К выбору параметров аккумуляторной батареи гибридного автомобиля категории М₁

Обоснование. Для оптимизации работы силовой установки гибридного автомобиля необходим правильный выбор параметров его тяговой аккумуляторной батареи, которые в значительной степени влияют на алгоритм управления и зарядно-разрядный баланс. Наличие методики, позволяющей обоснованно осуществить такой выбор в зависимости от характеристик целевого автомобиля, условий и режимов его эксплуатации, даст возможность повысить показатели энергоэффективности. Цель - разработка методики расчёта параметров тяговой аккумуляторной батареи гибридного автомобиля c применением энергетического зарядно-разрядного баланса его силовой установки. Методы. Предложена математическая модель зарядно-разрядного энергетического баланса, с использованием которой можно произвести соответствующие расчёты по количеству энергии, затраченной силовой установкой при движении автомобиля по этапам европейского городского цикла, и проанализировать различные алгоритмы управления ею на предмет достижения максимальной энергоэффективности, а также произвести подбор ёмкости и мощности тяговой батареи. Основой для расчётов послужил цикл, описанный в Правилах ООН № 83. Результаты. Рассмотрен процесс накопления энергии в тяговой аккумуляторной батарее, указаны критерии выбора алгоритма работы силовой установки автомобиля. Определена энергия движения автомобиля в городском цикле с учётом времени работы агрегатов и рассчитан зарядно-разрядный энергетический баланс, что, в свою очередь, позволило найти должную ёмкость батареи. Установлено, что значение заряженности батареи в конце цикла должно быть равно первоначальному значению, что позволяет использовать батарею меньшей ёмкости и обеспечить максимальную энергоэффективность силовой установки. Также по результатам расчётов вынесены рекомендации, касающиеся оптимизации удельных энергетических и массогабаритных показателей батареи. Заключение. Предложенная методика позволяет осуществить обоснованный выбор параметров силовой установки гибридного автомобиля для обеспечения её энергоэффективности.

Background: To optimize the operation of a hybrid vehicle power plant, it is necessary to correctly select the parameters of its traction battery, which significantly affect the control algorithm and charge-discharge balance. The presence of a methodology that allows one to make a reasonable choice depending on the characteristics of the target vehicle, the conditions and modes of its operation will make it possible to increase energy efficiency indicators.Aims: The work aim was to develop a methodology for calculating the parameters of a hybrid vehicle traction battery using the energy charge-discharge balance of its power plant.Matherials and methods: A mathematical model of the charge-discharge energy balance has been proposed. Using this model, it is possible to make appropriate calculations on the amount of energy expended by the power plant when a vehicle moving through the stages of the European urban cycle, and analyze various algorithms for controlling it to achieve maximum energy efficiency, as well as select capacity and pover of traction battery. The basis for the calculations was the cycle described in UN Regulation No. 83.Results: The process of energy accumulation in a traction battery is considered, and criteria for choosing an algorithm for the operation of the vehicle’s power plant are indicated. The energy of vehicle movement in the urban cycle was determined, taking into account the operating time of the units, and the charge-discharge energy balance was calculated, which, in turn, made it possible to find the proper battery capacity. It has been established that the battery charge value at the end of the cycle should be equal to the initial value, which allows the use of a lower capacity battery and ensure maximum energy efficiency of the power plant. Also, based on the calculation results, recommendations were made regarding the optimization of the specific energy and weight-size parameters of the battery.Conclusions: The proposed methodology allows for a reasonable choice of а hybrid vehicle power plant parameters to ensure its energy efficiency.