Ученые разработали инновационную имитационную модель, детально описывающую тепловые и электрические процессы в аккумуляторных батареях при различных условиях эксплуатации. Методика включала комплексные этапы: полевые испытания транспорта, сбор и анализ данных, создание и валидацию математической модели деградации батарей.
Гибридная модель для реальных условий
«Наша разработка объединяет физико-химическое моделирование, статистику и нейросети. Ее ключевое преимущество — адаптация к конкретным маршрутам электробусов с учетом климата, режимов зарядки и глубины разряда. Это позволяет в реальном времени оптимизировать работу аккумулятора», — пояснил Никита Мартюшев, доцент Инженерной школы информационных технологий и робототехники.
Масштабные испытания на дорогах
Исследование началось с полномасштабных испытаний электробуса на городских и пригородных линиях. Было выполнено девять заездов, охвативших разные дорожные условия и интенсивность движения. Транспорт работал с частичной и полной загрузкой, развивая скорость до 70 км/ч с обязательными остановками для пассажиров.
Комплексный мониторинг параметров
В ходе экспериментов фиксировались ключевые показатели: уровень заряда батареи, крутящий момент электродвигателей, их температура и частота вращения, температура инверторов, напряжение батареи.
Моделирование деградации и тяговых систем
«На основе данных создана обобщенная схема тягового электрооборудования. Модель включает расчет глубины заряда, симуляцию работы тяговой системы и батареи, оценку тяговых усилий двигателей, — подчеркнул Никита Мартюшев. — Для анализа старения составлена система уравнений, учитывающая влияние температуры, уровня заряда и токов на потерю емкости».
Оптимальные условия и решения
Результаты выявили сильное влияние температуры: рост на 15°C сокращает ресурс на 30%, а при 43°C срок службы падает вдвое. Токовый режим также критичен: зарядка/разрядка вдвое быстрее нормы снижает ресурс на 30%, вчетверо быстрее — на 47%. Оптимальные условия: заряд 25-65% и температура 20-30°C.
Моделирование подтвердило, что промежуточные зарядные станции на маршрутах эффективно контролируют тепловой режим и значительно замедляют деградацию.
Перспективы развития технологии
«В будущем важно создавать более точные модели, учитывающие распределение температуры внутри батареи и особенности разных типов элементов. Перспективно использование телематики и цифровых двойников для адаптивного управления. Также необходимо учитывать случайность условий эксплуатации и строить вероятностные модели для точного прогноза ресурса в автопарках», — отметил Никита Мартюшев.
В работе участвовали специалисты Инженерной школы информационных технологий и робототехники, Инженерной школы новых производственных технологий, Юргинского технологического института (филиал ТПУ), НГТУ.
Источник: naked-science.ru
