Моделирование режима заряда литий-железо-фосфатной аккумуляторной батареи с учетом разброса параметров отдельных аккумуляторов
А.Н. Ворошилов, Е.А. Чудинов, А.Н. Петров
Ключевые слова
Литий-железо-фосфатная аккумуляторная батарея, математическая модель батареи, режим заряда, влияние разброса параметров.
Введение
Литий ионные аккумуляторы (далее - ЛИА) – сравнительно новая технология накопления электрической энергии, которая быстро развивается в последнее время. По своим параметрам (плотность запасаемой энергии, плотность мощности, ресурс при циклировании) данный тип химических источников тока значительно превосходит традиционные (свинцово-кислотные и щелочные) аккумуляторы. В связи с постоянным улучшением технологии производства ЛИА, наблюдается последовательное снижение стоимости данного типа аккумуляторов. Сегодня стоимость запасаемой в них энергии лишь незначительно превышает стоимость энергии, запасаемой в традиционных аккумуляторах. Это обеспечивает экономическую целесообразность их использования во все более широких областях техники.
Из всех известных типов, ЛИА с использованием в качестве материала катода литий-железо-фосфат (LFP) является по настоящему безопасным в эксплуатации, а допирование активной массы катода некоторыми металлами существенно улучшает энергетические характеристики этих аккумуляторов. Эти факты обусловили большой интерес, проявляемый к ним производителями накопителей энергии для электротранспорта и энергетики. Вместе с тем, данный тип литий-ионных аккумуляторов, по сравнению с другими типами ЛИА, имеет ряд особенностей, учет которых необходим для обеспечения требуемого ресурса их эксплуатации. В статье рассматриваются особенности эксплуатации ЛИА LFP, а также приводятся некоторые результаты математического моделирования процесса заряда литий-ионной аккумуляторной батареи (далее – ЛИАБ), собранной на их основе, с учетом разброса параметров отдельных аккумуляторов. При этом сам аккумулятор рассматривается как активный двухполюсник, параметры которого (напряжение генератора и внутреннее сопротивление) нелинейно зависят от тока зарядки/разряда, степени заряда и температуры. При моделировании использовался массив экспериментальных данных, полученный на заводе Лиотех в течение 2014-2015 гг. Результаты исследования могут быть использованы для повышения эффективности заряда ЛИА LFP и обеспечения длительного ресурса их эксплуатации.