Моделирование заряда аккумуляторной батареи от солнечных элементов
DOI:
https://doi.org/10.24160/1993-6982-2026-3-24-29Ключевые слова:
солнечный элемент, заряд аккумулятора, интегральное уравнение, среда SimInTech, модель на основе логистического закона, автономная энергосистемаАннотация
Представлена математическая модель процесса зарядки аккумуляторной батареи от солнечных элементов, учитывающая нелинейную зависимость тока и напряжения. Процесс заряда описан интегральным уравнением, основанным на логистическом законе накопления заряда при изменяющемся напряжении. Модель реализована в среде SimInTech на основе блочного подхода, отражающего физические взаимосвязи между параметрами системы. Разработана методика построения модели, в которой продемонстрирована обратная связь между током, напряжением и состоянием заряда с разрывом алгебраической петли для обеспечения устойчивости численного решения. Полученная модель может использоваться для анализа эффективности фотоэлектрических систем, оценки времени зарядки аккумулятора, оптимизации конфигурации автономных низковольтных сетей.
Библиографические ссылки
1. Ситников А.В., Масленникова С.И. Аккумуляторные батареи носимых электронных устройств // Радиостроение. 2017. № 5. С. 52—72.
2. Njema G.G., Ouma R.B.O., Kibet J.K. A Review on the Recent Advances in Battery Development and Energy Storage Technologies // J. Renew. Energy. 2024. V. 2024. Pp. 1—35.
3. Sanguesa J.A. e. a. A Review on Electric Vehicles: Technologies and Challenges // Smart Cities. 2021. V. 4. Pp. 372—404.
4. Hasan M.M. e. a. Advancing Energy Storage: the Future Trajectory of Lithium-ion Battery Technologies // J. Energy Storage. 2025. V. 120. P. 116511.
5. Халова Г.О., Нгуен Ань Фыонг. Обзор развития возобновляемых источников энергии в странах-лидерах мировой экономики // Инновации и инвестиции. 2022. № 11. С. 83—85.
6. Ang T. e. a. A Comprehensive Study of Renewable Energy Sources: Classifications, Challenges and Suggestions // Energy Strateg. Rev. 2022. V. 43. P. 100939.
7. Ahmed S., Ali A., D’Angola A. A Review of Renewable Energy Communities: Concepts, Scope, Progress, Challenges, and Recommendations // Sustainability. 2024. V. 16. P. 1749.
8. Аносов В.Н. Математические модели источников питания автономных транспортных средств. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2009.
9. Добрего К.В., Бладыко Ю.В. Моделирование аккумуляторных батарей и их сборок с учетом деградации параметров // Известия высш. учеб. заведений и энергетических объединений СНГ. Серия «Энергетика». 2021. Т. 64. № 1. С. 27—39.
10. Грищенко А.Г. Математическое моделирование и экспериментальные исследования процесса заряда тяговой литий-ионной батареи легкового электромобиля // Известия ТулГУ. Серия «Технические науки». 2021. № 9. С. 549—555.
11. Возмилов А.Г., Панишев С.А., Лисов А.А. Исследование и математическое моделирование литий-ионного аккумулятора // Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика». 2022. Т. 22. № 2. С. 30—36.
12. Обухов С.Г., Давыдов Д.Ю., Федянин А.Л. Математическая модель аккумуляторной батареи для проектирования гибридных энергетических систем на основе возобновляемых источников энергии // Глобальная энергия. 2024. Т. 30. № 1. С. 55—68.
13. Raviteja L.V., Gurrala G. A Review of Lithium-ion Battery Physics-based Models // Proc. IEEE Power & Energy Soc. General Meeting. Orlando, 2023. Pp. 1—5.
14. Brosa Planella F. e. a. A Continuum of Physics-based Lithium-ion Battery Models Reviewed // Prog. Energy. 2022. V. 4(4). P. 42003.
15. Ali A.H.A. e. a. A Comparison Between Physics-based Li-ion Battery Models // Electrochimica Acta. 2024. V. 493. P. 144360.
16. Dai H. e.a. Novel Estimation Method for the State of Health of Lithium-ion Battery Using Prior Knowledge-based Neural Network and Markov Chain // IEEE Trans. Ind. Electron. 2019. V. 66(10). Pp. 7706—7716.
17. Sesidhar D.V.S.R., Chandrashekhar Badachi, Robert C. Green II. A Review on Data-driven SOC Estimation with Li-ion Batteries: Implementation Methods and Future Aspirations // J. Energy Storage. 2023. V. 72(C). P. 108420.
18. Hristov J. The Logistic Models and Sigmoid Functions: A Variety of Models and Solution Perspectives // Trans. on Computational Modelling and Intelligent Syst. 2025. V. 1. P. 10002.
19. Luque A., Hegedus S. Handbook of Photovoltaic Science and Engineering. Oxford: John Wiley & Sons, 2011.
20. Corless R.M. e. a. On the Lambert W Function // Adv. Comput. Math. 1996. V. 5(1). Pp. 329—359.
21. Хабаров С.П., Шилкина М.Л. Основы моделирования технических систем. Среда SimInTech. СПб.: Лань, 2021.
22. Yoshio M., Brodd R.J., Kozawa A. Lithium-ion Batteries: Science and Technologies. N.-Y.: Springer, 2009.
23. Radhakrishnan K., Hindmarsh A.C. Description and Use of LSODE, the Livermore Solver for Ordinary Differential Equations. Cleveland: NASA Reference Publ., 1993.
---
Для цитирования: Рехвиашвили С.Ш. Моделирование заряда аккумуляторной батареи от солнечных элементов // Вестник МЭИ. 2026. № 3. С. 24—29. DOI: 10.24160/1993-6982-2026-3-24-29.
#
1. Sitnikov A.V., Maslennikova S.I. Akkumulyatornye Batarei Nosimyh Elektronnyh Ustroystv. Radiostroenie. 2017;5: 52—72. (in Russian).
2. Njema G.G., Ouma R.B.O., Kibet J.K. A Review on the Recent Advances in Battery Development and Energy Storage Technologies. J. Renew. Energy. 2024;2024:1—35.
3. Sanguesa J.A. e. a. A Review on Electric Vehicles: Technologies and Challenges. Smart Cities. 2021;4:372—404.
4. Hasan M.M. e. a. Advancing Energy Storage: the Future Trajectory of Lithium-ion Battery Technologies. J. Energy Storage. 2025;120:116511.
5. Halova G.O., Nguen An' Fyong. Obzor Razvitiya Vozobnovlyaemyh Istochnikov Energii v Stranah-liderah Mirovoy Ekonomiki. Innovatsii i Investitsii. 2022;11:83—85. (in Russian).
6. Ang T. e. a. A Comprehensive Study of Renewable Energy Sources: Classifications, Challenges and Suggestions. Energy Strateg. Rev. 2022;43:100939.
7. Ahmed S., Ali A., D’Angola A. A Review of Renewable Energy Communities: Concepts, Scope, Progress, Challenges, and Recommendations. Sustainability. 2024;16:1749.
8. Anosov V.N. Matematicheskie Modeli Istochnikov Pitaniya Avtonomnyh Transportnyh Sredstv. Novosibirsk: Izd-vo NGTU, 2009. (in Russian).
9. Dobrego K.V., Bladyko Yu.V. Modelirovanie Akkumulyatornyh Batarey i Ih Sborok s Uchetom Degradatsii Parametrov. Izvestiya Vyssh. Ucheb. Zavedeniy i Energeticheskih Ob"edineniy SNG. Seriya «Energetika». 2021;64(1):27—39. (in Russian).
10. Grishchenko A.G. Matematicheskoe Modelirovanie i Eksperimental'nye Issledovaniya Protsessa Zaryada Tyagovoy Litiy-ionnoy Batarei Legkovogo Elektromobilya. Izvestiya TulGU. Seriya «Tekhnicheskie Nauki». 2021;9:549—555. (in Russian).
11. Vozmilov A.G., Panishev S.A., Lisov A.A. Issledovanie i Matematicheskoe Modelirovanie Litiy-ionnogo Akkumulyatora. Vestnik YuUrGU. Seriya «Energetika». 2022;22(2):30—36. (in Russian).
12. Obuhov S.G., Davydov D.Yu., Fedyanin A.L. Matematicheskaya Model' Akkumulyatornoy Batarei dlya Proektirovaniya Gibridnyh Energeticheskih Sistem na Osnove Vozobnovlyaemyh Istochnikov Energii. Global'naya Energiya. 2024;30(1):55—68. (in Russian).
13. Raviteja L.V., Gurrala G. A Review of Lithium-ion Battery Physics-based Models. Proc. IEEE Power & Energy Soc. General Meeting. Orlando, 2023:1—5.
14. Brosa Planella F. e. a. A Continuum of Physics-based Lithium-ion Battery Models Reviewed. Prog. Energy. 2022;4(4):42003.
15. Ali A.H.A. e. a. A Comparison Between Physics-based Li-ion Battery Models. Electrochimica Acta. 2024;493:144360.
16. Dai H. e.a. Novel Estimation Method for the State of Health of Lithium-ion Battery Using Prior Knowledge-based Neural Network and Markov Chain. IEEE Trans. Ind. Electron. 2019;66(10):7706—7716.
17. Sesidhar D.V.S.R., Chandrashekhar Badachi, Robert C. Green II. A Review on Data-driven SOC Estimation with Li-ion Batteries: Implementation Methods and Future Aspirations. J. Energy Storage. 2023;72(C):108420.
18. Hristov J. The Logistic Models and Sigmoid Functions: A Variety of Models and Solution Perspectives. Trans. on Computational Modelling and Intelligent Syst. 2025;1:10002.
19. Luque A., Hegedus S. Handbook of Photovoltaic Science and Engineering. Oxford: John Wiley & Sons, 2011.
20. Corless R.M. e. a. On the Lambert W Function. Adv. Comput. Math. 1996;5(1):329—359.
21. Habarov S.P., Shilkina M.L. Osnovy Modelirovaniya Tekhnicheskih Sistem. Sreda SimInTech. SPb.: Lan', 2021. (in Russian).
22. Yoshio M., Brodd R.J., Kozawa A. Lithium-ion Batteries: Science and Technologies. N.-Y.: Springer, 2009.
23. Radhakrishnan K., Hindmarsh A.C. Description and Use of LSODE, the Livermore Solver for Ordinary Differential Equations. Cleveland: NASA Reference Publ., 1993
---
For citation: Rekhviashvili S.Sh. Modeling the Battery Charging from Solar Cells. Bulletin of MPEI. 2026;3:24—29. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2026-3-24-29
