Разработка и апробация математической модели для прогнозирования характеристик электрохимических аккумуляторов энергоустановок ракетно-космических объектов

Авторы

Безручко К. В.^*, Давидов А. О.^*, Каторгина Ю. Г.^*, Логвин В. М.^*, Столяров Я. А.^*, Харченко А. А.^*, Ширинский С. В.^*

Национальный аэрокосмический университет им. Н.Е. Жуковского «Харьковский авиационный институт», ул. Чкалова, 17, Харьков, 61070, Украина

*e-mail: AutonomEnergy@khai.edu

Аннотация

Разработана и построена математическая модель щелочного электрохимического аккумулятора, учитывающая процессы, протекающие в аккумуляторах при их эксплуатации. Данная математическая модель была апробирована с помощью методики прогнозирования характеристик электрохимических аккумуляторов, разработанной авторами. Апробация проведена на никель-кадмиевых аккумуляторах НК-125 и НКГ-160, а также на никель-кадмиевой батарее 3НК-125. Для апробации модели проведено определение текущего состояния аккумуляторов, определены эмпирические коэффициенты математической модели и рассчитаны погрешности измерений и самой модели. Сделан длительный (до тридцати лет) прогноз емкости и напряжения аккумуляторов и батареи.

Ключевые слова

прогнозирование, никель-кадмиевый аккумулятор, математическая модель, напряжение, емкость, разрядная характеристика

Библиографический список

1. Безручко К.В., Давидов А.О., Ширинский С.В., Фролов В.П., Земляной К.Н., Андрюков Р.А. Методы прогнозирования сроков эксплуатации химических батарей ракетных комплексов // Авиационно-космическая техника и технология. 2007. №4 (40). С.62-65.
2. Безручко К.В., Давидов А.О., Кадигроб Т.С., Ширинский С.В. Прогнозирование характеристик электрохимических аккумуляторов систем электроснабжения ракетно-космических комплексов // Авиационно-космическая техника и технология. 2008. № 6. С. 66-70.
3. Fan D., White R.E. A mathematical model of a sealed nickel-cadmium battery // Journal of the Electrochemical Society. 1991. №1, Vol. 138. Р. 17-25.
4. Bergveld H.J., Kruijt W.S., Notten P.H.L. Electronic-network modeling of rechargeable NiCd cells and its application to the design of battery management systems // Journal of Power Sources. 1999. №77. Р. 143-158.
5. Erdinc O. A dynamic lithium-ion battery model considering the effects of temperature and capacity fading // International Conference on Clean Electrical Spacecraft and Rockets Power (ICCEP-2009) (Capri, Italy, 9-11 июня 2009 г.): материалы / Power, Energy, & Industry Applications, Capri, Italy, 2009 758 p.
6. Безручко К.В., Давидов А.О., Синченко С.В., Ширинский С.В. Использование схем замещения для математического моделирования разрядных характеристик никель-кадмиевых аккумуляторов // Вестник Национального технического университета «Харьковский политехнический институт». 2012. № 23. С.17-28.
7. Безручко К.В., Давидов А.О., Синченко С.В., Харченко А.А., Ширинский С.В., Азарнов А.Л. Диагностика электрохимических аккумуляторов энергоустановок летательных аппаратов // Вестник Национального технического университета «Харьковский политехнический институт». 2009. № 48. С. 138-143.
8. Безручко К.В., Давидов А.О., Сиденко С.В. Диагностирование аккумуляторов энергоустановок летательных аппаратов импульсным током // Вестник Днепропетровского университета. Днепропетровск: ДНУ. 2007. №9/2. С.126-132.
9. Безручко К.В., Давидов А.О. Метод экспресс-диагностики электрохимических накопителей энергии энергоустановок ракетно-космических объектов // Научно-технический сборник «Космическая техника. Ракетное вооружение». 2012. №1. С.140-148.
10. Manzo M.A., Strawn D.M., Hall S.W. Aerospace nickel-cadmium cell verification-final report // Sixteenth Annual Battery Conference on Applications and Advances (California state university, Long Beach, California Proceedings of the Conference, 09-12 января 2001 г.): материалы / Pasadena, California: House of Printing, Inc., 2001. p. 59 66.