Анализ путей снижения затрат энергии на обогрев салона электробусов
EDN: OUUYQZ
Аннотация
Введение (постановка задачи и актуальность). Для регионов с холодным климатом запас хода электробуса становится серьёзным препятствием на пути к расширению использования этого типа транспорта. Повышенный расход энергии сказывается не только на дальности автономного хода, но и на ресурсе аккумуляторных батарей, графике выхода подвижного состава на рейс и нагрузке на зарядную инфраструктуру. В связи с этим поиск путей снижения затрат энергии климатической системой является актуальной задачей.
Цель исследований – определение затрат энергии на отопление кабины и салона электробуса в осенне-зимний период эксплуатации в московском регионе, а также поиск и анализ путей снижения этих затрат.
Методология и методы. Для определения температуры воздуха в салоне использовалась математическая модель, основанная на уравнениях теплового баланса, которая была валидирована по результатам натурных испытаний. Исследования проводились в соответствии с требованиями ГОСТ Р 53828-2010.
Результаты и научная новизна. Приведены результаты испытаний по определению параметров микроклимата и расхода энергии на отопление салона при различных режимах движения. При помощи математической модели определено соотношение потерь теплоты через различные пути утечек. Представлено сравнение затрат энергии на работу климатической установки при использовании различных методов снижения расхода энергии.
Практическая значимость. Результаты данного исследования могут быть использованы для совершенствования энергетических показателей пассажирского электротранспорта.
Ключевые слова
Об авторах
А. В. Козлов
ГНЦ РФ ФГУП «НАМИ»
Россия
Россия
Козлов Андрей Викторович – д-р техн. наук, профессор, начальник управления перспективных энергоустановок, Центр «Энергоустановки»
г. Москва 125438
А. С. Стряпунин
ГНЦ РФ ФГУП «НАМИ»
Россия
Россия
Стряпунин Александр Сергеевич – инженер-исследователь 2-й категории, управление перспективных энергоустановок, Центр «Энергоустановки»
г. Москва 125438
Список литературы
1. Карпухин К.Е. Синтез подходов, направленных на увеличение пробега электрических транспортных средств на одной зарядке. Опыт в Российской Федерации // Труды НАМИ. – 2023. – № 2 (293). – С. 73–83. DOI: 10.51187/0135-3152-2023-2-73-83. EDN: TYHRHT.
2. Маликов Р.Р., Биксалеев Р.Ш., Карпухин К.Е., Климов А.В. Влияние работы климатической системы на удельный расход энергии электробуса категории М3 // Труды НАМИ. – 2022. – № 1 (288). – С. 68–81. DOI: 10.51187/0135-3152-2022-1-68-81. EDN: WPSYCX.
3. Basma H., Mansour C., Haddad M., Nemer M., Stabat P. Comprehensive energy modeling methodology for battery electric buses // Energy. – 2020. – V. 207. – Iss. 118241. – P. 14. DOI: 10.1016/j.energy.2020.118241.
4. Clarke K., Danoczi J., Fraser R., Jansen R. Saskatoon electric bus performance report – January 2022. URL: https://pub-saskatoon.escribemeetings.com/filestream.ashx?DocumentId=157285 (дата обращения: 22.07.2024).
5. Beckers C.J.J., Besselink I.J.M., Nijmeijer H. The state-of-the-art of battery electric city buses / 34th International Electric Vehicle Symposium and Exhibition (EVS34), 25–28 June 2021, Nanjing, China. – P. 8.
6. Kivekäs K., Lajunen A., Baldi F. Vepsäläinen J., Tammi K. Reducing the energy consumption of electric buses with design choices and predictive driving // IEEE Transactions on Vehicular Technology. – 2019. – V. 68. – Iss. 12. – P. 11. DOI: 10.1109/TVT.2019.2936772.
7. Würtz S., Bogenberger K., Göhner U., Rupp A. Towards efficient battery electric bus operations: a novel energy forecasting framework // World Electr. Veh. J. – 2024. – V. 15. – Iss. 27. – P. 27. DOI: 10.3390/wevj15010027.
8. Нгуен Хак Минь, Карпухин К.Е., Колбасов А.Ф., Нгуен Хак Туан. Проблема эксплуатации электромобилей в сложных климатических условиях // Труды НАМИ. – 2019. – № 3 (278). – С. 6–13. EDN: KQNWOB.
9. Wang Y., Dong J., Jia S., Huang L. Experimental comparison of R744 and R134a heat pump systems for electric vehicle application // International Journal of Refrigeration. – 2021. – V. 121. – P. 10–22. DOI: 10.1016/ j.ijrefrig.2020.10.026.
10. Kraft W., Stahl V., Vetter P. Thermal storage using metallic phase change materials for bus heating – state of the art of electric buses and requirements for the storage system // Energies. – 2020. – V. 13. – Iss. 3023. – P. 21. DOI: 10.3390/en13113023.
11. Dreißigacker V., Hofer L. High-performance solid medium thermal energy storage system for heat supply in battery electric vehicles: proof of concept and experimental testing // Applied Sciences. – 2022. – V. 12. – Iss. 10943. – P. 18. DOI: 10.3390/app122110943.
12. ГОСТ Р 53828-2010. Автомобильные транспортные средства. Система обеспечения микроклимата. Технические требования и методы испытаний. – М.: Стандартинформ, 2010. – 20 с.
13. Chiriac G., Lucache D.D., Nituca C., Dragomir A., Ramakrishna S. Electric bus indoor heat balance in cold weather // Applied Sciences. – 2021. – V. 11. – Iss. 11761. – P. 17. DOI: 10.3390/app112411761.
14. Маликов Р.Р. Разработка методики исследования влияния характеристик тяговой аккумуляторной батареи на эксплуатационные свойства электрифицированного транспортного средства: дис. … канд. техн. наук. – М.: ФГУП «НАМИ», 2023. – 217 с.
15. Broatch A., Olmeda P., Bares P., Aceros S. Integral thermal management studies in winter conditions with a global model of a battery-powered electric bus // Energies. – 2023. – V. 16. – Iss. 168. – P. 24. DOI: 10.3390/en16010168.
16. Haddad R.A., Basma H., Mansour C. Modeling and control of heat pump system for battery electric buses // Proc IMechE Part D: J Automobile Engineering. – 2022. – V. 00 (0). – P. 20. DOI: 10.1177/09544070211069465.
17. Tanyeri M.N., Başlamişli S.C. Prediction of the annual heat load of an articulated electric urban bus // Journal of Thermal Science and Technology. – 2020. – V. 40. – Iss. 1. – P. 27–36.
18. Liu T. Thermal management solutions for battery electric buses in cold climates: Master’s degree thesis. – Aalto University, 2019. – P. 108.
19. Göhlich1 D., Fay T.-A., Jefferies D., Lauth E., Kunith A., Zhang X. Design of urban electric bus systems // Design Science. – 2018. – V. 4. – No. 15. – P. 28. DOI: 10.1017/dsj.2018.10.
20. Архив среднемесячной погоды в Москве. URL: http://www.pogodaiklimat.ru/history/27612.htm (дата обращения: 31.07.2024).
Рецензия
Для цитирования:
Козлов А.В., Стряпунин А.С. Анализ путей снижения затрат энергии на обогрев салона электробусов. Труды НАМИ. 2025;(2):91-103. https://doi.org/Z. EDN: OUUYQZ
For citation:
Kozlov A.V., Stryapunin A.S. Analysis of ways to reduce energy consumption for heating passenger compartment of electric buses. Trudy NAMI. 2025;(2):91-103. (In Russ.) https://doi.org/Z. EDN: OUUYQZ
Просмотров:
3
Послать статью по эл. почте 
