Ученые ТПУ нашли способ продлить жизнь аккумуляторам электробусов на 30-50%

ТПУ совместно с новосибирскими учеными разработали универсальную математическую модель, позволяющую прогнозировать износ аккумуляторов электробусов и продлевать их срок службы до 50%, сообщили в пресс-службе университета.

Особенность модели заключается в том, что она учитывает такие факторы, как степень заряженности батареи, температурные режимы, количество пассажиров и скорость движения транспорта. Эффективность разработки была подтверждена в ходе реальных испытаний на городских и пригородных маршрутах.

Исследование проводилось в несколько этапов. На первом этапе специалисты провели полевые испытания электробуса в различных дорожных условиях. В общей сложности было выполнено девять заездов, во время которых фиксировались параметры работы транспортного средства при разной загрузке и скорости, достигающей 70 километров в час. Ученые собирали данные о состоянии аккумулятора, включая уровень заряда, напряжение, температуру электродвигателей и инверторов, а также крутящий момент и частоту вращения двигателей. Эти данные легли в основу построения математической модели, которая позволила описать процессы деградации аккумуляторной батареи.

«На основании полученных данных разработана обобщенная функциональная схема тягового электрооборудования электробуса. Математическая модель включала расчет глубины заряда аккумуляторной батареи, моделирование работы тяговой системы и самой аккумуляторной батареи, оценку тяговых усилий, создаваемых асинхронными электродвигателями, управляемыми через преобразователи частоты. Для исследования процесса старения аккумулятора была составлена система уравнений, которая учитывала влияние температуры, уровня заряда и токов заряда-разряда на потерю емкости», — отметил руководитель проекта, доцент ТПУ Никита Мартюшев.

Анализ полученных данных показал, что наибольшее влияние на долговечность аккумулятора оказывают температурные режимы и токовые нагрузки. Повышение температуры на 15 градусов приводит к сокращению срока службы на 30%, а эксплуатация при температуре 43 градуса — почти к двукратному снижению ресурса. Также выявлено, что увеличение скорости зарядки или разрядки в два раза сокращает ресурс батареи на 30%, а в четыре раза — уже на 47%. Исходя из этого, ученые установили, что наиболее благоприятными условиями являются поддержание уровня заряда в пределах от 25% до 65% и температура окружающей среды от 20 до 30 градусов.

Кроме того, моделирование показало, что наличие промежуточных зарядных станций на маршрутах поможет эффективно контролировать тепловой режим батареи и значительно замедлить процесс ее деградации.

«В будущем важно разрабатывать более точные модели, учитывающие распределение температуры и процессы, происходящие внутри аккумулятора, а также особенности разных типов батарей. Перспективным направлением является подключение телематических данных и цифровых двойников для адаптивного управления. Кроме того, стоит учитывать случайный характер условий эксплуатации и строить вероятностные модели для более точного прогноза срока службы аккумуляторов в автопарках», — добавил Мартюшев.

В работе принимали участие специалисты Инженерной школы информационных технологий и робототехники, Инженерной школы новых производственных технологий, Юргинского технологического института (филиала ТПУ), а также Новосибирского технического университета.