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概要

公共バス用途の直列プラグインハイブリッド電気自動車パワートレインの排出量と経済的利益の感度の評価

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

著者らがシリーズアーキテクチャのプラグインハイブリッド電気自動車の公共バス用に調査した設計空間から、投資比率に対する最大のメリットを提供する 1 つのパワートレインと制御設計が選択されました。このパワートレイン構成に対して感度分析が実行されます。車両パラメータ (車両質量、抗力係数、転がり抵抗係数を含む)、使用パラメータ (ドライブサイクル、年間車両走行距離、1 日の再充電回数、再充電電流、およびバッテリー温度)、および経済パラメータ (燃料価格、モーター価格、およびバッテリー価格) を変更して、必要なバッテリー交換回数、正味現在価値、回収期間、および燃料消費量の削減への影響を把握します。バッテリー温度は、特にバッテリー交換回数と正味現在価値に最も大きな影響を与えるため、実際には適切に制御する必要があることが示されています。周囲温度が 25 ℃ ～ 45 ℃ の場合、バッテリーを 20 ℃ に維持するには、検討対象のプラグインハイブリッド電気自動車の公共バスのパワートレイン構成では、すべてのドライブサイクルにわたって 0.8 ～ 1.8% の過剰燃料が必要であることが示されています。さらに、インディアナ州とカリフォルニア州でこのプラグインハイブリッド電気自動車の公共交通バスを使用することで生じる基準汚染物質のウェルツーホイール排出量が、GREET (温室効果ガス、輸送における規制排出およびエネルギー使用) モデルを使用して計算され、従来の公共交通バスと比較されます。インディアナ州またはカリフォルニア州で運行されるプラグインハイブリッド電気自動車の公共交通バスは、一晩の充電で、従来の公共交通バスと比較して CO2 およびその他の温室効果ガスを 50% 削減します。公共交通バスのプラグイン電気ハイブリッド化は、世界中で研究および実験されています。このようなバスのライフサイクルコストを管理する上での重要な課題の 1 つは、車両の寿命中に適切なサイズのバッテリーの交換回数を最小限に抑えることです。バッテリーの状態と使用パターンは、プラグインハイブリッド電気自動車 (PHEV) の交換回数とライフサイクルコストに影響します。これらは、車両質量、空気抵抗、転がり抵抗などの車両関連のパラメータによって左右されます。
車両のコストに影響を与える要因としては、ドライブサイクル、1 日の走行距離、1 日の充電回数、充電電流の振幅、動作温度などのバッテリー動作条件などがあります。さらに、燃料、バッテリー、モーター価格などの経済的パラメーターも車両の運用コストに影響します。したがって、堅牢なパワートレイン設計の選択を可能にするには、これらのパラメーターの変化の影響を研究する必要があります。いくつかの研究では、小型ハイブリッド電気自動車 (HEV)、PHEV、電気自動車 (EV) のライフサイクル コストの感度分析が行われています。Tseng ら 1 は、さまざまな小型ハイブリッド電気技術の年間走行距離を変えて、年間走行距離が長いほどハイブリッドの実現可能性が高くなるという結論を出しました。Lin ら 2 は、部品価格、燃料価格、走行距離を変えて、ハイブリッド電気 SUV のライフサイクル コストへの影響を理解しました。モーター コストが低く、ガソリン価格が高く、走行距離が長いと、HEV の実現可能性が高くなることが示されました。これらの研究では、バッテリー交換は考慮されていません。 Shiau ら 3 などの研究では、軽量車両のバッテリー重量、充電間隔、電気料金、ガソリン料金、割引率、バッテリーコスト、炭素税、充電状態 (SOC) の変動などを変化させ、車両寿命中に最大 1 回のバッテリー交換を考慮した、より詳細な感度分析が行われています。一方、PHEV トランジットバスなどの大型 PHEV では、バッテリーの使用頻度が高いため、複数回のバッテリー交換が必要になる場合があります。これは、ライフサイクルコストと回収期間 (PBP) にさらに影響します。したがって、車両の運用と経済シナリオの変化がバッテリーの使用率とコストに与える影響を理解する必要があります。