Вестник МГТУ, 2022, Т. 25, № 4.

Вестник МГТУ. 2022. Т. 25, № 4. С. 365-377. DOI: https://doi.org/10.21443/1560-9278-2022-25-4-365-377 УДК 621.311.61 Моделирование работы оборудования мобильной зарядной установки для заряда электротранспорта с целью подтверждения соответствия группам климатического и механического исполнения Т. И. Петров*, А. Р. Сафин, Е. И. Грачева, И. В. Ившин, А. Н. Цветков, В. Р. Басенко *Казанский государственный энергетический университет, г. Казань, Россия; e-mail: tobac15@mail.ru, ORCID : https://orcid.org/0000-0002-8733-8914 Информация о статье Реферат Развитие электрического транспорта неразрывно связано с модернизацией сопутствующей инфраструктуры, и одним из факторов медленного внедрения электротранспорта в России является малое количество зарядных станций. У большинства существующих решений в области зарядных станций есть недостаток - отсутствие мобильных установок. Коллективом КГЭУ и ПО "Зарница" разрабатывается мобильная зарядная установка для заряда электротранспорта (МУЗЭ). На этапе проектирования возникла проблема с тем, что проводить постоянные испытания на полноценном прототипе мобильной установки заряда электротранспорта (МУЗЭ) будет затруднительно из-за массогабаритных параметров оборудования. При этом существует необходимость в предварительном подтверждении соответствия МУЗЭ группам климатического (УХЛ1) и механического исполнения (М3). Для выполнения данной задачи было принято решение о моделировании работы МУЗЭ в ПО COMSOL: необходимо смоделировать модуль из четырех аккумуляторных батарей (АКБ) с целью подтвердить параметры производителя, и таким образом верифицировать полученную модель. На этой основе можно реализовать полную модель МУЗЭ, состоящую из 1200 АКБ, которую используют для проверки соответствия заданным условиям. Для тепловых расчетов необходимо проверить заранее выбранные параметры мощности кондиционирования и выбрать толщину теплоизоляции. В результате исследований получена SD-модель в COMSOL, определены параметры всех используемых материалов, построены связи решений, выбрана физика процессов и вид решателя. На основе моделирования выбрана толщина изоляции, получены результаты моделирования работы системы кондиционирования для поддержания рабочей температуры аккумуляторных батарей, и продемонстрированы результаты, которые подтверждают механическую надежность МУЗЭ. Петров Т. И. и др. Моделирование работы оборудования мобильной зарядной установки для заряда электротранспорта с целью подтверждения соответствия группам климатического и механического исполнения. Вестник МГТУ. 2022. Т. 25, № 4. С. 365-377. DOI: https://doi.org/10.21443/1560-9278-2022-25-4-365-377. Simulation of operating the equipment of mobile charging installation for charging electric vehicles to confirm compliance with climatic and mechanical performance groups Timur I. Petrov*, Alfred R. Safin, Elena I. Gracheva, Igor V. Ivshin, Alexey N. Tsvetkov, Vasiliy R. Basenko *Kazan State Power Engineering University, Kazan, Russia; e-mail: tobac15@mail.ru, ORCID : https://orcid.org/0000-0002-8733-8914 Abstract The development o f electric transport is inextricably linked with the modernization o f the associated infrastructure, and one of the factors for the slow introduction o f electric transport in Russia is the small number of charging stations. But most o f the existing solutions in the field of charging stations have a drawback - the lack o f mobile installations. The team of Kazan State Power Engineering University (KSPEU) and Production Association "Zarnitsa" is developing a mobile electric vehicle charge units (MSCEU). A t the design stage, a problem has arisen with the fact that it would be difficult to conduct constant tests on a full-fledged prototype of the MSCEU due to the weight and size parameters of the equipment. At the same time, there is a need for preliminary confirmation of the compliance of the MSCEU with the climatic (UHL1) and mechanical performance (M3) groups. To accomplish this task, it was decided to simulate the work of the MSCEU in the COMSOL software. For solving this problem, it is necessary to simulate a module of four rechargeable batteries in order to confirm the manufacturer's parameters, and thus verify the resulting model. Based on these results, a complete MSCEU model consisting o f 1,200 batteries can be implemented, which can be used to check compliance with the given conditions. For thermal calculations, it is necessary to check the pre-selected parameters of the air conditioning power, and to select the thickness o f the thermal insulation. As a result a 3D model has been implemented in COMSOL, the parameters of all materials used have been determined, the connections of solutions have been built, physics o f processes and the type of a solver have been selected. Based on the simulation, the insulation thickness has been chosen, the results of simulation of operating the air conditioning system to maintain the operating temperature of the batteries have been obtained, and the results have been demonstrated that confirm the mechanical reliability of the MSCEU. Petrov, T. I. et al. 2022. Simulation of operating the equipment o f mobile charging installation for charging electric vehicles to confirm compliance with climatic and mechanical performance groups. Vestnik of MSTU, 25(4), pp. 365-377. (In Russ.) DOI: https://doi.org/10.21443/1560-9278-2022-25-4- 365-377. Article info Received 01.09.2022; received in revised form 11.10.2022 Key words: mobile charging station for electric vehicles, storage batteries, lithium-ion cells, charging stations, COMSOL simulation For citation Поступила в редакцию 01.09.2022; получена после доработки 11.10.2022 Ключевые слова: мобильная зарядная установка для электротранспорта, аккумуляторные батареи, литий-ионные элементы, зарядные станции, моделирование COMSOL Для цитирования 365