель-кадмиевые, металл-гидридные, литий-ионные, полимер-ионные и др. В последнее время на гибридных автомобилях и электромобилях начали применяться мощные литий-ионные аккумуляторы (Рисунок 1.2).

Рисунок 1.2 - Аккумуляторная батарея в роли накопителя энергии в электрическом и гибридном

транспортном средстве

Помимо меньшего веса и большей удельной ёмкости, в отличие от свинцово-кислотных они позволяют практически полностью использовать свою номинальную ёмкость, считаются более надёжными и имеющими больший срок службы, а их энергетическая эффективность в полном цикле превышает 90%, в то

время как энергетическая эффективность свинцовых аккумуляторов при заряде последних 20% ёмкости может падать до 50% [4, 29].

К недостаткам электрохимических аккумуляторов можно отнести весьма ограниченное число циклов заряда-разряда, и даже при отсутствии активной эксплуатации большинство типов аккумуляторов через несколько лет деградируют, утрачивая свои потребительские свойства. При этом срок службы многих видов аккумуляторов идёт не с начала их эксплуатации, а с момента изготовления. Кроме того, для электрохимических аккумуляторов характерны чувствительность к температуре, длительное время заряда, иногда в десятки раз превышающее время разряда, и необходимость соблюдения методики использования (недопущение глубокого разряда для свинцовых аккумуляторов и, наоборот, соблюдение полного цикла заряда-разряда для металл-гидридных и многих других типов аккумуляторов). Время хранения заряда также довольно ограничено — обычно от недели до года. У старых аккумуляторов уменьшается не только ёмкость, но и время хранения, причём и то, и другое может сократиться во много раз [25, 26].

Большинство современных накопителей энергии реализованы на базе свинцово-кислотных аккумуляторных батарей [21, 51, 63, 72]. Эксплуатация их подразумевает регулярное обслуживание, наличие специальных зарядных комнат, содержания специализированного персонала, а также выполнения мероприятий по защите здоровья персонала и охране окружающей среды, что влечет за собой значительные расходы [4, 8-9, 17]. Развитие технологий в области накопления энергии позволило создать новый тип тяговых батарей - литий-ионная батарея [22, 23]. Она по целому ряду характеристик превосходит кислотную батарею [48]. Однако, при эксплуатации литий-ионных батарей возникает ряд трудностей. Для предотвращения выхода аккумулятора из строя необходимо контролировать ряд параметров: ток, критическое напряжение на ячейках, температуру [56, 42, 92, 93]. Более того, для увеличения мощности и номинального напряжения батареи из отдельных аккумуляторных ячеек

создаются сложные параллельные, последовательные а параллельно-последовательные структуры.

Таким образом, целесообразно внести понятие накопителя электроэнергии на основе аккумуляторных ячеек. Под накопителем будем понимать их многоэлементный набор в совокупности с системой контроля и управления (СКУ), которая не только контролирует основные параметры батареи и входящих в нее аккумуляторов, но и способствует повышению эффективности использования накопителя за счет воздействия на основные процессы, к которым относятся заряд, разряд и балансировка.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Сердечный, Денис Владимирович, 2018 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Багоцкий, В.С. Химические источники тока / В.С. Багоцкий, А.М. Скундин. - М: Энергоатомиздат, 1981. - 360 с.

2. Борисевич, А.В. Моделирование литий-ионных аккумуляторов для систем управления батареями: обзор текущего состояния [Электронный ресурс] /

A.B. Борисевич. - Режим доступа: http://technology.snauka.ru/2014/05/3542.

3. Боченин, В.А. Исследование и разработка модели Li-Ion аккумулятора /

B.А. Боченин, Т.Н. Зайченко // Научная сессия ТУСУР-2012: Материалы Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, Томск, 16-18 мая 2012 г. - Томск: В-Спектр, 2012 - Том 2. -

C. 174-177.

4. Варыпаев, В.Н. Химические источники тока / В.Н. Варыпаев, Дасоян М.А., В.А. Никольский. -М.: Высш. шк., 1990. - 240 с.

5. Всероссийская Программа развития инфраструктуры для электротранспорта [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.fsk-ees.ru/upload/docs/brn_09042013.pdf

6. Гинделис, Я.Е. Химические источники тока: курс лекций / Я.Е. Гинделис.- Саратов: Изд-во Саратовского ун-та, 1984. - 174 с.

7. Григораш, О.В. Автономные источники электроэнергии: состояние и перспективы/ О.В. Григораш, С.В. Божко, А.Ю. Попов. -Краснодар: ВУЦ ВВС, 2012. - 174с.

8. ГОСТ 959-2002 Батареи аккумуляторные свинцовые стартерные для автотракторной техники. Общие технические условия. -М.: ИПК Издательство стандартов, 2004. - 17 с.

9. ГОСТ 29111-91 Свинцово-кислотные стартерные батареи. Часть 1. Общие требования и методы испытаний. - М.: ИПК Издательство стандартов, 2004. - 10 с.

10. ГОСТ 29284-92 Источники тока химические первичные. Методы контроля электрических параметров. - М.: ИПК Издательство стандартов, 2004. -11 с.

11. ГОСТ Р 51977-2002 Моноблоки аккумуляторные пластмассовые. Технические условия. - М.: ИПК Издательство стандартов, 2003. - 16 с.

12. ГОСТ Р 52083-2003 Аккумуляторы никель-железные открытые призматические. Общие технические условия. - М.: ИПК Издательство стандартов, 2003. - 20 с.

13. ГОСТ Р МЭК 60285-2002 Аккумуляторы и батареи щелочные. Аккумуляторы никель-кадмиевые герметичные цилиндрические. - М.: ИПК Издательство стандартов, 2003. - 16 с.

14. ГОСТ Р МЭК 60509-2002 Аккумуляторы и батареи щелочные. Аккумуляторы никель-кадмиевые герметичные дисковые. - М.: ИПК Издательство стандартов, 2003. - 10 с.

15. ГОСТ Р МЭК 60622-2002 Аккумуляторы и батареи щелочные. Аккумуляторыникель-кадмиевые герметичные призматические. - М.: ИПК Издательство стандартов, 2003. - 10 с.

16. ГОСТ Р МЭК 60623-2002 Аккумуляторы и батареи щелочные. Аккумуляторы никель-кадмиевые открытые призматические. - М.: ИПК Издательство стандартов, 2003. - 8 с.

17. ГОСТ Р МЭК 61430-2004 Аккумуляторы и аккумуляторные батареи. Методы испытаний функционирования устройств, предназначенных для уменьшения взрывоопасности. Свинцово-кислотные стартерные батареи. - М.: ИПК Издательство стандартов, 2004. - 7 с.

18. ГОСТ Р МЭК 61436-2004 Аккумуляторы и аккумуляторные батареи, содержащие щелочной и другие некислотные электролиты. Аккумуляторы никель-металлогидридные герметичные. - М.: ИПК Издательство стандартов, 2004. - 10 с.

19. ГОСТ Р МЭК 61951-1-2004 Аккумуляторы и аккумуляторные батареи, содержащие щелочной и другие некислотные электролиты. Портативные

герметичные аккумуляторы. Часть 1. Никель-кадмий. - М.: ИПК Издательство стандартов, 2004. - 19 с.

20. ГОСТ Р МЭК 62133-2004 Аккумуляторы и аккумуляторные батареи, содержащие щелочной и другие некислотные электролиты. Требования безопасности для портативных герметичных аккумуляторов и батарей их них при портативном применении. - М.: ИПК Издательство стандартов, 2004. - 11 с.

21. Каталог электрических погрузчиков [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.vpnn.ru/catalog/wh-equipment/electro/models/#top

22. Кедринский, И.А. Литиевые источники тока / И.А. Кедринский, В.Е. Дмитренко, И.И. Грудянов. -Л.: Энергоатомиздат, 1992. - 240 с.

23. Кедринский, И.А. Li-ионные аккумуляторы / И.А. Кедринский, В.Г. Яковлев. -Красноярск: ИПК Платина, 2002. - 266 с.

24. Коровин, Н.В. Электрохимическая энергетика / Н.В. Коровин. - М.: Энергоатомиздат, 1991. - 263 с.

25. Кромптон, Т. Первичные источники тока / Т. Кромптон. - М.: Мир, 1986. - 326 с.

26. Кромптон, Т. Вторичные источники тока / Т. Кромптон. - М : Мир, 1986. - 302 с.

27. Лазарев, Ю. Моделирование процессов и систем в MATLAB / Ю. Лазарев. Учебный курс. - СПб.: Питер; Киев: Издательская группа BHV, 2005. - 512с.

28. Леоненков, А.В. Нечеткое моделирование в среде MATLAB и fuzzy TECH / А.В. Леоненков. - СПб.: БХВ-Петербург, 2005. - 736 с.

29. Ольшанская, Л.Н. Литиевые источники тока. - Саратов. Изд-во СГТУ, 1999. - 60 с.

30. Патент № 2364992 Российская Федерация. Способ сбалансированной зарядки литий- ионной или литий-полимерной батареи / Роже Пелленк. - Заявл. 10.11.2006; опубл. 20.08.2009, Бюл. № 23.

31. Патент № 2411618 Российская Федерация. Способ эксплуатации литий-ионной аккумуляторной батареи в автономной системе электропитания

искусственного спутника земли / В.В. Коротких, С.Г. Кочура, М.В. Нестеришин. -Заявл. 30.11.2009; опубл. 10.02.2011, Бюл. № 4.

32. Патент № 2496189 Российская Федерация. Способ эксплуатации литий-ионной аккумуляторной батареи / В.В. Коротких, М.В. Нестеришин, С.И. Опенько. - Заявл. 10.11.2011; опубл. 20.10.2013, Бюл. № 29.

33. План мероприятий («дорожная карта») «Энерджинет» национальной технологической инициативы [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http: //www. nti2035. ru/markets/docs/DK energynet. pdf.

34. Производитель вилочных погрузчиков Yale [Электронный ресурс]. -Режим доступа: http://www.yale.com/emea/ru-ru/.

35. Реализации Всероссийской программы развития зарядной инфраструктуры для электротранспорта [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http: //www.rosseti.ru/media/zakupki/electro -2. pdf

36. Сердечный, Д.В. Выбор числа циклов балансировки многоэлементных литий-ионных батарей для систем энергообеспечения автономных объектов / Д.В. Сердечный, Ю.Б. Томашевский // Автоматизация и управление в машино- и приборостроении: сб. науч. трудов. - Саратов: СГТУ, 2016. - C.135-138.

37. Сердечный, Д.В. Модели и алгоритмы управления процессом заряда многоэлементных литий-ионных батарей, повышающие его эффективность / Д.В. Сердечный, Ю.Б. Томашевский // Материалы международной молодежной научно-практической конференции «Россия-Монголия», Иркутск-Улан-Батор, 16 мая-10 сентября 2016 г. - Иркутск: Ин-т географии им. В.Б. Сочавы СО РАН, 2016. - С.204-206.

38. Сердечный, Д.В. Моделирование многоэлементных литий-ионных батарей в энергообеспечивающих комплексах автономных объектов / Д.В. Сердечный, Ю.Б. Томашевский // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия Энергетика. - 2017. - №3. - С.86-94.

39. Сердечный, Д.В. Моделирование процессов заряда многоэлементных литий-ионных батарей / Д.В. Сердечный, Ю.Б. Томашевский // Проблемы управления, обработки и передачи информации (У0ПИ-2015): сб.тр. IV

междунар. науч. конф., посвящ. 85-летию СГТУ им. Гагарина Ю. А., г. Саратов, сент. 2015 г.: в 2 т. - Саратов, 2015. -Т.2. - С.82-85.

40. Сердечный, Д.В. Накопитель для сети Smartgird на базе литий-ионного аккумулятора / Д.В. Сердечный, Ю.Б. Томашевский // Материалы Международного молодежного научного форума «ЛОМОНОСОВ-2015» / XXII Международная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых по фундаментальным наукам «Ломоносов-2015». МГУ: сб.науч.трудов. [Электронный ресурс] - М.: МАКС Пресс, 2015. 2 с. - 1 электрон.опт. диск (DVDROM).

41. Сердечный, Д.В. Определение параметров балансировочного процесса многоэлементных литий-ионных аккумуляторных батарей / Д.В. Сердечный, Ю.Б. Томашевский, // Актуальные проблемы электронного приборостроения АПЭП-2016. - Саратов: Материалы международной научно-технической конференции. - 2016. - С.531-537.

42. Сердечный, Д.В. Особенности эксплуатации накопителя энергии на базе многоэлементной литий-ионной аккумуляторной батареи /Д.В. Сердечный, Ю.Б. Томашевский// Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. - 2017. - №9-10. - С.139-144.

43. Сердечный, Д.В. Повышение эффективности многоэлементных литий-ионных батарей для мобильных систем/ Д.В. Сердечный, Е.О. Смурыгин, Ю.Б. Томашевский // Динамика сложных сетей и их применение в интеллектуальной робототехнике: сб. мат. I междунар. шк.-конф. молодых ученых. -Саратов: ООО «Издательство «Научная книга»», -2017. - С.76-77.

44. Сердечный, Д.В. Управление многомодульной литий-ионной аккумуляторной батареей /Д.В. Сердечный, Ю.Б. Томашевский// XXI Международная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых по фундаментальным наукам «Ломоносов-2014». МГУ: сб.науч.трудов. - М.: МАКС Пресс, 2014. - С.333-334.

45. Сердечный, Д.В. Управление процессом заряда литий-ионных аккумуляторных батарей /Д.В. Сердечный, Ю.Б. Томашевский// Математические

методы в технике и технологиях - MMFr^: сб. трудов XXVII Mеждунар. науч. конф.: в 12 т. Т. 9. - Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т имени Гагарина Ю.А., 2014. -С.7-9.

46. Сердечный, Д.В. Управление процессом заряда многоэлементных литий-ионных аккумуляторных батарей /Д.В. Сердечный, Ю.Б. Томашевский// Измерение. Mониторинг. Управление. ^этроль. - 2Gi7. - №3. - С.115-i23.

47. Сравнение литий-ионных аккумуляторов с различными материалами анода и катода [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://batteryuniversity.com/learn/article/types of lithium ion.

4S. Сравнение типов батарей [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://en.wikipedia.org/wiki/Comparison_of_battery_types.

49. Схемы зарядок литий-ионных аккумуляторов [Электронный ресурс]. -Режим доступа: http://electro-shema.ru/chertezhi/zaryadka-dlya-li-ion-

akkumulyatorov.html.

5G. Теньковцев, В.В. Основы теории и эксплуатации герметичных никель-кадмниевых аккумуляторов / В.В. Теньковцев, Б.И. Центер. -Л :Энергоатомиздат, i9S5. - 96 с.

51. Химические источники тока: Справочник / Под ред. Н.В. ^ровина и

A.M. Скундина. - M.: Изд-во MЭИ, 2003. - 740 с.

52. Указания по эксплуатации [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://en.winston-battery.com/index.php/products/power-battery/item/wb-

lyp3 GGaha?category_id= i 76%2G .

53. Элементы электрохимии. Химические источники тока / Ф.З. Бадаев,

B.А. Батюк, В.Н. Горячева, Л.К Харитонова. - M.: Изд-во ЖГТУ им. Н.Э. Баумана, 1993. - 72 с.

54. Adaptive estimation of state of charge for lithium-ion batteries / H. Fang, Y. Wang, Z. Sahinoglu, T. Wada, S. Hara //American Control Conference (ACC), 2Gi3. - IEEE, 2Gi3. - Р. 34S5-349i.

55. Advanced Lithium-Ion Batteries for Plug-in Hybrid-Electric Vehicles / P. Nelson, K. Amine, A. Rousseau, H. Yomoto // International Electric Vehicles Symposium, EVS-23, Anaheim, CA, 2007.

56. Andrea, D. Battery Management Systems for Large Lithium-ion Battery Packs / D.Andrea. -Norwood: Artech House, 2010. - 303 p.

57. Battery Management Systems: Accurate State-of-Charge Indication for Battery-Powered Applications. / V. Pop, H. Bergveld, D. Danilov, P. Regtien, P. Notten // Philips Research Book Series. Springer. - 2008. - V. 9. - P.24-37.

58. Battery Management System: An Overview of its Application in the Smart Grid and Electric Vehicles / H. Rahimi, U. Ojha, F. Baronti, M. Chow // Industrial Electronics Magazine. - 2013. -V.7. - №2. - P.4-16.

59. Berndt, D. Maintenance-free Batteries Lead-Acid. Nickel-Cadmium. NickelMetal Hydride A Handbook of Battery Technology / D. Berndt. Taunton :Research Studies Press, 1997. -496 p.

60. Characterization of the Cathode Electrolyte Interface in Lithium Ion Batteries by Desorption Electrospray Ionization Mass Spectrometry / Y.M. Liu, B.G. Nicolau, J.L. Esbenshade, A.A. Gewirth // Analytical Chemistry. - 2016. -№ SS (14). - Р. 7171-7177.

61. Comparative Issues of Cathode Materials for Li-Ion Batteries / C. Julien, A. Mauger, K. Zaghib, H. Groult // Inorganics. - 2014. № 2. - Р. 132-154.

62. Comparison of Battery Types [Электронный ресурс] Википедия. - Режим доступа: https://en.wikipedia.org/wiki/Comparison of battery types.

63. Crompton, ^R. Battery Reference Book / ^R. Crompton— Newnes, Butterworth-Heinemann, 2000. - 761 p.

64. He, H. Evaluation of Lithium-Ion Battery Equivalent Circuit Models for State of Charge Estimation by an Experimental Approach / H. He, R. Xiong, J. Fan // Energies. - 2011. - V. 4. - №. 4. - P. 5S2-59S.

65. High Fidelity Electrical Model with Thermal Dependence for Characterization and Simulation of High Power Lithium Battery Cells / T. Huria,

M. Ceraolo, J. Gazzarri, R. Jackey // International Electric Vehicle Conference, 4-8 March, 2012, Greenville, USA, 2012. - P. 1-8.

66. Hongwen, H. Evaluation of Lithium-Ion Battery Equivalent Circuit Models for State of Charge Estimation by an Experimental Approach / H. Hongwen, R. Xiong, J. Fan // Energies. - 2011. - №.4. - P. 582-598.

67. Hu, X. A Comparative Study of Equivalent Circuit Models for Li-ion Batteries / X. Hu, S. Li, H. Peng // Journal of Power Sources. - 2012. - №. 198. -P. 359-367.

68. Johnson, V.H. Temperature-dependent battery models for high-power lithium-ion batteries/ V.H. Johnson, A.A. Pesaran, T. Sack// 17th Annual Electric Vehicle Symposium (EVS-17), Montreal, October 15-18, 2000.

69. Keyser, M. Charging Algorithms for Increasing Lead Acid Battery Cycle Life for Electric Vehicles / M. Keyser, , A. Pesaran, M. Mihalic // 17th Annual Electric Vehicle Symposium (EVS-17), Montreal, October 15-18, 2000.

70. Lee, J. Li-ion Battery SOC Estimation Method Based on the Reduced Order Extended Kalman Filtering / J. Lee, O. Nam, B. Cho //Journal of Power Sources. -2007. - V.174. - №1. - P.9-15.

71. Li-ion Battery Parameter Estimation for State of Charge / X. Tang, X. Mao, J. Lin, B. Koch //American Control Conference (ACC), 2011. - IEEE, 2011. - P. 941946.

72. Linden, D. Handbook of Batteries / D. Linden. - N.Y.: McGraw-Hill, Professional, 2001. - 1200p .

73. Long, C. White Reduction of Model Order Based on Proper Orthogonal Decomposition for Lithium-Ion Battery Simulations / C. Long, E. Ralph // The Electrochemical Society. -2009. - V.156. -№3. - P.154-161.

74. Manganese Type Lithium Ion Battery for PEV and HEV Use / H. Horiba, K. Hironaka, T. Matsumura, T. Kai, M. Koseki, Y. Muranaka // 17th Annual Electric Vehicle Symposium (EVS-17), Montreal, October 15-18, 2000.

75. Mathematical Model Reformulation for Lithium-Ion Battery Simulations: Galvanostatic Boundary Conditions / V. Subramanian, V. Boovaragavan,

V. Ramadesigan, M. Arabandi // The Electrochemical Society. - 2009. - V.156. - №4. - P.260-271.

76. Melentjev, S. Overview of Simplified Mathematical Models of Batteries. Topical Problems of Education in the Field of Electrical and Power Engineering / S. Melentjev, D. Lebedev // Doctoral school of energy and geotechnology. - Parnu. -2013. - № 7. - P. 231-235.

77. Model-based state of charge estimation and observability analysis of a composite electrode lithium-ion battery/ A. Bartlett, J. Marcicki, S. Onori, G. Rizzoni, X. Yang, T. Miller // 52nd IEEE Conference on Decision and Control (CDC), 2013. -IEEE, 2013. - P. 7791-7796.

78. Modeling and Simulation of Lithium-Ion Batteries from a Systems Engineering Perspective / V. Ramadesigan, P. Northrop, D. Sumitava, S. Santhanagopalan, R. Braatz, R. Subramaniana // The Electrochemical Society. -2012. - V.159. - №3. - P.31-45.

79. Moore, S. Review of Cell Equalization Methods for Lithium Ion and Lithium Polymer Battery Systems / S. Moore, P. Schneider // Society of Automotive Engineers. - 2001. - №1. - P.9-13.

80. Moura, S.J. Adaptive Partial Differential Equation Observer for Battery State-of-Charge/State-of-Health Estimation Via an Electrochemical Model / S.J. Moura, N.A. Chaturvedi, M. Krstic //Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control. - 2014. - V.136. - №. 1. - P. 011015/1-11.

81. Performance of Saft Li-Ion Batteries for Electric Vehicles / Ph. Blanchard, D. Cesbron, G. Rigobert, G. Sarre // 17th Annual Electric Vehicle Symposium (EVS-17), Montreal, October 15-18, 2000.

82. Piccolino, M. The Bicentennial of the Voltaic Battery (1800-2000): the Artificial Electric Organ/. M.Piccolino // Trends Neurosci. -2000. - № 23. - P.147-151.

83. Pistoia, G. LithiumIon Batteries: Advances and Applications / G. Pistoia. Amsterdam: Elsevier Publ. 2013. - 634 p.

84. Porous Polymer Electrolyte Li-Ion Battery with Superior Performance / M. Okada, H. Yasuda, M. Yamachi, E. Yagasaki, S. Hashizume // 16th Electric Vehicle Symposium (EVS16), Beijing, October, 1999.

85. Rahimian, S.K. Comparison of Single Particle and Equivalent Circuit Analog Models for a Lithium-Ion Cell / S.K. Rahimian, S. Rayman, R.E. White //Journal of Power Sources. - 2011. - V.196. - №20. - P.8450-8462.

86. Rahmoun, A. Modelling of Li-Ion Batteries Using Equivalent Circuit Diagrams / A. Rahmoun, H. Biechl //Przeglad elektrotechniczny. - 2012. - V.88. - №7. - P.152-156.

87. Samsung INR18650 Li-ion (Lithium ion) power tool batteries [Электронный ресурс] Samsung SDI. - Режим доступа: http://www.samsungsdi.com/lithium-ion-battery/power-devices/power-tool.html

88. Santhanagopalan, S. Online Estimation of the State of Charge of a LithiumIon Cell / S. Santhanagopalan, R. White // Journal of Power Sources. - 2006. - V.161. -№. 2. - P.1346-1355.

89. Serdechnyy, D.V. Managing lithium-ion battery /D.V. Serdechnyy // Working to Progress: материалы междунар. науч.-практ. конф., г. Саратов, 15-16 мая 2014 г. - Саратов, 2014. - С.143-145.

90. Sexton, E. Improved Charge Algorithms for Valve Regulated Lead Acid Batteries / E. Sexton //Proceedings of the 15th Annual Battery Conference on Applications and Advances, Long Beach, California, January 11-14, 1999. - P.211-216.

91. State Estimation of a Reduced Electrochemical Model of a Llithium-Ion Battery / R. Klein, N. Chaturvedi, J. Christensen, J. Ahmed, R. Findeisen, A. Kojic //American Control Conference (ACC), 2010. - IEEE, 2010. - P. 6618-6623.

92. Tarascon, J. Issues and Challenges Facing Rechargeable Lithium Batteries / J. Tarascon, M. Armand // Nature. - 2001. - №414. - Р.359-367.

93. Thermal Runaway Caused Fire and Explosion of Lithium Ion Battery / Q. Wang, P. Ping, X. Zhao, C. Guanquan, J. Sun, C. Chen // Journal of The Electrochemical Society. - 2011. - №3. - Р.1-25.

94. Tremblay, O. Generic Battery Model for the Dynamic Simulation of Hybrid Electric Vehicles / O. Tremblay, L. Dessaint, A. Dekkiche // Vehicle Power and Propulsion Conference, 2007. - Р.284-289.

95. Tremblay, O. Experimental Validation of a Battery Dynamic Model for EV Applications / O. Tremblay, L. Dessaint // World Electric Vehicle Journal. - 2009. -V.3. - №1. - P.1-10.

96. Van Schalkwijk, W. Advances in Lithium-Ion Batteries/ W. Van Schalkwijk, B. Scrosati. - N.Y.: Springer, 2002. - 513p.

97. Vincent, C. Modern Batteries: An Introduction to Electrochemical Power Sources/ C. Vincent, R. Scrosati. - London: Arnold. - N.Y.: J. Wiley, 1997. - 351p.

98. Weicker, P. A Systems Approach to Lithium-Ion Battery Management / P Weicker. - Artech House Power Engineering, 2014. - 299p.

99. Weng, C. An Open-Circuit-Voltage Model of Lithium-Ion Batteries for Effective Incremental Capacity Analysis / C. Weng, J. Sun, H Peng // Dynamic Systems and Control Conference ASME 2013. - American Society of Mechanical Engineers, 2013.- P. 1-8.

100. White Paper - Dissipative vs. nondissipative balancing (Passive vs. Active balancing) [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://liionbms.com/php/wp passive active balancing.php

ПРИЛОЖЕНИЯ А-В

Гли©н

системе

t-mail info I/ lioinsvicmi ni Ulm llUnSXStCIIU fll

УТВЕРЖДАЮ

Генеральный директор

■ ч

/Дрыгин М Ю

10» августа 2017 г

АКТ ВНЕДРЕНИЯ

Настоящим актом подтверждается, что в ООО «ЛионСистемс» при разработке накопителей энергии LS-LFP48300 емкостью ЗООАч для электропогрузчика Yale HRP 15 VT (SWB) была использована методика выбора количества циклов балансировки многоэлементной литий-ионной аккумуляторной батареи и применен алюритм оценки уровня заряда литий-ионного накопителя на базе правил нечеткого вывода, являющиеся результатами диссертационной работ аспирата кафедры «Системотехника» СТТУ имени Гагарина Ю.А. Сердечного Дениса Владимировича на тему «Улучшение эксплуатационных характеристик многоэлементного литий-ионного накопителя для объектов автономного электротранспорта путем совершенствования процесса балансировки»

Предложенная методика обеспечивает компромисс между увеличением максимального времени разряда многоэлементных накопителей энер1ии на базе литий-жслезофосфатных (LiFeP04) акку муляторов, с одной стороны, и у меньшением размаха напряжений заряжаемых ячеек, с другой Разработанный алгоритм позволил повысить точность расчета фактической емкости акку му ляторной батареи на 5-7%.

Технический директор

(Lit

/Михеев U.M./

ООО «СОВРЕМЕННЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ»

П7437. г. Москва, ул. Академика Лрцимовича, д. 17. пом. V, ком. 8

УТВЕРЖДАЮ

ьный директор анович Е.Э.

п.: л/л. л,г

/ • 22 августа 2017 г.

- в. «ч»,...„Г Т

АКТ

о внедрении в производственный процесс результатов диссертационной работы Сердечного Д.В.

«Улучшение эксплуатационных характеристик многоэлементного литий-ионного накопителя для объектов автономного электротранспорта путем совершенствования

процесса балансировки»

Полученные в работе Сердечного Д.В. результаты приняты ООО «Современные Энергетические Решения» к внедрению в процесс по разработке системы мониторинга состояния литий-ионной аккумуляторной батареи. Форма внедрения представляет собой методологический комплекс, включающий:

1. Компьютерную модель системы контроля и управления многоэлементной литий-ионной аккумуляторной батареи, позволяющая определить параметры процесса балансировки, такие как разбаланс, потери и время заряда для различных конфигураций накопителя энергии.

2. Алгоритм межэксплуатационного заряда с процессом балансировки, повышающий эффективность энергообеспечения ответственных потребителей на постоянном токе.

Результаты испытаний свидетельствуют об адекватности представленной компьютерной модели и эффективности предложенных алгоритмов

Директор обособленного подразделения

_/Кашичкин Ю.В./