УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССОМ ЗАРЯДА МНОГОЭЛЕМЕНТНЫХ
ЛИТИЙ-ИОННЫХ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ 

Сердечный Денис Владимирович, аспирант, кафедра системотехники, Саратовский государственный технический университет имени Ю. А. Гагарина (Россия, г. Саратов, ул. Политехническая, 77), serdechnyy.denis@gmail.com
Томашевский Юрий Болеславович, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой системотехники, Саратовский государственный технический университет имени Ю. А. Гагарина (Россия, г. Саратов, ул. Политехническая, 77), yurytomash@mail.ru

621.314

DOI

10.21685/2307-5538-2017-3-16

Актуальность и цели. В основе эффективной эксплуатации литийионного накопителя лежит непрерывный мониторинг состояния основных параметров аккумуляторных ячеек. Актуальной задачей является определение структуры системы управления накопителем энергии и разработка алгоритма заряда многоэлементной батареи, который позволит определить оптимальное соотношение времени работы накопителя и временных затрат на процесс зарядки и балансировки. Материалы и методы. Рассмотрен метод пассивной балансировки ячеек многоэлементного литий-ионного накопителя. Представлена структура системы управления при реализации пассивного метода балансировки для n последовательно соединенных ячеек. В качестве основных параметров зарядного и балансировочного процесса определены значение тока заряда, сопротивление балластного резистора и количество циклов балансировки.
Результаты. По результатам эксперимента можно сделать вывод, что количество балансировочных циклов влияет на эксплуатационные характеристики литий-ионного накопителя. С увеличением числа балансировочных циклов m увеличивается уровень минимального напряжения среди всех ячеек и, следовательно, увеличивается время разряда многоэлементной батареи, но при этом увеличивается и время заряда накопителя. Для рассмотренной конфигурации батареи определено оптимальное число балансировочных циклов.  
Выводы. Разработан алгоритм заряда и балансировки батареи, обеспечивающий оптимальное соотношение величины разбаланса, потерь и времени заряда. Разработана методика выбора количества циклов балансировки многоэлементной литий-ионной аккумуляторной батареи, эффек
тивность которой подтверждена экспериментально.

Ключевые слова

литий-ионный аккумулятор, накопитель, балансировка, емкость

 Скачать статью в формате PDF

1. Global report on renewable energy sources international organization for the support of renewable energy REN21, 2016. – URL: http://www.ren21.net/status-of-renewables/globalstatusreport. (дата обращения: 02.04.2017).
2. Германович, В. Альтернативные источники энергии и энергосбережение / В. Германович, А. Турилин. – СПб. : Наука и Техника, 2014. – С. 8–10
3. Бурман, А. П. Управление потоками электроэнергии и повышение эффективности электроэнергетических систем : учеб. пособие / А. П. Бурман, Ю. К. Розанов, Ю. Г. Шакарян. – М. : МЭИ, 2012. – 336 с.
4. Wikipedia the free encyclopedia. – URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Comparison_ of_battery_types (дата обращения: 18.02.2017).
5. Смоленцев, Н. И. Накопители энергии в локальных электрических сетях / Н. И. Смоленцев // Ползуновский вестник. – 2013. – № 4-2. – С. 176–181.
6. Thermal runaway caused fire and explosion of lithium ion battery / Q. Wang, P. Ping, X. Zhao, C. Guanquan, J. Sun, C. Chen // Journal of Power Sources. – 2012. – Vol. 208. – P. 210–224.
7. Кедринский, И. А. Li-ионные аккумуляторы / И. А. Кедринский, В. Г. Яковлев. – Красноярск : Платина, 2002. – 268 c.
8. Багоцкий, В. С. Химические источники тока / В. С. Багоцкий, А. М. Скундин. – М. : Энергоиздат, 1981. – 360 c.
9. Pistoia, G. Li-Ion Batteries: Advances and Applications / G. Pistoia // Newnes. – Oxford, 2013. – 634 p.
10. Рыкованов, А. С. Активные и пассивные системы баланса Li-ion аккумуляторных батарей / А. С. Рыкованов, С. С. Беляев // Компоненты и технологии. – 2014. – № 3. – C. 121–124.
11. Moore, S. A Review of Cell Equalization Methods for Lithium Ion and Lithium Polymer Battery Systems / S. Moore, P. Schneider // Society of Automotive Engineers. – 2001. – № 1. – P. 9–13. 12. Бажинов, А. В. Система контроля заряда и разряда литий-ионных аккумуляторных батарей / А. В. Бажинов, В. Я. Двадненко, А. М. Дробинин // Вiсник СевНТУ. – 2012. – № 134. – C. 52–55.
13. Иншаков, А. П. Проблема мониторинга и балансировки аккумуляторных батарей транспортных средств / А. П. Иншаков, Ю. Б. Федотов, С. С. Десяев, Д. В. Байков // Вестник мордовского университета. – 2016. – Т. 26, № 1. – C. 40–49.
14. Пат. № 2364992 Российская Федерация. Способ сбалансированной зарядки литийионной или литий-полимерной батареи / Роже Пелленк. – Заявл. 10.11.2006 ; опубл. 20.08.2009, Бюл. № 23.
15. Пат. № 2411618 Российская Федерация. Способ эксплуатации литий-ионной аккумуляторной батареи в автономной системе электропитания искусственного спутника земли / В. В. Коротких, С. Г. Кочура, М. В. Нестеришин. – Заявл. 30.11.2009 ; опубл. 10.02.2011, Бюл. № 4. 
16. Пат. № 2496189 Российская Федерация. Способ эксплуатации литий-ионной аккумуляторной батареи / В. В. Коротких, М. В. Нестеришин, С. И. Опенько. – Заявл. 10.11.2011 ; опубл. 20.10.2013, Бюл. № 29.
17. Сердечный, Д. В. Накопитель для сети Smart gird на базе литий-ионного аккумулятора / Д. В. Сердечный // ЛОМОНОСОВ-2015 : материалы Междунар. молодежного науч. форума / отв. ред. А. И. Андреев, А. В. Андриянов, Е. А. Антипов. – М. : МАКС Пресс, 2015. – 1 электрон. опт. диск (DVD-ROM).
18. Battery Management Solutions Overview. – URL: https://www.ti.com/lsds/ti/powermanagement/ battery-management-products-overview.page. (дата обращения: 02.05.2017).
19. Tarascon, J. Issues and challenges facing rechargeable lithium batteries / J. Tarascon, M. Armand // Nature. – 2001. – № 414. – P. 359–367.