Ліпко Д. О. Системи керування акумуляторними батареями з функцією збільшення їх експлуатаційного ресурсу

Ліпко Д. О. Системи керування акумуляторними батареями з функцією збільшення їх експлуатаційного ресурсу. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 171 Електроніка – Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського”, МОН України, Київ, 2025. У дисертаційній роботі вирішено актуальну науково-практичну задачу продовження терміну експлуатації акумуляторних батарей шляхом використання нових засобів силової та інформаційної електроніки. Отримані нові науково обґрунтовані результати в сукупності є суттєвими для розвитку систем керування акумуляторними батареями з активним методом балансування, що можуть застосовуватись в акумуляторних батареях з модульною структурою. Останніми роками суттєво зростає виробництво електротранспорту, стаціонарних накопичувачів енергії й різноманітних портативних пристроїв. Це сприяє тому, що виробництво літій-іонних акумуляторних батарей останнім часом дуже стрімко збільшується. Системи керування акумуляторними батареями застосовуються в усіх сучасних акумуляторних батареях. Їх основною задачею є ефективне й тривале використання акумуляторної батареї. Робота системи керування безпосередньо впливає на ресурс акумуляторних батарей. Модернізація наявних систем керування є одним зі шляхів збільшення загального ресурсу акумуляторних батарей та уповільнення процесу їх деградації. У першому розділі проведено аналіз типів сучасних акумуляторних батарей на основі літію та досліджено їх характеристики. Виконано огляд еквівалентних схем заміщення АБ. Проаналізовано особливості будови та застосування АБ в електротранспорті та стаціонарних накопичувачах енергії. Досліджено будову та функції систем керування АБ. Проведено класифікацію та порівняльний аналіз методів балансування АБ. У другому розділі наведено аналіз причин деградації АБ. Проведено аналіз середньо добового пробігу електромобіля. Розглянуто дослідження у яких наводяться експериментальні та розрахункові значення залежності ресурсу АБ від глибини розряду та діапазону рівня заряду у якому відбувається робота АБ. Наведено розраховані значення можливого збільшення ресурсу АБ шляхом вибору оптимального часткового циклу. Запропоновано можливі рішення щодо впровадження інтелектуальної системи вибору часткового циклу на прикладі системи керування АБ електромобіля. У третьому розділі розглянуто топології активних балансирів на основі DC-DC перетворювача. Запропоновано покращену топологію активного балансира, з можливістю використання в багато секційних АБ. Проведено моделювання часу балансування для можливих методів балансування у покращеній топології активного балансира. Проведено моделювання можливих до використання DC-DC перетворювачів у покращеній топології активного балансира, у програмному середовищі PLECS. Результати моделювання забезпечують підґрунтя для вибору певного типу DC-DC перетворювача для практичного застосування. У четвертому розділі розроблено схему та друковану плату для прототипу активного балансира з покращеною топологією для застосування в багатосекційних АБ. Створено прототип, який встановлено в АБ електромобіля. Проведено експериментальне дослідження можливого збільшення ресурсу АБ шляхом використання активного балансира з покращеними характеристиками. Ключові слова: акумуляторна батарея, система керування акумуляторною батареєю, ефективність, електромобіль, гібридний накопичувач електроенергії, зарядний пристрій, джерело струму, активне балансування, система керування, перетворювач електроенергії, інвертор, імпульси керування, діагностика несправностей, комутація транзисторів, потужність втрат.