Вестник МГТУ, 2022, Т. 25, № 4.

Петров Т. И. и др. Моделирование работы оборудования мобильной зарядной установки. Введение Использование электромобилей растет быстрыми темпами. В 2018 г. в мире продано более двух миллионов машин такого типа, прогноз на 2025 г. составляет 10 миллионов электромобилей. Ожидается, что к 2040 г. 57 % всех продаж легковых автомобилей и более 30 % мирового парка легковых автомобилей будут составлять электромобили ( Сафин и др., 2021а; Cui et al., 20186). Мировой спрос на энергию для электромобилей также может вырасти с 20 млрд кВт-ч в 2020 г. до 280 млрд кВт-ч в 2030 г. (Сафин и др., 20216; Sousa et al., 2018). В то время как внедрение электромобилей ускоряется беспрецедентным образом, отсутствие инфраструктуры для их зарядки препятствует развитию данного рынка. Для компенсации этих недостатков заметную роль в ускорении проникновения электромобилей могли бы сыграть мобильные зарядные станции, способные предоставлять услуги зарядки без ограничений по месту и времени процесса зарядки (Cui et al., 2018а). Проводятся многочисленные исследования, направленные на разработку безопасных и долговечных аккумуляторов с более высокой мощностью и удельной энергией (Shao et al., 2017; Li et al., 2010). Эволюция систем хранения энергии привела к разработке литий-ионных аккумуляторов. В настоящее время литий- ионные аккумуляторы стали доминирующей технологией, особенно на рынке электромобилей благодаря высокой удельной энергии и мощности, длительному жизненному циклу и отсутствию эффекта памяти (Gracheva et al., 2019). Как правило, литий-ионные аккумуляторы соединяются последовательно и/или параллельно для создания системы накопления энергии с желаемым напряжением и емкостью. Во время работы сборка многих ячеек в одном отсеке вызывает повышение температуры, что приводит к локальному износу или даже к взрыву, если не принять меры (Dong et al., 2015; Kostyukov et al., 2010). Литий-ионные аккумуляторы для безопасного использования имеют оптимальный рабочий диапазон температур от 0 до 35 °C (Li et al., 2018; Bei et al., 2019). Следовательно, система кондиционирования необходима для отвода избыточного тепла и обеспечения равномерного распределения температуры внутри мобильной зарядной установки для заряда электротранспорта (МУЗЭ). Литий-ионные аккумуляторы чувствительны к высоким и низким температурам. Таким образом, управление тепловым режимом необходимо для поддержания температуры ячеек системы накопления энергии в оптимальном рабочем диапазоне и обеспечения безопасного и эффективного использования ( Aranovskiy et al., 2017). В Казанском государственном энергетическом университете (КГЭУ) и производственном объединении "Зарница" разрабатывается мобильная зарядная установка для заряда электротранспорта (МУЗЭ). В статье рассматривается влияние внешних воздействующих факторов (ВВФ) на электрические характеристики и механические свойства аккумуляторов. Только в нескольких недавних исследованиях изучалось влияние вибраций на деградацию и усталость материалов аккумуляторных элементов, а также влияние вибраций на структуру аккумуляторной батареи (Zhang et al., 2018). Несмотря на то что влияние динамических нагрузок и случайных вибраций на механическое поведение конструкций батарейных блоков было исследовано и определена корреляция между вибрацией и электрическими характеристиками элемента батареи для поддержки разработки более надежных электрических систем, необходимо уточнить процессы механической деградации, влияющие на электрические характеристики и безопасность аккумуляторных элементов. Материалы и методы Объект моделирования - мобильная зарядная установка для заряда электротранспорта Разрабатываемая МУЗЭ выполняется в контейнерном исполнении со следующими габаритами (внешние): длина - 12,192 м, ширина - 2,438 м, высота - 2,591 м. Для возможности эксплуатации МУЗЭ в соответствии с группой климатического исполнения УХЛ1 по ГОСТ 15150-691предусмотрена теплоизоляция корпуса контейнера материалом LOGICPIR. Аккумуляторные батареи устанавливаются на открытые стеллажи для лучшего охлаждения и удобства технического обслуживания и ремонта. Батареи собираются в модули из 4 аккумуляторных элементов общей массой 2 0 кг, что позволяет двум работникам монтировать модули на стеллажи без дополнительных механических приспособлений. В состав МУЗЭ входят следующие основные блоки: - контейнер; - станция управления МУЗЭ; - блок накопителей электроэнергии; - устройство инверторное; - устройство индукционное зарядное. 1ГОСТ 15150-69. Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды. М., 2010. 366