Proceedings of Petersburg Transport University Proceedings of Petersburg Transport University Известия Петербургского университета путей сообщения 1815-588X 2658-6851 57811 10.20295/1815-588X-2023-1-207-221 Современные технологии - транспорту HIGH TECHNOLOGIES FOR TRANSPORT Современные технологии - транспорту Research of Lithium-Ion Battery Characteristics Исследование характеристик литий-ионной аккумуляторной батареи Борисов Павел Владимирович Borisov Pavel Vladimirovich Воробьев Александр Алфеевич Vorob'ev Aleksandr Alfeevich nttk@pgups.ru

доктор технических наук;

doctor of technical sciences;

 Константинов Константин Валерьевич Konstantinov Konstantin Valer'evich

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Самаркина Ирина Константиновна Samarkina Irina Konstantinovna

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I Санкт-Петербург Россия Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University St. Petersburg Russian Federation Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I Санкт-Петербург Россия Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University St. Petersburg Russian Federation Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет им. В.И. Ульянова (Ленина) Санкт-Петербург Россия St. Petersburg State Electrotechnical University named after A.I. Ulyanov (Lenin) St. Petersburg Russian Federation Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I Санкт-Петербург Россия Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University St. Petersburg Russian Federation 20 03 2023 20 03 2023 20 1 207 221 19 03 2023 https://izvestiapgups.editorum.ru/en/nauka/article/57811/view

Цель: Проведение исследования по получению данных, связывающих напряжение литий-ионной аккумуляторной батареи с возмущающими воздействиями протекающего тока, синтез схемы замещения накопителя, получение алгоритма расчета параметров элементов схемы замещения по экспериментальным данным с последующей проверкой адекватности модели. Методы: Прогнозирование работы батареи, не соответствующее реальной, при синтезе схем замещения. Эквивалентно-схемные модели ячеек дают представление о состоянии аккумулятора, хотя и не обладают всеми характеристиками физической модели. Результаты: Рассмотрен алгоритм синтеза схемы замещения литий-ионной аккумуляторной батареи, проведен физический эксперимент по нахождению параметров схемы замещения, составлена математическая модель по результатам исследования, подтверждена ее адекватность. Практическая значимость: Проведенное исследование дало возможность отработки алгоритма расчета параметров для формирования алгоритма функциональной диагностики литий-ионных аккумуляторных батарей.

Purpose: To conduct research on obtaining data, that ties lithium-ion battery voltage to perturbing effects of current flow, to synthesize accumulator equivalent circuit, to obtain algorithm for calculating element parameters for accumulator equivalent circuit on experimental data basis with subsequent check of the model adequacy. Methods: Prognosing battery work that doesn’t correspond to real one at accumulator equivalent circuit synthesis. Equivalent-circuit models of cells plays a battery state though they do not possess all characteristics of physical model. Results: Algorithm for lithium-ion battery equivalent circuit synthesis has been considered, physical experiment on finding accumulator equivalent circuit parameters was conducted, mathematical model on the research results has been compiled and its adequacy has been confirmed. Practical significance: The pursued study made it possible to work out algorithm for calculating parameters to form the algorithm of lithium-ion battery functional diagnosis.

 Литий-ионная аккумуляторная батарея функциональная диагностика схема замещения внутреннее сопротивление аккумулятора Lithium-ion battery functional diagnostics equivalent circuit internal resistance of the battery

Хандорин М. М. Оценка остаточной емкости литий-ионного аккумулятора в режиме реального времени / М. М. Хандорин, В. Г. Букреев // Электрохимическая энергетика. - 2014. - Т. 14. - № 2. - C. 78-84. Handorin M. M. Ocenka ostatochnoy emkosti litiy-ionnogo akkumulyatora v rezhime real'nogo vremeni / M. M. Handorin, V. G. Bukreev // Elektrohimicheskaya energetika. - 2014. - T. 14. - № 2. - C. 78-84. Бессонов Л. А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи 8-е изд., перераб. и доп. / Л. А. Бессонов. - М.: Высшая школа, 1984. - 559 с. Bessonov L. A. Teoreticheskie osnovy elektrotehniki. Elektricheskie cepi 8-e izd., pererab. i dop. / L. A. Bessonov. - M.: Vysshaya shkola, 1984. - 559 s. Добрего К. В. Моделирование аккумуляторных батарей и их сборок с учетом деградации параметров / К. В. Добрего, Ю. В. Бладыко // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. - 2021. - Т. 64. - № 1. - С. 27-39. - DOI: https://doi.org/10. 21122/1029-7448-2021-64-1-27-39. Dobrego K. V. Modelirovanie akkumulyatornyh batarey i ih sborok s uchetom degradacii parametrov / K. V. Dobrego, Yu. V. Bladyko // Energetika. Izv. vyssh. ucheb. zavedeniy i energ. ob'edineniy SNG. - 2021. - T. 64. - № 1. - S. 27-39. - DOI: https://doi.org/10. 21122/1029-7448-2021-64-1-27-39. Randles J. E. B. Kinetics of rapid electrode reactions / J. E. B. Randles // Discussions of the Faraday Society. - 1947. - Iss. 1. - Pp. 11-19. Randles J. E. B. Kinetics of rapid electrode reactions / J. E. B. Randles // Discussions of the Faraday Society. - 1947. - Iss. 1. - Pp. 11-19. Плетт Г. Л. Системы контроля аккумуляторной батареи / Г. Л. Плетт. - 2015. - С. 61-63. Plett G. L. Sistemy kontrolya akkumulyatornoy batarei / G. L. Plett. - 2015. - S. 61-63. Гнеденков С. В. Импедансная спектроскопия в исследовании процессов переноса заряда / С. В. Гнеденков, С. Л. Синебрюхов // Вестник ДВО РАН. - 2006. - № 5. - C. 6-16. Gnedenkov S. V. Impedansnaya spektroskopiya v issledovanii processov perenosa zaryada / S. V. Gnedenkov, S. L. Sinebryuhov // Vestnik DVO RAN. - 2006. - № 5. - C. 6-16. Gregory L. P. Battery Management Systems / L. P. Gregory // Artech House. - 2015. - Vol. I. - 343 p. Gregory L. P. Battery Management Systems / L. P. Gregory // Artech House. - 2015. - Vol. I. - 343 p. Борисевич А. В. Моделирование литий-ионных аккумуляторов для систем управления батареями: обзор текущего состояния / А. В. Борисевич // Современная техника и технологии. - 2014. - № 5. - URL: https://technology.snauka.ru/2014/05/3542. Borisevich A. V. Modelirovanie litiy-ionnyh akkumulyatorov dlya sistem upravleniya batareyami: obzor tekuschego sostoyaniya / A. V. Borisevich // Sovremennaya tehnika i tehnologii. - 2014. - № 5. - URL: https://technology.snauka.ru/2014/05/3542. Зевеке Г. В. Основы теории цепей: учебник для вузов. 4-е изд., перераб. / Г. В. Зевеке, П. А. Ионкин, А. В. Нетушил и др. - М.: Энергия, 1975. - 752 с. Zeveke G. V. Osnovy teorii cepey: uchebnik dlya vuzov. 4-e izd., pererab. / G. V. Zeveke, P. A. Ionkin, A. V. Netushil i dr. - M.: Energiya, 1975. - 752 s. ГОСТ Р МЭК 61960-2007. Аккумуляторы и аккумуляторные батареи, содержащие щелочной и другие некислотные электролиты. Аккумуляторы и аккумуляторные батареи литиевые для портативного применения. - М.: Стандартинформ, 2008. - 11 с. GOST R MEK 61960-2007. Akkumulyatory i akkumulyatornye batarei, soderzhaschie schelochnoy i drugie nekislotnye elektrolity. Akkumulyatory i akkumulyatornye batarei litievye dlya portativnogo primeneniya. - M.: Standartinform, 2008. - 11 s. Шестеркин А. Н. Система моделирования и исследования радиоэлектронных устройств Multisim 10 / А. Н. Шестеркин. - М.: ДМК Пресс, 2015. - 943 с. Shesterkin A. N. Sistema modelirovaniya i issledovaniya radioelektronnyh ustroystv Multisim 10 / A. N. Shesterkin. - M.: DMK Press, 2015. - 943 s.