Avances en Ingeniería del Automóvil
Acceso abierto

abstracto

Evaluación de las emisiones y la sensibilidad de las ganancias económicas para trenes de potencia de vehículos eléctricos híbridos enchufables en serie para aplicaciones de autobuses de transporte público

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

Del espacio de diseño explorado por los autores para la arquitectura en serie de autobuses de transporte de vehículos eléctricos híbridos enchufables, un tren de potencia y control el diseño se selecciona para proporcionar el máximo beneficio a la relación de inversión. El análisis de sensibilidad se realiza para esta configuración de tren motriz. Parámetros del vehículo (incluidos la masa del vehículo, el coeficiente de arrastre, el coeficiente de resistencia a la rodadura), los parámetros de uso (ciclo de conducción, millas anuales recorridas por el vehículo, número de recargas en un día, corriente de recarga y temperatura de la batería) y parámetros económicos (precio del combustible, motor y el precio de la batería) varían para comprender su efecto en la cantidad de reemplazos de batería requeridos, el valor actual neto, el período de recuperación y la reducción del consumo de combustible. Se muestra que la temperatura de la batería tiene el impacto más significativo, particularmente en el número de reemplazos de batería y el valor presente neto y, como tal, debe controlarse bien en la práctica. Se muestra que para mantener la batería a 20 °C, para temperaturas ambiente entre 25 °C y 45 °C, se requiere un exceso de combustible de 0,8 a 1,8 % en todos los ciclos de manejo para la configuración del tren motriz del autobús de tránsito del vehículo eléctrico híbrido enchufable considerado. Además, las emisiones de contaminantes criterio del pozo a la rueda resultantes del uso de este autobús de tránsito de vehículos eléctricos híbridos enchufables en Indiana y California se calculan y comparan con el autobús de tránsito convencional, utilizando GREET (Gases de efecto invernadero, emisiones reguladas y energía). Uso en Transporte) Modelo. Con una sola carga durante la noche, el autobús de tránsito de vehículos eléctricos híbridos enchufables que opera en Indiana o California produce un 50 % menos de CO2 y otros gases de efecto invernadero en comparación con un autobús de tránsito convencional. La hibridación eléctrica enchufable de los autobuses de tránsito se está estudiando y experimentando en todo el mundo. Uno de los desafíos clave para administrar los costos del ciclo de vida de dichos autobuses es minimizar la cantidad de reemplazos necesarios de una batería de tamaño razonable durante la vida útil del vehículo. El estado de la batería y los patrones de uso afectan la cantidad de reemplazos y los costos del ciclo de vida del vehículo eléctrico híbrido enchufable (PHEV). Estos, a su vez, se rigen por parámetros relacionados con el vehículo, como la masa del vehículo, la resistencia aerodinámica y la resistencia a la rodadura; operando tal
como ciclo de conducción, millas recorridas por el vehículo diariamente, número de cargas en un día, la amplitud de la corriente de carga; y las condiciones de funcionamiento de la batería, como la temperatura de funcionamiento. Además, los parámetros económicos como los precios del combustible, la batería y el motor afectan los costos de operación del vehículo. Por lo tanto, es necesario estudiar el efecto de la variación de estos parámetros para permitir una selección robusta del diseño del tren motriz. Algunos estudios han realizado el análisis de sensibilidad de los costos del ciclo de vida de los vehículos eléctricos híbridos ligeros (HEV), PHEV y vehículos eléctricos (EV). Tseng et al.1 variaron las millas anuales de vehículos para diferentes tecnologías eléctricas híbridas de trabajo liviano para concluir que una mayor cantidad de millas anuales de vehículos conduce a una mejor viabilidad de los híbridos. Los precios de los componentes, el precio del combustible y las millas del vehículo se variaron en Lin et al.2 para comprender su impacto en los costos del ciclo de vida de un SUV eléctrico híbrido. Se demostró que el bajo costo del motor, el alto precio de la gasolina y las millas recorridas altas aumentaron la viabilidad del HEV. En estos estudios no se consideró el reemplazo de la batería. Estudios como el de Shiau et al.3 han realizado análisis de sensibilidad más detallados al variar el peso de la batería, la distancia entre cargas, el precio de la electricidad, el precio de la gasolina, la tasa de descuento, el costo de la batería, el impuesto al carbono, la oscilación del estado de carga (SOC), etc. vehículos livianos, considerando hasta un reemplazo de batería durante la vida útil del vehículo. Los PHEV de servicio pesado, como un autobús de tránsito PHEV, por otro lado, pueden requerir múltiples reemplazos de batería debido al uso más agresivo de la batería. Esto afecta aún más los costos del ciclo de vida y el período de recuperación (PBP). Por lo tanto, es necesario comprender el impacto del cambio en la operación del vehículo y los escenarios económicos en la utilización y los costos de la batería.