Разработка математической модели литий-ионной аккумуляторной батареи и ее сравнение с существующими аналогами

Обоснование. Возросшее со стороны мирового сообщества внимание к проблемам изменения климата сдвигает акценты лидеров автоиндустрии на разработку и массовый выпуск автомобилей, оснащенных электрической силовой установкой. В свою очередь аккумулятор, как наиболее важная и ответственная часть любого электромобиля, нуждается в детальной проработке уже на стадии создания цифрового двойника изделия. Точное предсказание рабочих характеристик будущего аккумулятора и их отслеживание в реальном времени возможно только при наличии качественной математической модели батареи.

Цель работы – исследовать существующие имитационные модели работы литий-ионного аккумулятора, сравнить их результаты с экспериментальными данными и повысить точность благодаря использованию разработанной динамической модели, учитывающей процессы гистерезиса.

Материалы и методы. Моделирование выполнено на основе программы, написанной в Matlab, и в среде Simcenter Amesim, где при помощи компонентов библиотеки electric storage собран виртуальный стенд работы литий-ионных ячеек.

Результаты. Подготовлена модель работы ячейки в Amesim и изложены основные принципы электротермического моделирования аккумуляторного элемента с учетом эффекта гистерезиса. Проведена симуляция моделей в Amesim и Matlab по сценарию нагружения ячейки от реального электродвигателя в условиях движения по городу. Выполнен сравнительный анализ полученных результатов с экспериментальными данными.

Заключение. Практическая ценность исследования заключается в возможности использования предложенной математической модели для разработки систем управления аккумуляторными батареями и оптимизации работы силовой установки электромобилей за счет лучшего качества используемых моделей.