Дослідження можливостей електромобілів зі збільшеним запасом ходу REEV

Григорчук, Юрій Володимирович

Будь ласка, використовуйте цей ідентифікатор, щоб цитувати або посилатися на цей матеріал: https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/8483

Назва:	Дослідження можливостей електромобілів зі збільшеним запасом ходу REEV
Автори:	Лук'янченко, Олександр Юрійович Григорчук, Юрій Володимирович
Дата публікації:	2023
Короткий огляд (реферат):	Мета досліджень – теоретичне та експериментальне визначення можливостей електромобілів зі збільшеним запасом ходу REEV. Об'єкт досліджень – електромобіль зі збільшеним запасом ходу REEV. Предмет досліджень – показники екологічності та паливної економічності електромобіля. Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити наступні задачі: 1. Виконати аналіз ринку електромобілів в Україні. Визначити основні типи електромобілів. Провести аналіз роботи електромобілів з подовженим запасом ходу REEV. 2. Розробити математичну модель для дослідження параметрів роботи електромобілів зі збільшеним запасом ходу REEV. 3. Розробити математичну модель та дослідити принцип роботи акумуляторних батарей. 4. Визначити залежність викидів СО2 від параметрів роботи двигунів внутрішнього згоряння, які працюють на СПГ, бензині при використанні їх в якості подовжувача радіуса дії електромобіля.
URI (Уніфікований ідентифікатор ресурсу):	https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/8483
Розташовується у зібраннях:	274 Автомобільний транспорт (Автомобільний транспорт)

Файли цього матеріалу:

Файл	Опис	Розмір	Формат
Григорчук.pdf Restricted Access		4.44 MB	Adobe PDF	Переглянути/Відкрити Запит копії

Показати повний опис матеріалу Перегляд статистики

Усі матеріали в архіві електронних ресурсів захищено авторським правом, усі права збережено.

Extracted text

Міністерство освіти і науки України
Черкаський державний університет (ЧДТУ)
18006, м. Черкаси, бул. Шевченка, 460, тел./факс (0472) 71 00 92

ЗАТВЕРДЖУЮ
зав. кафедри автомобілів та
технології їх експлуатації, професор
______ Людмила ТАРАНДУШКА
«___» __________________2023 р.

КВАЛІФІКАЦІЙНА РОБОТА МАГІСТРА

ДОСЛІДЖЕННЯ МОЖЛИВОСТЕЙ ЕЛЕКТРОМОБІЛІВ ЗІ
ЗБІЛЬШЕНИМ ЗАПАСОМ ХОДУ REEV

Рецензент:
_______________ _____________
(підпис), (дата) (ім’я, прізвище)

Керівник роботи:
доц. кафедри АТЕ ___________ Олександр ЛУК’ЯНЧЕНКО
(підпис), (дата) (ім’я, прізвище)

Виконавець:
студент 2 курсу, гр. мАВ-83
спеціальності 274 – Автомобільний
транспорт _______________ Юрій ГРИГОРЧУК
(підпис), (дата) (ім’я, прізвище)

2023
2
РЕФЕРАТ

Пояснювальна записка 82 с., 40 рис., 8 табл., 33 джерел посил.

Мета досліджень – теоретичне та експериментальне визначення можливостей
електромобілів зі збільшеним запасом ходу REEV.
Об'єкт досліджень – електромобіль зі збільшеним запасом ходу REEV.
Предмет досліджень – показники екологічності та паливної економічності
електромобіля.
Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити наступні задачі:
1. Виконати аналіз ринку електромобілів в Україні. Визначити основні типи
електромобілів. Провести аналіз роботи електромобілів з подовженим запасом
ходу REEV.
2. Розробити математичну модель для дослідження параметрів роботи
електромобілів зі збільшеним запасом ходу REEV.
3. Розробити математичну модель та дослідити принцип роботи
акумуляторних батарей.
4. Визначити залежність викидів СО2 від параметрів роботи двигунів
внутрішнього згоряння, які працюють на СПГ, бензині при використанні їх в
якості подовжувача радіуса дії електромобіля.

3
Перелік скорочень і позначень

АКБ – акумуляторна батарея;
ДВЗ – двигун внутрішнього згоряння;
ККД – коефіцієнт корисної дії;
ООН – організація об'єднаних націй;
СПГ – скраплений природний газ;
ТЗ – транспортний засіб;
ANL – національна лабораторія Аргон;
ВЕV – електромобіль з живленням від акумуляторної батареї;
CD – розрядження;
EV, ЕА – електромобіль;
HEV – гібридний електромобіль;
HWFET – тест на економію пального на дорозі;
PHEV – гібридний автомобіль з електромотором з ДВЗ;
R-C – опір-ємність;
REEV – електричний автомобіль зі збільшеним запасом ходу;
SOC – стан заряду АКБ;
TPIM – інверторний модуль тяги;
UDDS – тест на економію пального при міському русі;

4
Зміст

Вступ ................................................................................................................................. 5
1 Аналіз розвитку електромобілів в Україні ................................................................ 6
1.1 Тенденції розвитку електромобілів ...................................................................... 6
1.2 Основні типи електромобілів ................................................................................ 8
1.2.1 Електромобілі BEV .......................................................................................... 8
1.2.2 Електромобілі PHEV ..................................................................................... 10
1.2.3 Електромобілі HEV ........................................................................................ 13
1.2.4 Електромобілі REEV ..................................................................................... 16
1.3 Аналіз розвитку електромобілів з подовженим запасом ходу REEV ............ 22
Висновки до першого розділу ................................................................................... 26
2 Моделювання гібридного автомобіля Chevy Volt Gen II ....................................... 27
2.1 Дослідження параметрів роботи АКБ електромобіля зі збільшеним запасом
ходу REEV ................................................................................................................... 27
2.2 Дослідження параметрів роботи електродвигуна та інвертора електромобіля зі
збільшеним запасом ходу REEV ................................................................................ 32
2.3 Дослідження параметрів електромобіля зі збільшеним запасом ходу REEV
при різних режимах роботи ........................................................................................ 36
Висновки до другого розділу .................................................................................... 47
3 Методика оцінки ефективності та розрахунки параметрів REEV ........................ 49
3.1 Розрахунки параметрів REEV ............................................................................ 49
3.2 Аналіз результатів розрахунків при роботі електромобіля REEV .................. 67
3.3 Методика оцінки ефективності та розрахунки параметрів REEV ................... 72
Висновки до третього розділу .................................................................................... 77
Висновки ........................................................................................................................ 78
Перелік джерел посилання ........................................................................................... 80

5
ВСТУП

Велика кількість автомобілів, які оснащені ДВЗ, негативно впливає на
навколишнє середовище. Щорічно відбувається посилення жорсткості
екологічних вимог до експлуатації та виробництва автотранспортних засобів. Була
введена заборона на застосування в процесі виробництва автомобілів небезпечних
і шкідливих речовин, таких як: кадмій, свинець, фреони, кобальт, 6-валентний
хром.
Обмежена кількість запасів нафти у світі, а особливо в ЄС, і, отже, економічні
ризики необхідно розглядати як одні з найважливіших рушійних сил для
скорочення залежності від пального та необхідності в розробці абсолютно нових
альтернативних варіантів та рішень. Для вирішення тих проблем, які виникають
по ходу різноманітних рекламних стратегій альтернативних видів транспортних
засобів (ТЗ), потрібно проаналізувати політику в галузі електричного транспорту.
Очевидно, що на цей час ДВЗ практично досягли своєї межі по економічності
та екологічним показникам, і надалі покращення цих показників навряд чи
можливе. Такі показники, як надійність і вартісні показники ДВЗ не мають
теоретичної межі, але динаміка їх розвитку досягла такого стану, коли навіть
незначне їх покращення вимагає все більших тимчасових і матеріальних витрат і
вже не представляється економічно доцільним.
Все це дозволяє впевнено прогнозувати зменшення частки автомобілів з ДВЗ
у майбутньому та зростання числа електромобілів та автомобілів з гібридною
силовою установкою. Сектор гібридних автомобілів перетерпів якісні зміни.
З'являється все більше гібридних автомобілів, у яких ДВЗ перестає бути основним
двигуном. Подібні гібридні автомобілі можуть заряджати акумулятори від
зовнішніх джерел живлення та використовувати ДВЗ як додаткове джерело
живлення.

6
1 АНАЛІЗ РОЗВИТКУ ЕЛЕКТРОМОБІЛІВ В УКРАЇНІ

1.1 Тенденції розвитку електромобілів

Головною проблемою використання електротехнічних рішень у транспорті є
портативне живлення. Акумуляторні батареї (АКБ) занадто дорогі для того, щоб
використовувати їх набагато частіше, ніж пальне [1-8].
Попри це, проблема забруднення міст посилює вимоги до екологічності
звичайного автомобільного пального, сучасний світ так і не перейшов повністю до
гібридних видів транспорту на 100 %.
А цей факт, у свою чергу дозволяє ряду аналітиків відносити такі автомобілі
до «електричних» і враховувати їх у статистичних оглядах саме як електромобілі.
Основним стримуючим фактором для розширення сектору електромобілів на
даному етапі стає не мала ємність акумулятора, а недостатньо розвинена
інфраструктура для їх використання. Заохочувальні програми для власників
електромобілів, прийняті урядами ряду країн і суттєво більш низька вартість
експлуатації привели до того, що більш висока на даному етапі ціна електромобіля
вже втрачає значення фактора, що втримує споживача від покупки [9].
При оцінці динаміки зростання кількості електроавтомобілів (ЕА) слід мати
на увазі, по-перше, той факт, що ця динаміка поки що нерівномірна по країнах
світу. Лідери, такі як США або Китай демонструють вражаючий ріст, в той же
час, як в країнах третього світу та навіть у деяких країнах Євросоюзу
електромобіль досі залишається рідкісною екзотикою. По-друге, саме поняття
«Електромобіль» ще до кінця не сформувалося, і деякі експерти відносять до
електромобілів, як автомобілі тільки з електричним двигуном, так і гібридні
автомобілі з можливістю зовнішньої підзарядки. Водночас, як інші готові під
терміном «електромобіль» розуміти машини з винятково електричною силовою
установкою [10].
Проте, незалежно від підходу, можна побачити подібну картину
експонентного росту для будь-якого сектору цього ринку.
Так, за даними EV-volumes, у якому під терміном «Електрокар» мається на
7
увазі чисто електричні автомобілі (BEV), так і гібриди (PHEV), у 2014 році обсяг
ринку «електрокарів» (а саме BEV+PHEV) в період з 2014 по 2020 рік зріс майже в
19 разів. Зі 170 тис. до 3,2 мільйона на рік. При цьому, середнє щорічне зростання на
всьому протязі цього періоду становило 50±10%, що говорить про експонентне
зростання (рис. 1.1) [4-8].

Рисунок 1.1 – Динаміка світового ринку електромобілів у 2014-2020 рр., тис. од.

Обсяг українського ринку електромобілів незначний у порівнянні з США,
Китаєм чи Європейськими країнами. Його частка становить менше ніж 0,1 % від
глобального споживання. Активний ріст обсягів продажів електромобілів почався
з 2014 року. Серйозний вплив на збільшення споживання виявило зниження цін
на популярні моделі машин. Це стало можливим після скасування мита на
електромобілі, яке була встановлено в країнах ЄС.
У 2015 році зниження ринку електромобілів обумовлено підвищенням курсу
національної валюти. Оскільки вартість електромобілів вище, чим звичайних
автомобілів, то зі збільшенням курсу долара, ціна їх також значно зросла. Про це
свідчить зниження ринку електромобілів у 2015 році на 17,1% до 116 одиниць [3].
У наступні роки темпи зростання розвитку ринку почали збільшуватися. Так,
у 2018 році приріст склав 51,6 %, у 2019 році – 145,1 %, а у 2020 році – 94,6 %. Це
пов'язують із появою нових моделей автомобілів (рис. 1.2) [14].

8

Рисунок 1.2 – Динаміка ринку нових електромобілів у 2014-2020 рр., шт.

Електромобіль – це автомобіль, який приводить в рух один або кілька
електродвигунів з використанням у якості живлення незалежного джерела
електроенергії, наприклад таких як: акумулятори, конденсатори, паливні елементи
та т.п.), але не ДВЗ. Електромобіль необхідно відрізняти як від автомобілів з
електричною передачею та ДВЗ, так і від трамваїв і тролейбусів. Під терміном
електромобіль так само мається на увазі автомобіль, у якого використовується
електрична енергія для приводу ведучих коліс, яка в свою чергу отримана від
хімічного джерела струму.

1.2 Основні типи електромобілів

1.2.1 Електромобілі BEV

ВЕV – це електромобіль з живленням від АКБ, який отримує абсолютно всю
енергію від акумуляторів та електродвигунів. У ньому повністю відсутній ДВЗ. В
електродвигуні використовуються акумулятори, які виконують свою зарядку від
джерела електроенергії, тобто від зарядного пристрою або від мережевої розетки.
Прикладом такого типу електромобілів може послужити Volkswagen e-Golf.
Надійний і практичний електромобіль VW e-Golf вперше випустили у Франкфурті
на початку 2013 року.
Характеристики даного електромобіля:
− ємність літій-іонної батареї - 36 кВт⋅год;
9
− пробіг автомобіля без підзарядки - 300 км;
− потужність електродвигуна - 136 к.с.;
− час розгону з 0 до 100 км/год – 9,6 с.;
− максимальна швидкість - 150 км/год;
− роки виробництва: з 2017 по теперішній час;
− тип кузова - 5-тидверний хетчбек;
− компонування передньопривідне, передньомоторне;
− колісна формула: 4×2;
− обсяг багажника - 340 л.
Акумуляторні електромобілі здійснюють свою роботу лише на накопиченій
електроенергії. Основними компонентами такого електромобіля є: АКБ, один або
кілька електродвигунів постійного або змінного струму та контролера, який
необхідний для керування силовою електронікою. Електродвигун, у порівнянні з
ДВЗ, забезпечує високий та постійний крутний момент у досить широкому
діапазоні швидкостей. Отже, більшості електромобілів BEV не потрібна ні
понижувальна коробка передач, ні більш ускладнені елементи та системи
керування двигуном, які у свою чергу були супутником ДВЗ та їх трансмісій. Всі
ці складні системи були впроваджені для того, щоб автомобіль міг відповідати
стандартам Євро, але при цьому зберіг ходові якості. У підсумку трансмісія
електромобіля більш проста у порівнянні зі звичайними автомобілями.
Електромобіль BEV може виготовлятися по меншій ціні, ніж автомобілі,
укомплектовані ДВЗ, але, при цьому використовуються матеріали, в основному,
більш дорогі. Відмінністю електромобіля BEV від автомобіля з ДВЗ, є те, що він
не вимагає додаткових систем, таких як, наприклад, стартер, КПП чи систему
вихлопу. Дослідження, яке провів «Institut für Automobilwirtschaft» показало, що
необхідне своєчасне обслуговування електромобілів обходитися до 33 % менше,
чим у звичайного ДВЗ. Зарядка електромобілів BEV проводитися від
електромережі, де ефективність зарядного обладнання цілком може досягати
показників від 58 до 88 %. Сам по собі двигун більш ніж ефективний. ККД такого
двигуна перебуває в проміжку від 84 % до 96 % у повному діапазоні швидкостей.
Перетворення з акумулятора постійного струму в змінний струм для двигуна за
10
допомогою інвертора – можливо лише з ККД 94 %. Цей показник дає загальний
ККД понад 68 %. В свою чергу, ефективність автомобілів з ДВЗ менше ніж 20 %,
але в деяких автомобілях, що використовують у якості пального - дизель,
показники на цей час сягають 40 %. Доступні на сьогодні електромобілі BEV
найбільш подібні на звичайні автомобілі по дизайну, безпеці та комфорту. Одними
з самих популярних прикладів виробництва електромобілів є Renault Zoe, Nissan
Leaf, які у свою чергу ведуть конкурентну боротьбу з Chevrolet/Opel Вolt, Tesla
Model S, Jaguar XJ, Mercedes S-Class та BMW 7-series. Велика кількість виробників
використовують вже існуючі платформи для проєктування та подальшого
виробництва своїх електромобілів або запозичають конструкцію BEV з моделей,
або технологій.
CO2 виділяється тільки в момент процесу виробництва BEV. Також
необхідно відзначити, що CO2 абсолютно не виділяється самим BEV. Однак
мережа, що відправляє енергію на зарядні станції BEV, для поповнення батареї
все-таки може виділяти CO2. Враховуючи цей факт, електромобілі викидають на
45-50% менше СО2, ніж автомобілі зі звичайним ДВЗ.

1.2.2 Електромобілі PHEV

Plug-in Hybrid Electric Vehicle (PHEV) - це гібридний автомобіль з
електродвигуном та ДВЗ. Акумулятор необхідно заряджати від зовнішніх джерел
енергії. Як правило, акумулятор PHEV має досить велику ємність, у порівнянні зі
звичайними гібридами. Відповідно і запас ходу на одному баку набагато більший.
Особливості даних електромобілів:
− абсолютно нова автономна зарядна станція для виконання заряджання
гібридів, що підключаються до мережі;
− система, яку використовують паливні елементи, має обмежений постійний
термін служби та набагато меншу вартість, порівнюючи її з АКБ;
− зарядна станція в даних електромобілів повністю автономна, саме тому
немає ніякої необхідності в місцевих електромережах (використовуються
відновлювані джерела енергії).
11
Принцип роботи гібридного автомобіля: АКБ заряджаються вдома, або на
роботі, пальне перетворюється на енергію та зберігається в акумуляторних
батареях, автомобіль рухається на електроенергії. Гібридний автомобіль наведено
на рис. 1.3.

Рисунок 1.3 – Основні вузли гібридного автомобіля

Прикладом гібридного електромобіля з електродвигуном та ДВЗ є Range
Rover. Характеристики даного електромобіля:
Пробіг автомобіля:
− без підзарядки (на електродвигуні) 48 км;
− без дозаправлення 827 км;
− потужність електродвигуна + ДВЗ - 404 к.с. PHEV P400e показує високі
характеристики через успішну комбінацію електромотора та ДВЗ;
− час розгону від 0 до 100 км/год 6,8 с;
− максимальна швидкість 210 км/год;
− витрата пального на 100 км 2,8 л.;
− викид СО2 64 г/км;
− роки виробництва: з 2019 по теперішній час;
− об’єм багажника - 472 л.
Витрата 2 літра бензину на 100 км це реально? Установа “California Cars
Initiative” у 2005 році впевнено показала, що такі показники витрати пального
цілком реальні. Рон Гремплен та Фелікс Краплер внесли істотні зміни в модель
2004 року випуску - Toyota Prius на гібридний прототип. Дальність пробігу даного
гібрида сягає 160 км. На даній дистанції автомобіль витратив 3 л пального. Після
12
здійснення даного проєкту компанія “CalСars” проводить кампанію про переваги
електромобілів, що з'явилися та підзаряжуваних гібридних електромобілів для
громадськості, законодавців та виробників.
З кожним днем збільшується перелік підприємств, що виготовляють
модифікації або спеціальне устаткування. Велика кількість компаній проєктує та
створює автомобілі для використання в державних автопарках.
Основою гібридів є силова установка, що складається з бензинового та
електричного двигунів. У гібридному електромобілі головну роль відіграє
електромотор, який приводити електромобіль в рух. Бензиновий ДВЗ включається
в роботу при сильному натисканні на газ або досить швидкому наборі швидкості.
Даний механізм дає гібриду наступні переваги:
− мінімальна витрата пального на 100 км руху гібрида;
− досить великий запас ходу;
− гібрид є «найбільш екологічною версією ЕА з обладнаних ДВЗ»;
− досить істотна економія пального;
− зменшення викидів в атмосферу вуглекислого газу.
Компанії по виробництву гібридів пропонують досить великий вибір
модифікацій. На сьогодні існують кілька сотень сервісів і величезна кількість
обладнання. Головний секрет гібридного електромобіля полягає в акумуляторах,
а точніше в матеріалах їх виробництва, а саме:
1. Свинцево-кислотні акумуляторні є найбільш доступними, разом з тим -
зменшують запас ходу. Даний акумулятор виробляє середню кількість енергії -
2,5÷3 кВт⋅год. Мінуси даного АКБ: низька продуктивність (для забезпечення
високої продуктивності необхідно використовувати більш великогабаритні
блоки), недовговічність.
Плюси даних АКБ: достатня мінімальна безпека, доступність.
2. Нікель-металгідридні акумуляторні батареї знаходяться в середині
рейтингу, складеного на основі «енергетичної різноманітності».
Абсолютно нормальне співвідношення акумульованої енергії та вартості. Даний
АКБ виробляє приблизно 4÷5 кВт⋅год. Мінуси даних АКБ: досить невисока
(середня) продуктивність. Плюси даних АКБ: безпека та довговічність.
13
3. Літій-іонні АКБ, на цей час, перебувають на вершині еволюції
акумуляторних батарей. Запас бортової енергії в цього типу АКБ становить
9 кВт⋅год. Завдяки цьому пробіг гібридного електромобіля збільшується на 60-70
км. Мінуси даних АКБ: дуже висока вартість (ціна може досягати 12000$). Плюси
даних АКБ: гарний рівень безпеки, довговічність, достатня кількість енергії,
невелика маса блоків, зростання запасу ходу.
У гібриді з'єдналися переваги електрокарів та звичайних автомобілів з ДВЗ.
Водії гібридних агрегатів, що рухаються на відносно невеликі дистанції
використовують тільки електрику. Паливний двигун використовується тільки для
повної або часткової підзарядки АКБ. Так саме ДВЗ може бути використаний як
основний двигун в автомобілі. Якщо враховувати економію пального, то гібриди,
безсумнівно мають значні переваги, якщо порівнювати їх з іншими версіями:
− здійснення руху на біопаливі (біодизель або 85-процентний етанол)
повністю виключає використання пального;
− моделі гібридів вдвічі економніші, ніж бензинові аналоги тих же габаритів
і з такими ж характеристиками.
Світова автомобільна промисловість все більше робить свій рух в сторону
електрифікації. За минулі 10 років практично всі великі компанії почали випуск
своїх гібридних автомобілів з підзарядкою від мережі. Для покупця з України
доступні гібриди 2 та 3 покоління Toyota Prius, Toyota Camry Hybrid, Lexus
RX450h, Lexus RX400h, Honda Civic Hybrid. У 2022 році в країні суттєво зростає
кількість гібридних автомобілів через скорочення мита. На цей час б/к автомобілі
більш популярні через свою вартість. Ціна ж абсолютно нового гібрида приблизно
на 25-30% більше, чим його аналога, що працює на бензиновому паливі.

1.2.3 Електромобілі HEV

Гібридний електромобіль (HEV) - тип гібридного електромобіля і
транспортного засобу, який одночасно поєднує електричну силову установку
(трансмісію гібридного автомобіля) з силовою установкою ДВЗ. Наявність
електричного силового агрегату необхідна для досягнення істотної продуктивності
14
та економії пального. Найбільш яскравим прикладом HEV є Toyota Prius Hybrid.
Даний гібрид забезпечує найнижчу витрату пального (бензину) (від 70 до 90 км на
годину) серед автомобілів, які використовують ДВЗ.
До переваг гібрида можна віднести:
− максимальне значення ККД (в цьому типі механізму);
− незмінні та стабільні оберти;
− істотна економія пального;
− можна зневажити установкою в агрегат коробки передач та зчеплення.
Мінусами гібрида є:
− втрата певної кількості енергії у процесі перетворення;
− висока вартість акумуляторної батареї, її досить суттєва вага.
Принцип роботи гібридного автомобіля наведено на рис. 1.4.

Рисунок 1.4 – Основні вузли та агрегати гібридного автомобіля

Яскравим прикладом гібридного автомобіля у світі є Audi A6 Gibrid. Успішна
комбінація функціональності та привабливого дизайну, елегантності та
економічності – всі ці ознаки описують новий Audi A6. Разом з даною моделлю
виробник претендує на лідерство в автомобільній першості.
Технічні характеристики гібридного автомобіля Audi A6 Gibrid:
− час розгону від 0 до 100 км/год – 5,1 сек.;
− максимальна швидкість – 240 км/год;
− витрата пального на 100 км – 6,2 л.;
− робочий об’єм двигуна 2,0 л;
15
− роки виробництва: з 2019 по даний момент;
− об’єм багажника – 375 л.
Початково ідея електричної КПП, а саме заміни механічної КПП
електричними проводами, безпосередньо була здійснена на великовантажних
самоскидах та залізничному транспорті. Застосування даної схеми обґрунтовано
великою складністю втілення механічної передачі значного, але так само при
цьому незмінного, крутного моменту на ведучі колеса ТЗ. ДВЗ мають певну
навантажувальну характеристику, у якої є оптимальні показники лише в
невеликому інтервалі, який зміщений до більш високих обертів. Даний недолік
компенсують за допомогою застосування механічних КПП, які в свою чергу,
неодмінно зменшують загальний ККД системи через власні втрати. Також, ще
однієї складністю є практична неможливість зміни напрямку обертання вала
двигуна для того, щоб забезпечити задній хід [4].
Сама навантажувальна характеристика електродвигуна абсолютно
рівномірна протягом всього діапазону робочих частот. Електродвигун може бути
миттєво зупинений, запущений чи реверсований. Також, він не вимагає холостого
ходу, що відповідно дозволяє повністю виключити з такого механізму як
трансмісія механізм зчеплення. Також, в деяких випадках дозволяє повністю від
неї позбутися шляхом розміщення електродвигунів у самих колесах [16].
За умови застосування електротрансмісії двигун, який працює на звичайному
пальному, надає обертання електрогенератору. В результаті, вироблений
електричний струм через систему керування подається на електродвигуни, які
надають рух автомобілю. Саме в цьому випадку коректне порівняння з
розміщеною електростанцією на автомобілі, яка виробляє електричний струм для
здійснення його руху [5]. Принципова схема роботи гібрида в загальному
аналогічна, хоча і непогано модифікована, у першу чергу за рахунок додавання
проміжного накопичувача електричної енергії. В акумуляторної батареї, у якої
ємність менше, чим у повністю електричного електромобіля, природно менша і
вага.
Гібридний автомобіль поєднує переваги звичайного автомобіля з ДВЗ та
електромобіля: доволі високий ККД електромобілів (75-92 % у порівнянні з 30-
16
45 % у звичайних автомобілів з ДВЗ) і досить великий запас ходу без
дозаправлення автомобіля з ДВЗ. Вважається, що головною причиною старту
виробництва легкових гібридних транспортних засобів став саме ринковий попит
на такий тип автомобілів, як не дивно, викликаний досить високими та вічно
зростаючими цінами на нафту та систематичною жорсткістю екологічних вимог
до автомобілів. Завдяки постійному вдосконалюванню технологій та податковим
пільгам покупцям чи виробникам гібридів, саме такий тип автомобілів з часом
може виявитися дешевше звичайних. У багатьох країнах власникам гібридних
автомобілів надаються інші пільги, наприклад такі як: право користування
виділеною окремою полосою на автострадах, звільнення від оплати дорожнього
податку, безплатні автомобільні стоянки [5].
Гібриди стали непоганим вирішенням певних недоліків електромобілів таких
як: досить значна маса акумуляторних батарей, необхідність їх тривалої зарядки,
недостатній рівень розвитку інфраструктури станцій поповнення заряду та досить
невелика дальність пробігу. У результаті власник гібрида одержує абсолютно всі
переваги електромобіля, навіть без одного із самих більших недоліків -
обмеження ліміту по пробігу за один заряд батареї. Автомобіль можна
використовувати як звичайний електромобіль значну частину пробігу, а в момент
падіння заряду нижче відведеного рівня, запускається невеликий дизельний або
бензиновий двигун і машина продовжує свій рух як гібрид, приводячи в роботу
ТЕД та виконуючи заряджання накопичувачів. Після того, як накопичувачі
наберуть 100 % заряду двигун вимикається. Потім даний цикл повторюється [21].

1.2.4 Електромобілі REEV

Range Extended Electric Vehicle (REEV) - це електромобіль зі збільшеним
запасом ходу. В REEV енергію для АКБ виробляє невеликий паливний генератор.
Принцип роботи та основні вузли електромобілів REEV наведено на рис. 1.5.
В якості подовжувача радіуса дії (Range Extender) використовується ДВЗ.
Подовжувач радіуса дії – паливна допоміжна силова установка, яка розширює
діапазон дії електромобіля, приводячи в дію електричний генератор, який
17
заряджає акумулятор транспортного засобу. Найбільш часто подовжувачами дії є
ДВЗ. Основний рух здійснюється з використання електродвигуна та живленням
від АКБ.

Рисунок 1.5 – Основні елементи електромобіля зі збільшеним запасом ходу REEV

На сьогодні електромобілі REEV – це найкраща альтернатива паливним
автомобілям, яка допоможе зберегти звичний комфорт пересування на будь-які
відстані, скоротивши при цьому витрати пального та викиди шкідливих речовин.
Однак, сучасні гібриди цінують ще за одну особливість – можливість їх
використання як чистих електромобілів у міських умовах. Для сучасних гібридів
запас ходу на електротязі – важливий критерій вибору при покупці [4].
Електромобіль REEV є повністю електричним автомобілем. Абсолютно вся
рушійна сила електромобіля забезпечується за рахунок електродвигуна, але з
невеликим ДВЗ, який забезпечує вироблення додаткової необхідної електроенергії.
Як альтернативу його потрібно розглядати як гібрид з набагато більшою
акумуляторною батареєю, а конкретно 15-20 кВт⋅год. Коли АКБ розряджена до
обраного рівня, двигун вмикається і починає свою роботу для того, щоб здійснити
пуск генератора, який починає живити електродвигун і заряджати акумулятор. Саме
це компонування дозволяє подолати встановлене обмеження діапазону, яке
притаманно BEV. На невеликих дистанціях електромобілі RЕEV цілком можуть
функціонувати в чисто електричному режимі. Тобто на цей час вони є абсолютно
такими ж енергоефективними та екологічно чистими, як BEV (на відміну від
18
послідовних і паралельних гібридів з меншими АКБ та досить обмеженим
електричним діапазоном). На досить великих відстанях RЕEV використовують
систему «ICE» для того, щоб підтримати заряд АКБ, але при цьому споживають
набагато менше пального, ніж звичайні «ICEV». Таке явище властиве з двох
причин:
− двигун RЕEV набагато менший, ніж у звичайного «ICEV». Йому необхідна
лише середня потужність, тому що пікова потужність забезпечується за рахунок
АКБ. Однак, двигуну «ICEV» необхідно так само витримувати перепади пікової
потужності, наприклад при прискоренні.
− двигун RЕEV здійснює свою роботу з постійною швидкістю обертання, а
двигун «ICEV» найчастіше працює на високих або низьких швидкостях
обертання, при яких в тій чи іншій ситуаціях його ефективність вкрай невисока.
Особливістю REEV є подовжувач радіуса дії Range Extender.
Подовжувач радіуса дії – паливна допоміжна силова установка (APU), яка
розширює діапазон дії електромобіля, приводячи в дію електричний генератор,
який заряджає акумулятор транспортного засобу. Таке компонування відоме як
гібридна трансмісія. Найбільш часто подовжувачами дії є ДВЗ, але можуть
використовуватися інші паливні елементи або типи двигунів. Автомобілі з
подовжувачем радіуса дії також згадуються як електромобілі зі збільшеним
запасом ходу (REEV) і акумулятор зі збільшеним запасом ходу - електромобіль
(BEV). Функція розширювача діапазону - збільшити запас ходу автомобіля.
Автономність запасу ходу є одною з основних перешкод на шляху успіху
електромобілів, а збільшення дальності дії транспортного засобу при розрядженій
АКБ допомагає знизити занепокоєння з приводу запасу ходу [12].
Конструкція автомобіля з розширеним діапазоном може знизити споживання
пального (наприклад, бензину), використовуючи як основне пальне АКБ,
зберігаючи при цьому запас ходу автомобіля, що працює на одному пальному.
Пальне, що використовується в ЕА зі збільшеним запасом ходу вважається менш
екологічно й економічно безпечним у використанні, ніж основне джерело
пального - АКБ, тому система керування транспортним засобом віддає перевагу
використанню основного пального, якщо воно доступне. Наприклад, в Chevy Volt
19
живлення від АКБ дешевше та екологічніше, чим спалювання бензину (залежно
від джерела вироблення електроенергії). Додавання бензину дозволяє значно
збільшити запас ходу Chevy Volt. Використання основного пального залежить від
руху автомобіля. Наприклад, перше покоління Chevy Volt при 100 % зарядженій
батареї може пройти 60 км в той час, як друге покоління Volt при 100 % заряду
батареї може пройти 85 км. Однак, якщо Chevy Volt буде рухатись сотні км в день,
йому буде потрібна значна кількість бензину, тому що батарея буде швидко
розряджатися. При використанні бензинового двигуна для вироблення потужності
витрати становить 6,4 л/100 км та 5,6 л/100 км для моделей різних поколінь. Отже,
дуже важливо розуміти характер водіння, щоб повністю уявити вплив, який ці
автомобілі зі збільшеним запасом ходу будуть мати в реальному світі. Багато
автомобілів з розширювачем запасу ходу, в тому числі Chevy Volt і BMW i3,
можуть заряджати свої АКБ від мережі, а також від розширювача діапазону, і
тому є різновидом гібридного електромобіля (PHEV). Коли розширювач запасу
ходу використовує звичайне пальне, він може заправлятися на звичайних
заправних станціях, що забезпечує їм такий же діапазон руху, як і у звичайних
автомобілів [11].
Оскільки REEV приводиться в рух тільки електродвигуном, в ньому не
використовуються системи, пов'язані з КПП, трансмісією, що зазвичай
використовується в автомобілях з двигунами внутрішнього згоряння. Крім того,
оскільки розширювачу діапазону нема потреби збільшувати або зменшувати
вихідну потужність відповідно до потреб транспортного засобу (це завдання
вирішується за допомогою електродвигуна), подовжувач радіуса дії може бути
підібраний таким чином, щоб задовольнити вимоги середньої потужності
транспортного засобу, а не його пікову потужність. Подовжувач радіуса дії може
працювати набагато ближче до своєї найбільш ефективної швидкості обертання.
Ці конструктивні особливості дозволяють REEV дуже ефективно перетворювати
енергію пального (бензину) в електроенергію та рух транспортного засобу [19].
Вся потужність електромобіля забезпечується електричним двигуном, який, у
свою чергу, отримує енергію тільки від акумулятора. При цьому, природно,
відсутні викиди відпрацьованих газів в навколишнє середовище. Акумуляторна
20
батарея частково заряджається при кожній дії рекуперативного гальмування. При
різних трьох рівнях заряджання АКБ: зеленому, жовтогарячому чи червоному –
електромобіль автоматично переходить у режим збільшеного ходу. В той час,
коли електромобіль REEV здійснює свою роботу в даному режимі, ДВЗ
підключається тільки для того, щоб підтримувати та заряджати акумулятор у
межах потрібного діапазону стану заряду АКБ (SОС), який відзначений червоною
й зеленою пунктирними лініями. Після завершення поїздки АКБ заряджається від
мережі.
Система REEV іде набагато далі, ніж PHEV. Практично повністю убирає
розрив між АКБ BEV та HEV, оскільки він поєднує в собі всі їх переваги.
RЕEV пропонує споживачеві абсолютно електричну тягу з наявною перевагою
нульового локального викиду шкідливих речовин. У момент, коли акумуляторна
батарея розряджена до певного рівня, генератор приводиться в дію за допомогою
відносно невеликого ДВЗ. Генератор, у свою чергу, видає вироблену електричну
енергію для електродвигуна, який приводить у рух сам електромобіль.
Безсумнівно, завдяки даному принципу максимальне значення пробігу без
заряджання електромобіля буде збільшене, а очевидний недолік BEV - обмежений
діапазон – за допомогою даного методу можна подолати.
В майбутньому буде можливість замінити поршневий двигун з мікрогазовою
турбіною в якості розширювача діапазону. Компанія Jaguar випустила гібридний
концепт-кар C-X75, який є REEV з двома невеликими газовими турбінами (кожна
35 кг) для зарядки акумулятора (15 кВт⋅год літій-іонна). Чотири електродвигуни
145 кВт, по одному на кожному з коліс, можуть керувати 1350-кілограмовою
машиною до 330 км/год із загальним крутним моментом 1600 Нм. C-X75 має
електричну дальність 113 км та паливний бак на 60 л [20-27]. Яскравим
прикладом RЕEV є електромобіль Chevy Volt 2.
General Motors описує Chevy Volt як електромобіль, оснащений батареєю на
16 кВт⋅год плюс «розширений діапазон» бензиновий двигун внутрішнього
згоряння (ICE) як генераторна установка і тому назвав Volt «електромобілем зі
збільшеним запасом ходу» або REEV. Volt працює як повністю електричний
автомобіль перші 40-80 км у режимі розряду. Коли ємність акумулятора падає
21
нижче попередньо встановленого порога після повної зарядки, автомобіль
переходить у режим підтримки заряду, і система керування Volt вибере найбільш
оптимально ефективний режим руху для підвищення продуктивності та
ефективності на високих швидкостях. Згідно з підрахунком миль, пройдених
General Motors у режимі реального часу власниками Volt у Північній Америці, до
середини червня 2014 року вони пройшли понад 800 мільйонів км на повністю
електричних автомобілях. GM також повідомила, що власники Volt їздять понад
63 % у повністю електричному режимі. Власники Volt, які регулярно заряджають
свій ТЗ, зазвичай проїжджають понад 1560 км між заправками та відвідують
заправну станцію рідше одного разу на місяць. В аналогічному звіті, випущеному
GM у серпні 2016 року, повідомляється, що власники Volt проїхали майже 2,4
млрд. км, проїхавши їх у режимі EА, що становить 60 % від їх загальної кількості
пройденого шляху [23].
Chevy Volt 2 має повністю електричну силову установку, тобто безпосередньо
тільки сам електродвигун приводить у рух ведучі колеса при будь-яких режимах
експлуатації. Електроенергія, яка необхідна для здійснення роботи
електродвигуна подається літій-іонними акумуляторними батареями із загальною
енергією приблизно 16 кВт⋅год. Літій-іонна акумуляторна система забезпечує
запас ходу без підзарядки в чистому електричному режимі приблизно 80 км, чого
цілком достатньо для абсолютної більшості поїздок. У момент, коли акумулятор
розряджається до визначеного стану заряду АКБ (SОC), електромобіль
автоматично перемикається в робочий режим розширеного діапазону. ДВЗ
запускається та вводить в роботу генератор, який у свою чергу подає вироблену
кількість електроенергії на електродвигун або додає заряд акумулятора. Оскільки
у ДВЗ природно менше потужності, ніж у електродвигуна, то потрібно, щоб АКБ
забезпечувала саме пікову потужність навіть при роботі в режимі збільшеного
діапазону. Для зарядки Chevy Volt 2 досить буде абсолютно будь-якої звичайної
побутової розетки на 120 В. Однак, варто зазначити, що розетка на 230 В суттєво
скоротить термін заряджання приблизно до 3 годин. Структурну схему Chevy Volt
2 наведено на рис. 1.6.

22

Рисунок 1.6 – Структурна схема Chevy Volt 2

Технічні характеристики гібридного автомобіля Chevy Volt 2:
− час розгону від 0 до 100 км/год 8,5 с;
− максимальна швидкість 160 км/год;
− витрата пального на 100 км 2 л.;
− робочий об’єм двигуна 1,5 л;
− потужність двигуна 102 к.с.;
− потужність електромотора 110 кВт (150 к.с.);
− стартер–генератор 45 кВт (61 к.с.);
− загальна потужність силової установки 190–200 к.с.;
− максимальний крутний момент 398 Н⋅м;
− витрата електроенергії на 100 км 15–18 кВт·год;
− об’єм паливного бака – 33 л, запас ходу 500–550 км.

1.3 Аналіз розвитку електромобілів з подовженим запасом ходу REEV

Автовиробнику необхідно зосередити більшу частину досліджень на
автомобілях, що використовують альтернативне пальне. Серед автомобілів на
альтернативному паливі можна виділити HEV, PHEV, REEV та BEV. Основним
стримуючим фактором для більшої електрифікації силових агрегатів залишається
розмір батареї та витрати на підтримку продуктивності ЕА.
23
HEV досягає зниження споживання пального порівняно зі звичайними
силовими агрегатами за рахунок зменшення об’єму двигуна, рекуперативного
гальмування, зменшення холостого ходу та роботи двигуна зі зменшеним об’ємом
у його найбільш ефективній робочій точці [4]. Будова трансмісії HEV буває трьох
типів: послідовна, паралельна та з розподілом потужності, кожен з яких має свої
характерні переваги та динаміку руху. Гібридні електромобілі, що підключаються
до електромережі, є кроком вище звичайних HEV з точки зору електрифікації.
Вони повинні мати можливість заряджати акумулятор від зовнішнього джерела,
мати енергію АКБ щонайменше 4 кВт⋅год і мати повністю електричний запас
ходу не менше 14 км. [5] АКБ виготовляють з різних хімічних елементів
(рис. 1.7).

Рисунок 1.7 – Відсоток електрифікації електромобіля від типу акумуляторних
батарей

Згідно рис. 1.7 можна зробити висновок, що перевага надається літій-іонним
батареям через високу щільність енергії та низький саморозряд.
Серед електронних машин багатофазні двигуни з постійними магнітами з
рідкоземельних металів широко використовуються через його високу питому
потужність, ефективність та компактність. Через зростання вартості таких
24
рідкоземельних металів дослідження зосереджені на інших типах двигунів з
зовнішнім збудженням, таких як електромагнітні двигуни, асинхронні двигуни та
заходи щодо зменшення використання рідкоземельних металів.
Модель Chevy Volt Generation 2 (GEN 2) була випущена у 2016 р. як
покращена версія Chevy Volt Gen 1 Range Extended Vehicle. Серед удосконалень
модель GEN 2 мала кращий запас ходу на електротязі, кращу економію пального
в режимі підтримки заряду (рис. 1.8).

Рисунок 1.8 – Покращений запас ходу та продуктивність Chevy Volt GEN 2

Однією з головних змін є розподіл силової установки ЕА між двома
двигунами-генераторами – MG-B та MG-A. Використання багаторежимного
двигуна електромобіля призвело до підвищення ефективності та більш плавного
старту автомобіля. Через розподіл, у двигуна зменшились вимоги до крутного
моменту, потужності двигуна, покращилась ефективність роботи двигуна, що
дозволило зменшити об’єм двигуна та розміри підшипників [8]. Крім того,
використання рідкоземельних матеріалів у двигуні B зменшується завдяки
процесу зернограничної дифузії Диспрозію та видаленню рідкоземельних
елементів у двигуні A за рахунок феритових магнітів [9]. Оскільки двигун А
працює з нульовим крутним моментом, в основному використовується ферит,
який має слабший магнітний потік, що допомагає зменшити втрати, пов’язані зі
швидкістю.
25
Кращий вибір планетарних передач і передавальних чисел головної передачі,
а також рішення про розділення двигунів ЕА сприяли зменшенню об’єму та маси
на 20 та 40 % відповідно. Крім того, завдяки нижчим крутним моментам і
обмеженням потужності у двигуні та кращим конфігураціям охолодження
розміри інвертора можуть бути зменшені та інтегровані у вузол трансмісії, що
зменшує об’єм, який займали б трифазні кабелі змінного струму високої напруги.
Таблиця 1.1 – Характеристики батареї Chevy Volt Gen 1 та Gen 2
Технічна характеристика Gen 1 Volt Gen 2 Volt
Конфігурація клітинки 96 S 3P (288 комірок) 96S 2P (192 комірок)
Потужність розряду 110 кВт 120 кВт
Корисна енергія 10-11,2 кВт⋅год 14 кВт⋅год
Загальна енергія 16-17,1 кВт⋅год 18,4 кВт⋅год
Щільність енергії, обсяг 118 Вт·год/л 119 Вт·год⋅л
Щільність енергії-маса 87 Вт·год/кг 101 Вт·год/кг
Маса 196 кг 183 кг

Помітні переваги попереднього покоління включають збільшення загальної
енергетичної ємності на 12 %, вищу потужність розряду, корисну та загальну
енергію. Крім удосконалення компонентів основної силової установки, було
розроблено зниження гальмівного опору, допоміжних навантажень і покращених
систем заряджання.
Залежно від запиту крутного моменту та швидкості автомобіля два
планетарних редуктори та три зчеплення вмикаються відповідно, що призводить
до наступних п’яти режимів роботи автомобіля:
1. One Motor ЕА: повністю електричний режим, у якому лише MG-B
приводить у рух транспортний засіб при низькій потужності.
2. Електричний двигун з двома двигунами: повністю електричний режим, у
якому MG-A та MG-B забезпечують вимоги до тягової потужності, тоді як
рекуперативне гальмування здійснюється через MG-B.
3. Низький розширений діапазон (LER): Режим підтримки заряду, у якому і
MG-B, і ДВЗ забезпечують вимоги до тягової потужності. Частина енергії, що
надається ДВЗ, перетворюється в електричну енергію за допомогою MG-A для
підзарядки акумулятора.
4. Розширений діапазон з фіксованим відношенням (FER): режим підтримки
26
заряду, у якому ДВЗ і MG-B використовуються для приведення автомобіля в рух
за запитом потужності.
5. Високий розширений діапазон (HER): режим підтримки заряду, у якому
ДВЗ, MG-A та MG-B рухають транспортний засіб при піковій потужності.

Висновки до першого розділу

Виконано аналіз ринку електромобілів в Україні.
Визначено основні типи електромобілів:
– ВЕV – електромобіль з живленням від АКБ, який одержує абсолютно всю
енергію від акумуляторів та електродвигунів;
– Plug-in Hybrid Electric Vehicle (PHEV) - гібридний автомобіль з
електродвигуном та ДВЗ;
– HEV – тип гібридного електромобіля і транспортного засобу, який
одночасно поєднує електричну силову установку (трансмісію гібридного
автомобіля) з силовою установкою ДВЗ;
– Range Extended Electric Vehicle (REEV) - це електромобіль зі збільшеним
запасом ходу.
Проведено аналіз роботи електромобілів з подовженим запасом ходу REEV.
Наведено основні режими роботи даного електромобіля.

27
2 МОДЕЛЮВАННЯ ГІБРИДНОГО АВТОМОБІЛЯ CHEVY VOLT GEN II

2.1 Дослідження параметрів роботи АКБ електромобіля зі збільшеним
запасом ходу REEV

Методи керування було виділено шляхом аналізу експериментальних даних,
наданих ANL. Швидкості циклу руху беруться відповідно даних експерименту
ANL. Модель враховує спожиту електроенергію та стан заряду АКБ (рис. 2.1).
Контролер PI та методи керування використовуються для прогнозування запиту
крутного моменту та співвідношення між MGA та MGB відповідно.

Рисунок 2.1 – Основні елементи ЕА Chevy Volt Gen II

Chevy Volt Gen II використовує АКБ ємністю 18,4 кВт⋅год, що складається з
96 елементів. При високих температурах АКБ охолоджується за допомогою
рідинної системи охолодження. Порівняно з акумулятором Gen I, акумулятор Gen
II має більшу загальну енергію, щільність енергії та корисну потужність.
Розроблено динамічну електричну модель літій-іонної АКБ на основі методу
еквівалентної схеми [20]. Існують різні типи моделей еквівалентних схем,
починаючи з простої моделі Rint, що складається з джерела напруги відкритого
ланцюга та внутрішнього опору. Для високодинамічних навантажень, таких як
HEV, він не вловлює динаміку точно. З цією метою різні моделі, такі як прості
RC, PNGV, моделі Thevenin, використовують RC-ланцюг [25]. Модель з двома
RC-схемами або модель з подвійною поляризацією – це вдосконалена версія
моделі Thevenin з додатковою RC-схемою. Серед класу моделей дві моделі RC-
схеми з точною оцінкою параметрів є найбільш точними для прогнозів SOC і
28
продуктивності динамічних тестів [26]. На рис. 2.2, а наведено схему зарядної
ємності АКБ, на рис. 2.2, б – внутрішній опір АКБ та динаміку АКБ з
використанням послідовного опору та мережі RC-схем. Джерело напруги,
кероване напругою, представляє нелінійну залежність між OCV та SOC.

а) б)
Рисунок 2.2 – Електрична схема роботи акумуляторної батареї

Pbatt =Vbatt ⋅ Ibatt (2.1)
dvCTS − v
= CTS i
− batt dv
CTL − v i
, = CTL − batt
dt RTSCTS cTS dt RTLCTL cTL
v = OCV +V +V + R ⋅ i ibattdt
batt CTS CTL S batt , SOC = SOCO − ∫ Q

VCTS , RTS , CTS – напруга, опір та ємність меншої сталої часу RC-ланцюга;
VCTL , RTL , CTL – напруга, опір та ємність більшої сталої часу RC-ланцюга; OCV –
напруга холостого ходу батареї, яка залежить від стану та внутрішнього опору
АКБ.
Потужність АКБ та температура є вхідними даними для динамічної моделі
еквівалентної схеми різних циклів приводу у випадках розрядження. Модель
перевіряється шляхом порівняння її стану з експериментальними даними SOC від
ANL. На рис. 2.4-2.6 порівнюються результати моделі та ANL SOC, які
демонструють дуже хорошу кореляцію.
29

Рисунок 2.3 – Модель акумуляторної батареї

Рисунок 2.4 – Перевірка стану заряду акумуляторної АКБ 61707018 при HWFET

Рисунок 2.5 – Перевірка стану заряду акумуляторної АКБ 61707020 при UDDS

Рисунок 2.6 – Перевірка стану заряду АКБ 61607019 при US06
30
У табл. 2.1 наведено результати дослідження стану заряду АКБ при трьох
циклах руху в режимі розрядження (CD).
Таблиця 2.1 – Результати дослідження стану заряду акумуляторної АКБ при
трьох циклах руху в режимі розрядження (CD)
Ідентифікатор тесту Режим руху Середня Стандартне Макс.
похибка, % відхилення, % похибка, %
61607018 HWFET CD 0,35 0,15 0,74
61607020 UDDS CD 0,15 0,11 0,52
61607019 US 06 CD 0,52 0,15 0,89

АКБ нагрівається через потік струму, що йде проти внутрішнього опору.
Нагрівання АКБ внаслідок ексергії, викликаної хімічними реакціями, є
незначним, тому ним нехтуємо. Струм АКБ, напруга розімкнутого ланцюга
використовуються для визначення нагріву АКБ. На основі аналізу
експериментальних даних було виявлено, що система активного рідинного
охолодження АКБ починає охолоджувати АКБ, коли температура досягає 33 0C
(рис. 2.7-2.8).
Система охолодження АКБ працює шляхом циркуляції рідкого холодоагенту
через АКБ. Рідкий холодоагент при більш низькій температурі поглинає тепло від
елемента АКБ через конвективну теплопередачу.
Щоб правильно передбачити роботу системи охолодження, потрібно
слідкувати за температурою АКБ. Для розрахунку температури АКБ
використовується теплова модель на основі припущення, що температура
всередині АКБ є однорідною. Омічне теплоутворення – це, підведення теплоти до
системи й це теплота, що виходить з системи за рахунок рідинного охолодження.

31

Рисунок 2.7 – Аналіз роботи компресора HVAC

Рисунок 2.8 – Теплова модель АКБ

Рівняння енергетичного балансу:

mc dTbatt dT
p = Qgen −Qcool , mc batt
p = Ibatt (OCV −V ) − hA(T −T ),
dt dt batt batt ref

де m – маса акумуляторної АКБ (183 кг); cp – питома теплоємність АКБ;
Tbatt – температура АКБ; Ibatt , Vbatt та OCV – струм АКБ, напруга АКБ та напруга
при холостому ходу; h – коефіцієнт конвективної тепловіддачі (площа, доступна
для теплопередачі та температура холодоагенту).
32
На коефіцієнт конвективної теплопередачі впливає масова швидкість потоку
холодоагенту (залежить від температури АКБ та кількості теплоти), геометрія та
теплопровідність поверхонь теплопередачі:

h = fn(mref ) = fn(Tbatt ,Qgen )

Щоб здійснити безперервне охолодження АКБ та завершити
термодинамічний цикл холодоагенту, холодоагент має відводити теплоту,
поглинену від АКБ у навколишнє середовище. Відведення тепла здійснюється за
допомогою компресора HVAC та теплообмінника. При охолодженні компресор
HVAC споживає значну кількість електроенергії від АКБ, тому важливо включити
енергію, спожиту компресором HVAC, у розрахунок загальної енергії.
Запропоновано емпіричне співвідношення для оцінки загальної енергії, спожитої
компресором (рис. 2.9).

Рисунок 2.9 – Модель системи охолодження АКБ

Було прийнято рішення, що енергія компресора HVAC дорівнює тепловій
енергії АКБ. Початкова енергія, необхідна для запуску компресора – 45,8 кДж.
Система охолодження АКБ включається, коли температура АКБ досягає вище
33 0C, що розраховується шляхом інтегрування початкової потужності
компресора HVAC.

2.2 Дослідження параметрів роботи електродвигуна та інвертора
електромобіля зі збільшеним запасом ходу REEV

Chevy Volt використовує 2 двигуни-генератори, а саме двигун-генератор A та
33
двигун-генератор B для руху та рекуперативного гальмування. Потужність,
необхідна двигунам для керування ЕА була отримана від даних про
продуктивність, наданих GM. Дослідження проводилися комплексно, щоб
охарактеризувати продуктивність двигуна та інверторного модуля. На рис. 2.10
наведено ефективність двигуна як функції крутного моменту та швидкості.

Рисунок 2.10 – Залежність обертів двигуна А та двигуна В від крутного моменту

Ефективність двигуна та інвертора залежить від співвідношення вихідної та
вхідної енергії. Оскільки напрямок потоку потужності різний у випадку тяги та
регенерації, ефективність розраховується по-різному залежно від потоку
потужності.
Електрична потужність від двигуна перетворюється на механічну потужність
у приводі, яка передається на колеса. Під час регенерації механічна потужність
від приводу перетворюється на електричну, змушуючи двигун обертатися у
зворотному напрямку. Під час регенерації ефективність двигуна визначається
наступним чином:

Motor Efficiency(%) Mechnical power Motor Torque ⋅Motor Speed
= =
Electrical power Electrical power

На рис. 2.11 наведено ефективність інвертора відносно двигунів A та B як
функції відповідних крутних моментів та обертів двигуна.
34

а)
б)
Рисунок 2.11 – Залежність обертів двигуна А та двигуна В від крутного моменту
даних двигунів

Інвертор (TPIM) формує інтерфейс між модулями АКБ та двигуна:
– живлення постійного струму від АКБ до живлення змінного струму
двигуна під час тяги;
– живлення змінного струму від двигуна до живлення постійного струму від
акумулятора під час регенерації.
Під час тяги ефективність TPIM наступна:

TPIM Efficiency(%) Motor electrical power Motor electrical power
= =
Battery power Battery Voltage ⋅Current

Під час регенерації ефективність TPIM наступна:

35
TPIM Efficiency(%) Battery Power Battery Voltage ⋅Current
= =
Motor electrical power Motor electrical power
На основі експериментальних вхідних даних ANL щодо швидкості двигуна,
крутного моменту та робочої напруги було перевірено точність продуктивності
двигуна та інвертора розробленої моделі (рис. 2.12).

а)
б)

в)
Рисунок 2.12 – Перевірка моделі двигуна при різних АКБ та режимах роботи ЕА:
а) HWFET (61607018), б) UDDS, в) US06 (61607019)

36
2.3 Дослідження параметрів електромобіля зі збільшеним запасом ходу
REEV при різних режимах роботи

Як зазначалося раніше, Chevy Volt має два режими роботи, а саме режим 1 -
Motor EV (рис. 2.13), де двигун-генератор B забезпечує вимоги до
тяги/регенерації, і режим 2-Motor EV, де двигун-генератор A допомагає B.
Режим роботи ЕА з одним двигуном

Рисунок 2.13 – Потік потужності електромобіля при режимі роботи ЕА з одним
двигуном

Режим з одним двигуном використовується при невеликому навантаженні.
Муфта C1 розімкнена, а муфта C2 ввімкнута. Одностороння муфта не
навантажена, оскільки планетарна передача не отримує енергії від двигуна-
генератора A (рис. 2.14).

Рисунок 2.14 – Принципова схема роботи електромобіля з одним двигуном
37
Виходячи з балансу сил отримуємо наступну динаміку рівняння [22]:

 Idrive 0 0 S1 + R1 S2 + R2  ωwheel  −Tres 

 0 IMGA 0 − S 0    
1  ωMGA   0 

 0 0 I
MGB 0 − S2  ⋅ ωMGB  = TMGB 
     
S1 + R1 − S1 0 0 0   FPG1   0 
S2 + R 0 − S 0 0     
2 2   FPG 2   0 

де Idrive та IMGB – моменти інерції трансмісії та двигуна-генератора B. Tres є
сумою крутного моменту, спричиненого опором автомобіля та TMGB – крутний
момент, створений MGB. S2 і R2 – радіуси сонячної та вінцевої шестерні
планетарної передачі 2. FPG 2 – внутрішня сила, що діє на планетарну передачу 2
планетарною передачею 1. ωwheel та ωMGB – кутове прискорення коліс та двигуна
генератора B.

Режим роботи EА з двома двигунами (рис. 2.15)

Рисунок 2.15 – Потік потужності електромобіля при режимі роботи ЕА з двома
двигунами

Режим роботи ЕА з двома двигунами використовується, коли двигун-
генератор B не може впоратися з високими навантаженнями та для плавного
прискорення під час запуску автомобіля. Подібно до режиму 1 Муфта C1
розімкнена, а муфта C2 ввімкнута. Однак, одностороннє зчеплення (OWC) ввели в
38
експлуатацію, щоб запобігти обертанню двигуна через обертання планетарної
шестерні 2 двигуном-генератором A (рис. 2.16).

Рисунок 2.16 – Принципова схема роботи електромобіля з двома двигунами

На основі діаграми отримуємо наступні динамічні рівняння [22]:

 Idrive 0 0 S1 + R1 S2 + R2  ωwheel  −Tres 
 0 I 0 − S 0  ω   
 MGA 1   MGA  TMGА 
 0 0 IMGB 0 − S2  ⋅ ωMGB  = TMGB 

S + R − S 0 0 0     
 1 1 1   FPG1   0 
S2 + R2 0 − S 0 0   F   
2 PG 2  0 

де Idrive , IMGA та IMGB – моменти інерції трансмісії, двигуна-генератора A та
B. Tres – сума крутного моменту, спричиненого опором автомобіля; TMGА , TMGB –
крутні моменти, що надаються двигуну-генератору A (MGA) та В (MGB); S1 , S2
та R1 , R2 – радіуси сонячного вінця планетарних шестерень 1 та 2 відповідно; FPG 2
– внутрішня сила, яка діє на планетарну передачу 2 через планетарну передачу 1.
Аналогічно 1 це внутрішня сила, що діє на планетарну передачу 1 планетарною
передачею 2. ωwheel , ωMGA та ωMGВ – кутові прискорення коліс, кутові прискорення
двигуна-генератора A та двигуна-генератора B відповідно.
Досліджуємо динамічну модель електромобіля (рис. 2.17).
39

Рисунок 2.17 – Динамічна модель автомобіля

З другого закону Ньютона ми отримуємо прискорення автомобіля таким чином:

ma = FT − FR

де FT – сума сил на передніх колесах (передній привід); FR – сума сил опору;
m – маса транспортного засобу; a – прискорення транспортного засобу.
Сили опору включають опір коченню, аеродинамічний опір та сили
градієнтного опору:

FR = Froll + Fgrade + Faero

Сили опору визначаються з використанням рівняння дорожнього
навантаження наступним чином. Рівняння дорожнього навантаження:

FR = F0 + F1v + F 2
2v

Коефіцієнти F0 , F1 та F2 – коефіцієнти дорожнього навантаження. Сила
дорожнього навантаження діє на ТЗ під час руху по гладкій рівній поверхні,
наприклад, опір коченню шин, аеродинамічний опір і втрати трансмісії. Рівняння
дорожнього навантаження представляє загальні сили опору, що діють на ТЗ.
Допоміжний насос трансмісії забезпечує циркуляцію трансмісійної рідини,
яка використовується для змащування рухомих частин автоматичної коробки
передач. Окрім змащування, він служить для відводу теплоти, що утворюється в
трансмісії. Втрати обертання трансмісії викликані опором, створеним оливою на
40
передачах та відкритих поверхнях зчеплення. Дані, що характеризують втрати
обертання на основі вхідної швидкості трансмісії, вихідної швидкості, тиску в
магістралі та температури оливи, надані GM та реалізовані в моделі. Втрати
обертання трансмісії зменшують крутний момент, що передається на колеса. Щоб
протистояти цим втратам, двигуни повинні забезпечувати більший крутний
момент, і, як наслідок, споживання енергії зростає.
Швидкість трансмісії – це швидкість зубчастого вінця, яка в режимі ЕА
залишається нульовою. Середнє значення тиску в лінії електропередачі було
прийнято 600 кПа, а температура – 70 0С для всіх випадків.
При швидкості ТЗ менше ніж 15 км/год, транспортний засіб працює у режимі
двох двигунів, що дозволяє реалізувати плавний та швидкий запуск з місця [8].
Для максимальної ефективності роботи двигуна крутний момент розподілений
між двигунами в наступному співвідношенні (2.20) [23]:

Motor A Torque 1
=
Motor B Torque 9

Рисунок 2.18 – Відношення крутного моменту двигуна A відносно двигуна B

При швидкості ТЗ понад 15 км/год крутний момент порівнюється з
41
максимальним крутним моментом, що може бути створений двигуном B. Якщо
крутний момент перевищує максимальний крутний момент двигуна B, ТЗ працює
в режимі 2 з двигуном B, а решта доповнюється двигуном A.
Якщо крутний момент знаходиться в межах максимальних значень,
транспортний засіб працює в режимі 1 з двигуном B, який забезпечує повний
запит крутного моменту, а двигун A не використовується.
Алгоритм керування наведено на рис. 2.19.

Рисунок 2.19 – Алгоритм вибору режиму та співвідношення крутного моменту

Рисунок 2.20 – Режими руху електроавтомобіля
42
На рис. 2.21 наведено залежність крутного моменту від швидкості автомобіля
при трьох циклах руху ЕА. Згідно рис. 2.21 можна визначити області, де режими
прогнозуються невірно та удосконалити алгоритм роботи моделі ЕА. На основі
побудови точок видно, що більшість похибок виникає при 1 режиму руху ЕА та
режиму ЕА 2. Це означає незначну втрату точності при визначенні областей, що
сприяє появі похибок у виборі режиму. Це також підтверджує розроблений
алгоритм, завдяки якому досягнуто максимальної точності.

Рисунок 2.21 – Залежність швидкості ЕА від крутного моменту з врахування
режиму руху

Алгоритм вибору режиму та крутного моменту визначає режим та
відповідний крутний момент двигуна на основі вхідних даних крутного моменту
та швидкості автомобіля. Для отримання необхідної швидкості циклу руху та
точності споживання енергії використовуються такі коефіцієнти посилення
контролера: Kp=500 та Ki=200.
Коефіцієнти підсилення регулятора обираються таким чином, щоб він
впливав на динаміку системи, тобто моделював сили тяги для досягнення
динамічного профілю швидкості. Було прийнято рішення не обирати високі
43
значення коефіцієнтів, оскільки це може привести до того, що контролер
керуватиме високим тяговим і регенеративним крутним моментом, що
спричинить коливання потужності АКБ, яку батарея не зможе витримати.
Розроблена модель оцінює споживання енергії при різних режимах руху ЕА.
Модель динаміки автомобіля генерує фактичну швидкість автомобіля. PI-
контролер генерує крутний момент на основі різниці між необхідною та
фактичною швидкістю автомобіля. Алгоритм керування EА визначає крутний
момент двигуна A та B. Швидкості двигуна генеруються на основі швидкості ТЗ,
на основі кінематичних співвідношень ввімкнених планетарних передач.
Швидкість і крутний момент двигуна разом з допоміжними пристроями
споживання енергії визначають запит на заряд АКБ. Загальне споживання енергії
визначається шляхом інтегрування потужності, що надається АКБ, протягом
режиму руху.

Рисунок 2.22 – Загальна схема роботи електромобіля

а) HWFET (61607018) б) UDDS (61607020)
44

в) US 06 (61607008)
Рисунок 2.23 – Швидкість руху електромобіля при різних режимах та марках АКБ

З використанням PI-регулятора транспортний засіб точно слідує швидкості
циклу руху.
Наведено порівняння даних енергії, спожитої АКБ, отримані ANL та з
використанням розробленої моделі. Експериментальні дані енергії отримано
шляхом інтегрування значень ANL струму та напруги акумулятора (табл. 2.2).
Таблиця 2.2 – Порівняння результатів дослідження, отримані при різних
режимах роботи ЕА
Цикл приводу Енергія споживання ANL Енергія споживання Похибка, %
HWFET 7,85 7,57 - 3,56
UDDS 5,35 5,51 + 3,00
US06 8,72 8,39 - 3,78

Таким чином, розроблена модель ТЗ Chevy Volt передбачає загальне
споживання енергії з похибкою менше ніж 5% для HWFET, UDDS та US 06 на
основі вхідної швидкості циклу приводу. Модель трансмісії використовує
контролер для створення вхідних даних. Джерелом похибок у споживанні енергії
є похибки в контролері ЕА і в самій моделі.
Основним завданням контролера ЕА є вибір режимів на основі крутного
моменту та вхідних даних швидкості автомобіля. Режими визначають крутний
момент двигуна і, отже, загальне споживання енергії. PI-контролер генерує запит
45
крутного моменту осі на основі згенерованої моделлю змінної фактичної
швидкості автомобіля. Отже, об’єднуємо похибки крутного моменту та похибки
моделювання та розглядаємо їх як похибки контролера.
Вводимо вхідні дані режиму ANL та режиму контролера в модель трансмісії
та спостерігаємо за похибками споживання енергії, і на основі різниці виводимо
окремі компоненти похибок контролера.

Таблиця 2.3 – Порівняння похибок енергоспоживання з експериментальним
контролером та контролером ЕА
Цикл приводу Загальна енергія, Загальна енергія, Загальна енергія, Загальна похибка,
режими ANL похибка % контролер режимів %
HWFET 7,57 - 3,56 7,57 - 3,56
UDDS 5,47 2,24 5,51 3,00
US06 8,46 - 2,98 8,39 - 3,78

Таким чином, на основі наведеної вище таблиці ми можемо визначити
абсолютне значення похибок моделювання та контролера.

Таблиця 2.4 – Індивідуальний внесок у похибки контролера та моделі
Цикл приводу Похибки контролера (%) Похибка моделювання (%)
HWFET 0 3,56
UDDS 0,8 2,24
US06 0,34 2,98
Отже, похибка контролера дорівнює нулю у випадку HWFET, оскільки немає
частих змін режиму. Для циклічної подачі HWFET та UDDS входи ANL
допомагають зменшити похибки в прогнозуванні споживання енергії.
Фізичні підсистеми та вплив силової установки детально аналізуються, щоб
визначити їх внесок у загальне споживання енергії.

Таблиця 2.5 – Розподіл енергії між підсистемами трансмісії
Цикл приводу Мотор А, Мотор B, Допоміжний Втрати, МДж Всього, МДж
МДж МДж насос, МДж
UDDS 0,07 4,49 0,44 0,51 5,51
HWFET 0 6,25 0,31 1,01 7,57
US06 0,03 7,12 0,34 0,9 8,39

46

Рисунок 2.24 – Швидкість руху ЕА при різних режимах руху

Згідно рис. 2.24, двигун B забезпечує більшу частину споживання енергії.
Оскільки цикл UDDS має часті «старт-стоп» і рух на низькій швидкості, внесок
двигуна A становить приблизно 1%. При високошвидкісних режимах роботи
HWFET і US06 двигун A майже не використовується.
Втрати при використанні додаткового насоса набагато вищі при циклі UDDS
і становлять 8 % від загального споживання енергії, що вдвічі більше порівняно з
циклами US06 та HWFET, де вони становлять 4 %. Оскільки цикл UDDS має
високодинамічні крутні моменти порівняно з US06 і HWFET, виникає більший
опір для перекачування рідини й, отже, насос споживає більше енергії.
Що стосується втрат на обертання, то режим UDDS має втрати на обертання
– 9 %, тоді як для режимів HWFET і US06 – 13% та 11%. Це пов’язано з вищими
швидкостями передачі, що створює високий в’язкий опір на поверхнях передач і,
отже, сприяє більшим втратам при обертанні.

47
Висновки до другого розділу

Таким чином, була змодельована модель трансмісії Chevy Volt Gen II з
використанням Matlab і Simulink та вхідних параметрів, наданих GM. Перевірка
кожної розробленої підсистеми та загальної моделі була проведена з
використанням даних тестування ANL.
Основні результати:
− розроблено динамічну модель літій-іонної АКБ на основі методу
еквівалентної схеми. Параметри моделі опору та ємності як функції стану заряду
АКБ та температури АКБ були надані GM;
− реалізовано статичні моделі електродвигуна, інвертора TPIM, додаткового
насоса трансмісії;
− рекомендації, реалізовані в Chevy Volt для вибору режиму ЕА та
алгоритму крутного моменту, були визначені шляхом аналізу даних ANL;
− базуючись на алгоритмі, контролер генерував крутний момент двигуна та
швидкість на основі вхідних даних швидкості приводу;
− модель була перевірена при трьох режимах руху ЕА та передбачає
загальне споживання енергії з похибкою менше ніж 5 %.
Було визначено, що коли батарея нагрівається вище 33 0C, запускається
термічне охолодження, щоб підтримувати АКБ в оптимальному температурному
діапазоні. Компресор HVAC відводить теплоту від АКБ за рахунок охолоджуючої
рідини та таким чином сприяє швидкому відведенню тепла від АКБ. Компресор
споживає значну енергію від АКБ. Існує можливість змоделювати систему
керування температурою АКБ. Незважаючи на те, що спрощене емпіричне
рівняння потужності охолодження АКБ було розроблено на основі обмежених
даних, завдяки експериментальним дослідженням ЕА можливо охарактеризувати
роботу компресора та процеси теплопередачі, змоделювати енергоспоживання
системи активного охолодження та включити його в розрахунок
енергоспоживання.
У холодних умовах навколишнього середовища АКБ необхідно нагріти до
оптимальної температури. Це робиться для того, щоб швидко запобігти високому
48
внутрішньому опору при низькій температурі АКБ. Для нагріву АКБ
використовується електронагрівач. Дослідження транспортного засобу, необхідні
для визначення потужності нагріву як функції температури навколишнього
середовища мають бути включені в розрахунки споживання енергії.
Щоб зробити модель повністю незалежною від вхідних даних, окрім
швидкості циклу руху, необхідно побудувати емпіричні моделі додаткового
насоса трансмісії, функцію крутного моменту та швидкості ЕА.

49
3 МЕТОДИКА ОЦІНКИ ЕФЕКТИВНОСТІ ТА РОЗРАХУНКИ
ПАРАМЕТРІВ REEV

3.1 Розрахунки параметрів REEV

В якості пального для REEV використовується бензин АІ-95. Всі базові
характеристики, маса кузова та всіх запасних частин було взято з Chevrolet Lacetti
автомобіля.
Розрахунки REEV для автономного пробігу в 300 км:

Q1=G·l·ρ/О1, (3.1)

де Q1 – кількість енергії ДВЗ, необхідна для проходження дистанції
довжиною 1 км, МДж; G – кількість теплоти, що виділяється при згорянні 1 л АІ-
95, МДж; L – витрата пального при "змішаному режимі", л/100 км; ρ – густина
бензину, кг/м3; О1 – пробіг дорівнює 100 км.

Q2=Q1 ∙ N1, (3.2)

де Q2 – кількість корисної енергії ДВЗ, МДж; Q1 – кількість енергії ДВЗ,
необхідна для проходження дистанції довжиною 1 км, МДж; N1 – ККД
бензинового ДВЗ, %.

Q3=Q2 ∙ N2, (3.3)

де Q3 – кількість корисної енергії електромобіля, МДж; Q2 – кількість
корисної енергії ДВЗ, МДж; N2 – ККД електродвигуна, %.

Q4=Q3 /С, (3.4)

50
де Q4 – кількість корисної енергії електромобіля, МДж; Q3 – кількість
корисної енергії електромобіля, МДж; С – питома ємність літій-іонних АКБ.

С1=Q4∙Vсер/Tсер∙1000, (3.5)

де С1 – ємність АКБ, необхідна для проходження 100 км із бензиновим ДВЗ,
кВт∙год; Q4 – кількість корисної енергії електромобіля, МДж; Vсер – середня
швидкість руху, км/год; Tсер – середній час руху, год.

С2=S∙С1, (3.6)

де С2 – ємність АКБ, яка буде необхідна для проходження шляху S при масі
автомобіля без врахування АКБ, кВт∙год; S – пробіг, необхідний для забезпечення
автономності автомобіля, км; С1 – ємність АКБ, необхідна для проходження 100
км на звичайному автомобілі з бензиновим ДВЗ, кВт·год.

m2=m1 -m1(2)-m1(3)-m1(4) +m1(5) + m1(6), (3.7)

де m2 – маса автомобіля з урахуванням електричних елементів, але без
врахування маси АКБ, кг; m1 – маса ТЗ з бензиновим ДВЗ, кг; m1(2) – маса 8-ми
клапанного ДВЗ, кг; m1(3) – маса вихлопної системи, кг; m1(4) – маса бака, кг; m1(5) –
маса електрокомпонентів, кг; m1(6) – маса електроприводу, кг.

С3=С2/T, (3.8)

де С3 – ємність АКБ при m2, яка необхідна для забезпечення руху автомобіля
протягом 1 години, кВт∙год; Т – час руху, год.

m2(2)=m2 ∙ (С2/10 ∙ m1(7)), (3.9)
51
де m2(2) – маса електричного ТЗ з урахуванням маси АКБ, кг; С2 – ємність
АКБ, яка буде необхідна для проходження шляху S без врахування маси АКБ,
кВт∙год; m1(7) – маса АКБ при потужності 10 кВт∙год, кг.

С2(2) =С2∙m2(2)/m2, (3.10)

де С2(2) – ємність АКБ, необхідна для проходження шляху S з врахуванням
маси АКБ, кВт∙год; С2 – ємність АКБ, необхідна для проходження шляху S без
врахування маси АКБ, кВт∙год; m2(2) – маса електричного ТЗ з врахуванням маси
АКБ, кг; m2 – маса автомобіля з урахуванням електричних елементів, але без
врахування маси АКБ, кг.

С4=С2(2) /S, (3.11)

де С4 – ємність АКБ, необхідна для забезпечення руху автомобіля на 100 км,
кВт∙год; С2(2) – ємність АКБ, необхідна для проходження шляху S з врахуванням
маси АКБ, кВт∙год; S – необхідний пробіг, для того щоб автомобіль вважався
автономним, км.

С3(2)=С2(2) /Т, (3.12)

де С3(2) – ємність АКБ, необхідна для здійснення руху автомобіля протягом 1
години, кВт∙год; С2(2) – ємність АКБ, необхідна для проходження шляху S з
врахуванням маси АКБ, кВт·год; Т – час руху, год.
Розрахунки залежності показника С2 від відсотка електрифікації автомобіля:

Z(20%)=С4∙K1∙ge/ρ(б)·Z/О1, (3.13)

де Z(20%) – показник С2 при K1; С4 – ємність АКБ, необхідна для забезпечення
руху автомобіля на 100 км, кВт∙год; K1 – відсоток електрифікації, %; ge –
52
залежність питомої витрати від частоти обертання при 3000 об/хв, кг/кВт∙год;
ρ(б) – густина бензину АІ-95, кг/м3; Z – кількість СО2 на 1 літр бензину; О1 – пробіг
дорівнює 100 км;

Z (20%)=С4 ∙K2 ∙ ge/ρ(б) ∙ Z/О1, (3.14)

де Z(30%) – показник СО2 при K2; С4 – ємність АКБ, необхідна для забезпечення
руху автомобіля на 100 км, кВт∙год; K2 – відсоток електрифікації, %; ge –
залежність питомої витрати від частоти обертання при 3000 об/хв, кг/кВт∙год; Z –
кількість СО2 на 1 літр бензину; О1 – пробіг дорівнює 100 км.

Z (50%)=С4 ∙ K3 ∙ ge /ρ(б) ∙ Z/О1, (3.15)

де Z (50%) – показник СО2 при K3; С4 – ємність АКБ, необхідна для забезпечення
руху автомобіля на 100 км ходу, кВт∙год; K3 – відсоток електрифікації, %; ge –
залежність питомої витрати від частоти обертання при 3000 об/хв, кг/кВт∙год; ρ(б)
– густина бензину АІ-95, кг/м3; Z – кількість СО2 на 1 літр бензину.

Z (70%)=С4 ∙ K4 ∙ ge /ρ(б) ∙ Z/О1, (3.16)

де Z(70%) – показник СО2 при K4; С4 – ємність АКБ, необхідна для забезпечення
руху автомобіля на 100 км ходу, кВт·год; K4 – відсоток електрифікації, %; ge –
залежність питомої витрати від частоти обертання при 3000 об/хв, кг/кВт·год; ρ(б) –
густина бензину АІ-95, кг/м3; Z – кількість СО2 на 1 літр бензину.

Z(90%)=С4 ∙ K3 ∙ ge /ρ(б) ∙ Z/О1, (3.17)

де Z(90%) – показник СО2 при K5; С4 – ємність АКБ, необхідна для забезпечення
руху автомобіля на 100 км, кВт∙год; K5 – відсоток електрифікації, %; ge –
53
залежність питомої витрати від частоти обертання при 3000 об/хв, кг/кВт·год; ρ(б) –
густина бензину АІ-95, кг/м3; Z – кількість СО2 на 1 літр бензину.
Розрахунки необхідної ємності АКБ при постійній роботі REEV з
потужністю 3 кВт при його постійній роботі протягом всього шляху - 300 км:

Ar=P1·T, (3.18)

де Ar – робота Range, кВт∙год; Р1 – потужність Range, кВт; T – час роботи
Range.

Cr=С2(2)–Ar, (3.19)

де Cr – ємність АКБ, кВт∙год.

Х=Ar·100/С2(2), (3.20)

де Х – відсоток роботи Range від загального часу.

Y=Х∙Z (70%) /К1(4), (3.21)

де Y – кількість СО2, кг/км; К1(4) – відсоток електрифікації.

L3=Ar∙L2, (3.22)

де L3 – витрата пального, л/кВт∙год; L2 – витрата REEV за 1 год роботи,
л/кВт∙год.
Розрахунки необхідної ємності АКБ при постійній роботі REEV з
потужністю 5 кВт при його постійній роботі протягом всього шляху – 300 км:

Ar(2)=Р2·T, (3.23)
54
де Ar(2) – робота Range, кВт∙год; Р2 – потужність Range, кВт.

Cr(2)=С2(2)–Ar(2), (3.24)

де Cr(2) – ємність АКБ, кВт∙год.

Х(2)=Ar(2)·100/С2(2), (3.25)

де Х(2) – відсоток роботи Range від загального часу.

Y(2)=Х(2)·Z(50%)/К1(3) (3.26)

де Y(2) – кількість СО2, кг/км; К1(3) – відсоток електрифікації.

L3(2) =Ar(2) ∙L2, (3.27)

де L3(2) – витрата пального, л/кВт∙год; L2 – витрата Range за 1 год роботи,
л/кВт∙год.
Розрахунки необхідної ємності АКБ при постійній роботі REEV з
потужністю 9 кВт при його постійній роботі протягом всього шляху - 300 км:

Ar(3)=Р3·T, (3.28)

де Ar(3) – робота Range, кВт∙год; Р3 – потужність Range, кВт.

Cr(3)=С2(2) – Ar(3), (3.29)

де Cr(3) – ємність АКБ, кВт∙год.

Х(3)=Ar(3)·100/С2(3), (3.30)
55
де Х(3) – відсоток роботи REEV від загального часу.

Y(3)=Х(3) ∙ Z (50%) /К1(5), (3.31)

де Y(3) – кількість СО2 (кг/км); К1(5) – відсоток електрифікації.

L3(3)=Ar(3)·L3, (3.32)

де L3(3) – витрата пального, л/кВт∙год; L2 – витрата REEV за 1 год роботи,
л/кВт∙год.
Розрахунки необхідної ємності АКБ при непостійній роботі REEV -
300 км:

Ar2=C3(2)·T3, (3.33)

де Ar2 – робота Range, кВт∙год; T3 – час руху, год.

Cr2=С2(2) –Ar2, (3.34)

де Cr2 – ємність АКБ, кВт∙год.

Х2=Ar2·100/С2(2), (3.35)

де Х2 – відсоток роботи REEV від загального часу.

Y2=Х2∙Z (20%) /К1(5), (3.36)

де Y2 – кількість СО2, кг/км; К1(5) – відсоток електрифікації.

L4=Ar2·L2, (3.37)
56
де L4 – витрата пального REEV, л/кВт∙год; L2 – витрата REEV за 1 год роботи,
л/кВт∙год.
Розрахунки REEV для автономного пробігу у 200 км:

С5=С1 ∙ S2, (3.38)

де С5 – ємність АКБ, необхідна для проходження шляху S2 при вазі
автомобіля без врахування АКБ, кВт∙год; S2 – необхідний пробіг (200 км).

m3=m2+(С5/10 ∙ m1(7)), (3.39)

де m3 – маса автомобіля з врахуванням електричних елементів та АКБ, кг.

С5(2)=С5 ∙ m3 /m2, (3.40)

де С5(2) – ємність АКБ, необхідна для проходження дистанції 200 км при m3.

С6=С5(2) /T4, (3.41)

де С6 – ємність АКБ при m3 необхідна для здійснення 1 години їзди, кВт∙год;
T4 – час руху при необхідному пробігу 200 км, год.

С7=С5(2) / S2, (3.42)

де С7 – ємність АКБ необхідна для здійснення руху 100 км, кВт·год.
Розрахунки необхідної ємності АКБ при постійній роботі REEV з
потужністю 3 кВт протягом шляху - 200 км:

Ar3=P1·T4, (3.43)

57
де Ar – робота REEV, кВт∙год; Р1 – потужність REEV, кВт; T4 – час роботи
REEV.

Cr3=С5(2) –Ar3, (3.44)

де Cr3 – ємність АКБ, кВт∙ год.

Х3=Ar3·100/С5(2), (3.45)

де Х3 – відсоток роботи REEV від загального часу.

Y3=Х3 ∙ Z (20%) / К1(4), (3.46)

де Y3 – кількість СО2, кг/км; К(4) – відсоток електрифікації.

L5=Ar3∙L2, (3.47)

де L5 – витрата пального, л/кВт∙год; L2 – витрата REEV за 1 год роботи,
л/кВт∙год.
Розрахунки необхідної ємності АКБ при постійній роботі REEV з
потужністю 5 кВт при його постійній роботі протягом всього шляху – 200 км:

Ar3(2)=P2·T4, (3.48)

де Ar3(2) – робота REEV, кВт∙год.

Cr3(2)=С5(2)–Ar3(2), (3.49)

де Cr3(2) – ємність АКБ, кВт∙год.

58
Х3(2)=Ar3(2)·100/С5(2), (3.50)

де Х3(2) – відсоток роботи REEV від загального часу.

Y3(2)=Х2(2)·Z(50%)/К1(3), (3.51)

де Y3(2) – кількість СО2 , кг/км; К1(3) – відсоток електрифікації.

L5(2) = Ar3(2)∙ L2, (3.52)

де L5(2) – витрата пального, л/кВт∙ год; L2 – витрата REEV за 1 год роботи,
л/кВт∙год.
Розрахунки необхідної ємності АКБ при постійній роботі REEV з
потужністю 2 кВт при його постійній роботі протягом всього шляху - 100 км:

Ar3(3) =P5·T4, (3.53)

де Ar3(3) – робота REEV, кВт∙год.

Cr3(3)=С5(2)–Ar3(3), (3.54)

де Cr3(3) – ємність АКБ, кВт∙год.

Х3(3)=Ar3(3)·100/С5(2), (3.55)

де Х3(3) – відсоток роботи REEV від загального часу.

Y3(3)=Х3(3)·Z(20%) /К1(5), (3.56)

де Y3(3) – кількість СО2, кг/км; К1(5) – відсоток електрифікації.

59
L5(3)=Ar3(3)·L2, (3.57)

де L5(3) – витрата пального, л/кВт∙год; L2 – витрата REEV за 1 год роботи,
л/кВт∙год.
Розрахунки необхідної ємності АКБ при непостійній роботі REEV (200 км):

Ar4=C6·(T3–1), (3.58)

де Ar4 – робота REEV, кВт∙год; T3 – час руху, год.

Cr4=С5(2)–Ar4, (3.59)

де Cr4 – ємність АКБ, кВт∙год.

Х4=Ar4·100/С5(2), (3.60)

де Х4 – відсоток роботи REEV від загального часу.

Y4=Х4∙Z(30%)/К1(4), (3.61)

де Y4 – кількість СО2, кг/км; К1(4) – відсоток електрифікації.

L6=Ar4·L2, (3.62)

де L6 – витрата пального REEV, л/кВт∙год; L2 – витрата REEV за 1 год роботи,
л/кВт∙год.
Оцінка ємності для автономного пробігу в 100 км:

С8=С1·S3, (3.63)

де С8 – ємність АКБ, необхідна для проходження шляху S2 при вазі автомобіля
60
без врахування АКБ, кВт∙год; S3 – необхідний пробіг, 100 км.

m4=m2+(С8/10·m1(7)), (3.64)

де m4 – маса автомобіля з врахуванням електричних елементів та АКБ, кг.

С9=С8∙m4/m2, (3.65)

де С9 – ємність АКБ, необхідна для проходження дистанції 100 км при m3.

С10=С9/T5, (3.66)

де С10 – ємність АКБ при m3 необхідна для здійснення 1 години поїздки,
кВт∙год; T5 – час руху при необхідному пробігу 100 км, год.
Розрахунки необхідної ємності АКБ при постійній роботі REEV з
потужністю 3 кВт при його постійній роботі протягом всього шляху (100 км):

Ar5=P1·T5, (3.67)

де Ar5 – робота REEV, кВт∙год; Р1 – потужність REEV, кВт; T5 – час роботи
REEV.

Cr5=С9–Ar5, (3.68)

де Cr5 – ємність АКБ, кВт∙год.

Х5=Ar5·100/С9, (3.69)

де Х5 – відсоток роботи REEV від загального часу.

61
Y5=Х5∙Z (80%)/ К1(1), (3.70)

де Y5 – кількість СО2, кг/км; К1(1) – відсоток електрифікації.

L7=Ar5·L, (3.71)

де L7 – витрата пального, л/кВт∙год; L2 – витрата REEV за 1 год роботи,
л/кВт∙год.
Розрахунки необхідної ємності АКБ при постійній роботі REEV з
потужністю 5 кВт при його постійній роботі протягом всього шляху – 100 км:

Ar5(2)=P2·T5, (3.72)

де Ar5(2) – робота REEV, кВт∙год.
Cr5(2)=С9–Ar5(2), (3.73)

де Cr5(2) – ємність АКБ, кВт∙год.

Х5(2)=Ar5(2)·100 /С9, (3.74)

де Х5(2) – відсоток роботи REEV від загального часу.

Y5(2)=Х5(2)∙Z(70%) /К1(3), (3.75)

де Y5(2) – кількість СО2, кг/км; К1(3) – відсоток електрифікації;

L7(2)=Ar5(2)·L2, (3.76)

де L7(2) – витрата пального, л/кВт∙год; L2 – витрата REEV за 1 год роботи,
л/кВт∙год.
62
Розрахунки необхідної ємності АКБ при постійній роботі REEV з
потужністю 2 кВт при його постійній роботі протягом всього шляху – 100 км:

Ar5(3)=P5·T5, (3.77)

де Ar5(3) – робота REEV, кВт∙год.

Cr5(3)=С9–Ar5(3) (3.78)

де Cr5(3) – ємність АКБ, кВт∙год.

Х5(3)=Ar5(3)·100/С5(2), (3.79)

де Х5(3) – відсоток роботи REEV від загального часу.

Y5(3)=Х5(3)∙Z(90%) /К1(5), (3.80)

де Y5(3) – кількість СО2, кг/км; К1(5) – відсоток електрифікації.

L7(3)=Ar5(3)·L2, (3.81)

де L7(3) – витрата пального, л/кВт∙год; L2 – витрата REEV за 1 год роботи,
л/кВт∙год.
Розрахунки необхідної ємності АКБ при непостійній роботі REEV –
100 км:

Ar6=C10·(T5–1), (3.82)

де Ar6 – робота range, кВт·год; T5 – час руху, год.

Cr6= С9 –Ar6, (3.83)
63
де Cr6 – ємність АКБ, кВт·год.

Х6=Ar6·100/С9, (3.84)

де Х6 – відсоток роботи REEV від загального часу.

Y6=Х6·Z(30%) / К1(4), (3.85)

де Y6 – кількість СО2, кг/км; К1(4) – відсоток електрифікації.

L8=Ar6·L2, (3.86)

де L8 – витрата пального REEV, л/кВт·год; L2 – витрата REEV за 1 год роботи,
л/кВт·год.
Розрахунки необхідної ємності АКБ при непостійній роботі REEV протягом
всього шляху з полегшеним кузовом за рахунок використання алюмінію – 300 км:

m5=m2(2) -M+(М/(М2/М3), (3.87)

де m5 – маса електричного ТЗ з алюмінієвим кузовом, кг; M – маса кузова без
навісних елементів та вузлів, кг; М2 – питома маса заліза, г/см3; М3 – питома маса
алюмінію, г/см3.

С11(1)=С2·m5 /m2, (3.88)

де С11(1) – ємність АКБ, необхідна для проходження шляху 300 км при m5,
кВт∙год.

С11(2)=С11(1) /S, (3.89)

де С11(2) – ємність АКБ, необхідна для здійснення руху протягом 1 год. при
64
m5, кВт∙год.

Z2=С11(2)·К1(4)·ge /p·z/O1, (3.90)

де Z2 – показник СО2, кг/км.

Z2(2)=С11(2)·К1(4)·ge/p·Z/O1, (3.91)

де Z2(2) – показник СО2, кг/км.

Z2(3)=С11(2)·К1(3)·ge/p·Z/O1, (3.92)

де Z2(3) – показник CO2 , кг/км.

Z2(4)=С11(2)·К1(2)·ge /p·Z/O1, (3.93)

де Z2(4) – показник СО2, кг/км.

Z2(5)=С11(2)·К1(1)·ge/p·Z/O1, (3.94)

де Z2(5) – показник СО2, кг/км.

Pn1=(С11(1) -С11(2))/(T–2), (3.95)

де Pn1 – необхідна потужність REEV на 300 км, кВт·год.
Розрахунки необхідної ємності АКБ при непостійній роботі REEV протягом
всього шляху з полегшеним кузовом за рахунок використання алюмінію - 200 км:

m6=m3 - M+(М/(М2/М3), (3.96)

де m6 – маса електричної ТЗ з алюмінієвим кузовом, кг; M – маса кузова без
65
навісних елементів і вузлів, кг; М2 – питома маса заліза, г/см3; М3 – питома маса
алюмінію, г/см3.
С12(1)=С2·m6/m2, (3.97)

де С12(1) – ємність АКБ необхідна для проходження шляху 300 км при m5,
кВт∙год.
С12(2)=С12(1) /S2, (3.98)

де С12(2) – ємність АКБ необхідна для здійснення руху протягом 1 год при m5,
кВт∙год.

Z3=С12(2)·К1(4)·ge/p·Z/O1, (3.99)

де Z3 – показник СО2, кг/км.

Z3(2)=С12(2)·К1(4)·ge/p·Z/O1, (3.100)

де Z3(2) – показник СО2, кг/км.
Z3(3)=С12(2)·К1(3)·ge /p·Z/O1, (3.101)

де Z3(3) – показник СО2, кг/км.

Z3(4)=С12(2)·К1(2)·ge/p·Z/O1, (3.102)

де Z3(4) – показник СО2, кг/км.

Z3(5)=С12(2)·К1(1)·ge/p·Z/O1, (3.103)

де Z3(5) – показник СО2, кг/км.

Pn2=(С12(1)-С12(2))/(T–1), (3.104)
66
де Pn2 – необхідна потужність REEV на 200 км, кВт.
Розрахунок необхідної ємності АКБ при непостійній роботі REEV протягом
всього шляху з полегшеним кузовом за рахунок використання алюмінію - 100 км:

M7=m4-M+(М/(М2/М3), (3.105)

де m7 – маса електричної ТЗ з алюмінієвим кузовом, кг; М2 – питома маса
заліза, г/см3; М3 – питома маса алюмінію, г/см3.

С13(1)=С2·m6/m2, (3.106)

де С12(1) – ємність АКБ, необхідна для проходження шляху в 300 км при m5,
кВт∙год.
С13(2)=С13(1)/S3, (3.107)

де С12(2) – ємність АКБ, необхідна для здійснення руху протягом 1 год при m5
кВт∙год.

Z4=С13(2)·К1(4)·ge/p·Z/O1, (3.108)

де Z4 – показник CО2 , кг/км.

Z4(2)=С13(2)·К1(4)·ge/p·Z/O1, (3.109)

де Z4(2) – показник СО2, кг/км.

Z4(3)=С13(2)·К1(3)·ge/p·Z/O1, (3.110)

де Z4(3) – показник СО2 (кг/км).

67
3.2 Аналіз результатів розрахунків при роботі електромобіля REEV

Було виконано розрахунки параметрів електромобіля REEV на основі
автомобіля типу Chevrolet Lacetti на бензиновому пальному. Даний електромобіль
забезпечує виконання норм токсичності «Євро – 6» та має автономний пробіг –
300 км без додаткової зарядки АКБ. Результати розрахунків наведено в табл. 3.1.
Таблиця 3.1 – Результати розрахунків, необхідні для здійснення роботи
гібрида на основі Chevrolet Lacetti
При пробігу 300 км
1 2 3 4 5 6
Кількість Кількість Кількість кор. Кількість кор. Ємність АКБ
енергії корисної енергії енергії Ємність АКБ при m1(2) (ел., з
ДВЗ (1 км) енергії ДВЗ електромобіля електромобіля (100 км) при АКБ) необх.
(20%) (80%) (80%) m (бенз.) на 1 год.
Q1, МДж Q2, МДж Q3, МДж Q4, МДж С1, кВт·год C3(2), кВт·год
2,475 0,495 0,619 0,773 12,891 9,657
Маса Chevrolet Ємність АКБ Ємність АКБ Маса Chevrolet Ємність АКБ Ємність АКБ
Lacetti (300 км) при m при m (ел) Lacetti (300 км) при (100км) при
електрич. (ел. без АКБ) необх.на 1год. електрич. m2(2) m2(2)
m2, (ел. без
C2 кВт·год C3 кВт·год m2, (ел. без
АКБ), кг C кВт·год С кВт·год
АКБ), кг 2(2), 4,
1088,750 38,672 7,734 1359,453 48,287 16,096
Розрахунки залежності показника СО2 від відсотка електрифікації
Електрифікація K, % 20 30 50 70 90
Показник СО
2
Z, кг/км 0,110 0,096 0,069 0,041 0,014
Розрахунок потужності REEV при його постійній роботі
Робота Проц.роботи Кількість Витрата
REEV Ємність АКБ REEV від заг. часу СО2 пального
Ar, кВт·год Сr, кВт·год Х, % Y, кг/км L3 , л/кВт·год
REEV 3 кВт 15 33,287 31,1 0,043 4,5
REEV 5 кВт 25 23,287 51,8 0,071 7,5
REEV 9 кВт 45 3,287 93,2 0,110 13,5
Розрахунок необхідної ємності АКБ при непостійній роботі REEV
Работа
REEV Ємність АКБ % роботи REEV Кількість Витрата
від заг. часу СО2 пального
Ar2, кВт·год Сr2, кВт·год X2 , % Y2 , кг/км L4, л/кВт·год
REEV кВт 38,63 9,66 80,0 0,115 11,59
Необ. пот. 9,66
RANGE,кВт·год
При пробігу 200 км
маса Chevrolet Ємність АКБ Ємність АКБ Ємність АКБ Ємність АКБ
Lacetti (200км) при m3 (200км) при при m3 необх. (100 км) при
електрич. (ел. без АКБ) m2 (ел. з АКБ) на 1 год. m (ел.)
m3(ел. з АКБ), кг C5, кВт·год С5(2), кВт·год C6, кВт·год С7, кВт·год
1269,22 25,78 30,05 9,03 15,03
68
Продовження таблиці 3.1
1 2 3 4 5 6
Розрахунок потужності REEV при його постійній роботі
Робота Відсоток роботи
REEV Ємність АКБ REEV від Кількість СО Витрата
2
загального часу пального
Ar3,кВт·год Сr3, кВт·год Х3, % Y3, кг/км L5,л/кВт·год
REEV 3 кВт 9,99 20,06 33,2 0,053 3,00
REEV 5 кВт 16,65 13,40 55,4 0,075 5,00
REEV 2 кВт 6,66 23,39 22,2 0,012 2,00
Розрахунки потужності REEV при його непостійній роботі
Робота Відсоток роботи
REEV Ємність АКБ REEV від заг. Кіл-сть СО Витрата
2
часу пального
Ar4,кВт·год Сr4, кВт·год Х4, % Y4, кг/км L6,л/кВт·год
REEV кВт 21,03 9,03 70,0 0,096 6,31
Необх. пот.
RANGE, кВт·год 9,03
При пробігу 100 км
Маса Ємність Ємність АКБ при
ChevroletLacetti АКБ 100 км Ємність АКБ
при m (ел (100км) при m4 (ел., з АКБ)
електрич. 4(1) m (ел., із КБ) необхідна на
без АКБ) 4 1 год
m4(ел., з АКБ), кг C8, кВт·год С9, кВт·год C10, кВт·год
1178,98 12,89 13,96 7,77
Розрахунок потужності REEV при постійній роботі
Робота Ємність АКБ Відсоток роботи Кількість СО2 Витрата
REEV REEV від пального
загального часу
Ar5, С кВт·год Х L
кВт·год r5, 5, % Y5, кг/км 7,
л/кВт·год
REEV 3 кВт 4,98 8,98 35,7 0,084 1,494
REEV 5 кВт 8,3 5,66 59,5 0,051 2,49
REEV 2 кВт 3,32 10,64 23,8 0,028 0,996
Розрахунки потужності REEV при його непостійній роботі
Робота Ємність Відсоток
REEV АКБ роботи REEV від Кіл-сть СО2 Витрата
загального часу пального
REEV, кВт Ar6, Сr6, кВт·год Х6, % Y6, кг/км L8,
кВт·год л/кВт·год
5,13 8,83 36,7 0,022 1,54
Необх.потужність 5,13
RANGE, кВт·год
Зменшення маси за рахунок використання більш легких матеріалів
При 300 км 300 км з використанням алюмінію

69
Продовження таблиці 3.1
1 2 3 4 5 6
Маса
Маса Ємність Ємність
АКБ (300км) АКБ (100км) ChevroletLacetti Ємність Ємність АКБ
ChevroletLacetti при m (ел. при m ел. (з АКБ (300 км) на 1 год при
електрич. 2(2) 2(2)
з АКБ) (ел.) алюмінієвим при m5 m5
кузовом)
m2(2), кг C2(2), кВт·год C3(2),кВт·год m5 (кг) C11(1),кВт·год С11(2),кВт·год
1359,453 48,29 16,10 1123,2 39,89 13,30
Розрахунок залежності показника СО2 від відсотка електрифікації для автомобіля з
використанням у якості сировини для кузова алюмінію (300 км)
Електрифікація К2, % 20 30 50 70 90
Показник СО2 Z2, 0,091 0,079 0,057 0,034 0,011
кг/км
Необх. пот. RANGE
Pn1, кВт·год при 8,87
непостійній роботі
При 200 км 200 км з використанням алюмінію
Ємність
Маса АКБ Ємність
АКБ (100км) Маса Ємність Ємність АКБ
ChevroletLacetti (200км) АКБ (200км) на 1 год при
електрич. при m при m2 (ел., з ChevroletLacetti
2 АКБ) електрич. при m2 (ел c m2 (ел.
(ел. з АКБ) АКБ) с АКБ)
m3 (ел. з АКБ) (кг) C5,кВт·год С5(2),кВт·год m6, кг C12(1), кВт·год С12(2),кВт·год
1269,219 30,05 15,03 1032,9 24,46 7,35
Розрахунки залежності показника СО2 від відсотка електрифікації для автомобіля з
використанням у якості сировини для кузова алюмінію (300 км)
Електрифікація К3, % 20 30 50 70 90
Показник СО2 Z3,
0,084 0,073 0,052 0,031 0,010
кг/км
Необхідна пот.
RANGE, кВт·год 7,35
при непост. роботі
При 100 км 100 км з використанням алюмінію
Ємність Ємність АКБ Маса Chevrolet Ємність АКБ Ємність
Маса Chevrolet АКБ 100 (100 км) при (100 км) при АКБ на 1 год
Lacetti електрич. км при m2 m2 (ел. з Lacetti
електрич. m2 (ел. з при m2 (ел. з
(ел. з АКБ) АКБ) АКБ) АКБ)
m4 (ел. з АКБ), кг C8,кВт·год C8, кВт·год m7, кг C13(1), С13(2),
кВт·год кВт·год
1178,98 13,96 13,96 942,71 11,16 6,72
Розрахунок залежності показника СО2 від відсотка електрифікації для автомобіля з
використанням в якості сировини для кузова алюмінію (300 км)

70
Продовження таблиці 3.1
1 2 3 4 5 6
Електрифікація, % 20 30 50 70 90
Показник
СО Z (кг/км) 0,076 0,067 0,048 0,029 0,010
2, 4
Необ. пот.
RANGE Pn3,
кВт·год при його 4,44
непост.роботі
Вихідні дані 1
Кількість теплоти, ККД Маса Маса
що виділяється
при згорянні 1 л бензинового ККД
елекродвигуна Chevrolet Маса двигуна вихлопної
АІ-95 ДВЗ Lacetti системи
G(бенз), МДж ККД ДВЗ, % ККД(електр),% m1 (бенз), кг m1(2) (двиг), кг m1(3)(вих),кг
44 0,2 0,8 1180 112 15,25
Вихідні дані 2
Маса
Маса бензобака Необхідний Маса АКБ Маса Густина
пробіг 100 км електричних
компонентів на 10кВт·год електропривода бензину
m1(4), кг S m1(5), кг m1(7), кг m1(6), кг ρ , кг/м3
бенз
10 3 23 70 23 0,75
Вихідні дані 3
Залежність Витрата
питомої витрати Кількість СО2 пального в Питома Середня Середній час
від част. оберт. в 1 л бензину "змішаному ємність АКБ швидкість
при 3000 об/хв режимі" руху руху
ge, кг/кВт·год Z L, л/100км С Vсер, км/год Tсер, сек
0,305 2,1 7,5 0,8 60 3600
Вихідні дані 4
Час руху Потужність Потужність Потужність Питома маса Витрата
RANGE RANGE RANGE заліза RANGE за 1
Т, год. Р1, кВт Р2, кВт Р3, кВт М2, г/см3 L2,л/кВт·год
5 3 5 9 7,85 0,3
Вихідні дані 5
Потужність
RANGE (при не Час руху 3 Необхідний Потужність Час руху 4 Щоденний
постійній роботі пробіг 00 км RANGE (при 200 км) запас ходу
на100 км)
Р4, кВт Т3, год S2 Р5, кВт Т4, год J, км
16,096 4 2 2 3,33 60
Вихідні дані 6
Потужність Потужність Маса
RANGE (при не Необхідний Час руху 5 (при RANGE (при кузова (без
постійній роботі пробіг х100 км 100 км) не постійній навісних Питома маса
на 200 км) роботі на елементів і алюмінію
100 км) вузлів)
Р6 (кВт) S3 Т5 (год) Р7 (кВт) М (кг) М3 (г/см3)
9,025 1 1,66 7,77 360 2,698

71
На рис. 3.1 наведено залежність кількості викидів СО2 від величини
пройденого шляху.

Рисунок 3.1 – Залежність кількості викидів СО2 від пройденого шляху

На основі виконаних розрахунків очевидно, що чим більший відсоток
електрифікації автомобіля, тим менше викидів СО2. На рис. 3.2 наведено
залежність кількості викидів СО2 від відсотка електрифікації автомобіля.

Рисунок 3.2 – Залежність кількості викидів СО2 від електрифікації автомобіля

На рис. 3.3 наведено залежність необхідної потужності від маси автомобіля.

Рисунок 3.3 – Залежність необхідної потужності від маси автомобіля
72
3.3 Методика оцінки ефективності та розрахунки параметрів REEV

За базовий автомобіль була взята Chevrolet Lacetti. У якості пального для
REEV використовується СПГ. Силові агрегати, які використовують газ у вигляді
пального, мають значно більший коефіцієнт корисної дії (ККД), на відміну від
агрегатів, що працюють лише на бензиновому пальному.
У природного газу найголовнішим компонентом є метан. Октанове число в
нього дорівнює 115–130. По даній характеристиці можна суттєво збільшити в
силовому агрегаті степінь стиснення.
Було зроблено розрахунки гібрида на основі автомобіля типу Chevrolet Lacetti
на газовому пальному. Безумовно, даний гібрид повинен виконувати норми
токсичності «Євро – 6». Результати обчислень наведено в табл. 3.2.
Таблиця 3.2 – Розрахунки параметрів, необхідних для здійснення роботи
REEV на основі Chevrolet Lacetti та з виконання норм токсичності "Євро-6"
При пробігу 300 км
1 2 3 4 5 6
Кількість Кількість кор. Кількість кор. Кількість кор. Ємність АКБ Ємність
енергії енергії ДВЗ, енергії ЕА, енергії ЕА, 100 км при АКБ при m1(2)
ДВЗ (1 км) 20% 80% 80% m (ел. з АКБ)
бенз необх. на 1год
Q , МДж Q , МДж Q3, МДж Q C
4, МДж С1, кВт·год 3(2),
1 2 кВт·год
3,366 0,673 0,842 1,052 17,531 14,076
Маса Ємність Ємність АКБ
Chevrolet m2 (ел., без при m (ел.) Маса Ємність АКБ Ємність АКБ
АКБ (300 км) необхідна на Chevrolet (300 км) при (100 км) при
Lacetti
електрич. при m (ел., 1 год. Lacetti m2(2) m2(2)
без АКБ) електрич.
m2 (ел. без C , кВт·год m2(2) (ел. з C , кВт·год
АКБ) (кг) C2, кВт·год 3 АКБ) (кг) C2(2), кВт 4
1088,750 52,594 10,519 1456,906 70,378 23,459
Розрахунок залежності показника СО2 від відсотка електрифікації.
Електриф K, % 20 30 50 70 90
Показник СО2
Z(кг/км) 0,074 0,065 0,046 0,028 0,009
Розрахунок потужності REEV при його постійній роботі
Робота Відсоток
REEV Ємність АКБ роботи REEV Кількість СО Витрата
2
від заг.часу пального
Ar, кВт·год Сr, кВт·год Х, % Y, кг/км L3, л/кВт·год

73
Продовження таблиці 3.2
1 2 3 4 5 6
REEV 3 кВт 15 55,378 21,3 0,020 4,5
REEV 5 кВт 25 45,378 35,5 0,033 7,5
REEV 9 кВт 45 25,378 63,9 0,059 13,5
Розрахунок необхідної ємності АКБ при непостійній роботі REEV
Робота Ємність АКБ Відсоток роботи Витрата
REEV REEV від заг. часу Кількість СО2 пального
Ar2,кВт·год Сr2, кВт·год X2, % Y2, кг/км L4, л/кВт·год
REEV, кВт 56,30 14,08 80,0 0,074 16,89
Необх. пот., 14,08
RANGE кВт·год
При пробігу 200 км
Ємність Ємність
Маса Chevrolet АКБ
(200км) при АКБ (200км) Ємність АКБ при Ємність АКБ
Lacetti електрич. при m m
2 (ел. з 3 необхідна на (100км) при
m3 (ел. без 1 год m (ел)
АКБ) АКБ)
m3 (ел. зАКБ),кг C5, кВт·год С5(2),кВт·год C6, кВт·год С7 (кВт·год)
1334,19 35,06 42,97 12,90 21,48
Розрахунок потужності REEV при його постійній роботі
Робота Ємність % роботи REEV Кількість Витрата
REEV АКБ від заг. часу СО2 пального
Ar3,кВт·год Сr3, кВт·год Х3, % Y3, кг/км L5, л/кВт·год)
REEV 3 кВт 9,99 32,98 23,3 0,025 3,00
REEV 5 кВт 16,65 26,32 38,8 0,035 5,00
REEV 2 кВт 6,66 36,31 15,5 0,005 2,00
Розрахунок потужності REEV при його непостійній роботі
Робота Ємність Відсоток
REEV АКБ роботи REEV від Кількість Витрата
загального часу СО2 пального
Ar4,кВт·год Сr4,кВт·год Х4, % Y4, кг/км L6,л/кВт·год
REEV, кВт 30,06 12,90 70,0 0,065 9,02
Необ. пот.
RANGE, кВт·год 12,90
При пробігу 100 км
Ємність
Маса Chevrolet АКБ Ємність АКБ Ємність АКБ при
(100км) при (100км) при m4 (ел. з АКБ)
Lacetti електрич.
m4(1)(ел. без m4(ел. з необхідна на
АКБ) АКБ) 1 год
m4 (ел. з АКБ)кг C8, кВт·год С9 (кВт·год) C10 (кВт·год)
1211,47 17,53 19,51 10,56
Робота Ємність Відсоток роботи Кількість Витрати
REEV АКБ REEV від заг. часу СО2 пального
Ar5,кВт·год Сr5, кВт·год Х5, % Y5, кг/км L7, л/кВт·год

74
Продовження таблиці 3.2
Розрахунок потужності REEV при його постійній роботі
1 2 3 4 5 6
REEV 3 кВт 4,98 14,53 25,5 0,041 1,494
REEV 5 кВт 8,3 11,21 42,5 0,024 2,49
REEV 2 кВт 3,32 16,19 17,0 0,014 0,996
Розрахунок потужності REEV при його непостійній роботі
Відсоток
Робота Ємність роботи Кількість Витрати
REEV АКБ REEV від СО2 пального
заг. часу
Ar6,кВт·год Сr6, кВт·год Х6, % Y6, кг/км L8, л/ кВт·год
REEV кВт 6,97 12,54 35,7 0,014 2,09
Необх. пот.
RANGE,кВт·год 6,97
Зменшення маси за рахунок використання більш легких матеріалів
При 300 км 300 км з використанням алюмінію
Ємність Маса
Маса Chevrolet АКБ Ємність Chevrolet
Lacetti (300км) при АКБ (100км) Lacetti Ємність АКБ Ємність
при m електрич. (з (300 км) при АКБ на
електрич. m2(2) (ел., з 2(2)
АКБ) (ел) алюмінієвим m5 1 год при m5
кузовом)
m2(2), кг C2(2),кВт·год C3(2), кВт·год m5, кг C11(1),кВт·год С11(2),кВт·год
1456,906 70,38 23,46 1220,6 58,96 19,65
Розрахунок залежності показника СО2 від відсотка електрифікації для автомобіля з
використанням у якості сировини для кузова алюмінію (300 км)
Електрифікація К2,% 20 30 50 70 90
Показник СО2
Z2, кг/км 0,062 0,054 0,039 0,023 0,008
Необх. пот.
RANGE Pn1 при 13,10
непост.роботі,
кВт·год
При 200 км 200 км з використанням алюмінію
Ємність
Маса Chevrolet АКБ (200км) ЄмністьАКБ Маса Ємність АКБ на
Lacetti електрич. при m (ел. з (100км) при m2 Chevrolet Ємність АКБ
2 Lacetti (200км) при m 1 год при m2 (ел.
2
АКБ) (ел. з АКБ) електрич. (ел. з АКБ) з АКБ)
m3 (ел. з АКБ), кг C5,кВт·год С5(2),кВт·год m6, кг C12(1),кВт·год С12(2),кВт·год
1334,188 42,97 21,48 1097,9 35,36 10,62
Розрахунки залежності показника СО2 від відсотка електрифікації для автомобіля з
використанням у якості сировини для кузова алюмінію (300 км)
Електрифікація К3, % 20 30 50 70 90
Показник
СО2 Z3, кг/км 0,056 0,049 0,035 0,021 0,007
Необх. пот.
RANGE Pn2 при
непост. роботі, 10,62
кВт·год

75
Продовження таблиці 3.2
1 2 3 4 5 6
При 100 км 100 км з використанням алюмінію
Маса Ємність
Маса Chevrolet Ємність АКБ Ємність АКБ Ємність АКБ
Lacetti електрич. при m2 (ел. з при m (ел. з Chevrolet АКБ при m2
2 на 1 год при
АКБ), 100км АКБ), 100 км Lacetti (ел. з АКБ),
електрич. m2 (ел. з АКБ)
100 км
m4 (ел. з АКБ),кг C8, кВт·год C8, кВт·год m7, кг C13(1),кВт·год С13(2),кВт·год
1211,47 19,51 19,51 975,20 15,70 9,46
Розрахунок залежності показника СО2 від відсотка електрифікації для автомобіля з
використанням у якості сировини для кузова - алюміній (300 км)
% електрифікації 20 30 50 70 90
Показник
СО2 Z4, (кг/км) 0,050 0,043 0,031 0,019 0,006
Необх. пот.
RANGE Pn3 при
непост. роботі, 6,24
кВт·год
Вихідні дані 1
Кількість
теплоти, виділена Маса Маса
при згорянні ККД ДВЗ ККД
електродвигуна Chevrolet Маса двигуна вихлопної
1 л прир. газу Lacetti системи
GСПГ, МДж ККД ДВЗ, % ККД електр, % m1(бенз), кг m1(2)(двиг), кг m1(3)(вих), кг
44 0,2 0,8 1180 112 15,25
Вихідні дані 2
Маса
Маса бака m , Необхідний Маса ел. Маса АКБ
1(4) пробіг х100 компонентів m на 10кВт·год електро- Густина СПГ
кг 1(5)
км, S кг m (кг) приводу ρ 3
(СПГ), кг/м
1(7) m1(6) (кг)
10 3 23 70 23 0,85
Вихідні дані 3
Залежність Витрата
питомої витрати Кількість СО пального в Питома Середня
2
від част. оберт. в 1л СПГ "змішаному ємність АКБ швидкість Середній час
руху
при 3000 об/хв режимі" руху
ge, кг/кВт·год Z L, л/100км С V сер, км/год Tсер, с
0,305 1,1 9 0,8 60 3600
Вихідні дані 4
Час руху Потужність Потужність Потужність Питома Витрата REEV
RANGE RANGE RANGE маса заліза за 1год
Т, год Р1, кВт Р2, кВт Р3, кВт М2, г/см3 L2, л/кВт·год
5 3 5 9 7,85 0,3
Вихідні дані 5
Потужність
RANGE (при Необхідний Потужність Час руху 4 Щоденний
непост. роботі на Час руху 3 пробіг х100 км RANGE (при 200 км) запас ходу
100 км)

76
Продовження таблиці 3.2
1 2 3 4 5 6
Р4 (кВт) Т3 (год) S2 Р5 (кВт) Т4 (год) J (км)
23,459 4 2 2 3,33 60
Вихідні дані 6
Потужність Необхідний Час руху 5 Потужність Маса Питома маса
RANGE (при пробіг х100 (при 100 км) RANGE (при кузова (без алюмінію
непостійній км непостійній начіпних
роботі на 200 роботі на елементів та
км) 100 км) вузлів)
Р6 (кВт) S3 Т5 (год) Р7 (кВт) М (кг) М3 (г/см3)
12,903 1 1,66 10,56 360 2,698

На рис. 3.4 наведено залежність кількості викидів СО2 від величини
пройденого шляху при постійній роботі REEV.

Рисунок 3.4 – Залежність кількості викидів СО2 від величини пройденого шляху
при постійній роботі Range Extender

На основі виконаних розрахунків очевидно, що чим більший відсоток
електрифікації автомобіля, тим менше викидів СО2. На рис. 3.5 наведено
залежність кількості викидів СО2 від відсотка електрифікації автомобіля.

Рисунок 3.5 – Залежність кількості викидів СО2 від величини відсотка
електрифікації автомобіля
77
На рис. 3.6 наведено залежність необхідної потужності REEV від маси
автомобіля. При зменшенні маси автомобіля необхідна потужність REEV
зменшується.

Рисунок 3.6 – Залежність необхідної потужності від маси автомобіля

Висновки до третього розділу

Розрахунки REEV проводилися для автомобіля Chevrolet Lacetti. В
розрахунках необхідної потужності REEV були зроблені зміни максимального
пробігу, маси автомобіля, різних видів пального та режимів роботи самого REEV.
На основі проведених розрахунків можна стверджувати:
− найбільш відповідним паливом для автомобілів є СПГ, який на цей час
частково використовується в усьому світі;
− при використанні REEV з врахуванням його максимального пробігу
300 км і непостійній роботі самого двигуна автомобіль виконує норму
токсичності Євро-6;
− при використанні REEV показники СО2, витрата пального електромобіля
зменшуються в 4 рази, у порівнянні зі звичайним автомобілем;
− автомобіль з двигуном REEV є електромобілем, тому що він використовує
тільки електротягу.

78
ВИСНОВКИ

На основі проведених досліджень були вирішені наступні задачі:
1. У найближчі 10-12 років прогнозується значне збільшення обсягу
продажів, які можуть сягнути приблизно половини від продажів всіх нових
легкових автомобілів.
2. Розроблено моделі основних вузлів Chevy Volt Gen II з використанням
Matlab і Simulink та вхідних параметрів, наданих GM. Перевірка кожної
розробленої підсистеми та загальної моделі була проведена з використанням
даних тестування ANL.
Основні результати:
− розроблено динамічну модель літій-іонної АКБ на основі методу
еквівалентної схеми. Вхідні параметри моделі опору та ємності як функції стану
заряду АКБ та температури АКБ були надані GM;
− реалізовано статичні моделі електродвигуна, інвертора TPIM, додаткового
насоса трансмісії;
− модель була перевірена при трьох режимах руху ЕА та передбачає
загальне споживання енергії з похибкою менше ніж 5 %.
3. Визначено, що коли батарея нагрівається понад 33 0C, запускається
термічне охолодження, щоб підтримувати АКБ в оптимальному температурному
діапазоні. Компресор HVAC відводить теплоту від АКБ за рахунок охолоджуючої
рідини та таким чином сприяє швидкому відведенню теплоти від АКБ.
4. Досліджено, що при холодних умовах навколишнього середовища АКБ
необхідно нагріти до оптимальної температури, щоб запобігти високому
внутрішньому опору при низькій температурі АКБ. Для нагріву АКБ
використовується електронагрівач.
5. Виконано розрахунки електромобіля з REEV на основі автомобіля
Chevrolet Lacetti. В розрахунках необхідної потужності REEV були зроблені зміни
максимального пробігу, маси автомобіля, різних видів пального та режимів
роботи самого REEV. Результати розрахунків:
− при використанні автомобілем СПГ, кількість викидів СО2 менша, ніж при
79
використанні бензину;
− при використанні REEV з врахуванням його максимального пробігу
300 км і непостійній роботі ДВЗ, автомобіль виконує норму токсичності Євро-6;
− при використанні REEV показники СО2 зменшуються в 4 рази, у
порівнянні зі звичайним автомобілем;
− автомобіль з двигуном REEV є електромобілем, тому що він використовує
тільки електротягу.
80
ПЕРЕЛІК ДЖЕРЕЛ ПОСИЛАННЯ

1. Wolschendorf, J., Rzemien, K., and Gian, D., "Development of Electric
and Range-Extended Electric Vehicles Through Collaboration Partnerships," SAE Int.
J. Passeng. Cars - Electron. Electr. Syst. 3(2):215-219, 2010,
https://doi.org/10.4271/2010-01-2344.
2. Bassett, M., Thatcher, I., Bisordi, A., Hall, J. Et al., “Desig nofade dicate
drangeextenderengine,”Sae technical paper 2011-01-0862, 2011, doi:10.4271/2011-01-
0862.
3. The Electric Vehicle Outlook is Bloomberg NEF //2020 Bloomberg
Finance L.P. URL: https://about.bnef.com/electric-vehicle-outlook (accessed on 15
October 2020)
4. Hooftman, N., In-Life Range Modularity for Electric Vehttpss: The
environmental impact of arange-extender trailer system [Electronic resource]
/Nilshooftman[etal.]//Appl.Sci..–2018.–Vol.8(7).–№1016.–MDPI,2020–Режим
доступу: https://www.mdpi.com/2076-3417/8/7/1016.
5. Bassett, M., Fraser, N., Brooks, T., Taylor, G. et al., “A Study of Fuel
Converter Requirements for an Extended-Range Electric Vehicle,” SAE Int. J. Engines
3(1):631-654, 2010, doi: 10.4271/2010-01-0832.
6. Bassett, M., Thatcher, I., Bisordi, A., Hall, J. et al., “Design of a Dedicated
Range Extender Engine,” SAE Technical Paper 2011-01-0862, 2011, doi:
10.4271/2011-01-0862.
7. Bassett, M., Hall, J., Oudenijeweme, D., Darkes, D. et al., “The Development
of a Dedicated Range Extender Engine,” SAE Technical Paper 2012-01-1002, 2012,
doi: 10.4271/2012-01-1002.
8. The Electric Vehicle Outlook is Bloomberg NEF // 2020 Bloomberg
Finance L.P. URL: https://about.bnef.com/electric-vehicle-outlook (accessed on 15
Marchttps1).
9. Office of Transportation and Air Quality U.S. Environmental Protection
Agency. Draft Technical Assessment Report: Midterm Evaluation of Light-Duty Vehicle
Greenhouse Gas Emission Standards and Corporate Average Fuel Economy Standards
81
for Model Years 2022-2025".
10. United States Environmental Protection Agency. \Green Vehicle Guide".
2017.
11. National Research Council, 2015. Cost, Effectiveness, and Deployment of
Fuel Economy Technologies for Light-Duty Vehicles. National Academies Press.
12. Wirasingha, S.G., Schofield, N. and Emadi, A., 2008, September. Plug-in
hybrid electric vehicle developments in the US: Trends, barriers, and economic
feasibility. In Vehicle Power and Propulsion Conference, 2008. VPPC'08. IEEE (pp. 1-
8). IEEE.
13. Frieske, B., Kloetzke, M. and Mauser, F., 2013, November. Trends in vehicle
concept and key technology development for hybrid and battery electric vehicles. In
Electric Vehicle Symposium and Exhibition (EVS27), 2013 World (pp. 1-12). IEEE.
14. Wittmann, Jochen. "Electrification and Digitalization as Disruptive Trends:
New Perspectives for the Automotive Industry?." In Phantom Ex Machina, pp. 137-159.
Springer, Cham, 2017.
15. Conlon, B., Blohm, T., Harpster, M., Holmes, A. et al., "The Next Generation
“Voltec” Extended Range EV Propulsion System," SAE Int. J. Alt. Power. 4(2):2015,
doi:10.4271/2015-01-1152.
16. Jurkovic, S., Rahman, K., Patel, N. and Savagian, P., 2015. Next generation
voltec electric machines; design and optimization for performance and rare-earth
mitigation. SAE International Journal of Alternative Powertrains, 4(2), pp.336-342.
17. Gao, D.W., Mi, C. and Emadi, A., 2007. Modeling and simulation of electric
and hybrid vehicles. Proceedings of the IEEE, 95(4), pp.729-745.
18. Halbach, S., Sharer, P., Pagerit, S., Rousseau, A. et al., "Model Architecture,
Methods, and Interfaces for Efficient Math-Based Design and Simulation of Automotive
Control Systems," SAE Technical Paper 20100241,2010, https://doi.org/10.4271/2010-
01-0241.
19. Namdoo Kim, Michael Duoba, Namwook Kim, and Aymeric Rousseau.
Validating Volt PHEV model with dynamometer test data using Autonomie". SAE, Int.
J. Passeng. Cars - Mech. Syst, 2013.
20. Namwook Kim, Aymeric Rousseau, Daeheung Lee, and Henning Lohse-
82
Busch,Thermal Model Development and Validation for 2010 Toyota Prius". SAE
Technical Paper, doi:10.4271/2014-01-1784, 2014.
21. K. B. Wipke, M. R. Cuddy, and S. D. Burch,,BADVISOR 2.1: A user-friendly
advanced powertrain simulation using a combined backward/forward approach, [IEEE
Trans.Vehicular Technol., vol. 48, no. 6,pp. 1751–1761, Nov. 1999.
22. PSAT Documentation. http://www.transportation.anl.gov/software/ PSAT
23. Powell, B.K., Bailey, K.E. and Cikanek, S.R., 1998. Dynamic modeling and
control of hybrid electric vehicle powertrain systems. IEEE Control Systems, 18(5),
pp.17-33.
24. Butler, K.L., Ehsani, M. and Kamath, P., 1999. A Matlab-based modeling and
simulation package for electric and hybrid electric vehicle design. IEEE Transactions on
vehicular technology, 48(6), pp.1770-1778.
25. Tremblay, O., Dessaint, L.A. and Dekkiche, A.I., 2007, September. A generic
battery model for the dynamic simulation of hybrid electric vehicles. In Vehicle Power
and Propulsion Conference, 2007. VPPC 2007. IEEE (pp. 284-289). Ieee.
26. Chan, C.C., 2007. The state of the art of electric, hybrid, and fuel cell vehicles.
Proceedings of the IEEE, 95(4), pp.704-718.
27. Knauff, M.C., Dafis, C.J., Niebur, D., Kwatny, H.G., Nwankpa, C.O. and
Metzer, J., 2007, May. Simulink model for hybrid power system test-bed. In Electric
Ship Technologies Symposium, 2007. ESTS'07. IEEE (pp. 421-427). IEEE.
28. Kim, Y., Siegel, J.B. and Stefanopoulou, A.G., 2013, June. A computationally
efficient thermal model of cylindrical battery cells for the estimation of radially
distributed temperatures. In American Control Conference (ACC), 2013 (pp. 698-703).
IEEE.
29. Weichao Zhuang, Liangmo Wang, Xiaowu Zhang, Daofei Li, and Yin. “Mode
shift map design and integrated energy management control of a multi-mode hybrid
electric vehicle”. Applied Energy, 10.1016/j.apenergy.2017.07.059, 2017.
30. JEONG, J., Choi, S., Kim, N., Lee, H. et al., “Model Validation of the
Chevrolet Volt 2016,” SAE Technical Paper 2018-01-0420, 2018, doi:10.4271/2018-01-
0420.
31. Buford, Keith, Jonathan Williams, and Matthew Simonini. Determining most
83
energy efficient cooling control strategy of a rechargeable energy storage system. No.
2011-01-0893. SAE Technical Paper, 2011.
32. Zhang, Xiaoqiang, Weiping Zhang, and Geyang Lei. "A review of li-ion
battery equivalent circuit models." Trans. Electr. Electron. Mater 17 (2016): 311-316.
33. He, Hongwen, Rui Xiong, and Jinxin Fan. "Evaluation of lithium-ion battery
equivalent circuit models for state of charge estimation by an experimental approach."
Energies 4, no. 4 (2011): 582-598

Репозиторій ЧДТУ