Computer modeling of charge-discharge processes in series-connected sections in storage batteries

І.Т. Когут; Т.М. Дем’янчук; М.Д. Прокопів

doi:10.15330/pcss.24.4.780-786

Автор(и)

І.Т. Когут Прикарпатський національний університет імені Василя Стефаника, Івано-Франківськ, Україна
Т.М. Дем’янчук ТОВ «ЕМВ-ЕНЕРГО» Науково-виробничий департамент АСУ ТП м. Київ, Україна
М.Д. Прокопів ТОВ «ЕМВ-ЕНЕРГО» Науково-виробничий департамент АСУ ТП м. Київ, Україна

DOI:

https://doi.org/10.15330/pcss.24.4.780-786

Ключові слова:

акумулятор, послідовне з’єднання секцій в акумуляторній батареї, моделювання, процеси заряду - розряду

Анотація

Проведено теоретичний аналіз початкових процесів заряду й розряду у послідовних з’єднаних секціях акумуляторної батареї під дією прямокутних імпульсів, зокрема, їх вплив на рівномірність накопичення і віддачі енергії. Показано нерівномірність накопичення і віддачі енергії між секціями. Наведено еквівалентну електричну схему як однієї, так і послідовно з’єднаних секцій акумуляторної батареї. На основі еквівалентних електричних схем, проведено комп’ютерне моделювання процесів заряду-розряду у пакеті прикладних програм LT SPICE. Результати комп’ютерного моделювання підтвержують результати теоретичного аналізу. Отримані результати можна використати для компоновки секцій в акумуляторних батареях, а також у розробках як зарядних пристроїв, так і приладів контролю стану акумуляторів.

Посилання

O.M. Shembel, V.A. Bilogurov, Basic characteristics of modern chemical current sources of various electrochemical systems, Modern special equipment. Scientific and practical journal, 2(17), 66 (2009).

M.B. Shelest, P.I. Haida, Basics of the structure and operation of storage batteries: teaching. manual Ministry of Education and Science of Ukraine, Sumy. state University of Sumy: Sumy. state University, 2014. 210 p. fig. Bibliography: 183 (2014) —ISBN 978-966-657-530-5.

Corelamps, Blog, Power sources, https://corelamps.com/dzherela-hyvlennia/akumuliator/Pschyklenk.

Web-source: Lithium-ion (Li-ion) batteries. Articles of the company “World Radio”: https://radio-product.com.ua/ua/a260739-litij-ionnye-ion.html.

Patent of China CN101510627B. Charging/discharging method for accumulator formation, formation method and device. Web-source: https://patents.google.com/patent/CN101510627B/en.

Patent of China CN101877425B. Web-source: Pulse container formation method for high-capacity lead-acid battery. https://patents.google.com/patent/CN101877425B/en.

Patent of China CN204216176U. Web-source: A kind of pulsed lead acid accumulator maintenance instrument. https://patents.google.com/patent/CN204216176U/en.

Simone Barcellona, Lorenzo Codecasa, Silvia Colnago, Luigi Piegari, Cycle Aging Effect on the Open Circuit Voltage of Lithium-Ion Battery, IEEE International Conference on Electrical Systems for Aircraft, Railway, Ship Propulsion and Road Vehicles & International Transportation Electrification Conference (ESARS-ITEC), 1-6, (2023); https://doi.org/10.1109/ESARS-ITEC57127.2023.10114896.

LTspice software. Web-source: https://www.analog.com/en/design-center/design-tools-and-calculators/ltspice-simulator.html.

Andrey Martyanov, Alexandr Gritsenko, Oksana Kostyuchenkova, Model for Analyzing Battery Parameters as a Function of Ambient Temperature, International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM), 119-124 (2021); https://doi.org/10.1109/ICIEAM51226.2021.9446472.

Alamgir Ahmad Khattak, Asad Nawaz Khan, Muhammad Safdar, Abdul Basit, Nauman Ahmad Zaffar, A Hybrid Electric Circuit Battery Model Capturing Dynamic Battery Characteristics, IEEE Kansas Power and Energy Conference (KPEC), 1-6 (2020); https://doi.org/10.1109/KPEC47870.2020.9167659.

Younes Boujoudar, Hassan Elmoussaoui, Tijani Lamhamdi, Lithium-Ion batteries modeling using NARX Nonlinear model, International Conference on Wireless Technologies, Embedded and Intelligent Systems (WITS), 1-6 (2019); https://doi.org/10.1109/WITS.2019.8723705.

Le Yi Wang, Feng Lin, Wen Chen, Controllability, Observability, and Integrated State Estimation and Control of Networked Battery Systems, IEEE Transactions on Control Systems Technology, 26(5), 1699 (2018); https://doi.org/10.1109/TCST.2017.2727440.

Roger C. Dugan, Jason A. Taylor, Davis Montenegro, Energy Storage Modeling for Distribution Planning, IEEE Transactions on Industry Applications, 53(2), 954 (2017); https://doi.org/10.1109/TIA.2016.2639455.

Tian Xia, Muyi Li, Peng Zi, Liting Tian, Xiaohui Qin, Ning An, Modeling and simulation of Battery Energy Storage System (BESS) used in power system, 5th International Conference on Electric Utility Deregulation and Restructuring and Power Technologies (DRPT), 2120-2125 (2015); https://doi.org/10.1109/DRPT.2015.7432597.

Dongyi Zhang, Mahyar Zarghami, Tao Liang, Mohammad Vaziri, A state-space model for integration of battery energy storage systems in bulk power grids, North American Power Symposium (NAPS), 1-5, (2015); https://doi.org/10.1109/NAPS.2015.7335179.

I. Kogut, V. Holota, T. Benko, V. Pavlysh, Y Khoverko, Simulation of Sensor Capacitive Elements Built into the Microsystem-On-Chip. 2020 IEEE 40th International Conference on Electronics and Nanotechnology, ELNANO 2020 - Proceedings, 2020, pp. 211–215, 9088744.

I.T. Kogut, A.A. Druzhinin, V.I. Holota, 3D SOI elements for system-on-chip applications, Adv. Mat. Res., 276, 137(2011); https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.276.137.

A. Druzhinin, I. Ostrovskii, Y. Khoverko, I. Kogut, V. Golota, Nanoscale polysilicon in sensors of physical values at cryogenic temperatures, J. Mater. Sci: Mater. in Electron., 29(10), 8364(2018); https://doi.org/10.1007/s10854-018-8847-0.