Development of mathematical model of operation of autonomous charger station of electric vehicles from vind electric units
This paper considers the possibility of constructing ageneralized mathematical model for converting the kinetic energyof the wind stream into the chemical energy of the activecomponents of the traction battery of the electric vehicle whenusing an autonomous charging station based on wind powerplants...
Збережено в:
| Дата: | 2017 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine
2017
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/31 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Vidnovluvana energetika |
| Завантажити файл: |  |
Репозитарії
Vidnovluvana energetika| _version_ | 1871103082096492544 |
|---|---|
| author | Budko, V. |
| author_facet | Budko, V. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "V. Budko",
"institution": "National Technical University of Ukraine \"Igor Sykorsky Kyiv Polytechnic Institute\""
}
] |
| author_sort | Budko, V. |
| baseUrl_str | https://ve.org.ua/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-07-18T06:32:07Z |
| description | This paper considers the possibility of constructing ageneralized mathematical model for converting the kinetic energyof the wind stream into the chemical energy of the activecomponents of the traction battery of the electric vehicle whenusing an autonomous charging station based on wind powerplants. An analysis of the mathematical models of the work ofthe wind power plants showed a high degree of their workability,while the mathematical model that describes the random natureand frequency of the onset of the process of charging the ABelectric vehicle to date is not. As a result of the analysis of existingapproaches to describing the battery power of a battery, anew mathematical equation is proposed which, unlike the existing,includes the function f = (c), which takes into account therandom nature and frequency of the charge of the AB electricvehicle. The application of the heuristic approach for determiningthe function f (C) was proposed, which allowed to obtain amathematical equation that approximates the random nature andfrequency of the charge process of the AB electric vehicle. |
| first_indexed | 2025-07-17T11:37:01Z |
| format | Article |
| fulltext |
КОМПЛЕКСНІ ЕНЕРГЕТИЧНІ СИСТЕМИ НА ОСНОВІ ВДЕ ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2017. № 3 6
УДК 621.311.243; 621.311.245
В.І.Будько, канд.техн.наук (Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут
ім. Ігоря Сікорського", Інститут відновлюваної енергетики НАН України, Київ)
Розроблення математичної моделі роботи автономної зарядної станції
електромобілів від вітроелектричних установок
В роботі розглянуті питання особливостей математичного моделювання процесу перетворення кінетичної енергії вітро-
вого потоку в електричну енергію з метою її подальшого накопичення в буферному акумуляторі автономної зарядної стан-
ції та заряду тягових акумуляторних батарей (АБ) електромобілів. Запропоновано математичне описання енергії заряду
акумуляторної батареї при врахуванні специфіки непостійного навантаження від електромобілів. Відмічена необхідність
проведення подальших наукових досліджень для знаходження найбільш адекватної моделі описання випадкового характеру
та частоти настання процесу зарядження АБ електромобіля. Бібл. 12, рис. 4.
Ключові слова: вітроелектрична установка, тягова акумуляторна батарея, електромобіль, буферний акумулятор, авто-
номна зарядна станція.
Orcid: 0000-0002-6219-4221
Складність моделювання виробництва
електричної енергії вітроелектричною установкою
(ВЕУ) ЕВЕУ(t) обумовлюється випадковим характе-
ром вітрового потоку, який виступає в ролі енерге-
тичного ресурсу, та нелінійним алгоритмом пере-
творення енергії вітру в електричну, що вносить
додаткову невизначеність через особливості роботи
вітроелектричних установок у різних кліматичних
умовах та різних рельєфних ландшафтах.
Метою даного дослідження є розроблення ма-
тематичної моделі роботи автономної зарядної ста-
нції електромобілів (ЕМ) на базі вітроелектричних
установок з використанням у складі системи буфе-
рного акумулятора енергії для вирівнювання виро-
бітку та споживання електричної енергії.
Для досягнення поставленої мети необхідно
провести аналіз існуючих підходів до моделю-
вання процесу перетворення енергії вітрового
потоку в електричну енергію шляхом застосу-
вання вітроелектричних установок. Крім того,
необхідно проаналізувати роботу акумуляторних
батарей з урахуванням специфіки реалізації про-
цесу зарядження та стану заряду АБ. На основі
проведеного аналізу необхідно запропонувати
модель роботи автономної зарядної станції
електромобілів (АЗСЕМ) на основі ВЕУ.
Енергія вітрового потоку, як випадкова вели-
чина, має несиметричний розподіл, відповідно
виробництво електроенергії вітростанціями (як
автономними, так і мережевими) також має
змінний характер. Розподіл швидкості вітру
найчастіше описують функцією Вейбула [1]. Од-
нак за наявності певної специфіки у поведінці
вітру пропонуються також інші види представ-
лення функції щільності розподілу швидкості
вітру по градаціях: розподіл Релея (найпростіша
форма), експоненційний розподіл за методом
максимуму ентропії, комбінування кількох
розподілів (у тому числі нормального, поліномів
Чебишева тощо).
Потужність ВЕУ обмежена певною величи-
ною, яка дорівнює номінальній (установленій)
потужності Рn незалежно від сили вітру.
Графічний приклад типової кривої потужності
наведено на рис. 1. Згідно [2] потужність при
заданій швидкості вітру визначають за виразом:
vFvvРВЕУ 3
2
1
, (1)
де PВЕУ – потужність вітроелектричної установки
при заданій швидкості вітру, кВт; ρ – густина
вітрового потоку, кг/м3, яка при атмосферному
тиску 760 мм.рт.ст. і температурі 15°С становить
1,225 кг/м3; v – поточна величина швидкості
вітрового потоку, м/с; η(v) – коефіцієнт викори-
стання вітрової потужності, або ККД ВЕУ;
© В.І.Будько, 2017
КОМПЛЕКСНІ ЕНЕРГЕТИЧНІ СИСТЕМИ НА ОСНОВІ ВДЕ ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2017. № 3 7
F – площа вітроколеса, м2, зазвичай визначається
як площа круга, тобто:
4
2dF
, (2)
де d – діаметр вітроколеса, м.
Поточна (миттєва) величина потужності ВЕУ
має певний змінний характер. Для більш повної
оцінки ефективності роботи зарядної станції на
базі ВЕУ більш наочним є графік виробітку
електричної енергії протягом певного періоду
(декади, місяця, кварталу чи року), яка буде нако-
пичена в буферному акумуляторі, а потім надана
акумуляторній батареї ЕМ. При високому
коефіцієнті надійності роботи кількість ВЕУ в
складі однієї зарядної станції практично не
впливає на характер (динаміку) виробітку
електричної енергії, що підтверджується реальни-
ми даними роботи Краснодонської ВЕС, до складу
якої входить 10 ВЕУ типу FL 2500 (рис. 2, 3) [3].
Рис. 1. Типова крива потужності ВЕУ.
Рис. 2. Графік виробітку електричної енергії від десяти ВЕУ, що входять до складу Краснодонської ВЕС, протягом
року.
КОМПЛЕКСНІ ЕНЕРГЕТИЧНІ СИСТЕМИ НА ОСНОВІ ВДЕ ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2017. № 3 8
Рис. 3. Діаграма виробітку електричної енергії від десяти ВЕУ, що входять до складу Краснодонської ВЕС,
протягом року: Ряд 1 – ВЕУ 1 (FL-801); Ряд 2 – ВЕУ 2 (FL-802); Ряд 3 – ВЕУ 3 (FL-803); Ряд 4 – ВЕУ 4 (FL-804);
Ряд 5 – ВЕУ 5 (FL-805); Ряд 6 – ВЕУ 6 (FL-806); Ряд 7 – ВЕУ 7 (FL-807); Ряд 8 – ВЕУ 8 (FL-808); Ряд 9 – ВЕУ 9 (FL-809);
Ряд 10 – ВЕУ 10 (FL-810).
В роботі [4] модель вітроустановки задається
кривою потужності P(v), при цьому швидкість
вітру v (м/с) перераховується на висоту осі рото-
ра. В загальному випадку описання потужності
здійснюється залежністю наступного вигляду:
max
0
max0
,
),(
,,0
)(
vvvP
vvvvf
vvvv
vP
pm
pn , (3)
Як приклад, у роботі [5] запропоновано
логістичну модель характеристики потужності,
що має наступний вигляд:
1 cv
aP v
be
, (4)
де , ,a b c – параметри моделі, що визначаються
за методом найменших квадратів.
Для оцінювання параметрів даної моделі на
базі паспортних даних ВЕУ в роботі розроблено
спеціальний ітераційний метод, що є
комбінацією методу найменших квадратів, мето-
ду спуску по групах змінних і методу
лінеаризації. Метод полягає у наступному. Зна-
чення параметра a є асимптотою функції, тому в
якості його початкового наближення
приймається максимальна потужність ВЕУ. Для
відомого значення 0a a параметри b і c можна
оцінити, комбінуючи метод найменших квадратів
з методом лінеаризації. Використовуючи отримані
оцінки b і c, параметр a уточнюється за формулою
лінійного методу найменших квадратів.
Згідно роботи [6] електроенергія, що
виробляється ВЕУ, визначається як інтеграл
Рімана-Стілтьєса стосовно інтегральної функції
розподілу F(v), або звичайного інтеграла Рімана
при наявності неперервної диференціальної
функції розподілу φ(v):
0
0
ВЕУE (T ) T P( v )dF( v )
T P( v ) ( v )dv
, (5)
де P(v) – характеристика залежності потужності
вітроустановки від швидкості вітру; Т – часовий
проміжок, стосовно якого визначено функцію
розподілу.
У роботі [7] для моделювання стохастичного
процесу виробітку вітрової електроенергії
пропонується логарифмічно-нормальний
розподіл:
E(t) ~ eω(t)+U(t) , (6)
де ω(t) – алгебраїчна функція, що представляє
середнє значення логарифму від величини
виробленої ВЕС енергії; U(t) є стохастичним
процесом Орнштейна-Уленбека.
Таке представлення дозволяє описувати ви-
падковий процес у термінах розподілу Гауса
(нормального розподілу).
КОМПЛЕКСНІ ЕНЕРГЕТИЧНІ СИСТЕМИ НА ОСНОВІ ВДЕ ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2017. № 3 9
Отже, є можливість переходу до оцінки ре-
жиму виробітку будь-якої реальної
вітроелектричної установки за наступною
нелінійною функцією, яка, на відміну від (3),
розділяє робочу зону кривої потужності на
дономінальний режим та виробіток при режимній
швидкості вітру [8]. Такий підхід дозволяє вра-
ховувати технічні можливості сучасних зарядних
пристроїв з однієї сторони та особливості роботи
електрохімічних акумуляторних батарей, як бу-
ферних, так і тягових, що встановлені в
електромобілях, з іншої.
0 при v v0,
Е(v) = EМН, при v0 v vн, Ен, при vн v vкр, (7)
0 при v vкр,
де v0 – початкова швидкість вітру роботи ВЕУ;
vн – номінальна швидкість вітру; vкр – критична
швидкість вітру, при якій припиняється робота
ВЕУ; ЕМН – енергія, що може бути вироблена при
швидкості вітру менше номінальної; ЕН – енергія,
що може бути вироблена при режимній
швидкості вітру.
Дана модель показує необхідність застосу-
вання нових методів зарядження акумуляторних
батарей різних типів (буферних, тягових чи
інших) при малій вихідній енергії відновлюва-
ного джерела (ВЕУ), що в свою чергу дозволяє
підвищити ефективність використання низько-
потенційної енергії відновлюваного джерела.
Ефективна робота будь-якої автономної
зарядної станції електромобілів реалізується за
умови, коли енергія, що виробляється місцевими
генераторами (в даному випадку ВЕУ), дорівнює
енергії, що споживається при зарядженні тягових
АБ електромобілів, і в найпростішому вигляді
дане співвідношення можна представити наступ-
ним чином:
ЕВЕУ = ЕАБ
ЕМ, (8)
де ЕВЕУ – енергія, що виробляється ВЕУ, кВт∙год;
ЕАБ
ЕМ – енергія, що споживається електромобілем
при його зарядженні, кВт∙год; дана енергія має
випадковий характер, що вимагає розроблення
моделі для врахування цієї особливості.
Енергію акумуляторної батареї електро-
мобіля можна представити у вигляді:
ЕАБ
ЕМ = ЕАБз
ЕМ + ЕАБр
ЕМ, (9)
де ЕАБз
ЕМ – залишкова енергія тягової АБ
електромобіля, що залишається в ньому на мо-
мент початку процесу зарядження на АЗСЕМ від
ВЕУ, кВт∙год; ЕАБр
ЕМ – витрачена (розряджена)
енергія тягової АБ електромобіля в процесі руху
транспортного засобу, кВт∙год.
Враховуючи нерівномірний характер
виробітку електричної енергії ВЕУ як у добово-
му, так і в тижневому та сезонному розрізі часу з
однієї сторони, та випадковий характер спожи-
вання електричної енергії електромобілями з
іншої, ефективна робота АЗСЕМ від ВЕУ в плані
балансування виробітку та споживання енергії
можлива за умови включення до її складу буфер-
ного акумулятора. Тоді в початковий момент ро-
боти зарядної станції електромобілів на базі ВЕУ:
ЕВЕУ = ЕАБ
БУФ + ЕАБ
ЕМ. (10)
де ЕАБ
БУФ – енергія буферного акумулятора, що
входить до складу автономної вітроелектричної
зарядної станції електромобілів, кВт∙год.
Під час роботи такої зарядної станції, коли
процес зарядження тягових АБ електромобіля
гарантується буферним акумулятором, що
вирівнює стохастичний виробіток енергії зі сто-
хастичним споживанням, енергія буферного аку-
мулятора може бути представлена наступним
чином:
ЕАБ
БУФ = Ез
БУФ + Ер
БУФ, (11)
де Ез
БУФ – залишкова енергія, що залишається в
буферному акумуляторі після зарядження
електромобіля, кВт∙год; Ер
БУФ – енергія, витраче-
на на зарядження тягової АБ електромобіля,
кВт∙год. В такому разі Ер
БУФ = ЕАБр
ЕМ.
Зважаючи на це співвідношення, (10) набуде
наступного вигляду:
ЕВЕУ = Ез
БУФ + ЕАБз
ЕМ + Ер
БУФ. (12)
Як відомо, енергія, накопичена в АБ (ЕАБ),
визначається напругою на її клемах UАБ (В),
номінальною ємністю САБ
ном (А∙год).
ЕАБ = UАБ ∙ САБ
ном. (13)
При цьому ємність АБ в даний момент часу
визначається як
КОМПЛЕКСНІ ЕНЕРГЕТИЧНІ СИСТЕМИ НА ОСНОВІ ВДЕ ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2017. № 3 10
0
dІС , (14)
де І – струм, А; τ – час, год.
З іншої сторони, повне значення ємності
визначається функцією [8, 9]:
САБ = 3600САБ
max ∙ f (T) ∙ f(n), (15)
де САБ
max – повна ємність АБ, А∙год; f(T) – корек-
туючий множник для врахування залежності
ємності АБ від температури; f(n) – коректуючий
множник для врахування старіння акумуляторної
батареї при напрацюванні певного ресурсу n (за-
рядно-розрядних циклів).
Використання залежності (15) необхідне для
опису стану АБ на момент її зарядження при
визначенні ключових точок (параметрів стану
АБ) системою контролю акумулятора (BMS –
battery monitoring system).
Енергія, що надається АБ під час зарядження
(ЕАБ
ВХ), враховує також коефіцієнт корисної дії
процесу заряду ηАБ
з, тоді:
ЕАБ
ВХ = UАБ ∙ ІАБ
з ∙ τз ∙ ηАБ
з. (16)
Енергія, що відбирається від АБ в процесі
розряду (ЕАБ
ВИХ), враховує також коефіцієнт ко-
рисної дії процесу розряду ηАБ
р, тоді:
ЕАБ
ВИХ = UАБ ∙ ІАБ
р∙ τ р∙ ηАБ
р. (17)
Відповідно, загальний коефіцієнт роботи АБ
(ηАБ) являтиме собою добуток:
ηАБ = ηАБ
з ∙ ηАБ
р. (18)
Зважаючи на відмічене вище, енергія,
необхідна для зарядження АБ електромобіля,
становитиме:
dcCСUЕ
С
з
АБАБАБ
ЕМ
АБ
1
0
, (19)
де ψ(C) – функція, що враховує випадковий ха-
рактер та частоту настання процесу зарядження
АБ електромобіля.
Визначення функції ψ(C) можна проводити
евристичним методом на основі прийняття пев-
них припущень з урахуванням особливості роботи
та вимог щодо експлуатації тягових АБ електро-
мобіля. У випадку застосування в електромобілях
літій-іонних АБ (90% світового ринку електро-
мобілів) приймаємо:
1) Мінімальний залишковий заряд АБ перед
його зарядженням повинен становити не менше
20%, що пояснюється значною віддаленістю між
собою зарядних станцій (згідно [10] для автомо-
білів Tesla Model S віддаленість між зарядними
станціями пропонується 80 км, що при залишко-
вому заряді менше 20% може призвести до того,
що автомобіль не доїде до зарядної станції; згідно
[11] для автомобілів Nissan Leaf віддаленість між
зарядними станціями пропонується 30 км, що при
залишковому заряді менше 20% може призвести
до того, що автомобіль не доїде до зарядної
станції) та негативними впливом повного розряду
АБ на ресурс роботи акумулятора.
2) Ступінь зарядження тягових АБ електро-
мобіля повинен становити не більше 70%, що
дозволятиме проводити процес зарядження. При
більших ступенях зарядження процес заряду
відбувається повільно через концентраційні об-
меження (зменшення носіїв заряду іонів Li+), то-
му застосування швидкого заряду стає неможли-
вим, а повільний заряд не задовольняє сучасним
вимогам швидкості заправки транспортних засо-
бів, яка повинна становити не більше 0,5 год.
3) Рівномірний розподіл імовірності проміж-
них значень ступеня зарядження виглядає
нереалістичним, оскільки мінімальний рівень є
небажаним із різних міркувань, а при максималь-
ному – дозаряджатися здається недоцільним. От-
же, має бути певний максимум імовірного ступе-
ня зарядження. Можливим варіантом опису
функції щільності розподілу його імовірності
може бути нормальний розподіл, обмежений
зверху та знизу. Приклад застосування такого
розподілу (Truncated Normal distribution) можна
знайти, наприклад, в [12].
На основі зазначених припущень отримано
розподіл настання процесу зарядження тягових
АБ електромобіля (рис. 4).
КОМПЛЕКСНІ ЕНЕРГЕТИЧНІ СИСТЕМИ НА ОСНОВІ ВДЕ ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2017. № 3 11
Рис. 3. Розподіл можливого зарядження АБ електромобіля при різних ступенях заряду акумуляторів.
Отриману залежність слід обмежити по
мінімальному ступеню зарядження АБ ЕМ в
20%, оскільки при менших залишкових значен-
нях заряду акумулятора електромобіль не зможе
доїхати до зарядної станції. З іншої сторони, при
заряді АБ ЕМ більше 70% ймовірність того, що
електромобіль буде заїжджати на зарядну
станцію, теж наближається до 0. Для отриманої
математичної залежності ψ(C) на криву було на-
несено лінію тренда, в результаті при
застосуванні поліноміального закону коефіцієнт
кореляції склав 0,9993.
Враховуючи отримані результати, узагальне-
на математична модель роботи АЗСЕМ від ВЕУ з
урахуванням (12) виглядатиме наступним чином:
0
0
1
( ) ( )
.
БУФ ЕМ
з АБз
з
АБ АБ АБ
С
T P v v dv Е Е
U С С dc
(20)
Для описання функції ψ(C) можливе застосу-
вання й інших підходів, зокрема теорії черг, з
метою порівняння з отриманою залежністю в да-
ному дослідженні та визначення адекватності
запропонованих моделей, що буде виконано в
подальших наукових дослідженнях.
Висновки. 1. Проведено аналіз існуючих ма-
тематичних моделей, що описують процес пере-
творення кінетичної енергії вітрового потоку в
електричну енергію при застосуванні
вітроелектричних установок.
2. Запропоновано рівняння визначення
енергії заряду тягової акумуляторної батареї
електромобіля, в яке включено функцію ψ(C), що
враховує випадковий характер та частоту настан-
ня процесу зарядження АБ електромобіля.
3. Вперше запропоновано математичну мо-
дель роботи автономної зарядної станції
електромобілів від вітроелектричних установок з
буферним акумулятором енергії, яка наближено
описує випадковий характер та частоту настання
процесу зарядження АБ електромобіля.
1. Кудря С.О. "Нетрадиційні та відновлювані джерела
енергії" − Підручник. – Київ: Національний технічний уні-
верситет України ("КПІ"), 2012. – 495 с.
2. Кудря С.О., Будько В.І. "Вступ до спеціальності.
Нетрадиційні та відновлювані джерела енергії" − електро-
нний курс лекцій – Київ: Національний технічний універси-
тет України ("КПІ"), 2013. – 360 с.
3. Інтернет-ресурс. Режим доступу: http://data.gov.ua
4. S. Diaf, M. Belhamel, M. Haddadi, A. Louche, "A
methodology for optimal sizing of autonomous hybrid PV/wind
system", Energy Policy, Volume 35, Issue 11, pp. 5708-5718, 2007.
5. Методи прогнозування вітрового енергетичного
потенціалу регіону : автореф. дис. канд.техн.наук /
КОМПЛЕКСНІ ЕНЕРГЕТИЧНІ СИСТЕМИ НА ОСНОВІ ВДЕ ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2017. № 3 12
З.У.Рамазанова; НАН України. Ін-т відновлюв. енергетики.
– К., 2007. – 19 c.
6. Інтернет-ресурс. Режим доступу:
http://sites.znu.edu.ua/bank/public_files/2009/10/matanaliz/7.pdf
7. M. Olsson, M. Perninge, L. Sцder Modeling real-time
balancing power demands in wind power systems using
stochastic differential equations Electric Power Systems
Research 80 (2010) 966 – 974.
8. Будько В. І. Використання енергопотенціалу віт-
ру та сонця в автономних енергосистемах на території
України / В.І.Будько // Відновлювана енергетика. – 2010.
– № 1. – С. 26 – 35.
9. Chen M., Rincon-Mora G. A. Accurate electrical
battery model capable of predicting runtime and IV performance
//Energy conversion, ieee transactions on. – 2006. – Т. 21. –
№.2. – С. 504 – 511.
10. Будько В.І. Aналіз доцільності впровадження заря-
дних станцій електромобілів на основі відновлюваних дже-
рел енергії в Україні / В.І.Будько // Відновлювана енергети-
ка. – 2016. – № 4. – С. 32 – 41.
11. Інтернет-ресурс. Режим доступу: http://nissan-
elektro.com.ua/
12. J.A.Carta, P.Ramírez. Use of finite mixture distribu-
tion models in the analysis of wind energy in the Canarian Ar-
chipelago // Energy Conversion and Management V.48, Is.1,
2007, P.281 – 291.
REFERENCES
1. Kudrya S.O. "Non-traditional and renewable energy
sources" – Textbook. – Kyiv: National Technical University of
Ukraine (KPI), 2012. – 495 p.
2. Kudrya S.O., Budko V.I. "Introduction to. Unconventional
and Renewable Energy" – electronic course of lectures – Kyiv: Na-
tional Technical University of Ukraine (" KPI "), 2013 – 360 p.
3. Online resource. Access mode: http://data.gov.ua
4. S. Diaf, M. Belhamel, M. Haddadi, A. Louche, "A meth-
odology for optimal sizing of autonomous hybrid PV/wind sys-
tem", Energy Policy, Volume 35, Issue 11, pp. 5708-5718, 2007.
5. Methods of forecasting the wind energy potential of the
region: author's abstract. Dis ... Cand. Tech Sciences / Z. U.
Ramazanova; NAS of Ukraine. In-t recovered. Power engineer-
ing – K., 2007. – 19 c.
6. Internet resource. Access mode:
http://sites.znu.edu.ua/bank/public_files/2009/10/matanaliz/7.pdf
7. M. Olsson, M. Perninge, L. Sцder Modeling real-time
balancing power demands in wind power systems using stochas-
tic differential equations Electric Power Systems Research 80
(2010) 966-974
8. Budko V. I. Using the power potential of wind and the
sun in autonomous power systems in the territory of Ukraine / V.
I. Budko // Renewable energy. – 2010. – No. 1. – S. 26-35.
9. Chen M., Rincon-Mora G. A. Accurate electrical battery
model capable of predicting runtime and IV performance
//Energy conversion, ieee transactions on. – 2006. – Т. 21. –
№. 2. – С. 504-511.
10. Budko V. I. The analysis of expediency of introduction
of electric vehicle charging stations on the basis of renewable
energy sources in ukraine / V. I. Budko // Renewable energy. –
2016. – No. 4. – P. 32-41.
11. Online resource. Access mode: http://nissan-
elektro.com.ua/Chemical conductors Sources: Directory / Under
the editors N.V. Korovin and A. M. Skudyn. – M.: MEI Publish-
ing, 2003. – 740p.
12. J.A.Carta, P.Ramírez. Use of finite mixture distribution
models in the analysis of wind energy in the Canarian
Archipelago // Energy Conversion and Management V.48, Is.1,
2007, P.281-291.
В.И.Будько, канд.техн.наук (Национальный технический
университет Украины "Киевский политехнический институт
им. Игоря Сикорского", Институт возобновляемой энерге-
тики НАН Украины, Киев)
Разработка математической модели работы автономной
зарядной станции электромобилей от ветроэлектриче-
ских установок
В работе рассмотрены вопросы особенностей математи-
ческого моделирования процесса преобразования кинетиче-
ской энергии ветрового потока в электрическую энергию с
целью ее дальнейшего накопления в буферном аккумуляторе
автономной зарядной станции и заряда тяговых аккумуля-
торных батарей электромобилей. Предложено математи-
ческое описание энергии заряда аккумуляторной батареи
при учете специфики непостоянной нагрузки от электро-
мобилей. Отмечена необходимость проведения дальнейших
научных исследований для нахождения наиболее адекватной
модели описания случайного характера и частоты насту-
пания процесса зарядки АБ электромобиля. Библ. 12, рис. 4.
Ключевые слова: ветроэлектрическая установка, тяговая
аккумуляторная батарея, электромобиль, буферный акку-
мулятор, автономная зарядная станция.
Budko V., candidate of technical sciences, docent (National
Technical University of Ukraine "Igor Sykorsky Kyiv Polytech-
nic Institute", Institute of Renewable Energy National Academy
of Sciences of Ukraine, Kyiv)
Development of mathematical model of operation of
autonomous charger station of electric vehicles from vind
electric units
The paper considers the features of the mathematical modeling
of the process of converting the kinetic energy of the wind stream
into electrical energy in order to further accumulate it in the
buffer accumulator of the autonomous charging station and the
charge of the traction battery of electric vehicles. The mathe-
matical description of the energy of the charge of the battery
battery is proposed, taking into account the specificity of the
non-constant load from the electric vehicles. The necessity of
carrying out further scientific researches is found for finding the
КОМПЛЕКСНІ ЕНЕРГЕТИЧНІ СИСТЕМИ НА ОСНОВІ ВДЕ ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2017. № 3 13
most adequate model of the description of the accidental nature
and frequency of the process of charging AB of an electric vehi-
cle. References 12, figures 4.
Keywords: wind power plant, traction battery, electric vehicle,
buffer battery, autonomous charging station.
SYNOPSIS
This paper considers the possibility of constructing a
generalized mathematical model for converting the kinetic en-
ergy of the wind stream into the chemical energy of the active
components of the traction battery of the electric vehicle when
using an autonomous charging station based on wind power
plants. An analysis of the mathematical models of the work of
the wind power plants showed a high degree of their workability,
while the mathematical model that describes the random nature
and frequency of the onset of the process of charging the AB
electric vehicle to date is not. As a result of the analysis of exist-
ing approaches to describing the battery power of a battery, a
new mathematical equation is proposed which, unlike the exist-
ing, includes the function f = (c), which takes into account the
random nature and frequency of the charge of the AB electric
vehicle. The application of the heuristic approach for determin-
ing the function f (C) was proposed, which allowed to obtain a
mathematical equation that approximates the random nature and
frequency of the charge process of the AB electric vehicle.
Стаття надійшла до редакції 10.07.17
Остаточна версія 02.08.17
|
| id | veorgua-article-31 |
| institution | Vidnovluvana energetika |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-07-19T01:02:32Z |
| publishDate | 2017 |
| publisher | Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | veorgua/16/2b4459a1a9b28e3e10fc63465f0ca916.pdf |
| spelling | veorgua-article-312026-07-18T06:32:07Z Development of mathematical model of operation of autonomous charger station of electric vehicles from vind electric units Разработка математической модели работы автономной зарядной станции электромобилей от ветроэлектрических установок Розроблення математичної моделі роботи автономної зарядної станції електромобілів від вітроелектричних установок Budko, V. wind power plant traction battery electric vehicle buffer battery autonomous charging station вітроелектрична установка тягова акумуляторна батарея електромобіль буферний акумулятор автономна зарядна станція ветроэлектрическая установка тяговая аккумуляторная батарея электромобиль буферный аккумулятор автономная зарядная станция This paper considers the possibility of constructing ageneralized mathematical model for converting the kinetic energyof the wind stream into the chemical energy of the activecomponents of the traction battery of the electric vehicle whenusing an autonomous charging station based on wind powerplants. An analysis of the mathematical models of the work ofthe wind power plants showed a high degree of their workability,while the mathematical model that describes the random natureand frequency of the onset of the process of charging the ABelectric vehicle to date is not. As a result of the analysis of existingapproaches to describing the battery power of a battery, anew mathematical equation is proposed which, unlike the existing,includes the function f = (c), which takes into account therandom nature and frequency of the charge of the AB electricvehicle. The application of the heuristic approach for determiningthe function f (C) was proposed, which allowed to obtain amathematical equation that approximates the random nature andfrequency of the charge process of the AB electric vehicle. В работе рассмотрены вопросы особенностей математи-ческого моделирования процесса преобразования кинетиче-ской энергии ветрового потока в электрическую энергию сцелью ее дальнейшего накопления в буферном аккумулятореавтономной зарядной станции и заряда тяговых аккумуля-торных батарей электромобилей. Предложено математи-ческое описание энергии заряда аккумуляторной батареипри учете специфики непостоянной нагрузки от электро-мобилей. Отмечена необходимость проведения дальнейшихнаучных исследований для нахождения наиболее адекватноймодели описания случайного характера и частоты насту-пания процесса зарядки АБ электромобиля.  В роботі розглянуті питання особливостей математичного моделювання процесу перетворення кінетичної енергії вітро-вого потоку в електричну енергію з метою її подальшого накопичення в буферному акумуляторі автономної зарядної стан-ції та заряду тягових акумуляторних батарей (АБ) електромобілів. Запропоновано математичне описання енергії зарядуакумуляторної батареї при врахуванні специфіки непостійного навантаження від електромобілів. Відмічена необхідністьпроведення подальших наукових досліджень для знаходження найбільш адекватної моделі описання випадкового характерута частоти настання процесу зарядження АБ електромобіля. Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine 2017-09-11 Article Article application/pdf https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/31 Vidnovluvana energetika ; No. 3 (50) (2017): Scientific and Applied Journal Vidnovluvana energetika; 6-13 Возобновляемая энергетика; ##issue.no## 3 (50) (2017): Научно-прикладной журнал Возобновляемая энергетика; 6-13 Відновлювана енергетика; № 3 (50) (2017): Науково-прикладний журнал Відновлювана енергетика; 6-13 2664-8172 1819-8058 uk https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/31/22 Copyright (c) 2017 V. Budko https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |
| spellingShingle | wind power plant traction battery electric vehicle buffer battery autonomous charging station Budko, V. Development of mathematical model of operation of autonomous charger station of electric vehicles from vind electric units |
| title | Development of mathematical model of operation of autonomous charger station of electric vehicles from vind electric units |
| title_alt | Разработка математической модели работы автономной зарядной станции электромобилей от ветроэлектрических установок Розроблення математичної моделі роботи автономної зарядної станції електромобілів від вітроелектричних установок |
| title_full | Development of mathematical model of operation of autonomous charger station of electric vehicles from vind electric units |
| title_fullStr | Development of mathematical model of operation of autonomous charger station of electric vehicles from vind electric units |
| title_full_unstemmed | Development of mathematical model of operation of autonomous charger station of electric vehicles from vind electric units |
| title_short | Development of mathematical model of operation of autonomous charger station of electric vehicles from vind electric units |
| title_sort | development of mathematical model of operation of autonomous charger station of electric vehicles from vind electric units |
| topic | wind power plant traction battery electric vehicle buffer battery autonomous charging station |
| topic_facet | wind power plant traction battery electric vehicle buffer battery autonomous charging station вітроелектрична установка тягова акумуляторна батарея електромобіль буферний акумулятор автономна зарядна станція ветроэлектрическая установка тяговая аккумуляторная батарея электромобиль буферный аккумулятор автономная зарядная станция |
| url | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/31 |
| work_keys_str_mv | AT budkov developmentofmathematicalmodelofoperationofautonomouschargerstationofelectricvehiclesfromvindelectricunits AT budkov razrabotkamatematičeskojmodelirabotyavtonomnojzarâdnojstanciiélektromobilejotvetroélektričeskihustanovok AT budkov rozroblennâmatematičnoímodelírobotiavtonomnoízarâdnoístancííelektromobílívvídvítroelektričnihustanovok |