Исследователи Томского политехнического университета (ТПУ) совместно с коллегами из Новосибирска разработали инновационную модель, которая позволяет значительно увеличить срок службы аккумуляторных батарей электробусов. Результаты работы опубликованы в журнале Mathematics.
Созданная учеными имитационная модель учитывает ключевые параметры эксплуатации транспорта — от температуры окружающей среды до уровня загрузки салона и скорости движения. Она позволяет в реальном времени оценивать и оптимизировать работу тяговой системы, предотвращая ускоренное старение батарей.
Предложенная нами модель — это что-то среднее между физико-химическим моделированием, статистическим анализом и методами нейронных сетей. Ее новизна заключается в возможности адаптации к конкретным маршрутам электробусов с учетом климатических условий, режимов зарядки и глубины разряда, что позволяет в режиме реального времени оптимизировать параметры работы аккумулятора.
- Никита Мартюшев руководитель проекта, доцент отделения информационных технологий Инженерной школы информационных технологий и робототехники
На первом этапе ученые провели полномасштабные испытания электробуса на городских и пригородных маршрутах. В девяти тестовых заездах фиксировались десятки параметров: температура и напряжение аккумулятора, уровень заряда, крутящий момент двигателей, скорость и частота вращения. Эти данные легли в основу обобщенной функциональной схемы тягового электрооборудования и математической модели деградации батареи.
Выяснилось, что температурный режим оказывает наибольшее влияние на срок службы аккумулятора: повышение температуры на 15 °C сокращает ресурс на 30 %, а работа при 43 °Cпочти вдвое ускоряет износ. Существенную роль играет и ток заряда-разряда: при его двукратном увеличении срок службы сокращается на треть, а при четырёхкратном — почти наполовину.
Оптимальными условиями эксплуатации оказались диапазоны температуры от 20 до 30 °C и уровня заряда от 25 до 65 %. При этом промежуточные зарядные станции на маршрутах позволяют стабилизировать тепловой режим батарей и снизить скорость их деградации.
В будущем ученые планируют развивать модель с использованием телематических данных, технологий цифровых двойников и вероятностного моделирования. Это позволит более точно прогнозировать срок службы аккумуляторов с учетом случайных факторов городской среды и специфики разных типов батарей.
В исследовании принимали участие ученые из ТПУ, Юргинского технологического института (филиал ТПУ), Новосибирского государственного технического университета (НГТУ) и других партнерских организаций.
Источник: Минобрнауки РФ
Фото: ТПУ, НГТУ
