Унификация бортовых тяговых накопителей энергии для подвижного состава железных дорог
https://doi.org/10.30932/1992-3252-2023-21-6-6
Аннотация
По мере снижения стоимости тяговых литиевых батарей создается большое количество образцов подвижного состава, использующих их для приема энергии рекуперации, выравнивания нагрузки на источник энергии, обеспечения автономного хода. В работе поставлена цель показать преимущества раздельного проектирования и производства бортовых тяговых накопителей и использующего их подвижного состава, что потребует стандартизации накопителей энергии, очертить круг требований, которые необходимо задать при разработке стандарта, и проиллюстрировать предложения, определив возможные требования к массогабаритным и энергетическим характеристикам унифицированного аккумуляторного накопителя. Для этого на основании обзора подходов к применению накопителей энергии и современных конструкций подвижного состава, на котором применяются тяговые аккумуляторы, показаны основные сценарии их применения.
Выделены основные процессы преобразования энергии тяговым приводом локомотивов на различных временных интервалах и выполнена оценка параметров накопителей энергии для возможных сценариев их применения с использованием методов теории тяги.
На основании полученных результатов рассчитаны основные характеристики унифицированных модулей для накопления энергии. Проведен анализ ограничений, определяющих энергоемкость и мощность, массу, габариты и способ размещения накопителей, их номинальное напряжение. Указаны требования для проектирования стандартного механического, электрического и информационного интерфейса предложенных модулей.
Об авторе
М. В. Ярославцев
Некоммерческое акционерное общество «Торайгыров университет» (НАО «Торайгыров университет»)
Казахстан
Казахстан
Ярославцев Михаил Викторович – кандидат технических наук, ассоциированный профессор кафедры электротехники и автоматизации
SCOPUS AuthorID; 56532450300
Павлодар
Список литературы
1. Перспективы тяговых аккумуляторных батарей на железнодорожном транспорте // Железные дороги мира. – 2023. – № 1. – С. 43–48. [Электронный ресурс]: https://zdmira.com/articles/perspektivy-tyagovykhakkumulyatornykh-batarej-na-zheleznodorozhnomtransporte. Доступ 22.05.2023.
2. Battery traction recharges decarbonisation fight. [Электронный ресурс]: https://www.railjournal.com/in_depth/battery-traction-recharges-decarbonisation-fight/. Доступ 22.05.2023.
3. Yu Miao, Hynan, P., von Jouanne, A., Yokochi, A. Current Li-Ion Battery Technologies in Electric Vehicles and Opportunities for Advancements. Energies, 2019, Vol. 12, Iss. 6, article ID 1074. DOI: 10.3390/en12061074.
4. Незевак В. Л., Шатохин А. П. Характеристика тяговой нагрузки для определения параметров накопителя электрической энергии // Мир транспорта. – 2018. – Т. 16. – № 2 (75). – С. 84–94. DOI: 10.30932/1992-3252-2018-16-2-8.
5. Логинова Е. Ю., Кузнецов Г. Ю. Повышение тяговых характеристик тепловоза с гибридной энергетической установкой // Мир транспорта. – 2022. – Т. 20. – № 3 (100). – С. 21–29. DOI: 10.30932/1992-3252-2022-20-3-3.
6. Валинский О. С., Евстафьев А. М., Никитин В. В. К вопросу определения емкости накопителя энергии для тягового подвижного состава железных дорог // Электроника и электрооборудование транспорта. – 2021. – № 2. – С. 8–11. [Электронный ресурс]: http://eet-journal.ru/upload/iblock/93a/l6167j3bpgez0e4eg5atib9ea6wqk2ei.pdf. Доступ 22.05.2023.
7. Сычугов А. Н. Программа расчета параметров накопителей электрической энергии для автономного тягового подвижного состава: свидетельство о регистрации программы для ЭВМ. – Рег. № 2022619798 от 26.05.2022. Заявка № 2022618257 от 05.05.2022.
8. Шевлюгин М. В., Желтов К. С., Плетнев Д. С., Глущенко М. Д. Экспериментальное исследование автономного хода электроподвижного состава метрополитена // Электротехника. – 2021. – № 9. – С. 19–21. – [Электронный ресурс]: http://www.znack93.ru/images/archive/2021/09–2021.pdf. Доступ: 22.05.2023.
9. Штанг А. А., Ярославцев М. В. Контактноаккумуляторный маневровый электровоз с накопителем энергии на основе литий-ионных аккумуляторов // Электроника и электрооборудование транспорта. – 2016. – № 1. – С. 13–16. [Электронный ресурс]: http://eet-journal.ru/upload/iblock/1f2/9t3gxgjb6vx070j9idtu2n7tp9k8gfv6.pdf. Доступ: 22.05.2023.
10. Ярославцев М. В., Щуров Н. И., Аносов В. Н. Энергоэффективный тяговый привод городского безрельсового транспорта. – Новосибирск: Издательство НГТУ, 2017. – 135 с. ISBN 978-5-7782-3274-7.
11. Кузнецов Г. Ю., Логинова Е. Ю. Повышение технических характеристик автономных локомотивов с литий-ионной тяговой батареей // Известия Транссиба. – 2022. – № 4 (52). – С. 57–65. [Электронный ресурс]: http://izvestia-transsiba.ru/images/journal_pdf/2022–4(52).pdf. Доступ 22.05.2023.
12. Zhou Chengke, Qian Kejun, Allan, M., Zhou Wenjun. Modeling of the Cost of EV Battery Wear Due to V2G Application in Power Systems. IEEE Transactions on Energy Conversion, 2011, Vol. 26, рр. 1041–1050. DOI: 10.1109/TEC.2011.2159977.
13. Rosenkranz C., Kohler U., Liska J. L. Modern battery systems for plug-in hybrid electric vehicles. Power, 2007, Vol. 1, 100. [Электронный ресурс]: https://dspace.tul.cz/server/api/core/bitstreams/b7580d40–7453–449d‑9200–7601400c6569/content. Доступ 22.05.2023.
14. Спиридонов Е. А., Ярославцев М. В. Оценка эффективности применения накопителей энергии на карьерном железнодорожном транспорте // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2022. – № 12/2. – С. 241–256. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_122_0_241.
15. Gallardo-Lozano, J., Romero-Cadaval, E., MilanesMontero, M. I., Guerrero-Martinez, M.A.Battery equalization active methods. Journal of power sources, 2021, Vol. 246, рр. 934–949. DOI: 10.1016/j.jpowsour.2013.08.026.
16. Xing Yinjiao, Ma Eden, W. M., Tsui Kwok, L., Pecht, M. Battery management systems in electric and hybrid vehicles. Energies, 2011, Vol. 4, Iss. 11, рр. 1840–1857. DOI: 10.3390/en4111840.
17. Nema, P., Muthukumar, P., Thangavel, R. Review on Thermal Management System of Li-Ion Battery for Electric Vehicle. In: Sustainable Energy Generation and Storage: Proceedings of NERC 2022, Springer Nature, 2023. рр. 165–184. DOI: 10.1007/978-981-99-2088-4_14.
18. Андрющенко А. А., Бабков Ю. В., Зарифьян А. А. [и др.]. Асинхронный тяговый привод локомотивов – М.: УМЦ по образованию на ж. д. транспорте, 2013. – 413 с. ISBN 978-5-89035-631-4.
19. Щербаков В. Г., Петрушин А. Д., Хоменко Б. И., Седов В. И. Тяговые электрические машины. – М.: УМЦ по образованию на ж. д. транспорте, 2016. – 641 с. ISBN 978-5-89035-926-1.
Рецензия
Для цитирования:
Ярославцев М.В. Унификация бортовых тяговых накопителей энергии для подвижного состава железных дорог. Мир транспорта. 2023;21(6):48-59. https://doi.org/10.30932/1992-3252-2023-21-6-6
For citation:
Yaroslavtsev M.V. Unification of Onboard Traction Energy Storage Devices for Railway Rolling Stock. World of Transport and Transportation. 2023;21(6):48-59. https://doi.org/10.30932/1992-3252-2023-21-6-6
Просмотров:
241
Послать статью по эл. почте 