Научный журнал
ИЗВЕСТИЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ.
СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ РЕГИОН.

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Главная » Архив » 2019 » Выпуск 2, июнь 2019 » ОБОБЩЕНИЕ УРАВНЕНИЯ ПЕЙКЕРТА ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ ПРАКТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ АККУМУЛЯТОРОВ

ИЗВЕСТИЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ РЕГИОН. 2019; 2: 60-68

 

http://dx.doi.org/10.17213/0321-2653-2019-2-60-68

 

ОБОБЩЕНИЕ УРАВНЕНИЯ ПЕЙКЕРТА ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ ПРАКТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ АККУМУЛЯТОРОВ

Н.Н. Язвинская, Д.Н. Галушкин, Н.Е. Галушкин

Язвинская Наталья Николаевна – канд. техн. наук, доцент, кафедра «Информационные технологии в сервисе», Институт сферы обслуживания и предпринимательства (филиал) Донского государственного технического университета, г. Шахты, Россия. Е-mail: lionnat@mail.ru

Галушкин Дмитрий Николаевич – д-р техн. наук, доцент, зав. лабораторией «Электрохимическая и водородная энергетика», Институт сферы обслуживания и предпринимательства (филиал) Донского государственного технического университета, г. Шахты, Россия. Е-mail: dmitrigall@yandex.ru

Галушкин Николай Ефимович – д-р техн. наук, профессор, науч. руководитель лабораторией «Электрохимическая и водородная энергетика», Институт сферы обслуживания и предпринимательства (филиал) Донского государственного технического университета, г. Шахты, Россия. Е-mail: galushkinne@mail.ru

 

Аннотация

Проанализированы наиболее известные обобщения уравнения Пейкерта. Доказано, что все исследованные уравнения соответствуют экспериментальным данным для никель-кадмиевых аккумуляторов на всем интервале изменения токов разряда с относительной ошибкой менее 6 %. Показано, что для исследованных уравнений C=Cm/(1+(i/i0)n), C=0,522Cmtanh((i/i0)n/0,522)/(i/i0)n и C=Cmerfc((i/ik-1)/n)/erfc(-1/n), параметр n  не зависит от номинальной емкости аккумуляторов. Однако он имеет разные значения для аккумуляторов разных режимов разряда (длительного, среднего, короткого). Кроме того, все параметры этих уравнений имеют ясный электрохимический смысл в отличие от классического уравнения Пейкерта. Для уравнения C=Cmerfc((i/ik-1)/n)/erfc(-1/n) зависимость отдаваемой аккумулятором емкости от тока разряда можно рассматривать как статистический фазовый переход, подчиняющийся нормальному закону распределения. Показано, что изменение параметра n в зависимости от типа исследуемых аккумуляторов определяется неравномерностью распределения тока разряда по глубине пористого электрода.

 

Ключевые слова: уравнение Пейкерта; моделирование; аккумуляторы; никель-кадмиевые; емкость; ток разряда.

 

Полный текст: [in elibrary.ru]

 

Ссылки на литературу

  1. Wenzl H. Batteries-capacity. In: J. Garche (Ed). Encyclopedia of electro-chemical power sources. Amsterdam, Elsevier. 2009. Vol. 1. P. 395 – 400.
  2. Hausmann A., Depcik C. Expanding the Peukert equation for battery ca-pacity modeling through inclusion of a temperature dependency // J. Power Sources. 2013. Vol. 235. P. 148 – 158.
  3. Galushkin N.E., Yazvinskaya N.N., Galushkin D.N. Generalized analytical model for capacity evaluation of automotive-grade lithium batteries // J. Electrochem. Soc. 2015. Vol. 162. P. A308 – A314.
  4. Cugnet M., Laruelle S., Grugeon S., Sahut B., Sabatier J., Tarascon J.M., Oustaloup A. A Mathematical model for the simulation of new and aged au-tomotive lead-acid batteries // J. Electrochem. Soc. 2009. Vol. 156. P. A974 – A985.
  5. Siniard K., Xiao M., Choe S.Y. One-dimensional dynamic modeling and validation of maintenance-free lead-acid batteries emphasizing temperature effects // J. Power Sources. 2010. Vol. 195. P. 7102 – 7114.
  6. Venkatraman M., Van Zee J.W. A model for the silver-zinc battery during high rates of discharge // J. Power Sources. 2007. Vol. 166. P. 537 – 548.
  7. Zavalis T.G., Behm M., Lindbergh G. Investigation of short-circuit scenar-ios in a lithium-ion battery cell // J. Electrochem. Soc. 2012. Vol. 159. P. A848 – A859.
  8. Boovaragavan V., Methakar R.N., Ramadesiga V., Subramanian V.R. A Mathematical model of the lead-acid battery to address the effect of corro-sion // J. Electrochem. Soc. 2009. Vol. 156. P. A854 – A862.
  9. Galushkin N.E., Yazvinskaya N.N., Galushkin D.N. Nonlinear structural model of the battery // Int. J. Electrochem. Sci. 2014. Vol. 9. P. 6305 – 6327.
  10. Galushkin N.E., Yazvinskaya N.N., Galushkin D.N. Generalized model for self-discharge processes in alkaline batteries // J. Electrochem. Soc. 2012. Vol. 159. P. A1315 – A1317.
  11. Galushkin N.E., Yazvinskaya N.N., Galushkin D.N. Model of relaxation processes in batteries // ECS Electrochem. Lett. 2015. Vol. 4. P. A94 – A96.
  12. Tremblay O., Dessaint L.A., Dekkiche A.I. In: Vehicle Power and propulsion conference, VPPC 2007, IEEE, Arlington, USA, 2007. 284 p.
  13. Tremblay O., Dessaint L.A. Experimental validation of a battery dynamic model for ev applications // World Electric Vehicle Journal. 2009. Vol. 3. P. 1 – 10.
  14. Galushkin N.E., Yazvinskaya N.N., Galushkin D.N., Galushkina I.A. Statistical models of alkaline batteries discharge // Int. J. Electrochem. Sci. 2015. Vol. 10. P. 5530 – 5535.
  15. Galushkin N.E., Yazvinskaya N.N., Galushkin D.N. Analytical model of thermal runaway in alkaline batteries // Int. J. Electrochem. Sci. 2018. Vol. 13. P. 1275 – 1282.
  16. Галушкин Н.Е., Язвинская Н.Н., Галушкин Д.Н. Тепловой разгон в никель-кадмиевых аккумуляторах // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. 2013. Т. 171. № 2. С. 75 – 78.
  17. Галушкин Н.Е., Язвинская Н.Н., Галушкин Д.Н. Тепловой разгон в никель-кадмиевых аккумуляторах с металлокерамическими и прессованными электродами // Электрохимическая энергетика. 2012. Т. 12. № 1. С. 42 – 45.
  18. Галушкин Н.Е., Язвинская Н.Н., Галушкин Д.Н. Исследование причин теплового разгона в герметичных никель-кадмиевых аккумуляторах // Электрохимическая энергетика. 2012. Т. 12. С. 208 – 211.
  19. Galushkin N.E., Yazvinskaya N.N., Galushkin D.N. Thermal runaway as a new high-performance method of desorption of hydrogen from hydrides // Int. J. Hydrogen Energy. 2016. Vol. 41. P. 14813 – 14819.
  20. Garche J. (Ed), Encyclopedia of Electrochemical Power Sources. Elsevier, Amsterdam, 2009.
  21. Galushkin N.E., Yazvinskaya N.N., Galushkin D.N. Models for evaluation of capacitance of batteries // Int. J. Electrochem. Sci. 2014. Vol. 9. P. 1911 – 1919.
  22. Galushkin N.E., Yazvinskaya N.N., Galushkin D.N., Galushkina I.A. Generalized analytical models of batteries, capacitance dependence on discharge currents // Int. J. Electrochem. Sci. 2014. Vol. 9. P. 4429 – 4439.
  23. Pitaevskii L.P., Lifshitz E.M. Physical Kinetics. Pergamon Press, Oxford. 1981. Vol. 10. 522 p.
  24. Saw L.H., Somasundaram K., Ye.Y., Tay A.A.O. Electro-thermal analysis of lithium iron phosphate battery for electric vehicles // J. Power Sources. 2014. Vol. 249. P. 231 – 238.
  25. Rezvanizaniani S.M., Liu Z., Chen Y., Lee J. Review and recent advances in battery health monitoring and prognostics technologies for electric vehicle (EV) safety and mobility // J. Power Sources. 2014. Vol. 256. P. 110 – 124.
  26. Pilatowicz G., Budde-Meiwes H., Schulte D., Kowal J., Zhang Y., Du X., Salman M., Gonzales D., Alden J., Sauer D.U. Simulation of SLI lead-acid batteries for soc, aging and cranking capability prediction in automotive applications // J. Electrochem. Soc. 2012. Vol. 159. P. A1410 – A1419.
  27. Vincent C.A., Scrosati B. Modern batteries. Butterworth-Heinemann, Oxford, 2003.
  28. Crompton T.R. Battery Reference Book. Newnes, Oxford, 2000.
Яндекс.Метрика

© НовоЦНИТ ЮРГПУ(НПИ), 2024