Синтез имитационной модели системы зарядки карьерной аккумуляторной техники по стандарту GB/T

Статья посвящена разработке имитационной модели в программной среде MATLAB Simulink системы зарядки горной электрической техники с использованием зарядного интерфейса GB/T. Быстрые темпы электрификации горной отрасли способствуют увеличению применяемых зарядных станций, что вызывает необходимость в доступном тестовом оборудовании для наладки и отработки регламентированных и неверных режимов работы. Проведено имитационное моделирования всех этапов заряда по стандарту GB/T в программной среде MATLAB Simulink. При сопоставлении с регламентированными требованиями было установлено, что последовательность действий соответствует требованиям, предписанным стандартом, как на этапе подключения, так и во время передачи энергии и завершения сессии. Кроме этого, функционал синтезированной модели позволяет сымитировать некорректные и аварийные режимы работы с последующей обработкой события и завершением работы. Результаты моделирования использованы для создания физической лабораторной исследовательской установки, включающей контроллер зарядной станции, ответную часть в виде эмулятора электротранспортного средства и тестовое диагностическое программное обеспечение. С помощью разработанного исследовательского комплекса выявлены отклонения в алгоритме работы нескольких промышленных образцов зарядных станций. Дальнейшая работа будет основываться на расширении функционала имитационной модели, модернизации исследовательской установки с последующей реализацией в виде промышленного образца.

Дедов С. И., Абрамов Е.Ю., Сяоган У. Синтез имитационной модели системы зарядки карьерной аккумуляторной техники по стандарту GB/T // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2023. — № 10-1. — С. 91—109. DOI: 10.25018/ 0236_1493_2023_101_0_91.

Дедов Сергей Игоревич¹ — ассистент, e-mail: dedov@corp.nstu.ru, ORCID ID: 00000003-4750-3927;
Абрамов Евгений Юрьевич¹ — ассистент, e-mail: e.abramov@corp.nstu.ru, ORCID ID: 0000-0002-5013-3288;
У Сяоган² — докт. техн. наук, профессор, e-mail: xgwu@hrbust.edu.cn, ORCID ID: 0000-0002-1830-0437;
¹ Новосибирский государственный технический университет;
² Харбинский научно-технический университет.

Дедов С. И., e-mail: dedov@corp.nstu.ru.

1. Lingyu Meng, Guofa Wang, Khay Wai See. Large-Scale Li-Ion Battery Research and Application in Mining Industry // Energies — 2022 — Vol. 15(11). — P. 1−31. — DOI: 10.3390/en15113884.

2. Lindgren L., Grauers A., Ranggård J., Mäki R. Drive-Cycle Simulations of BatteryElectric Large Haul Trucks for Open-Pit Mining with Electric Roads // Energies — 2022 — Vol. 15, № 4871. — P. 1−19. — DOI: 10.3390/en15134871.

3. Дедов C. И., Штанг А. А., Абрамов Е. Ю. Исследование деградации аккумуляторов в составе тяговой установки карьерных самосвалов // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 12. — С. 102−114. DOI: 10.25018/0236_149 3_2022_122_0_102.

4. Polnik B., Kaczmarczyk K., Niedworok A., Baltes R., Clausen E. Energy recuperation as one of the factors improving the energy efficiency of mining battery locomotives // Management Systems in Production Engineering. — 2020. — № 4(28). — С. 253−258. DOI: 10.2478/mspe-2020−0036.

5. Спиридонов E. A., 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_1 493_2022_122_0_241.

6. Ляхомский А. В., Ососков Д. В. Компьютерное моделирование энергосистемы электрического карьерного самосвала // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2018. — № 3. — С. 72−78. DOI: 10.25018/0236-1493-2018-1-1−535−542.

7. Журавлев А. Г., Исаков М. В. Экспериментальные исследования работы карьерных автосамосвалов в условиях эксплуатации // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2020. — № 3−1. — С. 530–542. DOI: 10.25018/0236-1493-202031−0-530542.

8. Paraszczak J., Svedlund E., Fytas K, Laflamme M. Electrification of Loaders and Trucks — A Step Towards More Sustainable Underground Mining // Renewable Energy and Power Quality Journal — 2014 — Vol. 12. — P. 81−86. — DOI: 10.24084/repqj12.240.

9. Schatz R. S., Nieto A., Lvov S. N. Long-term economic sensitivity analysis of light duty underground mining vehicles by power source // International Journal of Mining Science and Technology — 2017 — Vol. 27, iss. 3 — P. 567−571. — DOI: 10.1016/j.ijmst.2017.03.016.

10. Szurlej T., Ostapów L., Mendyka P. Functional structure of battery drive for selfpropelled mining rig used in room-pillar ore exploitation system // New Trends in Production Engineering — 2019 — Vol. 2, iss. 1 — P. 112−120. — DOI: 10.2478/ntpe-2019−0012.

11. Balbir S. Dhillon. Mining equipment safety: a review, analysis methods and improvement strategies // International Journal of Mining, Reclamation and Environment — 2009 — Vol. 23 — P. 168−179. — DOI: 10.1080/17480930902916239.

12. Välisalo T. Firefighting in case of Li-Ion battery fire in underground conditions: Literature study // VTT Technical Research Centre of Finland. VTT Research Report No. VTT-R-00066−19.

13. Смелков Г. И., Пехотиков В. А., Рябиков А. И., Назаров А. А. К вопросу о пожарной опасности аккумуляторных батарей // Безопасность труда в промышленности. — 2020. — № 5. — С. 56−62. DOI: 10.24000/0409-2961-2020-5-56−62.

14. Latyshev R. N., Abramov E. Y., Tolstobrova L. I. Charging stations for electric cars using hybrid energy storage systems // Journal of Physics: Conference Series. — 2021. — Vol. 1061 — p. 1−7. DOI: 10.1088/1742−6596/2061/1/012010.

15. Kozlowski A., Boloz L., Design and Research on Power Systems and Algorithms for Controlling Electric Underground Mining Machines Powered by Batteries // Energies. — 2021. — Vol. 14, no 4060. — P. 1−21. — DOI: 10.3390/en14134060.

16. Rajon M. B., Tankou A, Cui H., Ragon P-L, Charging solutions for battery-electric trucks, available at: https://theicct.org/wp-content/uploads/2022/12/charging-infrastructuretrucks-zeva-dec22.pdf, 2022.

17. García-Martínez E., Muñoz-Cruzado-Alba J., Sanz-Osorio J. F., Perié J. M. Design and Experimental Validation of Power Electric Vehicle Emulator for Testing Electric Vehicle Supply Equipment (EVSE) with Vehicle-to-Grid (V2G) Capability // Applied Sciences. — 2021. — Vol. 11. — P. 1−17. — DOI:10.3390/app112311496. 11.

18. Anil D., Sivraj P. Electric Vehicle Charging Communication Test-bed following CHAdeMO // 11th Int. Conf. on Computing, Communication and Networking Technologies (ICCCNT). — 2020. — DOI: 10.1109/ICCCNT49239.2020.9225625.12.

19. Shin M., Kim H., Kim H., Jang H. Building an Interoperability Test System for Electric Vehicle Chargers Based on ISO/IEC 15118 and IEC 61850 Standards // Applied Sciences. — 2016. — Vol. 6, no 165. — P. 1−15. — DOI: 10.3390/app6060165. 13.

20. Hilson G., Nayee V. Environmental management system implementation in the mining industry: a key to achieving cleaner production // International Journal of Mineral Processing — 2017. — Vol. 64, iss. 1 — P. 19−41. — DOI: 10.1016/S0301−7516(01)00071−0.20.