Плотный трафик, резкие торможения, жаркая погода — все это влияет на износ батарей в электробусах. Ученые из Томска и Новосибирска предложили способ, позволяющий подстроить режим эксплуатации под условия маршрута и продлить срок службы аккумулятора.
Группа ученых из Томского политехнического университета и исследовательских центров Новосибирска разработала алгоритм, который помогает определить оптимальные условия работы тяговых батарей в электробусах. Основу методики составила модель, имитирующая процессы внутри аккумулятора — как электрические, так и тепловые. Она позволяет прогнозировать деградацию батареи с учетом конкретных дорожных и погодных условий, а также интенсивности движения.
Исследователи испытали модель на реальных маршрутах. В течение девяти поездок электробус передвигался по городским и загородным дорогам при разной загрузке — как с небольшим количеством пассажиров, так и при полной вместимости. Скорость достигала 70 км/ч, при этом фиксировались все ключевые параметры: от уровня заряда до температуры инверторов и электродвигателей.
Собранные данные легли в основу общей схемы тяговой системы. Математическая модель включала расчет глубины заряда, режимов работы батареи, характеристик тяговых усилий и скорости разряда. Для оценки старения аккумулятора использовали систему уравнений, в которую заложили влияние температуры, токов и глубины заряда.
Результаты показали, что температурный фактор играет ключевую роль. Например, при повышении температуры на 15 градусов срок службы сокращается на треть. А при эксплуатации при 43 градусах батарея выходит из строя почти в два раза быстрее. Также значительно влияет скорость заряда и разряда: при ускоренном токе в два раза ресурс снижается на 30%, а при четырехкратном ускорении — почти наполовину.
Оптимальными оказались условия при температуре от 20 до 30 градусов и уровне заряда в пределах 25–65%. Установка промежуточных зарядных пунктов на маршрутах помогает контролировать тепловой режим и замедляет износ.
Модель уже доказала свою эффективность, но ученые планируют развивать ее дальше. В будущем они хотят учитывать температурные неравномерности в аккумуляторах, внедрять телематические данные и использовать цифровые двойники для более гибкого управления ресурсом батарей.