Гібридний накопичувач електроенергії типу «акумуляторна батарея — суперконденсатор» для мікромобільного електротранспорту
Анотація
Обґрунтовано важливість гібридизації системи живлення електровелосипеда з урахуванням жорстких обмежень щодо кінцевих розмірів та ваги накопичувача. Наведено стислий огляд основних типів топології для гібридизації та проаналізовано переваги й недоліки кожного з них. Обґрунтовано важливість гібридизації системи живлення мікромобільного електротранспорту з урахуванням жорстких обмежень щодо кінцевих розмірів та ваги накопичувача на прикладі електровелосипеда. Наведено огляд основних типів топології для гібридизації та проаналізовано переваги й недоліки кожного з них. Описано можливості використання суперконденсаторів як вторинного джерела гібридної системи. Запропоновано шлях подолання недоліків використання стандартних акумуляторів через їх поєднання із вторинним джерелом. Проведено розрахунки, які підтверджують доцільність використання гібридної системи для поліпшення експлуатаційних умов акумуляторної батареї. На прикладі електровелосипеда представлено алгоритм роботи системи накопичення для можливих режимів його роботи.
Посилання
da Silva Lima L., Quartier M., Buchmayr A. et al. Life cycle assessment of lithium-ion batteries and vanadium redox flow batteries-based renewable energy storage systems. Sustainable Energy Technologies and Assessments, 2021, vol. 46, 101286. https://doi.org/10.1016/j.seta.2021.101286
Hussain S., Ali M.U., Nengroo S.H. et al. Semiactive hybrid energy management system: A solution for electric wheelchairs. Eletronics, 2019, vol. 8, iss. 3. https://doi.org/10.3390/electronics8030345
Li J., Murphy E., Winnick J., Kohl P. A. Studies on the cycle life of commercial lithium ion batteries during rapid charge-discharge cycling. Journal of Power Sources, 2001, vol. 102, iss. 1–2, pp. 294–301. https://doi.org/10.1016/S0378-7753(01)00821-7
Savoye F., Venet P., Millet M., Groot J. Impact of periodic current pulses on li-ion battery performance. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2012, vol. 59, no. 9, pp. 3481–3488. https://doi.org/10.1109/TIE.2011.2172172
Babu T. S., Vasudevan K. R., Ramachandaramurthy V. K. et al. A comprehensive review of hybrid energy storage systems: Converter topologies, control strategies and future prospects. IEEE Access, 2020, vol. 8, pp. 148702–148721, https://doi.org/10.1109/ACCESS.2020.3015919
Zhang Q., Deng W., Zhang S., Wu J. A rule based energy management system of experimental battery/supercapacitor hybrid energy storage system for electric vehicles. Journal of Control Science and Engineering, 2016, vol. 2016, article ID 6828269. https://doi.org/10.1155/2016/6828269
Prasad G. G., Shetty N., Thakur S. et al. Supercapacitor technology and its applications: А review. IOP Conference Series: Material Science and Engineering, 2019, vol. 561, 012105. https://doi.org/10.1088/1757-899X/561/1/012105
Forouzesh M., Siwakoti Y. P., Gorji S. A. et al. Step-Up DC–DC converters: A comprehensive review of voltage-boosting techniques, topologies, and applications. IEEE Transactions on Power Electronics, 2017, vol. 32, no. 12, pp. 9143–9178. https://doi.org/10.1109/TPEL.2017.2652318
Kuperman A., Aharon I. Battery-ultracapacitor hybrids for pulsed current loads: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2011, vol. 15, iss. 2, pp. 981–992. https://doi.org/10.1016/j.rser.2010.11.010
So K. M., Wong Y. S., Hong G. S., Lu W. F. An improved energy management strategy for a battery/ultracapacitor hybrid energy storage system in electric vehicles. 2016 IEEE Transportation Electrification Conference and Expo (ITEC), Dearborn, MI, USA, 2016, pp. 1–6, https://doi.org/10.1109/ITEC.2016.7520186.
Average monthly air temperatures in Kyiv over a multi-year period. [Electronic resource]: Boris Sreznevsky Central Geophysical Observatory. Access mode: http://cgo-sreznevskyi.kyiv.ua/uk/diialnist/klimatolohichna/klimatychni-dani-po-kyievu
Batteries for e-bikes 48V, 11, 6Ah (Panasonic) [Electronic resource]. Access mode: https://electro-bike.com.ua/akkumulyatory/akkumulyator-dlya-elektrovelosipeda-48v-11-6ah-panasonik (Rus)
Front motor wheel Volta 48-60V 600W(1250W) [Electronic resource]. Access mode: https://e-bike.com.ua/index.php?route=product/product&product_id=898 (Rus)
Volta controller 48V 800W [Electronic resource]. Access mode: https://e-bike.com.ua/index.php?route=product/product&product_id=803 (Rus)
Lipu M.S.H., Faisal M., Ansari S. et al. Review of electric vehicle converter configurations, control schemes and optimizations: Challenges and suggestions. Electronics, 2021, vol. 10, iss. 4, 477. https://doi.org/10.3390/electronics10040477
Maxwell Technologies. 16 Volt Small Module. [Електронний ресурс]. Access mode: https://maxwell.com/products/ultracapacitors/16v-small-modules/
Polivka W. M., Chetty P. R. K., Middlebrook R. D. State-space average modelling of converters with parasitics and storage-time modulation. 1980 IEEE Power Electronics Specialists Conference, Atlanta, GA, USA, 1980, pp. 119–143, https://doi.org/10.1109/PESC.1980.7089440
Авторське право (c) 2023 Антон Манжелій, Олександр Бондаренко
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
