बैटरी प्रबंधन प्रणालियों के लिए बैटरी मॉडलिंग। लिथियम आयरन फॉस्फेट बैटरी चार्जिंग मोड सिमुलेशन। क्षमता भिन्नता का प्रभाव

विषय की प्रासंगिकता. बिजली आपूर्ति प्रणाली (पीएसएस) अंतरिक्ष यान (एसवी) के अभिन्न अंग हैं, उनकी ऊर्जा आपूर्ति निर्धारित करते हैं और उनकी परिचालन दक्षता को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करते हैं।

अंतरिक्ष यान की सौर ऊर्जा प्रणालियों के संचालन की विशिष्टता चक्रीयता, उच्च जड़ता, सौर पैनलों से ऊर्जा प्राप्त करने की सख्त समय सीमा, साथ ही उपभोक्ताओं के बीच प्राप्त ऊर्जा का सबसे तर्कसंगत वितरण है। कक्षा में अंतरिक्ष यान के लंबे समय तक रहने के कारण, बिजली आपूर्ति प्रणालियों के संचालन के चक्रों की संख्या हजारों तक पहुंच सकती है, जिसके परिणामस्वरूप निकल-हाइड्रोजन रिचार्जेबल बैटरी (एचबीएबी), जिनमें चार्ज/डिस्चार्ज चक्रों की संख्या सबसे अधिक होती है और लंबी सेवा जीवन, इन प्रणालियों में तेजी से उपयोग किया जा रहा है। जीवन चक्र. हालाँकि, निकल-हाइड्रोजन बैटरियों में केवल उनके लिए कई विशिष्ट और विशिष्ट पैरामीटर होते हैं।

उपरोक्त विशिष्टताओं के कारण सबसे महत्वपूर्ण चरणअंतरिक्ष यान के लिए बिजली आपूर्ति प्रणाली विकसित करते समय, विशेष स्वचालित बेंच परिसरों पर जमीनी परीक्षण करना आवश्यक है, और बिजली आपूर्ति प्रणालियों के निर्माण में सबसे महत्वपूर्ण, श्रम-केंद्रित और जटिल कार्यों में से एक बैटरी के साथ काम करने के लिए जिम्मेदार उप-प्रणालियों का विकास है, यानी चार्जर-डिस्चार्ज डिवाइस।

व्यवहार में, उपयोग के आधार पर, बैटरी के बिना चार्जर-डिस्चार्ज उपकरणों के परीक्षण के तरीकों का आमतौर पर उपयोग किया जाता है विभिन्न उपकरण, उनके व्यक्तिगत तत्वों और तरीकों का अनुकरण। निकल-हाइड्रोजन बैटरियों के संचालन के अनुकरण के क्षेत्र में मौजूदा विकास पर आधारित हैं मैन्युअल परिवर्तनपैरामीटर, उनके डिज़ाइन की जटिलता और एक ही प्रकार की बैटरियों के लिए भी एकीकरण की कमी से भिन्न होते हैं। इस संबंध में, एक स्वचालित परीक्षण बेंच बनाने की आवश्यकता है जो विभिन्न परिस्थितियों में निकल-हाइड्रोजन बैटरी के व्यवहार का अनुकरण करती है, जिसके बदले में एक उपयुक्त गणितीय मॉडल के विकास की आवश्यकता होती है।

इस प्रकार, शोध प्रबंध अनुसंधान के विषय की प्रासंगिकता अंतरिक्ष यान के ऑन-बोर्ड बिजली आपूर्ति प्रणालियों की निकल-हाइड्रोजन बैटरी में होने वाली जटिल विद्युत रासायनिक प्रक्रियाओं के मॉडलिंग के लिए गणितीय उपकरण विकसित करने की आवश्यकता से तय होती है, जो विशेष मशीन सिमुलेटर के कार्यात्मक मूल हैं जो स्वचालित परीक्षण परिसरों के ढांचे के भीतर जमीनी परीक्षणों और प्रयोगों के उच्च-गुणवत्ता और सुरक्षित संचालन को सुनिश्चित करते हैं।

शोध प्रबंध कार्य का विषय उच्च व्यावसायिक शिक्षा के राज्य शैक्षिक संस्थान "वोरोनिश राज्य तकनीकी विश्वविद्यालय" "कंप्यूटर सिस्टम और हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर इलेक्ट्रिकल सिस्टम" की वैज्ञानिक दिशा से मेल खाता है।

कार्य का लक्ष्य गणितीय मॉडल के निर्माण के आधार के रूप में निकल-हाइड्रोजन बैटरियों में होने वाली प्रक्रियाओं का एक औपचारिक विवरण विकसित करना है जो एक ढांचे के भीतर परीक्षण वस्तु के ऑपरेटिंग मोड को निर्धारित करने वाले मापदंडों में परिवर्तन की गतिशीलता का अनुकरण करता है। ऑन-बोर्ड बिजली आपूर्ति प्रणालियों के लिए स्वचालित सॉफ्टवेयर और हार्डवेयर परीक्षण परिसर।

इस लक्ष्य के आधार पर, निम्नलिखित मुख्य कार्य निर्धारित और हल किए गए:

बैटरियों के मॉडलिंग के मुख्य तरीकों का विश्लेषण करना और उनके संचालन को प्रभावित करने वाले कारकों का विश्लेषण करना;

अंतरराष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन से कक्षीय टेलीमेट्री डेटा के आधार पर बिजली आपूर्ति प्रणाली के हिस्से के रूप में निकल-हाइड्रोजन बैटरी के ऑपरेटिंग मोड को चिह्नित करने वाली सांख्यिकीय जानकारी का विश्लेषण करना; इसके व्यावहारिक अनुप्रयोग के लिए सिफ़ारिशों का विकास;

निकल-हाइड्रोजन बैटरियों में होने वाली इलेक्ट्रोकेमिकल प्रक्रियाओं का विश्लेषण करना, उनके औपचारिक विवरण और चार्ज, डिस्चार्ज और सेल्फ-डिस्चार्ज मोड में एक व्यापक मॉडल विकसित करना;

निकल-हाइड्रोजन बैटरी के विकसित मॉडल के आधार पर स्वायत्त वस्तुओं की बिजली आपूर्ति प्रणालियों के लिए एक स्वचालित परीक्षण परिसर को लागू करने की संरचना और साधनों का विकास।

तलाश पद्दतियाँ। समस्याओं को हल करने के लिए, सिस्टम विश्लेषण के तरीके, इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग की सैद्धांतिक नींव के प्रावधान, इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री की सैद्धांतिक नींव, स्वचालित नियंत्रण का सिद्धांत, आंशिक अंतर समीकरणों के संख्यात्मक समाधान के लिए गणितीय उपकरण के तत्व और ग्राफ के तत्व सिद्धांत का प्रयोग किया गया।

शोध प्रबंध कार्य की वैज्ञानिक नवीनता इस प्रकार है:

उपलब्ध मापा प्रयोगात्मक और कक्षीय डेटा के अनुसार प्रारंभिक डेटा को बदलते समय निकल-हाइड्रोजन बैटरी की डिस्चार्ज विशेषताओं के निर्माण की एक विधि प्रस्तावित है, जिसमें 5% से अधिक की त्रुटि नहीं होती है;

निकल-हाइड्रोजन बैटरी में इलेक्ट्रोकेमिकल और भौतिक प्रक्रियाओं का एक व्यापक मॉडल विकसित किया गया है, जो स्व-निर्वहन की घटना को ध्यान में रखता है;

निकेल-हाइड्रोजन बैटरी का एक गैर-रेखीय गतिशील गणितीय मॉडल विकसित किया गया है, जिसमें विद्युत और गैर-विद्युत मात्रा शामिल है और चार्ज/डिस्चार्ज के दौरान बैटरी क्षमता के हिस्टेरेटिक व्यवहार को दर्शाता है, जो संख्यात्मक रूप में अनुदैर्ध्य और अनुप्रस्थ चर के संदर्भ में इसके कार्यान्वयन की विशेषता है। ;

जटिल विद्युत उपकरणों के मॉडलिंग के लिए एक विधि प्रस्तावित है, जो समय में विवेकाधीन मैट्रिक्स फॉर्म में नियंत्रण समीकरणों को कम करने की विशेषता है;

बैटरी सिग्नल के एक स्वचालित सॉफ्टवेयर और हार्डवेयर सिम्युलेटर की संरचना विकसित की गई है, जो सरलीकृत हार्डवेयर, सिमुलेटर के मापदंडों को बदलने में लचीलापन, साथ ही एक ही प्रकार की बैटरी के लिए एकीकरण की विशेषता है;

परीक्षण परिसर के स्वचालित संचालन के साथ-साथ परीक्षण परिणामों के प्रसंस्करण को सुनिश्चित करने के लिए उपकरण विकसित किए गए हैं।

कार्य का व्यावहारिक महत्व. कार्य में प्राप्त परिणामों का उपयोग निकल-हाइड्रोजन बैटरी का उपयोग करके स्वायत्त वस्तुओं की बिजली आपूर्ति प्रणालियों में क्षणिक प्रक्रियाओं की गणना के लिए इंजीनियरिंग विधियों के आधार के रूप में किया जा सकता है। विकसित जटिल गणितीय मॉडल इसे निर्धारित करना संभव बनाता है विभिन्न विशेषताएँवास्तविक बैटरियों के प्रयोग और परीक्षण के बिना निकल-हाइड्रोजन बैटरियां। प्रस्तावित मॉडल का उपयोग निकेल-हाइड्रोजन बैटरी सिग्नल सिम्युलेटर के साथ स्वायत्त वस्तुओं (जैसे अंतरिक्ष यान, हाइब्रिड कार, स्वायत्त पवन ऊर्जा प्रणाली इत्यादि) की बिजली आपूर्ति प्रणालियों के परीक्षण के लिए एक स्वचालित बेंच सॉफ्टवेयर और हार्डवेयर सिस्टम के हिस्से के रूप में किया जा सकता है।

कार्य परिणामों का कार्यान्वयन और कार्यान्वयन।

शोध प्रबंध कार्य के मुख्य प्रावधानों को अंतरिक्ष यान बिजली आपूर्ति प्रणालियों के परीक्षण के लिए एक स्वचालित सॉफ्टवेयर और हार्डवेयर बेंच कॉम्प्लेक्स के ढांचे के भीतर सॉफ्टवेयर घटकों के रूप में एनपीओ इलेक्ट्रोटेक्निकल होल्डिंग एलएलसी "एनर्जिया" के विकास में पेश किया गया था।

कार्य की स्वीकृति. शोध प्रबंध कार्य के मुख्य प्रावधानों पर प्रबंधन और सूचना विज्ञान विभाग के वैज्ञानिक सेमिनारों में चर्चा की गई और अनुमोदित किया गया तकनीकी प्रणालियाँवीएसटीयू अकादमी (2002 - 2006); वीएसटीयू संकाय के सम्मेलनों में (2001 -2004); अंतर्राष्ट्रीय स्कूल-सम्मेलन "हाई एनर्जी सेविंग टेक्नोलॉजीज" (वोरोनिश, 2005) में; अखिल रूसी छात्र वैज्ञानिक और तकनीकी सम्मेलन में "इलेक्ट्रोमैकेनिक्स, ऊर्जा, इलेक्ट्रॉनिक्स की व्यावहारिक समस्याएं।" (वोरोनिश, 2006)।

प्रकाशन. शोध के नतीजे 6 मुद्रित कार्यों में प्रकाशित हुए, जिनमें रूसी संघ के उच्च सत्यापन आयोग द्वारा अनुशंसित 1 प्रकाशन भी शामिल है। सह-लेखन में प्रकाशित और सार के अंत में दिए गए कार्यों में, आवेदक व्यक्तिगत रूप से मालिक है: - आईएसएस एसईएस के लिए जटिल परीक्षण स्टैंड की मेट्रोलॉजिकल विशेषताओं का एक अध्ययन किया गया था; - रिचार्जेबल बैटरियों के विभिन्न गणितीय मॉडलों का अध्ययन किया गया; - परीक्षण बेंचों की एक एकीकृत संरचना विकसित की गई है, साथ ही सॉफ्टवेयर के संचालन के लिए एक एल्गोरिदम भी विकसित किया गया है।

कार्य की संरचना और दायरा. शोध प्रबंध में एक परिचय, चार अध्याय, एक निष्कर्ष, 89 शीर्षकों और परिशिष्टों की एक ग्रंथ सूची शामिल है। कार्य के मुख्य भाग में 165 पृष्ठ, 70 आंकड़े और 7 तालिकाएँ हैं।

1. सॉफ्टवेयर की विकसित संरचना और ऑपरेटिंग एल्गोरिदम इसे पूरी तरह से लागू करना संभव बनाता है विभिन्न प्रकार केइलेक्ट्रॉनिक उपकरण उत्पादों की एक विस्तृत श्रृंखला का परीक्षण करना, जो कार्यात्मक विशेषताओं द्वारा विभाजित सॉफ़्टवेयर के निर्माण के लिए एक एकीकृत विचारधारा द्वारा सुनिश्चित किया जाता है;

2. मापने वाले चैनलों को कैलिब्रेट करने के लिए प्रस्तावित एल्गोरिदम परीक्षणों के दौरान माप की सटीकता में काफी वृद्धि कर सकता है, और, यह ध्यान में रखते हुए कि कैलिब्रेशन की आवश्यकता केवल परीक्षण बेंच के निर्माण और स्थापना के चरण में उत्पन्न होती है, फिर सीधे गति के परीक्षण के दौरान समग्र रूप से सूचना-माप प्रणाली में वृद्धि होती है;

3. माप परिणामों के डिजिटल फ़िल्टरिंग के लिए विकसित एल्गोरिदम परीक्षण के दौरान परीक्षण उपकरणों को प्रभावित करने वाले औद्योगिक गतिशील शोर के प्रभाव को काफी कम कर सकता है;

4. बैटरी सिग्नल सिम्युलेटर का विकसित ब्लॉक आरेख सिम्युलेटर मोड सेट करने के लिए जिम्मेदार हार्डवेयर को सरल बनाकर, सिमुलेटर के मापदंडों को बदलने में लचीलापन प्रदान करने के साथ-साथ सिम्युलेटर को एकीकृत करके परीक्षणों की गुणवत्ता में उल्लेखनीय वृद्धि प्रदान करता है। एक ही प्रकार की बैटरियों के लिए;

5. प्रारंभिक तैयारीपरीक्षण कार्यक्रम आपको परीक्षण प्रक्रिया को स्वचालित करने की अनुमति देता है, और निकल-हाइड्रोजन बैटरी के गणितीय मॉडल का उपयोग प्रारंभिक परीक्षण चरण की श्रम तीव्रता को काफी कम कर सकता है।

निष्कर्ष

स्वायत्त वस्तुओं की बिजली आपूर्ति प्रणालियों के हिस्से के रूप में निकल-हाइड्रोजन बैटरी के चार्ज, डिस्चार्ज और सेल्फ-डिस्चार्ज की प्रक्रियाओं के मॉडलिंग के क्षेत्र में शोध प्रबंध कार्य के ढांचे के भीतर किए गए शोध ने हमें निम्नलिखित परिणाम प्राप्त करने की अनुमति दी:

1. मॉडलिंग के मुख्य दृष्टिकोणों के विश्लेषण के आधार पर विभिन्न प्रकार केबैटरियों, साथ ही उनके समकक्ष सर्किट, अंतरिक्ष यान बिजली आपूर्ति प्रणालियों के परीक्षण की गुणवत्ता में सुधार लाने के उद्देश्य से मुख्य कार्यों की पहचान की गई है।

2. एक व्यापक मॉडल विकसित किया गया है जो स्व-निर्वहन की घटना को ध्यान में रखते हुए निकल-हाइड्रोजन बैटरी में विद्युत रासायनिक और भौतिक प्रक्रियाओं का वर्णन करता है।

3. निकल-हाइड्रोजन बैटरी का एक गैर-रेखीय गतिशील गणितीय मॉडल विकसित किया गया है, जिसमें विद्युत और गैर-विद्युत मात्राएं शामिल हैं और चार्ज/डिस्चार्ज के दौरान बैटरी क्षमता के हिस्टेरेटिक व्यवहार को दिखाया गया है, जिसे संख्यात्मक रूप में अनुदैर्ध्य और अनुप्रस्थ चर के संदर्भ में कार्यान्वित किया गया है।

4. एक संयुक्त पूर्वाग्रह का उपयोग करके उपलब्ध मापा प्रयोगात्मक और कक्षीय डेटा के अनुसार प्रारंभिक डेटा को बदलते समय निकल-हाइड्रोजन बैटरी की डिस्चार्ज विशेषताओं का विश्लेषण करने के लिए एक मॉडल प्रस्तावित है।

5. जटिल विद्युत उपकरणों के मॉडलिंग के लिए एक विधि प्रस्तावित है, जो समय में विवेकाधीन मैट्रिक्स फॉर्म में नियंत्रण समीकरणों को कम करने पर आधारित है।

6. बैटरी सिग्नल का अनुकरण करने वाले एक स्वचालित सॉफ्टवेयर और हार्डवेयर कॉम्प्लेक्स की संरचना विकसित की गई है, जिसमें हार्डवेयर को सरल बनाया गया है, सिमुलेटर के मापदंडों को बदलने में लचीलापन है, साथ ही एक ही प्रकार की बैटरी के लिए एकीकरण भी किया गया है।

7. ऐसे उपकरण प्रस्तावित हैं जो परीक्षण परिसर के संचालन का एक स्वचालित मोड प्रदान करते हैं, साथ ही परीक्षण परिणामों का प्रसंस्करण भी प्रदान करते हैं।

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परिचय।

लिथियम-आयन बैटरियां इलेक्ट्रिक वाहनों, निर्बाध बिजली प्रणालियों के लिए बिजली आपूर्ति के क्षेत्र में वास्तविक मानक हैं। मोबाइल उपकरणोंऔर गैजेट. लिथियम-आयन बैटरियों के उपयोग का एक अन्य उदाहरण नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों (मुख्य रूप से) के लिए भंडारण है सौर पेनल्सऔर पवन जनरेटर)। इस प्रकार, 2011 में, 36 मेगावाट की कुल क्षमता वाली लिथियम-आयन बैटरी पर आधारित एक भंडारण उपकरण चीन में स्थापित किया गया था, जो नेटवर्क को 6 मेगावाट देने में सक्षम था। विद्युत शक्ति 6 घंटे के अंदर. विपरीत पैमाने पर एक उदाहरण इम्प्लांटेबल पेसमेकर के लिए लिथियम-आयन बैटरी है, जिसका लोड करंट 10 μA के क्रम पर है। एकल व्यावसायिक रूप से उत्पादित लिथियम-आयन सेल की क्षमता सीमा बहुत पहले ही 500 एएच के निशान को पार कर चुकी है।

लिथियम-आयन बैटरियों के उपयोग के लिए बैटरी के डिस्चार्ज और चार्जिंग मापदंडों के अनुपालन की आवश्यकता होती है, अन्यथा सेल्फ-हीटिंग के कारण क्षमता में अपरिवर्तनीय गिरावट, विफलता और यहां तक ​​कि बैटरी में आग भी लग सकती है। इसलिए, लिथियम-आयन बैटरियों का उपयोग हमेशा एक निगरानी और नियंत्रण प्रणाली - एमसीएस या बीएमएस (बैटरी प्रबंधन प्रणाली) के साथ किया जाता है। बैटरी प्रबंधन प्रणाली तापमान, चार्ज-डिस्चार्ज करंट और वोल्टेज की निगरानी करके सुरक्षात्मक कार्य करती है, इस प्रकार ओवर-डिस्चार्ज, ओवरचार्जिंग और ओवरहीटिंग को रोकती है। बीएमएस चार्ज की स्थिति (चार्ज की स्थिति, एसओसी) और स्वास्थ्य की स्थिति (स्वास्थ्य की स्थिति, एसओएच) का आकलन करके बैटरी की स्थिति की निगरानी भी करता है। वस्तुतः किसी भी लिथियम-आयन बैटरी अनुप्रयोग में एक बुद्धिमान बीएमएस आवश्यक है, जो यह जानकारी प्रदान करता है कि रिचार्ज करने की आवश्यकता (एसओसी मूल्य) से पहले डिवाइस कितने समय तक चलेगा और क्षमता के नुकसान (एसओएच मूल्य) के कारण बैटरी को कब बदला जाना चाहिए।

इस कार्य में, हम बैटरी प्रबंधन प्रणालियों में वास्तविक समय कार्यान्वयन के लिए उपयुक्त एसओसी और एसओएच राज्य अनुमान के मॉडल पर ध्यान केंद्रित करते हैं। दुर्भाग्य से, रूसी भाषा के वैज्ञानिक साहित्य में व्यावहारिक रूप से कोई प्रकाशन नहीं है जो विशेष रूप से लिथियम-आयन बैटरी के लिए ऐसे मुद्दों पर विचार करता हो। इसलिए, इस लेख में हम इस अंतर को भरने का प्रयास करेंगे।

1. प्रारंभिक जानकारी.

1.1. लिथियम-आयन बैटरी - एक मूल विवरण।

लिथियम-आयन बैटरी को डिस्चार्ज और चार्ज करने की प्रक्रियाओं को चित्र 1 में योजनाबद्ध रूप से दर्शाया जा सकता है।

चित्र 1. लिथियम-आयन बैटरी में प्रक्रियाओं का प्राथमिक प्रतिनिधित्व।

बैटरी में एक कार्बन एनोड और एक धातु ऑक्साइड कैथोड होता है जिसमें लिथियम भी होता है (उदाहरण के लिए, LiMn2O4)। सकारात्मक लिथियम आयन Li+ कार्बनिक इलेक्ट्रोलाइट के माध्यम से एनोड और कैथोड के बीच स्थानांतरित होते हैं। महत्वपूर्ण बात यह है कि लिथियम कभी भी मुक्त धात्विक अवस्था में प्रकट नहीं होता है - केवल इसके आयनों का आदान-प्रदान कैथोड और एनोड के बीच होता है। इसलिए, ऐसी बैटरियों को "लिथियम-आयन" कहा जाता है

जब लिथियम-आयन बैटरी को चार्ज किया जाता है, तो लिथियम को लिथियम युक्त कैथोड से अलग कर दिया जाता है (हटा दिया जाता है) और लिथियम आयनों को एनोड की कार्बन सामग्री में इंटरकलेटेड (प्रवेशित) कर दिया जाता है। जब बैटरी को डिस्चार्ज किया जाता है, तो प्रक्रियाएं विपरीत दिशा में होती हैं: नकारात्मक चार्ज को कैथोड से एनोड तक इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह द्वारा स्थानांतरित किया जाता है, और लिथियम आयन विपरीत दिशा में चलते हैं - एनोड से कैथोड तक।

अधिक विस्तृत विवरणइलेक्ट्रोकेमिकल स्तर पर बैटरी की मॉडलिंग करते समय हम प्रक्रियाओं पर विचार करेंगे।

1.2. बैटरी का सिस्टम स्तर विवरण।

सर्किट के दृष्टिकोण से, बैटरी दो-टर्मिनल नेटवर्क प्रतीत होती है। इस कार्य में, हम इसके विवरण का उपयोग ब्लैक बॉक्स के रूप में, एक इनपुट (सर्किट में करंट) और बैटरी टर्मिनलों पर वोल्टेज वाले सिस्टम के रूप में करेंगे।

ओपन सर्किट वोल्टेज (ओसीवी) बैटरी टर्मिनलों पर वोल्टेज है जब कोई करंट नहीं खींचा जाता है।

सबसे महत्वपूर्ण पैरामीटर बैटरी क्षमता है, जिसे विद्युत ऊर्जा की अधिकतम मात्रा (आह में) के रूप में परिभाषित किया गया है जो बैटरी पूरी तरह चार्ज होने से लेकर डिस्चार्ज की स्थिति तक लोड को आपूर्ति करती है, जिससे बैटरी समय से पहले खराब नहीं होती है। .

जैसा कि पहले कहा गया है, स्मार्ट बीएमएस के मुख्य कार्य एसओसी और एसओएच मूल्यांकन हैं।

बैटरी चार्ज की स्थिति (एसओसी) बैटरी के चार्ज की स्थिति को दर्शाने वाला एक संकेतक है: 100% - पूरी तरह से चार्ज, 0% - पूरी तरह से डिस्चार्ज। डिस्चार्ज की समतुल्य सूचक गहराई (डीओडी) है। आमतौर पर एसओसी को प्रतिशत के रूप में मापा जाता है, लेकिन इस काम में हम यह मानेंगे। औपचारिक रूप से, एसओसी को इस प्रकार व्यक्त किया जाता है कि बैटरी में वर्तमान चार्ज कहां है।

बैटरी की स्वास्थ्य स्थिति (एसओएच) एक गुणात्मक संकेतक है जो बैटरी क्षमता में गिरावट की वर्तमान डिग्री को दर्शाता है। एसओएच मूल्यांकन का परिणाम एक संख्यात्मक मान नहीं है, बल्कि इस प्रश्न का उत्तर है: "क्या बैटरी को बदलने की आवश्यकता है" इस पल?. वर्तमान में, ऐसा कोई मानक विनियमन नहीं है जिसके आधार पर बैटरी पैरामीटर एसओएच की गणना की जानी चाहिए। विभिन्न निर्माताबीएमएस इसके लिए विभिन्न मैट्रिक्स का उपयोग करते हैं, जैसे मूल और वास्तविक बैटरी क्षमता या आंतरिक प्रतिरोध की तुलना करना।

2. आवेश की स्थिति निर्धारित करने के लिए मॉडल।

एसओसी के आवेश की स्थिति का निर्धारण उपलब्ध प्रक्रिया मॉडल और इनपुट उत्तेजना से मापा आउटपुट प्रतिक्रिया से सिस्टम की अव्यक्त स्थितियों का अवलोकन करने का कार्य है। एसओसी निर्धारित करने के लिए बैटरी प्रबंधन प्रणालियों के हिस्से के रूप में उपयोग किए जाने वाले मॉडल को दो व्यापक समूहों में वर्गीकृत किया जा सकता है:

अनुभवजन्य मॉडल जो ब्लैक बॉक्स परिप्रेक्ष्य से बैटरी व्यवहार को दोहराते हैं;

बैटरी में आंतरिक विद्युत रासायनिक प्रक्रियाओं का अनुकरण करने वाले भौतिक मॉडल।

2.1 अनुभवजन्य मॉडल।

अनुभवजन्य मॉडल के वर्ग में कई अलग-अलग दृष्टिकोण शामिल हैं, सामान्य सुविधाएँबैटरी में भौतिक प्रक्रियाओं का एक महत्वपूर्ण सरलीकृत अनुकरण है। अनुभवजन्य मॉडल बीएमएस के कार्यान्वयन में एक मानक हैं, क्योंकि एक ओर, वे कार्यान्वयन के लिए पर्याप्त रूप से सरल हैं, और दूसरी ओर, एसओसी का अनुमान लगाने के लिए स्वीकार्य सटीकता रखते हैं। पेपर में 28 विभिन्न अनुभवजन्य मॉडलों की मात्रात्मक तुलना शामिल है।

अनुभवजन्य मॉडल का मुख्य प्रकार प्रतिस्थापन योजनाएँ हैं।

अनुभवजन्य मॉडलिंग का प्रारंभिक आधार यह अवलोकन है कि बैटरी गतिशीलता को दो भागों में विभाजित किया जा सकता है:

बैटरी चार्जिंग और डिस्चार्जिंग के कारण धीमी गतिशीलता

बैटरी की आंतरिक प्रतिबाधा से जुड़ी तेज़ गतिशीलता: इलेक्ट्रोलाइट और इलेक्ट्रोड का सक्रिय प्रतिरोध, साथ ही इलेक्ट्रोकेमिकल कैपेसिटेंस।

उम्र बढ़ने और क्षमता में गिरावट की प्रक्रियाओं को सिस्टम मापदंडों की गैर-स्थिरता के रूप में तैयार किया गया है।

वास्तव में, धीमी गतिशीलता बैटरी की विद्युत विशेषताओं पर एसओसी के प्रभाव को मॉडलिंग करने के लिए आती है। यह नोट किया गया है कि ओपन सर्किट वोल्टेज (OCV) चार्ज की स्थिति (SOC या DoD) का एक काफी स्पष्ट कार्य है:

और तापमान भिन्नता के प्रति थोड़ा संवेदनशील है (उन क्षेत्रों को छोड़कर जहां बैटरी लगभग पूरी तरह से चार्ज या डिस्चार्ज हो जाती है), और बैटरी पुरानी होने पर भी थोड़ा बदल जाता है (यदि हम क्षमता में गिरावट को ध्यान में रखते हुए बैटरी को उसके वर्तमान स्तर पर चार्ज करने पर विचार करते हैं) .

विभिन्न रसायन विज्ञान वाली लिथियम-आयन बैटरियों के विशिष्ट वक्र चित्र 2 में दिखाए गए हैं।

चित्र 2. विशिष्ट ओपन सर्किट वोल्टेज बनाम चार्ज की स्थिति।

निर्भरता सन्निकटन किया जा सकता है विभिन्न तरीके, टुकड़ेवार रैखिक या बहुपद सहित। सन्निकटन (1) के क्लासिक संस्करणों में से एक शेफर्ड समीकरण (शेफर्ड मॉडल) है, जिसका लिथियम-आयन बैटरी के लिए एक संशोधन इस प्रकार है:

जहां गुणांक की गणना बैटरी डिस्चार्ज वक्र के विशिष्ट बिंदुओं के आधार पर की जाती है, जो आमतौर पर दिया जाता है तकनीकी दस्तावेज, a समय के दौरान बैटरी से या बैटरी में पारित कुल चार्ज है:।

कार्य में, उदाहरण के लिए, सन्निकटन के लिए निम्नलिखित अभिव्यक्ति का उपयोग किया जाता है:

कार्य में विभिन्न मानकीकरण विकल्पों की व्यवस्थित रूप से समीक्षा की जाती है।

संपूर्ण बैटरी मॉडल प्राप्त करने के लिए, समीकरण (2) को उन शब्दों के साथ भी पूरक किया जा सकता है जो बैटरी वर्तमान पर निर्भर करते हैं, उदाहरण के लिए, जैसा कि सिमपावरसिस्टम (,) से बैटरी ब्लॉक में सिमुलिंक सिस्टम में लागू किया गया है।

2.1.2 आंतरिक बैटरी प्रतिबाधा।

अनुभवजन्य मॉडल का दूसरा भाग वर्तमान-वोल्टेज विशेषताओं और तेज गतिशीलता के लिए जिम्मेदार आंतरिक प्रतिबाधा का वर्णन है।

सबसे सरल विकल्पमॉडलिंग एक समायोज्य ईएमएफ स्रोत (चित्रा 3) के साथ श्रृंखला में जुड़ा एक सक्रिय प्रतिरोध है। यह समतुल्य सर्किट इलेक्ट्रोड और इलेक्ट्रोलाइट की सामग्री द्वारा बनाई गई बैटरी के आंतरिक प्रतिरोध का अनुकरण करता है, जिसके पार एक ओमिक वोल्टेज ड्रॉप और गर्मी उत्पादन देखा जाता है।

चित्र 3. प्राथमिक बैटरी प्रतिस्थापन सर्किट।

बैटरी में क्षणिक प्रक्रियाओं का अनुकरण करने के लिए, यह है सबसे सरल योजनाप्रतिस्थापन को प्रतिक्रियाशील तत्वों के साथ पूरक किया जाना चाहिए। इस प्रकार, प्रतिबाधा के साथ एक जटिल प्रतिरोध श्रृंखला में जुड़ा हुआ है।

आमतौर पर, निम्नलिखित विद्युत रासायनिक घटनाओं को प्रतिष्ठित किया जाता है जो विद्युत क्षणिक प्रक्रियाओं की गतिशीलता को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करते हैं (,):

इलेक्ट्रोड-इलेक्ट्रोलाइट संपर्क में क्लासिक डबल विद्युत परत (डबल-लेयर)

इलेक्ट्रोड पर एक निष्क्रिय फिल्म (सॉलिड-इलेक्ट्रोलाइट इंटरफ़ेस, एसईआई) का निर्माण।

इन कारकों के परिणामस्वरूप, इलेक्ट्रोकेमिकल वितरित कैपेसिटर लिथियम-आयन बैटरी के अंदर दिखाई देते हैं। बैटरी प्रतिबाधा का अध्ययन इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिबाधा स्पेक्ट्रोस्कोपी (ईआईएस) का उपयोग करके किया जाता है।

काफी बड़ी संख्या में समतुल्य सर्किट प्रस्तावित किए गए हैं - जिनमें कई प्रतिक्रियाशील तत्वों वाले सरल सर्किट से लेकर, बड़ी संख्या में आरसी सर्किट और यहां तक ​​कि गैर-रेखीय तत्वों का उपयोग करके इलेक्ट्रोकेमिकल घटनाओं के विस्तृत मॉडलिंग तक शामिल हैं।

समतुल्य सर्किट का लगभग अच्छी तरह से सिद्ध संस्करण (चित्र 4) एक सक्रिय आंतरिक प्रतिरोध और दो आरसी सर्किट के श्रृंखला कनेक्शन पर आधारित है जो वॉल्यूमेट्रिक कैपेसिटेंस के गठन के साथ ध्रुवीकरण प्रक्रियाओं का अनुकरण करता है:

इलेक्ट्रोकेमिकल डबल लेयर कैपेसिटेंस, जिसका प्रभाव उच्च आवृत्तियों पर देखा जाता है,

लिथियम इंटरकलेशन और बड़े पैमाने पर स्थानांतरण से जुड़ी कैपेसिटेंस, कम आवृत्तियों पर प्रभावी।

चित्र 4. दूसरे क्रम के गतिशील बैटरी मॉडल के लिए समतुल्य सर्किट।

इस प्रकार, चित्र 4 में प्रस्तुत राज्य स्थान में दूसरे क्रम का गतिशील मॉडल इस प्रकार लिखा गया है:

जहां, और मापदंडों का चयन एक विशिष्ट प्रकार की बैटरी से लिए गए प्रयोगात्मक डेटा के आधार पर किया जाता है।

वास्तव में, बैटरी प्रतिबाधा तापमान और एसओसी का एक कार्य है, और लंबी अवधि में बैटरी की उम्र बढ़ने के साथ-साथ इसमें बदलाव भी होता है।

बढ़ते तापमान के साथ आंतरिक सक्रिय प्रतिरोध कम हो जाता है, लेकिन 25-40 डिग्री सेल्सियस की सीमा के भीतर, यह काफी स्थिर रहता है। पॉलिमर लिथियम-आयन बैटरियों के साथ किए गए प्रयोगों से पता चला है कि समतुल्य सर्किट पैरामीटर 20% से अधिक एसओसी पर स्थिर रहते हैं। कम एसओसी मूल्यों पर, प्रतिरोधों में तेजी से वृद्धि और कैपेसिटेंस में तेजी से कमी होती है।

2.1.3 आवेश की स्थिति का मॉडलिंग।

चूंकि बैटरी की चार्जिंग और डिस्चार्जिंग के दौरान एसओसी मान बदलता है, इसलिए एसओसी को सिस्टम की एक अन्य स्थिति के रूप में मानना ​​स्वाभाविक है, इसे समकक्ष सर्किट में अनुकरण करने के लिए एक टुकड़ा जोड़ना।

संपूर्ण समतुल्य सर्किट चित्र 5 में दिखाया गया है। स्रोत-नियंत्रित करंट के साथ एक पृथक सर्किट को सर्किट में जोड़ा जाता है, जो बैटरी सर्किट में करंट के बराबर और करंट प्रदान करता है। इस तरह, बैटरी क्षमता का अनुकरण करते हुए, क्षमता को डिस्चार्ज और चार्ज किया जाता है। कैपेसिटेंस पर वोल्टेज संख्यात्मक रूप से एसओसी के बराबर है। कैपेसिटेंस मान निम्नानुसार निर्धारित किया जाता है:

आह में बैटरी की कुल क्षमता कहां है, तापमान पर बैटरी क्षमता की निर्भरता को ध्यान में रखने के लिए सुधार कारक है, उम्र बढ़ने की प्रक्रिया को मॉडलिंग करने के लिए सुधार कारक है (चार्ज-डिस्चार्ज चक्रों की संख्या है)।

चित्र 5. दूसरे क्रम के गतिशील मॉडल के लिए पूर्ण समतुल्य सर्किट।

प्रतिरोध बैटरी के स्व-निर्वहन को मॉडल करता है।

सर्किट के प्रस्तुत टुकड़े को ध्यान में रखते हुए, राज्य स्थान में बैटरी मॉडल को चर के लिए एक और समीकरण के साथ पूरक किया गया है:

एसओसी निर्धारित करने का वास्तविक कार्य मॉडल (3)-(4) के लिए एक पर्यवेक्षक को संश्लेषित करना है।

2.2 भौतिक मॉडल।

कुछ शोधकर्ता एसओसी और एसओएच की भविष्यवाणी करने के लिए भौतिक मॉडल का उपयोग करने का प्रस्ताव करते हैं। मॉडलों का यह वर्ग उन समीकरणों के उपयोग पर आधारित है जो बैटरी में विद्युत रासायनिक प्रक्रियाओं का वर्णन करते हैं।
इस दृष्टिकोण का मुख्य लाभ बिल्कुल स्पष्ट है - मॉडल विवरण के अनुभवजन्य से भौतिक स्तर तक संक्रमण के माध्यम से उच्च मॉडलिंग सटीकता प्राप्त की जाती है। नुकसान मॉडल की उच्च कम्प्यूटेशनल जटिलता और बड़ी संख्या में पैरामीटर हैं जिन्हें प्रयोगात्मक डेटा से पहचाना जाना चाहिए। इसके बावजूद, भविष्य की पीढ़ियों की बैटरी प्रबंधन प्रणालियों के लिए भौतिक मॉडल पर्याप्त रुचि के हैं।

साहित्य में भौतिक मॉडलों के दो वर्ग प्रस्तुत किए गए हैं:

एकल कण मॉडल -,

एक आयामी स्थानिक मॉडल (1डी-स्थानिक मॉडल)।

एकल-कण मॉडल इस धारणा पर आधारित है कि लिथियम-आयन सेल के प्रत्येक इलेक्ट्रोड को पर्याप्त रूप से बड़े त्रिज्या का एक एकल गोलाकार कण माना जा सकता है (ताकि इसका सतह क्षेत्र छिद्रपूर्ण कैथोड या एनोड के क्षेत्र से मेल खाए) बैटरी)। इलेक्ट्रोलाइट में सांद्रता और क्षमता में परिवर्तन को नजरअंदाज कर दिया जाता है, साथ ही तापमान प्रभाव को भी।

एक आयामी स्थानिक मॉडल है इससे आगे का विकासएकल-कण मॉडल, जिसमें प्रत्येक इलेक्ट्रोड को एक ही रेखा पर केंद्रों के साथ प्रतिच्छेदी क्षेत्रों के एक सेट के रूप में तैयार किया जाता है। यह दृष्टिकोण झरझरा बैटरी इलेक्ट्रोड में लिथियम आयनों के अंतर्संबंध (प्रसार) की प्रक्रिया का अधिक सटीक वर्णन करना संभव बनाता है।

ध्यान दें कि लिथियम-आयन बैटरियों के ऐसे अनुमानित भौतिक मॉडल भी आंशिक अंतर समीकरणों पर आधारित हैं और ऐसी वस्तुओं के लिए पर्यवेक्षकों का संश्लेषण एक अलग गैर-तुच्छ कार्य है।

2.2.1 एकल-कण मॉडल।

एकल-कण मॉडल बैटरी में निम्नलिखित घटनाओं के अनुकरण पर आधारित है: इलेक्ट्रोड में लिथियम आयनों का प्रसार और आयन प्रवाह के इलेक्ट्रोकेमिकल कैनेटीक्स। इलेक्ट्रोलाइट (तरल चरण) में प्रक्रियाओं को निरंतर चालकता के रूप में प्रस्तुत किया जाता है और वास्तव में मॉडलिंग नहीं की जाती है। एकल-कण मॉडल में बैटरी की योजनाबद्ध संरचना चित्र 6 में दिखाई गई है। इसके बाद, हम मॉडल के मुख्य घटकों को संक्षेप में प्रस्तुत करते हैं। माना जाता है कि सभी समीकरण एनोड पर और कैथोड पर (उचित मापदंडों के साथ) दोनों प्रतिक्रिया स्थितियों को समान रूप से संतुष्ट करते हैं।

चित्र 6. एकल-कण मॉडल में बैटरी का योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व।

इलेक्ट्रोड में लिथियम के अंतर्संबंध को फ़िक के नियम द्वारा वर्णित प्रसार के रूप में तैयार किया गया है:

इलेक्ट्रोड (ठोस चरण) में लिथियम आयनों की सांद्रता कहां है, और प्रसार गुणांक है।

इस समीकरण को गोलाकार निर्देशांक में फिर से लिखा जा सकता है

सीमा शर्तों के साथ

मोलर प्रसार फ्लक्स को इलेक्ट्रोड सतह के माध्यम से वर्तमान घनत्व के रूप में व्यक्त किया जा सकता है:

फैराडे स्थिरांक कहां है और प्रत्येक इलेक्ट्रोड का प्रभावी सतह क्षेत्र है।

बैटरी के आवेश की स्थिति का आकलन करने के लिए, स्थानीय सांद्रता से लेकर इलेक्ट्रोड की संपूर्ण मात्रा पर औसत सांद्रता तक जाना सुविधाजनक है -:

प्रत्यक्ष गणना से पता चलता है कि समय व्युत्पन्न इस प्रकार पाया जाता है

आनुपातिकता गुणांक कहां है, बैटरी चालू है।

इलेक्ट्रोकेमिकल कैनेटीक्स को लिथियम आयनों के दाढ़ प्रवाह के लिए बटलर-वोल्मर समीकरण का उपयोग करके तैयार किया गया है:

जिसमें ओवरवोल्टेज को निम्नानुसार व्यक्त किया जा सकता है

सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड की क्षमताएं कहां हैं, इलेक्ट्रोड की सतह पर लिथियम आयनों की एकाग्रता का एक कार्य है, इलेक्ट्रोड पर इलेक्ट्रोलाइट (तरल चरण) और निष्क्रिय फिल्म का प्रतिरोध है, सार्वभौमिक गैस स्थिरांक है , बैटरी का तापमान है।

ओवरवॉल्टेज के लिए समीकरण (7) को इस पर विचार करके हल किया जा सकता है कि फ्लक्स को बैटरी करंट के संदर्भ में (5) का उपयोग करके व्यक्त किया जाता है:

विनिमय धारा घनत्व को व्यक्त करने वाले स्थिरांक कहां हैं।

ध्यान दें कि बैटरी संपर्कों पर वोल्टेज संभावित अंतर के बराबर है, और क्षमता को प्रतिस्थापन (9) का उपयोग करके (8) के माध्यम से व्यक्त किया जा सकता है। यहां से हमें जो चाहिए वो मिलता है

समीकरण (6) और (10) लिथियम-आयन बैटरी के इलेक्ट्रोकेमिकल एकल-कण मॉडल का निर्माण करते हैं।

2.2.2 एकल-कण मॉडल और समतुल्य सर्किट के बीच संबंध।

सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड के लिए सांद्रता समीकरण (6) से एक दूसरे से संबंधित हैं: वृद्धि के साथ, एकाग्रता आनुपातिक रूप से घट जाती है, और इसके विपरीत। जाहिर है, आवेश की स्थिति सांद्रता के समानुपाती होती है। फिर हम मात्रा को सिस्टम की स्थिति के रूप में विचार में पेश कर सकते हैं, और सांद्रता और रैखिक रूप से इस पर निर्भर करेगी:,।

यहां से हम एकल-कण मॉडल के लिए निम्नलिखित समीकरण लिख सकते हैं

कुछ सकारात्मक स्थिरांक कहां है.

(10) में पद, प्रस्तुत अवस्था के आधार पर, जिस पर और रैखिक रूप से एकाग्रता पर निर्भर करता है, एक निश्चित फ़ंक्शन के रूप में दर्शाया जा सकता है। कार्य निम्नलिखित सन्निकटन का प्रस्ताव करता है:

(10) का शेष भाग धारा का एक फलन है, जिसके लिए निम्नलिखित मानकीकरण प्रस्तावित है:

प्रयोगात्मक डेटा से निरंतर गुणांक की पहचान कहां की जाती है।

राज्य अंतरिक्ष मॉडल अंततः इस रूप में प्राप्त होता है:

(12)

(4) और (11) की तुलना करने पर, यह बिल्कुल स्पष्ट है कि एकल-कण मॉडल (11) में चार्ज स्थिति समीकरण पूरी तरह से समतुल्य सर्किट (4) द्वारा प्रतिनिधित्व के समान है, जबकि बैटरी का स्व-निर्वहन नहीं है मॉडलिंग की। (12) में समीकरण से यह पता चलता है कि फ़ंक्शन समतुल्य सर्किट में ओपन सर्किट वोल्टेज के फ़ंक्शन से मेल खाता है। लेकिन साथ ही, एकल-कण मॉडल में एक अतिरिक्त है अरैखिक तत्वएक वोल्टेज ड्रॉप के साथ, एक आंतरिक सक्रिय प्रतिरोध के साथ श्रृंखला में जुड़ा हुआ है। अनुभवजन्य समतुल्य सर्किट प्रतिनिधित्व के विपरीत, विद्युत दोहरी परत की विद्युत रासायनिक धारिता को एकल-कण मॉडल में मॉडल नहीं किया जाता है।

इलेक्ट्रोकेमिकल एकल-कण मॉडल को चित्र 7 में दिखाए गए समकक्ष सर्किट के रूप में दर्शाया जा सकता है।

चित्र 7. एकल-कण मॉडल के लिए समतुल्य समतुल्य सर्किट।

निष्कर्ष।

यह पेपर बैटरी प्रबंधन प्रणालियों के लिए दो प्रकार के लिथियम-आयन बैटरी मॉडल का अवलोकन प्रदान करता है। समतुल्य सर्किट-आधारित अनुभवजन्य मॉडल को साहित्य में सबसे आम, लागू करने में सरल और बैटरी में विशेष घटनाओं के अनुकरण के लिए स्केलिंग में लचीला दिखाया गया है। मॉडल पैरामीटर गैर-स्थिर हैं, जो बैटरी की उम्र बढ़ने की प्रक्रिया और चार्ज और तापमान की स्थिति से भिन्नता के अधीन हैं। हाल के प्रकाशनों के विश्लेषण के आधार पर, यह निष्कर्ष निकाला गया कि नई पीढ़ी की बैटरी प्रबंधन प्रणालियों के लिए मॉडल में सुधार के लिए एक आशाजनक दिशा भौतिक मॉडल हैं जो बैटरी में विद्युत रासायनिक घटनाओं का मात्रात्मक वर्णन करते हैं। यह दिखाया गया है कि एकल-कण इलेक्ट्रोकेमिकल मॉडल को एक समतुल्य सर्किट के रूप में दर्शाया जा सकता है जो अनुभवजन्य मॉडल के समान है।

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इओनेस्यान एलेक्सी विलामोविच

इलेक्ट्रिक वाहन बैटरी के गैर-स्थिर ऑपरेटिंग मोड की मॉडलिंग

विशेषता 05.09.03 - विद्युत परिसर और प्रणालियाँ

शैक्षणिक डिग्री के लिए निबंध

तकनीकी विज्ञान के उम्मीदवार

मॉस्को - 2009

यह कार्य मॉस्को ऑटोमोबाइल और हाईवे इंस्टीट्यूट (राज्य तकनीकी विश्वविद्यालय) में इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग और इलेक्ट्रिकल उपकरण विभाग में किया गया था।

अग्रणी संगठन: फेडरल स्टेट यूनिटी एंटरप्राइज रिसर्च एंड एक्सपेरिमेंटल इंस्टीट्यूट ऑफ ऑटोमोटिव इलेक्ट्रॉनिक्स एंड इलेक्ट्रिकल इक्विपमेंट (एफएसयूई एनआईआईएई), मॉस्को।

बचाव 24 नवंबर 2009 को सुबह 10:00 बजे मॉस्को ऑटोमोबाइल एंड हाईवे इंस्टीट्यूट (राज्य तकनीकी विश्वविद्यालय) में शोध प्रबंध परिषद डी.212.126.05 की बैठक में इस पते पर होगा:

125329 जीएसपी ए-47, मॉस्को, लेनिनग्रादस्की पीआर., 64।

शोध प्रबंध MADI (GTU) की लाइब्रेरी में पाया जा सकता है

वैज्ञानिक सचिव

निबंध परिषद,

तकनीकी विज्ञान के उम्मीदवार, एसोसिएट प्रोफेसर मिखाइलोवा एन.वी.

कार्य का सामान्य विवरण

समस्या की प्रासंगिकता

वर्तमान में सबसे बड़े उत्पादककारें (जनरल मोटर्स, फोर्ड, डेमलर-क्रिसलर, टोयोटा, होंडा, निसान, माज़दा, आदि) इलेक्ट्रिक वाहनों के डिजाइन और उत्पादन पर गहनता से काम कर रही हैं। रेंज और भार क्षमता जैसी विशेषताओं के संदर्भ में, इलेक्ट्रिक वाहनों के कुछ आधुनिक मॉडल पारंपरिक कारों के बहुत करीब हैं, लेकिन उनका मुख्य नुकसान उनकी उच्च लागत है।

एक इलेक्ट्रिक वाहन की विशेषताएं और इसकी लागत काफी हद तक इस्तेमाल किए गए बिजली संयंत्र और विशेष रूप से बैटरी के मापदंडों द्वारा निर्धारित की जाती है। एक बिजली संयंत्र के मापदंडों को अनुकूलित करने, एक इलेक्ट्रिक वाहन की विशेषताओं की गणना करने और एक पारंपरिक कार की तुलना में इसकी दक्षता निर्धारित करने के लिए, मुख्य उपकरण गणितीय और सिमुलेशन मॉडलिंग हैं।

इलेक्ट्रिक वाहन का मॉडल बनाते समय सबसे कठिन कार्य इलेक्ट्रिक वाहन पर गैर-स्थिर डिस्चार्ज और चार्जिंग के दौरान बैटरी के संचालन का अनुकरण करना है। इलेक्ट्रिक वाहन पर बैटरी नियंत्रण प्रणाली में बैटरी मापदंडों का परिकलित निर्धारण और विश्लेषण भी आवश्यक है, जो इष्टतम परिचालन स्थितियों को सुनिश्चित करता है, सेवा जीवन को बढ़ाता है, ओवरचार्जिंग और अत्यधिक डिस्चार्ज को रोकता है, परिचालन सुरक्षा सुनिश्चित करता है और ड्राइवर को चार्ज की स्थिति और अन्य के बारे में सूचित करता है। बैटरी के पैरामीटर.

शोध प्रबंध एक इलेक्ट्रिक वाहन की गति के लिए मॉडल के विकास और एक इलेक्ट्रिक वाहन की बैटरी के गैर-स्थिर ऑपरेटिंग मोड के अध्ययन के लिए समर्पित है, जो वर्तमान समय में बहुत प्रासंगिक प्रतीत होता है।

अध्ययन का उद्देश्य और मुख्य उद्देश्य

शोध प्रबंध में निर्धारित लक्ष्य के अनुसार, निम्नलिखित कार्य हल किए जाते हैं:

• 
  एबी विशेषताओं की गणना के लिए तरीकों और मॉडलों का विश्लेषण और व्यवस्थितकरण;
• 
  डिस्चार्ज विशेषताओं का विश्लेषण करने के लिए सांख्यिकीय डेटा और सिमुलेशन प्रयोगों के प्रसंस्करण और विश्लेषण के तरीकों को औपचारिक बनाना;
• 
  एक इलेक्ट्रिक वाहन की अस्थिर गति के सिमुलेशन मॉडल का विकास;
• 
  विषम ईवी घटकों को एकीकृत करने के लिए एक पद्धति का विकास;
• 
  
• 
  सिमुलेशन मॉडल का उपयोग करके अनुकूलन समस्याओं का निर्माण और समाधान।

तलाश पद्दतियाँ

वैज्ञानिक नवीनता

• 
  इलेक्ट्रिक वाहनों के गैर-स्थिर आंदोलन के सिमुलेशन मॉडल का समग्र प्रक्रिया प्रतिनिधित्व;
• 
  ईवी संचलन और बैटरी चार्ज/डिस्चार्ज की गतिशीलता की गैर-स्थिर यादृच्छिक प्रक्रियाओं के मॉडल;
• 
  ईवी आंदोलन की दी गई विशेषताओं के लिए वाहन प्रकारों को वर्गीकृत करने और प्रकारों के चयन की समस्याओं के लिए मॉडल;
• 
  सॉफ्टवेयर कार्यान्वयनईएम सिमुलेशन मॉडल;
• 
  ईवी सिमुलेशन मॉडल पर आधारित अनुकूलन एल्गोरिदम।

कार्य परिणामों का व्यावहारिक मूल्य और कार्यान्वयन

कार्य की स्वीकृति

• 
  रिपब्लिकन और अंतरक्षेत्रीय वैज्ञानिक और तकनीकी सम्मेलनों, संगोष्ठियों और सेमिनारों में (2003-2009);
• 
  MADI (STU) के इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग और इलेक्ट्रिकल उपकरण विभाग की एक बैठक में।

परिचय में कार्य की प्रासंगिकता को प्रमाणित किया जाता है, लक्ष्य निर्धारित किया जाता है और शोध के मुख्य उद्देश्य निर्धारित किये जाते हैं।

पहले अध्याय में शोध प्रबंध, आधुनिक एबी को वर्गीकृत किया गया है और उनकी मुख्य विशेषताएं निर्धारित की गई हैं। व्यवस्थितकरण किया गया ज्ञात विधियाँएबी विशेषताओं की गणना और अस्थिर लोडिंग मॉडलिंग में उनके उपयोग की संभावना का आकलन।

ईवी की विशेषताएं मुख्य रूप से ऑन-बोर्ड विद्युत ऊर्जा स्रोतों के प्रदर्शन से निर्धारित होती हैं। लेड-एसिड (PbAcid), निकेल-कैडमियम (Ni-Cd), निकेल-मेटल हाइड्राइड (Ni-MH) बैटरियां और लिथियम-आधारित बैटरियां (Li-Ion, Li-Metal, Li-Polymer) सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाती हैं। ईवी बिजली संयंत्र)

निर्माताओं द्वारा घोषित विभिन्न प्रकार की बैटरियों की विशेषताओं का विश्लेषण करते हुए, दो समूहों को प्रतिष्ठित किया जा सकता है: "शुद्ध" इलेक्ट्रिक वाहनों में उपयोग की जाने वाली उच्च-ऊर्जा (कर्षण) बैटरियां और उच्च-शक्ति (पल्स) बैटरियां।

पहले समूह की बैटरियों की विशिष्ट ऊर्जा लेड-एसिड बैटरियों के लिए 35 Wh/kg तक पहुँच जाती है; निकेल-कैडमियम - 45 Wh/कि.ग्रा. ये बैटरियां सस्ती हैं, लेकिन इनका उपयोग प्रदर्शन विशेषताओं को काफी कम कर देता है और ईवी उपयोग के दायरे को सीमित कर देता है।

निकेल-मेटल हाइड्राइड बैटरियां आशाजनक हैं इ एम=80 क/किग्रा, पी एम=200 डब्ल्यू/किग्रा, लिथियम-आयन बैटरी इ एम=140 Wh/कि.ग्रा., पी एम=420 डब्ल्यू/किग्रा और पॉलिमर इलेक्ट्रोलाइट (ली-पॉलिमर) के साथ उनका संस्करण इ एम=205 क्च/किग्रा, पी एम=420 डब्ल्यू/किग्रा. विशिष्ट ऊर्जा मान 3-घंटे के डिस्चार्ज मोड के लिए दिए गए हैं, और पावर मान 80% चार्ज स्तर पर 30 सेकंड तक चलने वाली पल्स के अनुरूप हैं।

बैटरियों की दी गई विशिष्ट विशेषताएं ईवीएस पर उनके उपयोग की दक्षता की तुलना करने के लिए पर्याप्त नहीं हैं, इसलिए शोध प्रबंध का मुख्य उद्देश्य ईवीएस पर बैटरियों की अस्थिर लोडिंग का मॉडल बनाना है, जिसके लिए शास्त्रीय तरीकों का उपयोग करके एक "ब्लैक बॉक्स" मॉडल प्रस्तावित है। प्रयोग योजना का.

अध्ययन किए गए मापदंडों (इनपुट और आउटपुट) के आधार पर, विधियों के निम्नलिखित समूहों को प्रतिष्ठित किया जा सकता है:

• 
  डिस्चार्ज वक्रों के एक परिवार का वर्णन करने की विधियाँ - निर्भरता यू=एफ( मैं, टी) किसी दिए गए स्थिर तापमान मान पर ( टी= स्थिरांक);
• 
  डिस्चार्ज करंट के आधार पर अधिकतम डिस्चार्ज समय (बैटरी क्षमता) की गणना;
• 
  गैर-स्थिर बैटरी डिस्चार्ज की सरलीकृत गणना के लिए तरीके, अर्थात्। समय-भिन्न डिस्चार्ज करंट या बिजली की खपत के साथ डिस्चार्ज [ टी एम=एफ( मैं), मैं=वर या टी एम=एफ(पी) पी=var];
• 
  किसी दिए गए करंट पर बैटरी डिस्चार्ज के अंत का क्षण निर्धारित करना, जिसका उपयोग न केवल ईवी मॉडलिंग में किया जाता है, बल्कि ईवी पर सीधे बैटरी नियंत्रण प्रणाली में भी किया जाता है;
• 
  जटिल विधियाँ जो निर्भरताएँ निर्धारित करती हैं यू=एफ( मैं, टी, टी) और टी एम=एफ( मैं).

सबसे प्रसिद्ध शेफर्ड द्वारा प्रस्तावित बैटरियों की डिस्चार्ज विशेषताओं के विश्लेषणात्मक विवरण की विधि है। यह विधि हमें निर्भरता का वर्णन करने की अनुमति देती है यू= एफ( मैं,टी) जैसा:

विधि का मुख्य नुकसान यह है कि गुणांक को डिस्चार्ज धाराओं की एक निश्चित सीमा के लिए चुना जाता है और इस सीमा से परे जाने पर, सन्निकटन त्रुटि काफी बढ़ जाती है।

समय-भिन्न धारा के साथ लोड होने पर बैटरी की विशेषताओं का मूल्यांकन करने के सबसे सरल और सटीक तरीकों में से एक होक्सी विधि है। यह विधि प्यूकर्ट संबंध पर आधारित है, जो डिस्चार्ज करंट पर अधिकतम बैटरी क्षमता (डिस्चार्ज समय) की निर्भरता निर्धारित करती है।

कहाँ मैं 1 , मैं 2 …मैं जेड- डिस्चार्ज ग्राफ के अनुभागों में वर्तमान मान मैं=एफ( टी); टी 1 ,टी 2 ... टी जेड- संगत धाराओं के साथ निर्वहन समय मैं 1 , मैं 2 …मैं जेड .

इस मॉडल में, वर्तमान ग्राफ मैं=एफ( टी) z अनुभागों में विभाजित एक टुकड़े-टुकड़े स्थिर फ़ंक्शन का प्रतिनिधित्व करता है। प्यूकर्ट गुणांक धाराओं की परिचालन सीमा के लिए निर्धारित किए जाते हैं। होक्सी समीकरण को हल करने के लिए, निर्धारित करने के लिए एक खोज एल्गोरिदम का उपयोग किया जाता है टी एमबशर्ते कि समीकरण का दाहिना पक्ष एक के बराबर हो।

को लागू करने यह विधिएक इलेक्ट्रिक वाहन की गणना करने के लिए, इसे प्रारंभिक शेड्यूल के रूप में सेट करें मैं=एफ( टी) ड्राइविंग चक्र के दौरान बैटरी करंट में परिवर्तन, आप अधिकतम चक्रों की संख्या की गणना कर सकते हैं जो एक इलेक्ट्रिक वाहन बैटरी पूरी तरह से डिस्चार्ज होने से पहले पूरा करेगा एन टी =टी एम /टी टी, कहाँ टी टी– एक चक्र की अवधि.

इस कार्य में, एक सिमुलेशन प्रयोग के आधार पर, SAE j 227C चक्र में EV आंदोलन के दौरान अस्थिर बैटरी लोडिंग की सरलीकृत गणना के लिए कई तरीकों की सटीकता का आकलन किया गया था (तालिका 1)। ऑप्टिमा येलोटॉप डी 1000 एस बैटरी के साथ एक ईवी पर विचार किया गया (195 किलोग्राम के कुल वजन वाली 10 श्रृंखला से जुड़ी बैटरी ईवी पर स्थापित की गई थीं)।

इलेक्ट्रिक वाहन की गति की गणना के परिणाम

बैटरी की अस्थिर लोडिंग का अनुकरण करने के लिए शोध प्रबंध में किए गए शोध के आधार पर विभिन्न तरीकेऔर ईवी आंदोलन की स्थिति, एक अपघटन दृष्टिकोण के आधार पर हाइब्रिड विश्लेषणात्मक-सिमुलेशन मॉडल का उपयोग करने का प्रस्ताव है, जो जटिल प्रणालियों के सिद्धांत के निम्नलिखित सिद्धांतों पर आधारित है: पदानुक्रम: यदि  0 सिस्टम का एक उपप्रणाली है  और  (...) जटिलता का माप है, तो ( 0) (), यानी। एक उपप्रणाली संपूर्ण प्रणाली से अधिक जटिल नहीं हो सकती। समानांतर कनेक्शन: यदि = 1  2 ….. k , यानी।  उपप्रणालियों का एक समानांतर कनेक्शन है , फिर
. सीरियल कनेक्शन: यदि = 1 + 2 +…+ k, यानी।  सबसिस्टम का एक सीरियल कनेक्शन है  i , फिर () ( 1)+( 2)+... ( k)। के साथ संपर्क प्रतिक्रिया(OS): यदि सबसिस्टम  2 से सबसिस्टम  1 तक कोई OS ऑपरेशन  है, तो ()( 1)+( 2)+( 2  1). एक जटिल प्रणाली के सूचीबद्ध गुण अलग-अलग चर को उप-प्रणालियों में संयोजित करके इसकी स्पष्ट जटिलता को कम करने की संभावना की अनुमति देते हैं। इस अपघटन के साथ, लक्ष्य सिस्टम के विश्लेषण को सरल बनाना है, इसे इंटरैक्टिंग सबसिस्टम का एक ढीला युग्मित सेट माना जाता है।

दूसरे अध्याय में ईएम सिमुलेशन मॉडल के निर्माण के सिद्धांतों को औपचारिक रूप देने का कार्य सामने रखा गया है और हल किया गया है। कार्यप्रणाली को समय के साथ अपनी स्थिति बदलने की प्रक्रिया के रूप में समझा जाता है। समग्र रूप से प्रक्रिया के मॉडलिंग में सड़क की सतह का एक मॉडल, सड़क की सतह के साथ पहिये की परस्पर क्रिया के मॉडल, मशीन के मॉडल, ट्रांसमिशन और अन्य शामिल होने चाहिए, जो सभी आपस में जुड़े हुए हैं और एक दूसरे के भीतर निहित हैं ( अंक 2।)।

यह मान लिया है कि प्रणाली- कई पैरामीटर हैं
(आर्द्रता, घूर्णन कोण, आदि)। प्रत्येक पैरामीटर क्यूमैं संख्यात्मक मानों का एक सेट लेता हूं ( क्यूमैं)। आइए परिभाषित करें स्थितिसमग्र रूप से प्रक्रिया, एस जे = के रूप में, जहां क्यूमैं जे ( क्यूमैं)। प्रक्रिया जेडवहाँ एक चार है: जेड=एस, टी, एफ,  >, कहाँ एस- राज्य अंतरिक्ष; टी- कई बार राज्य परिवर्तन; एफ- प्रक्रिया की चरण विशेषता, जिसे समय के साथ राज्य के परिवर्तन के रूप में परिभाषित किया गया है एफ:टी एस,  - रैखिक क्रम संबंध पर टी.

ईवी की गति की मॉडलिंग के लिए समय अंतराल है [ टीएन, टीके ],कहां
,
. यह मानते हुए कि ईएम अलग-अलग क्षेत्रों में काफी समान रूप से व्यवहार करता है, पूरी प्रक्रिया को उपप्रक्रियाओं में विघटित करना संभव है। उपप्रक्रियाप्रक्रिया का एक उपसमूह है जेडसमय अंतराल पर [ टीमैं ; टीजे]। उपप्रक्रिया की अवधारणा हमें एक प्रक्रिया को उपप्रक्रियाओं के अनुक्रम के रूप में मानने की अनुमति देती है। समग्र रूप से सिस्टम और उसके घटकों दोनों के कामकाज के विवरण की शुद्धता सुनिश्चित करने के लिए, प्रक्रियाओं पर कई संचालन शुरू किए गए हैं।

प्रक्रिया जेड 1 =एस 1, टी 1 , एफ 1 ,  1 > प्रक्रिया के संलयन का प्रतिनिधित्व करता है जेड, यदि इसे निम्नलिखित परिवर्तनों के परिणामस्वरूप प्राप्त किया गया है: ए) प्रक्रिया परिभाषा अंतराल का एक पूर्ण विभाजन किया गया है जेड n उपअंतरालों में [ j ,  j+1 ], जहां j=1..n, और  1 = टी एन,  n+1 = टी को . फिर हमें एक प्रक्रिया विभाजन मिलता है जेड n उपप्रक्रियाओं के लिए जेड जे(जे=1..एन); बी) प्रत्येक उपप्रक्रिया का मिलान करें जेड जे एक राज्य मान बहुतों से एस 1 और एक समय मान  j अंतराल से [ j ,  j+1 ]। अनफ़ोल्डिंग ऑपरेशन कनवल्शन ऑपरेशन का उलटा है: प्रक्रिया जेडप्रक्रिया का विकास है जेड 1 . प्रक्रिया जेड 1 प्रक्रिया प्रक्षेपण है जेडअंतरिक्ष का समन्वय करना
(पद का नाम
), अगर क्यू 1 क्यू।

प्रक्रियाएं बताई जाएं जेड 1 =, टी 1 , एफ 1 ,  1 > और जेड 2 =, टी 2 , एफ 2 ,  2 >. प्रक्रिया जेड=, टी, एफ, > प्रक्रियाओं का एक संघ है जेड 1 और जेड 2 (पदनाम जेड=जेड 1 जेड 2), यदि: एस Q रिक्त स्थान का मिलन है और
.

शुरू किए गए ऑपरेशन व्यक्तिगत घटक प्रक्रियाओं (सड़क प्रोफ़ाइल, यातायात विशेषताओं में गतिशील परिवर्तन, आदि) और पूरे सिस्टम के घटकों की बातचीत दोनों का औपचारिक विवरण बनाना संभव बनाते हैं।

ईवी मोशन मॉडल में नीचे दिखाए गए घटक शामिल हैं।

यांत्रिक मॉडल

गति के प्रतिरोध का बल ईएम व्हील पर प्रतिरोध का एक क्षण बनाता है, जो ट्रांसमिशन गियर अनुपात को ध्यान में रखते हुए, ट्रांसमिशन दक्षता को ध्यान में रखते हुए, इलेक्ट्रिक मोटर शाफ्ट में लाया जाता है।

इस प्रकार, विद्युत मोटर शाफ्ट पर गति के प्रतिरोध का क्षण
कहाँ आरके - पहिया रोलिंग त्रिज्या, एम; मैंटीआर - ट्रांसमिशन गियर अनुपात; टीआर - ट्रांसमिशन दक्षता।

इसके अलावा, यांत्रिक भाग के मॉडल को ढलान (चढ़ाई या वंश) के साथ सड़क के एक खंड पर इलेक्ट्रिक वाहन की आवाजाही और सड़क की असमानता के कारण आंदोलन के प्रतिरोध को ध्यान में रखना चाहिए। उतरते समय ईवी की गति की मॉडलिंग करते समय, ब्रेकिंग ऊर्जा की पुनर्प्राप्ति को ध्यान में रखा जाना चाहिए।

इलेक्ट्रिक मोटर मॉडल

इलेक्ट्रिक मोटर शाफ्ट पर टॉर्क निम्न के आधार पर निर्धारित किया जाता है:

(5)

इलेक्ट्रिक मोटर के सिमुलेशन मॉडल में, डीसी मोटर के डिजाइन मापदंडों और परीक्षण के दौरान प्राप्त निष्क्रिय विशेषताओं के आधार पर, प्रत्येक चरण पर कुल बिजली हानि की गणना की जाती है। इ = एफ(मैंग) इलेक्ट्रिक मोटर शाफ्ट की निरंतर गति पर।

ईवी पर ट्रैक्शन इलेक्ट्रिक मोटर के रूप में अतुल्यकालिक मोटर या संपर्क रहित स्थायी चुंबक मोटर का उपयोग करने की प्रवृत्ति के बावजूद, एबी लोडिंग की तस्वीर प्राप्त करने के लिए ईवी सिमुलेशन की समस्याओं को हल करते समय डीएफसी पर विचार करना सबसे सुविधाजनक और काफी पर्याप्त है।

नियंत्रण प्रणाली मॉडल

मोटर वोल्टेज विनियमन यू डीपल्स-चौड़ाई नियंत्रण विधि का उपयोग करके थाइरिस्टर नियंत्रण उपकरण का उपयोग करके किया जा सकता है; जबकि कर्तव्य चक्र   0 से 1 तक भिन्न होता है:

(6)

ड्राइविंग मोड का मॉडल

प्रायोगिक गति ग्राफ़ के आधार पर, चक्रों को यादृच्छिक रूप से चुनकर और उनका एक यादृच्छिक अनुक्रम बनाकर गति मोड बनाने की एक तकनीक विकसित की गई है। इस प्रकार, अव्यवस्थित शहरी यातायात का अनुकरण किया गया।

प्रायोगिक डेटा के आधार पर प्राप्त ड्राइविंग मोड विशेष रूप से SAE j 227 C चक्र में ड्राइविंग मोड से काफी भिन्न होते हैं, वास्तविक ड्राइविंग मोड की गणना करते समय, ड्राइविंग की तुलना में कम विशिष्ट ऊर्जा खपत (260 Wh/km) प्राप्त की गई थी; चक्र में (390 Wh/km)।

बैटरी मॉडल

चित्र 3 में. एक सरलीकृत एल्गोरिथ्म प्रस्तुत किया गया है जो आपको इलेक्ट्रिक वाहन की गति के सिमुलेशन मॉडल में प्रत्येक गणना चरण पर बैटरी पर वोल्टेज निर्धारित करने की अनुमति देता है।

गैर-स्थिर बैटरी डिस्चार्ज की गणना करने के इस दृष्टिकोण को पुनर्योजी ब्रेकिंग के दौरान होने वाले गैर-स्थिर चार्ज का वर्णन करने के लिए भी बढ़ाया जा सकता है।

इलेक्ट्रिक वाहन मॉडल विकसित करने का अंतिम लक्ष्य किसी दिए गए ड्राइविंग मोड में इसके प्रदर्शन संकेतक और बैटरी विशेषताओं को निर्धारित करना है। निम्नलिखित को मुख्य मापदंडों के रूप में लिया गया:

• 
  माइलेज (पावर रिजर्व);
• 
  चलते समय ऊर्जा की खपत;
• 
  पथ और भार क्षमता की प्रति इकाई ऊर्जा खपत;
• 
  बैटरी द्वारा दी गई विशिष्ट ऊर्जा।

• 
  बैटरी और (या) ऊर्जा भंडारण उपकरण के पैरामीटर: स्थिर तापमान पर ऑपरेटिंग रेंज में वर्तमान मूल्यों के लिए अस्थायी निर्वहन और चार्जिंग विशेषताओं का परिवार, बैटरी मॉड्यूल और अतिरिक्त उपकरण का वजन, स्थापित मॉड्यूल की संख्या, आदि;
• 
  विद्युत मोटर पैरामीटर: रेटेड वर्तमान और वोल्टेज, आर्मेचर सर्किट और फ़ील्ड वाइंडिंग का प्रतिरोध, डिज़ाइन डेटा, नो-लोड विशेषताएँ, आदि;
• 
  बेस कार के पैरामीटर: सकल वजन, गियरबॉक्स और अंतिम ड्राइव का गियर अनुपात, ट्रांसमिशन दक्षता, जड़ता का क्षण और पहियों की रोलिंग त्रिज्या, वायु प्रतिरोध गुणांक, सुव्यवस्थित सतह क्षेत्र, रोलिंग प्रतिरोध गुणांक, भार क्षमता, आदि;
• 
  ड्राइविंग मोड पैरामीटर।

एसएई जे 227 सी चक्र में ईवीएस की गति को मॉडलिंग करते समय, तालिका 2 में प्रस्तुत डेटा संरचना के साथ परिणाम प्राप्त किए गए थे।

कारक विश्लेषण (तालिका 3) के परिणामों से पता चला कि पहले से ही तीन कारक 97% जानकारी निर्धारित करते हैं, जिससे अव्यक्त कारकों की संख्या और तदनुसार, सिमुलेशन मॉडल के आयाम को काफी कम करना संभव हो जाता है।

त्वरण के दौरान ईवी के मुख्य प्रदर्शन संकेतकों की गणना के परिणाम।

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
1,00	129,93	25,21	250,00	7,2	19,49	120,11	3,00	280,92	0,46	4487,4	0,02
2,00	129,80	41,11	250,00	7,2	19,58	121,19	6,23	583,47	1,81	12873,1	0,32
38,00	116,73	116,30	111,73	3,4	26,36	23,40	47,53	4449,17	393,5	828817,1	-

कारक विश्लेषण के परिणाम (तालिका 3) से पता चला कि पहले से ही तीन कारक 97% जानकारी प्रदान करते हैं, जिससे अव्यक्त कारकों की संख्या और तदनुसार, सिमुलेशन मॉडल के आयाम को काफी कम करना संभव हो जाता है।

बैटरी 6EM-145 की डिस्चार्ज विशेषताओं के विश्लेषणात्मक प्रतिनिधित्व को स्पष्ट करने के लिए, जिससे एक इलेक्ट्रिक वाहन की बैटरी 3.5 टन के कुल द्रव्यमान और 700 किलोग्राम के बैटरी वजन के साथ बनती है, ताकि शॉर्ट की संभावना का अध्ययन किया जा सके। अवधि के दौरान बैटरी को रिचार्ज करना काम की पारीऔर, परिणामस्वरूप, माइलेज में वृद्धि के अनुसार, 6EM-145 बैटरी का परीक्षण करने के लिए एक प्रयोग किया गया था विशेष कार्यक्रम. यह प्रयोग 2 6EM-145 बैटरियों का उपयोग करके 2 महीने तक किया गया।

अमूर्त कारकों की सूचना सामग्री

1. 
   दो-चरण धारा 23A और 11.5A के साथ चार्ज करें (बैटरी निर्माता द्वारा अनुशंसित)
2. 
   145A के करंट से 9V के न्यूनतम वोल्टेज मान तक डिस्चार्ज को नियंत्रित करें (निर्माता की अनुशंसा के अनुसार)।
3. 
   23.45 और 95ए की धाराओं के साथ 20%, 50% और 80% चार्ज स्तर तक चार्ज करें।
4. 
   वर्तमान 145ए को 9वी के न्यूनतम वोल्टेज मान पर डिस्चार्ज करें।

लगभग सभी आश्रित चरों के लिए एकाधिक प्रतिगमन के परिणामों ने सांख्यिकीय रूप से महत्वपूर्ण परिणाम दिखाए (सहसंबंध गुणांक बराबर था)। आर=0.9989, ए एफ-नज़रिया एफ(2.6)=1392.8). परिणामस्वरूप, रैखिक मॉडलों के वैध उपयोग की संभावना दिखाई गई है।

पहले त्वरण चरण की गणना चुंबकीय प्रवाह मान पर की जाती है एफ= एफ अधिकतम= 0.0072 डब्ल्यूबी और आर्मेचर करंट को स्थिर स्तर पर बनाए रखना मैंमैं = मैं r1 = 250 ए. यह चरण समय पर शुरू होता है टी= 0 और कर्तव्य चक्र पहुंचने पर समाप्त होता है 1. इस त्वरण चरण के लिए निरंतर मान: उत्तेजना धारा मैंमें= ए∙एफ अधिकतम 3 + बी∙एफ अधिकतम 2 + सी∙एफ अधिकतम=10.68 ए और फ़ील्ड वाइंडिंग पर वोल्टेज यूमें= मैं∙आरओव

दो-ज़ोन विनियमन के सिद्धांत के अनुसार, चुंबकीय क्षेत्र को कमजोर करके पूर्ण वोल्टेज पर विद्युत मोटर शाफ्ट की घूर्णन गति में वृद्धि प्राप्त की जा सकती है। इसे एक इलेक्ट्रॉनिक करंट रेगुलेटर में लागू किया जाता है जो एक स्वतंत्र फ़ील्ड वाइंडिंग को नियंत्रित करता है। त्वरण का दूसरा चरण संगत समय पर प्रारंभ होता है  =1 और तब समाप्त होता है जब इलेक्ट्रिक वाहन एक निश्चित गति तक पहुँच जाता है। प्रारंभिक मान वी, एन, यू डीआदि पूर्ण प्रवाह पर अंतिम त्वरण चरण की गणना के परिणाम हैं, जब  =1.

एकाधिक प्रतिगमन परिणाम

इलेक्ट्रिक वाहन ब्रेकिंग यांत्रिक या पुनर्योजी हो सकती है। चक्र में गति का अंतिम चरण उस समय प्रारंभ होता है टी= टी ए + टी करोड़ + टी सहऔर कब समाप्त होता है टी= टी ए + टी करोड़ + टी सह + टी बी. SAE j 227 C चक्र में ब्रेक लगाना निरंतर मंदी के साथ होता है, जिसे इस प्रकार परिभाषित किया जा सकता है: a= वी/(3.6∙ चुनें टी बी) मैसर्स 2 , कहां वीचयन करें - दौड़ के अंत में गति, किमी/घंटा

इलेक्ट्रिक वाहनों की गति की विशेषताओं का आकलन करने के लिए शोध प्रबंध कार्य में किए गए सिमुलेशन प्रयोगों से पता चला है कि विशेषताओं की एक सशर्त रूप से गैर-स्थिर यादृच्छिक प्रक्रिया को फॉर्म के एक ऑटोकॉवरियन फ़ंक्शन के साथ एक प्रक्रिया द्वारा अच्छी तरह से अनुमानित किया गया है:

कहाँ आर 1 (टी)और आर 2 (टी)क्रमशः बराबर:

डी  =||कोव( (टी मैं ),  (टी जे ))||=||r(t मैं -t)||, i,j=0..-m -क्षणों में प्रक्रिया इतिहास का सहप्रसरण मैट्रिक्स टी मैं ,टी जे ; आर(टी) -स्वत: सहसंबंध कार्य स्थिर मोडआंदोलन।

शोध प्रबंध में ईवी गति मोड को नियंत्रित करने के लिए स्टोचैस्टिक सन्निकटन एल्गोरिदम को एल्गोरिदम के रूप में चुना गया था। होने देना एक्सवेक्टर चर में आर एन, जिसके लिए निम्नलिखित शर्तें पूरी होती हैं:

1. नियंत्रित मापदंडों का प्रत्येक संयोजन एक्सएक यादृच्छिक चर से मेल खाता है वाईगणितीय अपेक्षा के साथ गति की विशेषताएं एम वाई(एक्स).

2. एम वाई(एक्स)इसका एक अधिकतम और दूसरा आंशिक अवकलज  2 है एम वाई/x i x j नियंत्रण मोड में परिवर्तनों की संपूर्ण श्रृंखला पर सीमित हैं।

3. अनुक्रम ( ए क) और ( सी क) शर्तों को पूरा करें:

ए) , बी) , वी) , जी) .

(12)

5. वेक्टर  वाई k आंदोलन विशेषताओं में परिवर्तन वर्तमान मोड के यादृच्छिक मूल्यों के कार्यान्वयन के आधार पर निर्धारित किए जाते हैं एक्स k एक योजना के अनुसार पी 1 , पी 2 या पी 3:

पी 1 =[एक्सक, एक्सके +सी के इ 1 , . . . , एक्सके +सी के इमैं , । . . , एक्सके +सी के इएन ] टी - केंद्रीय योजना;

पी 2 =[एक्सके +सी के इ 1 , एक्सके-सी के इ 1 , . . . एक्सके +सी के इएन, एक्सके-सी के इएन ] टी - सममित योजना;

पी 3 =[एक्सक, एक्सके +सी के इ 1 , एक्सके-सी के इ 1 , . . . एक्सके +सी के इएन, एक्सके-सी के इएन ] टी .- एक केंद्रीय बिंदु के साथ योजना, जहां।

6. मोड के प्रत्येक संयोजन के लिए आंदोलन विशेषताओं  k 2 के मूल्यांकन का फैलाव एक्स k सीमित है  k 2  2
शोध प्रबंध में किए गए शोध से पता चला कि जब उपरोक्त शर्तें पूरी होती हैं, तो चयनित नियंत्रण मोड का क्रम एक्स k संभाव्यता 1 के साथ इष्टतम मानों में परिवर्तित होता है।

औपचारिकता के परिणामस्वरूप, ईवी आंदोलन के नियंत्रित सिमुलेशन मॉडल का कामकाज एल्गोरिथ्म क्रियाओं का निम्नलिखित क्रम है:

1. प्रारंभिक व्यवस्थाप्रारंभिक यात्रा मोड के मॉडल और विकल्प एक्स 0 , क=0.

2. मोड के दिए गए संयोजन के लिए एक्स k एक योजना के अनुसार अपने स्थानीय पड़ोस में पी i (i=1,2,3) गति विशेषताओं के नमूना प्रक्षेपवक्र उत्पन्न होते हैं ( Xk,l ( टी|एस क)) एल=1 एल अवधि टीप्रत्येक एक सामान्य प्रारंभिक अवस्था से एस क .

3. सभी के लिए विशेषताओं के औसत अभिन्न अनुमान की गणना की जाती है एल=1 …एल एक सामान्य प्रारंभिक अवस्था के साथ एस क :

6. प्रारंभिक अवस्था निर्धारित करें एस क +1 अगले नियंत्रण अंतराल का, पिछले चरण की प्रक्रियाओं में से एक की अंतिम स्थिति के बराबर।

7. चयनित रोक मानदंड के अनुसार, चरण 2, या सिमुलेशन के अंत तक संक्रमण किया जाता है।

चौथे अध्याय में विकसित विधियों एवं मॉडलों का परीक्षण किया गया।

इलेक्ट्रिक वाहन पर स्थापित बैटरी का आकार चुनते समय, इलेक्ट्रिक वाहन की भार क्षमता और माइलेज के बीच संबंध को अनुकूलित करने के लिए परिवहन कार्य की अवधारणा का उपयोग किया जाता है। ए=जी इ ∙एलटी∙किमी, कहाँ जी इ– ईएम की भार क्षमता, टी; एल- ईवी पावर रिजर्व (माइलेज)। ईवी की भार क्षमता जी इ =जी 0 - एमबी/1000 टी, कहाँ जी 0 = जी ए – एम- चेसिस भार क्षमता, बेस वाहन की भार क्षमता द्वारा निर्धारित की जाती है जी एद्रव्यमान  को ध्यान में रखते हुए एम, आंतरिक दहन इंजन को इलेक्ट्रिक ड्राइव सिस्टम से प्रतिस्थापित करते समय जारी किया गया, टी; एमबी - ऊर्जा स्रोत का द्रव्यमान, किग्रा। माइलेज मूल्य एलइलेक्ट्रिक वाहन की गणना आम तौर पर साहित्य में ज्ञात सूत्र का उपयोग करके की जाती है
किमी, कहाँ इ एम - वर्तमान स्रोत की विशिष्ट ऊर्जा, Wh/kg;  - वाहन चलाते समय विशिष्ट ऊर्जा खपत, Wh/km। परिणामस्वरूप, परिवहन कार्य के लिए निम्नलिखित सत्य है:

कहां: गुणांक
किमी/किलो.

विकसित सिमुलेशन मॉडल के आधार पर, वहन क्षमता वाली GAZ 2705 "GAZelle" कार पर आधारित एक इलेक्ट्रिक वाहन की गति की गणना की गई जी 0 =1700 किग्रा. गणना 10 श्रृंखला-जुड़े ऑप्टिमा डी 1000 एस बैटरी ब्लॉकों से इकट्ठे स्रोतों के लिए की गई थी, प्रत्येक ब्लॉक में समानांतर-जुड़े बैटरियों की संख्या 1 से 8 तक थी। इस प्रकार, 20 किलो की वृद्धि में, ऊर्जा स्रोत का द्रव्यमान। सैद्धांतिक रूप से संभव सीमा में 0 से बदल दिया गया जी ए .

एक चक्र में गति के लिए गणनाएँ की गईं एसएई जे 227 C और स्थिर गति से चलने के लिए। चित्र 4 में. बैटरी के द्रव्यमान पर परिवहन कार्य की सैद्धांतिक और सिमुलेशन-आधारित निर्भरता दिखाई गई है।

गणना परिणामों के अनुसार, अधिकतम परिवहन कार्य भार क्षमता के आधे से थोड़ा अधिक बैटरी भार के साथ प्राप्त किया जाता है। इसे विशिष्ट ऊर्जा में वृद्धि द्वारा समझाया गया है इ एमइसकी क्षमता बढ़ाने के साथ वर्तमान स्रोत।

चक्र एसएई जे 227 सी सबसे गहन परीक्षण चक्रों में से एक है; इसके विपरीत, बिना रुके ड्राइविंग सबसे आसान में से एक है। इसके आधार पर, यह माना जा सकता है कि मध्यवर्ती ड्राइविंग मोड के अनुरूप ग्राफ संबंधित वक्रों द्वारा सीमित क्षेत्र में स्थित होंगे, और ऑप्टिमा डी1000एस बैटरी पर काम करते समय अधिकतम परिवहन कार्य 920 से 926 किलोग्राम तक होता है।

हिरासत में कार्य के मुख्य परिणाम प्रस्तुत किये गये हैं।

आवेदन कार्य के परिणामों के उपयोग पर दस्तावेज़ शामिल हैं।

कार्य के मुख्य निष्कर्ष और परिणाम

1. 
   बैटरियों का वर्गीकरण और बैटरियों की विशेषताओं की गणना के लिए ज्ञात तरीकों का विश्लेषण किया गया। गैर-स्थिर बैटरी चार्ज और डिस्चार्ज के मॉडलिंग में उनके उपयोग की संभावना का आकलन किया जाता है।
2. 
   शोध प्रबंध में किए गए शोध के आधार पर, ईवी आंदोलन के विभिन्न तरीकों और स्थितियों के तहत अस्थिर बैटरी लोडिंग को मॉडल करने के लिए एक अपघटन दृष्टिकोण का उपयोग प्रस्तावित किया गया है, जो यांत्रिक भाग के मॉडल सहित हाइब्रिड विश्लेषणात्मक-सिमुलेशन मॉडल के एकीकरण की अनुमति देता है। नियंत्रण प्रणाली, गति मोड और अन्य।
3. 
   यह कार्य वस्तुओं और सिस्टम घटकों के प्रक्रिया विवरण का उपयोग करके ईवी सिमुलेशन मॉडल के निर्माण के सिद्धांतों को औपचारिक रूप देने की समस्या को हल करता है, जिससे ईवी गति के गैर-स्थिर मोड और गैर-स्थिर विशेषताओं पर उनके प्रभाव का अनुकरण करना संभव हो जाता है। एबी लोड हो रहा है.
4. 
   ओवरक्लॉकिंग विशेषताओं का एक कारक विश्लेषण किया गया, जिससे पता चला कि तीन कारक पहले से ही 97% जानकारी की व्याख्या करते हैं। इससे मॉडल में अव्यक्त कारकों की संख्या और इस प्रकार सिमुलेशन मॉडल के आयाम को महत्वपूर्ण रूप से कम करना संभव हो गया।
5. 
   रिचार्जेबल बैटरियों की डिस्चार्ज विशेषताओं के तुलनात्मक विश्लेषण के लिए एक प्रयोग आयोजित करने की एक पद्धति विकसित की गई है और प्रयोग किए गए हैं। प्राप्त प्रायोगिक आंकड़ों से पता चला कि रैखिक मॉडल का उपयोग लगभग सभी आश्रित चर के लिए वैध है।
6. 
   ईवी की गति की विशेषताओं का आकलन करने के लिए किए गए सिमुलेशन प्रयोगों से पता चला है कि विशेषताओं की गैर-स्थिर यादृच्छिक प्रक्रिया एक हाइपरएक्सपोनेंशियल ऑटोकोवेरिएंस फ़ंक्शन वाली प्रक्रिया द्वारा अच्छी तरह से अनुमानित है। सशर्त रूप से गैर-स्थिर प्रक्रिया की विशेषताओं का वर्णन करने के लिए विश्लेषणात्मक अभिव्यक्तियाँ प्राप्त की जाती हैं।
7. 
   सिमुलेशन मॉडल पर अनुकूलन समस्याओं को हल करने के लिए, स्टोकेस्टिक सन्निकटन एल्गोरिदम को नियंत्रण एल्गोरिदम के रूप में चुना गया था, जो प्रदान करते हैं उच्च गतिगति विशेषताओं के बड़े फैलाव की स्थितियों में अभिसरण।
8. 
   एक सॉफ्टवेयर मॉडलिंग कॉम्प्लेक्स विकसित किया गया है, जिसे कई उद्यमों में व्यावहारिक उपयोग के लिए लागू किया गया है, और इसका उपयोग MADI (GTU) में शैक्षिक प्रक्रिया में भी किया जाता है।

शोध प्रबंध कार्य के विषय पर प्रकाशन

1. 
   आयोनेसियन ए.वी. इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए रिचार्जेबल बैटरी की विशेषताओं की गणना के लिए तरीके / ई.आई. सुरीन, ए.वी. एमएडीआई (जीटीयू) के वैज्ञानिक-पद्धतिगत और वैज्ञानिक अनुसंधान सम्मेलन की सामग्री। -एम., 2003. - पी.29-36.
2. 
   आयोनेसियन ए.वी. इलेक्ट्रिक वाहन पर बैटरी के डिस्चार्ज और चार्ज की समाप्ति का निर्धारण करने के तरीके / इओनेसियन ए.वी. // इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग और परिवहन के विद्युत उपकरण। - एम.: 2006, संख्या 6 - पृ. 34-37.
3. 
   आयोनेसियन ए.वी. इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए बैटरियों के बुनियादी पैरामीटर / ए.वी. इओनेस्यान // अनुप्रयुक्त सूचना विज्ञान के तरीके और मॉडल: अंतरविश्वविद्यालय संग्रह। वैज्ञानिक ट्र. मैडी (जीटीयू)। - एम., 2009. - पी.121-127.
4. 
   आयोनेसियन ए.वी. इलेक्ट्रिक वाहन के यांत्रिक भाग का मॉडल / ए.वी. इओनेस्यान // अनुप्रयुक्त सूचना विज्ञान के तरीके और मॉडल: अंतरविश्वविद्यालय संग्रह। वैज्ञानिक ट्र. मैडी (जीटीयू)। - एम., 2009. - पी.94-99.
5. 
   आयोनेसियन ए.वी. इलेक्ट्रिक वाहन संचलन का सामान्यीकृत सिमुलेशन मॉडल / ए.वी. इओनेसियन // निर्माण के सिद्धांत और मेक्ट्रोनिक सिस्टम के उपयोग की विशेषताएं: संग्रह। वैज्ञानिक ट्र. मैडी (जीटीयू)। - एम., 2009. - पी.4-9.
6. 
   आयोनेसियन ए.वी. इलेक्ट्रिक वाहन संचालन की गैर-स्थिर प्रक्रियाओं के मॉडल / ए.वी. इओनेसियन // निर्माण के सिद्धांत और मेक्ट्रोनिक सिस्टम के उपयोग की विशेषताएं: संग्रह। वैज्ञानिक ट्र. मैडी (जीटीयू)। - एम., 2009. - पी.10-18.

जब नए हाई-टेक और लघु उपकरण विकसित करने की बात आती है, तो बैटरी सबसे बड़ी बाधा होती है। वर्तमान में, यह विशेष रूप से इलेक्ट्रिक कारों के उत्पादन और संचालन के क्षेत्र में, ऊर्जा नेटवर्क के लिए बैकअप ऊर्जा भंडारण उपकरणों में और निश्चित रूप से, उपभोक्ता लघु इलेक्ट्रॉनिक्स में महसूस किया जाता है। आधुनिक आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए, ऊर्जा भंडारण उपकरणों, जिनका विकास निश्चित रूप से अन्य सभी प्रौद्योगिकियों के विकास के साथ तालमेल नहीं बिठा पाया है, को बड़ी संख्या में चार्ज-डिस्चार्ज चक्रों पर अधिक संग्रहीत ऊर्जा प्रदान करनी चाहिए, उच्च ऊर्जा भंडारण घनत्व होना चाहिए और उच्च गतिशील विशेषताएँ प्रदान करें।

विभिन्न प्रकार की नई बैटरियां बनाना और उनका परीक्षण करना एक कठिन प्रक्रिया है जिसमें लंबा समय लगता है, जो इसे बहुत महंगा बनाता है। इसलिए, इलेक्ट्रोकेमिकल वैज्ञानिकों के लिए, व्यावहारिक प्रयोग शुरू करने से पहले विस्तृत सिमुलेशन करने की क्षमता एक वास्तविक वरदान होगी। लेकिन हाल तक, ऐसे मॉडल की जटिलता और मौजूदा गणितीय मॉडलिंग टूल की सीमाओं के कारण, कोई भी बैटरी का गणितीय मॉडल बनाने में सक्षम नहीं था, जो व्यक्तिगत परमाणुओं के स्तर तक विस्तृत हो।

लेकिन यह अब बदल गया है, दो जर्मन शोधकर्ताओं, इंस्टीट्यूट फॉर एडवांस्ड सिमुलेशन के वुल्फ डैप और सारलैंड्स विश्वविद्यालय के मार्टिन मुसर के काम के लिए धन्यवाद। इन वैज्ञानिकों ने बैटरी का एक पूरा गणितीय मॉडल बनाया और व्यक्तिगत परमाणुओं के स्तर तक इसकी गणना की। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि सिमुलेशन परिणामों के अनुसार, "गणितीय बैटरी" के गुण काफी हद तक वास्तविक बैटरी के गुणों से मेल खाते हैं जिनके साथ हम सभी निपटने के आदी हैं।

हाल के वर्षों में, कंप्यूटर वैज्ञानिकों ने बार-बार बैटरी मॉडल बनाए हैं, लेकिन ये सभी मॉडल व्यक्तिगत परमाणुओं के स्तर की तुलना में बहुत बड़े पैमाने पर संचालित होते हैं और डेटा और मापदंडों पर निर्भर होते हैं जिनके मान प्रयोगात्मक रूप से प्राप्त किए गए थे, जैसे कि आयनिक और इलेक्ट्रॉन चालकता, प्रसार गुणांक, वर्तमान घनत्व, विद्युत रासायनिक क्षमता, आदि।

ऐसे मॉडलों में एक गंभीर खामी है - जब नई सामग्रियों और उनके संयोजनों की बात आती है, तो वे बेहद गलत तरीके से काम करते हैं या बिल्कुल भी काम नहीं करते हैं, जिनके गुणों का पूरी तरह से अध्ययन नहीं किया गया है या बिल्कुल भी अध्ययन नहीं किया गया है। और, समग्र रूप से नई सामग्रियों से बनी बैटरी के व्यवहार की पूरी तरह से गणना करने के लिए, इलेक्ट्रोकैमिस्टों को व्यक्तिगत अणुओं, आयनों और परमाणुओं के स्तर पर सिमुलेशन करना होगा।

संपूर्ण बैटरी का अनुकरण करने के लिए, कंप्यूटर मॉडल को प्रत्येक कम्प्यूटेशनल चरण में ऊर्जा, रासायनिक और विद्युत रासायनिक क्षमता में किसी भी बदलाव की गणना करनी चाहिए। डेप और मुसरू बिल्कुल यही हासिल करने में कामयाब रहे। उनके मॉडल में, विद्युत ऊर्जा एक चर है जिसका मूल्य गणना के प्रत्येक चरण में परमाणुओं की परस्पर क्रिया और परमाणुओं और आयनों के बीच के बंधन से निर्धारित होता है।

स्वाभाविक रूप से, शोधकर्ताओं को वास्तविकता के प्रति रियायतें देनी पड़ीं। गणितीय बैटरी उस बैटरी की जटिलता से बहुत दूर है जिसे आप अपने से निकाल सकते हैं चल दूरभाष. "नैनोबैटरी" के गणितीय मॉडल में केवल 358 परमाणु होते हैं, जिनमें से 118 परमाणु इलेक्ट्रोड, कैथोड और एनोड की सामग्री हैं। प्रारंभिक स्थितियों के अनुसार, कैथोड इलेक्ट्रोलाइट पदार्थ के 20 परमाणुओं की एक परत से ढका हुआ है, और इलेक्ट्रोलाइट में केवल 39 सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए आयन हैं।

लेकिन, इतनी स्पष्ट सरलता के बावजूद, इस गणितीय मॉडल को इसकी गणना के लिए काफी कंप्यूटिंग शक्ति की आवश्यकता होती है। स्वाभाविक रूप से, सभी मॉडलिंग अलग-अलग इकाइयों, चरणों के पैमाने पर की जाती है, और गणना के एक पूर्ण चक्र के लिए न्यूनतम 10 मिलियन चरणों की आवश्यकता होती है, जिनमें से प्रत्येक पर अत्यंत जटिल गणितीय गणनाओं की एक श्रृंखला निष्पादित की जाती है।

शोधकर्ताओं की रिपोर्ट है कि उनके द्वारा बनाया गया मॉडल उनके द्वारा उपयोग किए गए सिद्धांतों का प्रमाण मात्र है और मॉडल को बेहतर बनाने के कई तरीके हैं। भविष्य में, वे इलेक्ट्रोलाइट समाधान को स्थिर विद्युत आवेश वाले कणों के एक सेट के रूप में प्रस्तुत करके अपने द्वारा बनाए गए मॉडल को जटिल बनाने जा रहे हैं। मॉडल में परमाणुओं की संख्या में वृद्धि के साथ, मॉडल की गणना करने के लिए सबसे कमजोर सुपर कंप्यूटर की शक्ति की आवश्यकता नहीं होगी, लेकिन यह इसके लायक है, क्योंकि इस तरह के शोध से नए ऊर्जा स्रोतों का निर्माण हो सकता है जो क्रांतिकारी बदलाव लाएंगे। पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक्स का क्षेत्र।