Главная
Технологія та конструювання в електронній апаратурі, 2023, № 1-2, с. 14-26.
DOI: 10.15222/TKEA2023.1-2.14
УДК 621.314.1:621.311.61
Гібридний накопичувач електроенергії типу «акумуляторна батарея — суперконденсатор» для мікромобільного електротранспорту
(українською мовою)
Манжелій А. Ю., Бондаренко О. Ф.

Україна, Україна, м. Київ, КПІ ім. Ігоря Сікорського.

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.

Ключові слова: гібридна система, суперконденсатор, акумуляторна батарея, гібридизація, топологія, мікромобільний електротранспорт, електровелосипед.

Дата подання рукопису 03.04 2023
Використані джерела
  1. 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
  2. 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
  3. 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
  4. 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
  5. 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
  6. 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
  7. 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
  8. 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
  9. 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
  10. 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.
  11. Середні місячні температури повітря по м. Києву за багаторічний період. [Електронний ресурс] : Центральна геофізична обсерваторія імені Бориса Срезневського. Режим доступу: http://cgo-sreznevskyi.kyiv.ua/uk/diialnist/klimatolohichna/klimatychni-dani-po-kyievu
  12. Акумулятор для електровелосипеда 48V, 11, 6Ah (Panasonic) [Електронний ресурс]. Режим доступу: https://electro-bike.com.ua/akkumulyatory/akkumulyator-dlya-elektrovelosipeda-48v-11-6ah-panasonik Battery for e-bike 48V, 11, 6Ah (Rus)
  13. Переднє мотор колесо Вольта 48-60V 600W(1250W) [Електронний ресурс]. Режим доступу: https://e-bike.com.ua/index.php?route=product/product&product_id=898 Front wheel motor Volta 48-60V 600W (1250W) (Rus)
  14. Контролер Вольта 48V 800W [Електронний ресурс]. Режим доступу: https://e-bike.com.ua/index.php?route=product/product&product_id=803 Volta controller 48V 800W (Rus)
  15. 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
  16. Maxwell Technologies. 16 Volt Small Module. [Електронний ресурс]. Режим доступу: https://maxwell.com/products/ultracapacitors/16v-small-modules/
  17. 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