Достижения в области автомобилестроения
Открытый доступ

Абстрактный

Оценка выбросов и чувствительности экономических выгод для серийных подключаемых гибридных силовых агрегатов электромобилей для применения в транзитных автобусах

Vaidehi Hoshing , Ashish Vora1, Tridib Saha, Xing Jin Orkan Kurtulus, Nachiket Vatkar, Gregory Shaver, Oleg Wasynczuk, R Edwin Garcı´a1 and Subbarao Varigonda

Из пространства проектирования, исследованного авторами для последовательной архитектуры подключаемых гибридных электромобилей транзитных автобусов, выбрана одна конструкция силовой установки и управления, обеспечивающая максимальное соотношение выгоды к инвестициям. Для этой конфигурации силовой установки выполнен анализ чувствительности. Параметры транспортного средства (включая массу транспортного средства, коэффициент лобового сопротивления, коэффициент сопротивления качению), параметры использования (ездовой цикл, годовой пробег транспортного средства, количество подзарядок в день, ток подзарядки и температура аккумулятора) и экономические параметры (цена топлива, цена двигателя и цена аккумулятора) изменяются, чтобы понять их влияние на количество требуемых замен аккумулятора, чистую приведенную стоимость, период окупаемости и снижение расхода топлива. Показано, что температура аккумулятора оказывает наиболее существенное влияние, особенно на количество замен аккумулятора и чистую приведенную стоимость, и, как таковая, должна хорошо контролироваться на практике. Показано, что для поддержания аккумулятора на уровне 20 °C при температуре окружающей среды от 25 °C до 45 °C требуется 0,8–1,8% избыточного топлива во всех циклах движения для рассматриваемой конфигурации силовой установки подключаемого гибридного электромобиля транзитного автобуса. Кроме того, выбросы загрязняющих веществ «от скважины до колеса» в результате использования этого подключаемого гибридного электромобиля в Индиане и Калифорнии рассчитываются и сравниваются с обычным транзитным автобусом с использованием модели GREET (парниковые газы, регулируемые выбросы и использование энергии в транспорте). При одной зарядке в течение ночи подключаемый гибридный электромобиль, работающий в Индиане или Калифорнии, производит на 50% меньше CO2 и других парниковых газов по сравнению с обычным транзитным автобусом. Подключаемая электрическая гибридизация транзитных автобусов изучается и экспериментируется во всем мире. Одной из ключевых проблем управления затратами на жизненный цикл таких автобусов является минимизация количества требуемых замен аккумулятора разумного размера в течение срока службы транспортного средства. Состояние аккумулятора и модели его использования влияют на количество замен и затраты на жизненный цикл подключаемого гибридного электромобиля (PHEV). Они, в свою очередь, регулируются параметрами, связанными с транспортным средством, такими как масса транспортного средства, аэродинамическое сопротивление и сопротивление качению; эксплуатация таких
как ездовой цикл, ежедневное пройденное транспортным средством расстояние, количество зарядок в день, амплитуда зарядного тока; и условия эксплуатации аккумулятора, такие как температура эксплуатации. Кроме того, экономические параметры, такие как цены на топливо, аккумулятор и двигатель, влияют на эксплуатационные расходы транспортного средства. Следовательно, необходимо изучить влияние изменений этих параметров, чтобы обеспечить надежный выбор конструкции силовой установки. В нескольких исследованиях был проведен анализ чувствительности затрат на жизненный цикл легких гибридных электромобилей (HEV), PHEV и электромобилей (EV). Ценг и др.1 варьировали годовой пробег транспортного средства для различных технологий легких гибридных электромобилей, чтобы сделать вывод, что более высокий годовой пробег транспортного средства приводит к лучшей осуществимости гибридов. Цены на компоненты, цена на топливо и пробег транспортного средства варьировались в Лине и др.2, чтобы понять их влияние на стоимость жизненного цикла гибридного электрического внедорожника. Было показано, что низкая стоимость двигателя, высокая цена на бензин и большой пробег транспортного средства повышают осуществимость HEV. Замена аккумулятора в этих исследованиях не рассматривалась. Такие исследования, как Shiau et al.3, провели более подробный анализ чувствительности, варьируя вес батареи, расстояние между зарядками, цену на электроэнергию, цену на бензин, ставку дисконтирования, стоимость батареи, налог на выбросы углерода, колебание состояния заряда (SOC) и т. д. для легковых автомобилей, при этом рассматривая до одной замены батареи в течение срока службы автомобиля. С другой стороны, для большегрузных PHEV, таких как транзитный автобус PHEV, может потребоваться несколько замен батареи из-за более агрессивного использования батареи. Это дополнительно влияет на стоимость жизненного цикла и срок окупаемости (PBP). Поэтому необходимо понимать влияние изменений в эксплуатации транспортного средства и экономических сценариях на использование батареи и затраты.