Метод оперативного контролю та управління електрохімічним накопичувачем енергії у складі систем електрозабезпечення транспортних засобів
Loading...
Date
2021
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Український державний університет науки і технологій, м. Дніпро
Abstract
UKR: Мета. Основною метою нашої статті є розробка методу раціонального управління динамічними режимами роботи електрохімічних накопичувачів енергії для підвищення ефективності їх експлуатації у складі систем енергозабезпечення транспортних засобів. Методика. Автори провели огляд світової літератури з теми роботи. Систематизували та класифікували наявні методи управління електрохімічними накопичувачами енергії. Відзначили особливості та можливості їх застосування з урахуванням специфіки експлуатації на транспортних засобах, для яких характерні динамічні режими з непередбачуваними змінами енергетичного балансу, обумовленими неконтрольованими недозарядами та перезарядами. Проведений аналіз наявних методів управління показав, що їх загальним недоліком є використання як інформаційних параметрів для контролю та управління режимами роботи таких параметрів накопичувача, як напруга та робочий струм, значення яких не відповідають поточному енергетичному стану накопичувача у зв’язку зі швидкоплинністю перехідних електрохімічних процесів під час роботи в динамічних режимах. Зроблено висновок про необхідність урахування енергетичних параметрів накопичувачів у процесі управління динамічними режимами, які найбільш повно та об’єктивно відображають його працездатність. Показано перевагу імпульсних методів управління накопичувачами в динамічних режимах роботи перед постійно струмовими методами. Результати. Автори обґрунтували та експериментально підтвердили багатофункціональність розробленого гальваностатичного методу, що дозволяє одночасно проводити контроль поточного енергетичного стану накопичувача та оперативне управління динамічними режимами його роботи із застосуванням спільного критерію контролю та управління–коефіцієнта використання активних матеріалів, інформаційним еквівалентом якого є величина площі під кривою деполяризації на сигналі відгуку накопичувача на тестовий імпульс. Наукова новизна. Уперше запропоновано поєднати функції контролю поточного енергетичного стану накопичувача та оперативного управління динамічними режимами його роботи із застосуванням коефіцієнта використання активних матеріалів. Практична значимість. Отримані результати можуть бути використані для забезпечення оптимального режиму експлуатації накопичувачів енергії у складі систем електропостачання транспортних засобів.
ENG: Method of Operational Control and Management of Electrochemical Energy Storage Device in the Systems of Electricity Supply of Vehicles Purpose. The main purpose of our work is to develop a method of rational control of dynamic operation modes of electrochemical energy storage devices to increase the efficiency of their operation as part of the energy supply systems of vehicles. Methodology. The authors reviewed the world literature on the topic of the work. The existing control methods of electrochemical energy storage devices were systematized and classified. Peculiarities and possi-bilities of their application taking into account the specifics of operation on vehicles, which are characterized by dynamic modes with unpredictable changes in the energy balance due to uncontrolled undercharges and overcharges were taken into account. The analysis of existing control methods showed that their common disadvantage is the use as information parameters to control and manage the operation modes of storage device, such as voltage and operat-ing current, the values of which do not correspond to the current energy state of the device due to the fleeting nature of transient electrochemical processes in the device during operation in dynamic modes. The conclusion is made about the need to take into account the energy parameters of storage devices in the process of managing dynamic modes, which most fully and objectively reflect their performance. The advantage of pulse control methods of stor-age devices in dynamic modes of operation over DC methods is shown. Findings. The authors substantiated and experimentally confirmed the versatility of the developed galvanostatic method, which allows simultaneous control of the current energy state of the storage device and operational management of dynamic modes of its operation us-ing a common criterion of control and management – the utilization factor of active materials, the information equivalent of which is the value of the area under the depolarization curve on the response signal of the device to the test pulse. Originality. For the first time it is proposed to combine the functions of control of the current nergy state of the storage device and operational management of the dynamic modes of its operation with the use of the utilization factor of active materials. Practical value. The obtained results can be used to ensure the optimal opera-tion mode of energy storage in the power supply systems of vehicles.
ENG: Method of Operational Control and Management of Electrochemical Energy Storage Device in the Systems of Electricity Supply of Vehicles Purpose. The main purpose of our work is to develop a method of rational control of dynamic operation modes of electrochemical energy storage devices to increase the efficiency of their operation as part of the energy supply systems of vehicles. Methodology. The authors reviewed the world literature on the topic of the work. The existing control methods of electrochemical energy storage devices were systematized and classified. Peculiarities and possi-bilities of their application taking into account the specifics of operation on vehicles, which are characterized by dynamic modes with unpredictable changes in the energy balance due to uncontrolled undercharges and overcharges were taken into account. The analysis of existing control methods showed that their common disadvantage is the use as information parameters to control and manage the operation modes of storage device, such as voltage and operat-ing current, the values of which do not correspond to the current energy state of the device due to the fleeting nature of transient electrochemical processes in the device during operation in dynamic modes. The conclusion is made about the need to take into account the energy parameters of storage devices in the process of managing dynamic modes, which most fully and objectively reflect their performance. The advantage of pulse control methods of stor-age devices in dynamic modes of operation over DC methods is shown. Findings. The authors substantiated and experimentally confirmed the versatility of the developed galvanostatic method, which allows simultaneous control of the current energy state of the storage device and operational management of dynamic modes of its operation us-ing a common criterion of control and management – the utilization factor of active materials, the information equivalent of which is the value of the area under the depolarization curve on the response signal of the device to the test pulse. Originality. For the first time it is proposed to combine the functions of control of the current nergy state of the storage device and operational management of the dynamic modes of its operation with the use of the utilization factor of active materials. Practical value. The obtained results can be used to ensure the optimal opera-tion mode of energy storage in the power supply systems of vehicles.
Description
С. Плаксін: ORCID 0000-0001-8302-0186, А. Муха: ORCID 0000-0002-5629-4058, Д. Устименко: ORCID 0000-0003-2984-4381, М. Житник: ORCID 0000-0002-1761-678X, Р. Левченко: ORCID 0000-0003-2327-009X, Є. Чуприна: ORCID 0000-0002-0986-1283, О. Голота: ORCID 0000-0002-0282-2767
Keywords
електрохімічний накопичувач енергії, методи управління режимами роботи, імпульсний гальваностатичний метод, сигнал відгуку, коефіцієнт використання активних матеріалів, поєднання функцій контролю та управління, транспортний засіб, electrochemical energy storage device, operating mode control methods, pulsed galvanostatic method, response signal, active material utilization factor, combination of control and management functions, vehicle, КЕТЕМ
Citation
Плаксін С. В., Муха А. М., Устименко Д. В., Житник М. Я., Левченко Р. Ю., Чуприна Є. М., Голота О. О. Метод оперативного контролю та управління електрохімічним накопичувачем енергії у складі систем електрозабезпечення транспортних засобів. Наука та прогрес транспорту. 2021. № 6 (96). С. 39–52. DOI: 10.15802/stp2021/258172.