УДК 621.3.011

ОЦІНКА ЕФЕКТИВНОСТІ ВИКОРИСТАННЯ АКУМУЛЯТОРНОЇ БАТАРЕЇ ТА СУПЕРКОНДЕНСАТОРА В СИСТЕМІ ЖИВЛЕННЯ ЕЛЕКТРОМОБІЛЯ

Н.І. Супруновська¹, докт. техн. наук, С.В. Бєлкін², М.О. Реуцький³, канд. техн. наук, А.А. Щерба⁴, чл.-кор. НАН України
^1,4 – Інститут електродинаміки НАН України,
пр. Перемоги, 56, Київ-57, 03680, Україна,
е-mail: iednat@ied.orq.ua
^2,3 – Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут ім. І.Сікорського”,
пр. Перемоги, 37, Київ, 03056, Україна

Проведено порівняльний аналіз перехідних процесів, що відбуваються у разі пуску асинхронного двигуна електромобіля від акумуляторної батареї та комбінованого джерела живлення – паралельно підключених акумуляторної батареї і суперконденсатора. Результати моделювання перехідних процесів у програмному пакеті Matlab Simulink показали, що під час пуску асинхронного двигуна суперконденсатор обмежує струм в акумуляторній батареї і відповідно збільшує її ресурс. Підтверджено, що використання комбінованого джерела живлення в порівнянні з акумуляторною батареєю дає змогу збільшити кількість можливих послідовних пусків двигуна електромобіля та його пробіг на одній зарядці. Бібл. 7, рис. 6, табл. 10.
Ключові слова: асинхронний двигун, суперконденсатор, акумуляторна батарея, електромобіль, комп’ютерне моделювання.

ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ И СУПЕРКОНДЕНСАТОРА В СИСТЕМЕ ПИТАНИЯ ЭЛЕКТРОМОБИЛЯ

Н.И. Супруновская¹, докт. техн. наук, С.В. Белкин², Н.А. Реуцкий³, канд. техн. наук, А.А. Щерба⁴, чл.-корр. НАН Украины
^1,4 – Институт электродинамики НАН Украины,
пр. Победы, 56, Киев-57, 03680, Украина
^2,3 – Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт им. И. Сикорского”,
пр. Победы, 37, Киев, 03056, Украина

Проведен сравнительный анализ переходных процессов, протекающих при пуске асинхронного двигателя электромобиля от аккумуляторной батареи и комбинированного источника питания – параллельно подключенных аккумуляторной батареи и суперконденсатора. Результаты моделирования переходных процессов в программном пакете Matlab Simulink показали, что во время пуска асинхронного двигателя суперконденсатор ограничивает ток в аккумуляторной батарее и соответственно увеличивает ее ресурс. Подтверждено, что использование комбинированного источника питания по сравнению с аккумуляторной батареей позволяет увеличить количество возможных последовательных пусков двигателя электромобиля и его пробег на одной зарядке. Библ. 7, рис. 6, табл. 10.
Ключевые слова: асинхронный двигатель, суперконденсатор, аккумуляторная батарея, электромобиль, компьютерное моделирование.

Література
1. Emadi A., WilliamsonS.S., Khaligh A. Power electronics intensive solutions for advanced electric, hybrid electric, and fuel cell vehicular power systems. IEEE Transactions on Power Electronics. May 2006. Vol. 21, Iss. 3. Pp. 567–577. DOI: https://doi.org/10.1109/TPEL.2006.872378
2. StieneckerA.W. , StuartT., Ashtiani C. A combined ultracapacitor - lead acid battery storage system for mild hybrid electric vehicles. Proc. IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference. Chicago, IL, USA, September 7, 2005. DOI: https://doi.org/10.1109/VPPC.2005.1554582
3. Cao J., Emadi A. A New Battery/UltraCapacitor Hybrid Energy Storage System for Electric, Hybrid, and Plug-In Hybrid Electric Vehicles. IEEE Transactions on Power Electronics, Jan. 2012. Vol. 27, Iss. 1. P. 122–132. DOI: https://doi.org/10.1109/TPEL.2011.2151206
4. Гончар А.С., Семиков А.В. К реализации рекуперативных режимов в электроприводе электромобиля с ионисторами. Зб. матер. конф. Расчет энергоэффективности использования тягового электропривода без и с рекуперацией для легкового автомобиля. Кременчуг, 2013. С. 25–26.
5. Щерба А.А., Супруновская Н.И., Белецкий О.А. Энергетические характеристики суперконденсаторов при их заряде от источника напряжения и разряде на резистивную нагрузку. Праці Ін-ту електродинаміки НАН України. 2014. Вип. 39. С. 65–74.
6. Білецький О.О., Супруновська Н.І., Щерба А.А. Залежність енергетичних характеристик кіл заряду суперконденсаторів від їх початкових і кінцевих напруг. Технічна електродинаміка. 2016. № 1. С. 3–10.
7. Островерхов М.Я., Пижов В.М. Моделювання електромеханічних систем в "Simulink": Навчальний посібник. Київ: ВД "Стилос", 2008. 528 с.

THE EFFICIENCY EVALUATION OF USE OF THE ACCUMULATOR BATTERY AND THE SUPERCAPACITOR IN THE ELECTROMOBILE POWER SUPPLY SYSTEM

N.I. Suprunovska¹, S.V. Belkin², N.A. Reutskyi³, A.A. Shcherba⁴
^1,4 – Institute of Electrodynamics of the National Academy of Sciences of Ukraine,
Peremohy, 56, Kyiv-57, 03680, Ukraine,
е-mail: iednat@ied.orq.ua
^2,3 – National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute",
Peremohy, 37, Kyiv-56, 03056, Ukraine

A comparative analysis of transients occurring during start of the asynchronous motor of an electromobile that is supplied from accumulator battery or from combined power source – parallel-connected accumulator battery and supercapacitor is carried out. The results of transient simulation in the Matlab Simulink software package showed that during the start of the asynchronous motor the supercapacitor limits current in the accumulator battery, and thus increases its life. It is confirmed that the use of a combined power source in comparison with the accumulator battery allows to increase the number of possible consecutive starts of asynchronous motor of electromobile and its mileage on a single charge. References 7, figures 6, tables 10.
Key words: asynchronous motor, supercapacitor, accumulator battery, electromobile, computer simulation.

1. Emadi A., WilliamsonS.S., Khaligh A. Power electronics intensive solutions for advanced electric, hybrid electric, and fuel cell vehicular power systems. IEEE Transactions on Power Electronics. May 2006. Vol. 21, Iss. 3. Pp. 567–577. DOI: https://doi.org/10.1109/TPEL.2006.872378
2. StieneckerA.W. , StuartT., Ashtiani C. A combined ultracapacitor - lead acid battery storage system for mild hybrid electric vehicles. Proc. IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference. Chicago, IL, USA, September 7, 2005. DOI: https://doi.org/10.1109/VPPC.2005.1554582
3. Cao J., Emadi A. A New Battery/UltraCapacitor Hybrid Energy Storage System for Electric, Hybrid, and Plug-In Hybrid Electric Vehicles. IEEE Transactions on Power Electronics, Jan. 2012. Vol. 27, Iss. 1. Pp. 122–132. DOI: https://doi.org/10.1109/TPEL.2011.2151206
4. Gonchar А.S., Semikov А.V. To the realization of recuperative modes in the electric drive of an electromobile with ionistors. Proc. Calculating the energy efficiency of using a traction electric drive without and with the recuperation for a car. Kremenchuk, 2013. Pp. 25–26. (Rus)
5. Shcherba А.А., Suprunovska N.I., Beletsky О.А. Power characteristics of supercapacitors during their charge from a source of voltage and discharge on resistive load. Pratsi Institutu Electrodymamiky Natsionalnoi Akademii Nauk Ukrainy. Kyiv, 2014. No. 39. Pp.65–74. (Rus)
6. Biletsky О.О., Suprunovska N.І., Shcherba А.А. Dependences of power characteristics of circuit at charge of supercapacitors on their initial and final voltages. Tekhnichna Elektrodynamika. 2016. No 1. Pp. 3–10. (Ukr)
7. Ostroverkhov М.Ya., Pizhov V.М. Modeling of electromechanical systems in "Simulink": Textbook. Kyiv: VD "Stylos", 2008. 528 p. (Ukr)