Aвтоматизація контролю технічного стану акумуляторної електроенергетичної системи безекіпажного надводного судна
DOI:
https://doi.org/10.33216/1998-7927-2024-286-6-174-181Ключові слова:
безекіпажне надводне судно, електроенергетична система, акумуляторна батарея, автоматизація, контроль технічного стануАнотація
У результаті аналізу сучасного стану та актуальних напрямків досліджень у сфері безекіпажних надводних суден (БНС) продемонстровано значну перспективність їх створення та практичного застосування для вирішення широкого спектра завдань вітчизняних організацій у галузі морського господарства, оборони, екологічного моніторингу та гуманітарних місій. Встановлено, що актуальність дослідження зумовлена зростаючою потребою у підвищенні ефективності, автономності, надійності та безпеки експлуатації таких суден, особливо в умовах складного та агресивного морського середовища. Особливу увагу приділено необхідності вдосконалення автоматичних систем контролю технічного стану акумуляторних електроенергетичних систем, які є ключовим елементом забезпечення надійності функціонування БНС під час тривалих автономних місій та операцій. Проведено детальний аналіз типових технічних дефектів літій-іонних акумуляторів, що застосовуються для живлення електроенергетичних систем БНС. Серед визначених дефектів були: високий внутрішній опір елементів акумуляторів, дефекти паралельних з'єднань, глибокий розряд акумуляторних елементів, порушення роботи балансувальних схем систем управління батареями (BMS), а також численні проблеми, пов'язані з експлуатацією зарядних станцій та перетворювачів. Додатково виявлено несправності в роботі зарядних пристроїв, зокрема відсутність або некоректну роботу систем захисту від зворотної полярності, дефекти у роботі LLC драйверів, а також проблеми з керуванням системою охолодження перетворювачів. Встановлено, що значна кількість дефектів може бути пов'язана з недостатнім рівнем контролю якості при виробництві, некоректною експлуатацією та відсутністю належного діагностичного забезпечення. Запропоновано комплексне рішення у вигляді спеціалізованих автоматичних систем контролю, які дозволяють здійснювати безперервний моніторинг ключових параметрів роботи акумуляторних батарей: напруги, струму, температури, стану заряду, а також реалізовувати функції оперативної діагностики, виявлення дефектів та аварійного відключення обладнання у разі критичних відхилень від норми. В рамках дослідження було розроблено узагальнену структуру системи автоматичного контролю технічного стану акумуляторної електроенергетичної системи БНС, що інтегрується в загальну систему управління судном. Запропоновані технічні рішення дозволяють значно підвищити надійність та автономність функціонування БНС, мінімізуючи ризики виникнення аварійних ситуацій під час експлуатації.
Посилання
1. Bai X., Li B., Xu X., Xiao Y. A Review of Current Research and Advances in Unmanned Surface Vehicles. Journal of Marine Science and Application. 2022. Vol. 21, No. 2. P. 47–58. DOI:10.1007/s11804-022-00276-9.
2. Bolbot V., Sandru A., Saarniniemi T., Puolakka O., Kujala P. Small Unmanned Surface Vessels—A Review and Critical Analysis of Relations to Safety and Safety Assurance of Larger Autonomous Ships. Journal of Marine Science and Engineering. 2023. Vol. 11, No. 12. Article 2387. URL: https://doi.org/10.3390/jmse11122387.
3. Castano-Londono L., Marrugo Llorente S.P., Paipa-Sanabria E. Evolution of Algorithms and Applications for Unmanned Surface Vehicles in the Context of Small Craft: A Systematic Review. Applied Sciences. 2024. Vol. 14, No. 21. Article 9693. URL: https://doi.org/10.3390/app14219693.
4. Zoria Y. More than 13,000 km² of Ukraine’s sea and inland waters need demining – Emergency Service. URL: https://euromaidanpress.com/2023/05/30/more-than-13000-km%C2%B2-of-ukraines-sea-and-inland-waters-need-demining-emergency-service/.
5. Блінцов В.С., Надточий А.В. Гуманітарне розмінування мілководних акваторій: технології та робототехнічне забезпечення. Суднобудування та морська інфраструктура. 2024. №1(18). С. 4–10. DOI: https://doi.org/10.15589/smi2024.1(18).01.
6. Multi-Purpose Support Ships. URL: https://www.damen.com/vessels/defence-and-security/multi-purpose-support-ships.
7. Nadtochii V., Nadtochiy A., Bugrim L. Development of automatic control system of motion of an unmanned surface ships with a sailing installation. Technology Audit and Production Reserves. 2019. №5/2 (49). С. 45–49. DOI: https://doi.org/10.15587/2312-8372.2019.184643.
8. Guo W., Wang S., Dun W. The Design of a Control System for an Unmanned Surface Vehicle. The Open Automation and Control Systems Journal. 2015. Vol. 7. P. 150–156. URL: https://scispace.com/pdf/the-design-of-a-control-system-for-an-unmanned-surface-3ni6tcd8nj.pdf.
9. Er M.J., Ma C., Liu T., Gong H. Intelligent motion control of unmanned surface vehicles: A critical review. Ocean Engineering. 2023. Vol. 280. Article 114562. DOI: https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2023.114562.
10. Top 5 EV battery chemistries and formats across the world. Automotive Manufacturing Solutions. URL: https://www.automotivemanufacturingsolutions.com/top-5-ev-battery-chemistries-and-formats-across-the-world/45901.article.
11. Fleischmann J. et al. The battery cell component opportunity in Europe and North America. McKinsey & Company. URL: https://www.mckinsey.com/industries/automotive-and-assembly/our-insights/the-battery-cell-component-opportunity-in-europe-and-north-america.
12. Bunting A., Vogl S. Battery cell production in Europe: status quo and outlook. Berlin: VDI/VDE Innovation + Technik GmbH, 2024. 7 p. URL: https://www.ipcei-batteries.eu/fileadmin/Images/accompanying-research/publications/2024-05-BZF_Kurzinfo_Marktanalyse_Q2_engl.pdf.
13. Requirements for direct current (DC) power distribution systems for marine and offshore applications. ABS, 2022. 25 p. URL: https://ww2.eagle.org/content/dam/eagle/rules-and-guides/current/other/293-requirements-for-direct-current-(dc)-power-distribution-systems-for-marine-and-offshore-applications/293-dc-power-reqts-july22.pdf.
14. Fernandez E.A. Marine Electrical Technology: навчальний посібник. Shroff publishers & distributors pvt. LTD., 2011. 1170 p.
15. Charchalis A. Diagnostic and Measurement System for Marine Engines. WSEAS TRANSACTIONS ON SYSTEMS AND CONTROL. 2020. Vol. 15. URL: https://doi.org/10.37394/23203.2020.15.36.
16. Zhang P. et al. Marine Systems and Equipment Prognostics and Health Management: A Systematic Review from Health Condition Monitoring to Maintenance Strategy. Machines. 2022. Vol. 10, No. 2. Article 72. DOI: https://doi.org/10.3390/machines10020072.
