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Abstrait

Évaluation des émissions et de la sensibilité des gains économiques pour les groupes motopropulseurs de véhicules électriques hybrides rechargeables en série pour les applications d'autobus urbains

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

À partir de l'espace de conception exploré par les auteurs pour les autobus urbains à véhicules électriques hybrides rechargeables à architecture de série, une conception de groupe motopropulseur et de commande est sélectionnée pour offrir un rapport bénéfice/investissement maximal. Une analyse de sensibilité est effectuée pour cette configuration de groupe motopropulseur. Paramètres du véhicule (y compris la masse du véhicule, le coefficient de traînée, le coefficient de résistance au roulement), les paramètres d'utilisation (cycle de conduite, kilomètres annuels parcourus, nombre de recharges par jour, courant de recharge et température de la batterie) et les paramètres économiques (prix du carburant, moteur). la consommation de carburant. Il est démontré que la température de la batterie a l'impact le plus significatif, en particulier sur le nombre de remplacements de batterie et la valeur actuelle nette et, en tant que telle, doit être bien contrôlée dans la pratique. Il est démontré que pour maintenir la batterie à 20 °C, pour des températures ambiantes comprises entre 25 °C et 45 °C, un excès de carburant de 0,8 à 1,8 % est nécessaire sur tous les cycles de conduite pour la configuration de groupe motopropulseur de bus de transport en commun de véhicule électrique hybride rechargeable considérée. De plus, les émissions du puits à la roue des principaux polluants résultant de l'utilisation de ce bus de transport en commun à véhicule électrique hybride rechargeable en Indiana et en Californie sont calculées et comparées à celles du bus de transport en commun conventionnel , à l'aide du GREET (Greenhouse Gases, Regulated Emissions and Energy). Avec une seule charge de nuit, l'autobus de transport en commun à véhicule électrique hybride rechargeable fonctionnant en Indiana ou en Californie produit 50 % de CO2 et d'autres gaz à effet de serre en moins par rapport à un autobus de transport en commun conventionnel . L'hybridation électrique rechargeable des autobus urbains est étudiée et expérimentée dans le monde entier. L'un des principaux défis de la gestion des coûts du cycle de vie de ces autobus est de minimiser le nombre de remplacements nécessaires d'une batterie de taille raisonnable pendant la durée de vie du véhicule. L'état de santé et les habitudes d'utilisation des batteries affectent le nombre de remplacements et les coûts du cycle de vie du véhicule électrique hybride rechargeable (PHEV). Ceux-ci sont à leur tour régis par des paramètres liés au véhicule tels que la masse du véhicule, la résistance aérodynamique et la résistance au roulement ; exploiter un tel
comme cycle de conduite, les kilomètres parcourus quotidiennement par le véhicule, le nombre de charges dans une journée, l'amplitude du courant de charge ; et les conditions de fonctionnement de la batterie comme la température de fonctionnement. De plus, les paramètres économiques tels que les prix du carburant, de la batterie et du moteur affectent les coûts d’exploitation du véhicule. Par conséquent, l’effet de la variation de ces paramètres doit être étudié pour permettre une sélection robuste de la conception du groupe motopropulseur. Quelques études ont effectué une analyse de sensibilité des coûts du cycle de vie des véhicules électriques hybrides légers (HEV), des PHEV et des véhicules électriques (VE). Tseng et al.1 ont varié les kilomètres annuels des véhicules pour différentes technologies électriques hybrides légères pour conclure que des kilomètres annuels plus élevés mènent à une meilleure faisabilité des hybrides. Les prix des composants, le prix du carburant et les kilomètres parcourus par les véhicules ont été variés dans Lin et al.2 pour comprendre leur impact sur les coûts du cycle de vie d'un VUS électrique hybride. Il a été démontré que le faible coût du moteur, le prix élevé de l’essence et le kilométrage élevé des véhicules augmentaient la faisabilité du HEV. Le remplacement de la batterie n'a pas été pris en compte dans ces études. Des études telles que Shiau et al.3 ont effectué des analyses de sensibilité plus détaillées en faisant varier le poids de la batterie, la distance entre les charges, le prix de l'électricité, le prix de l'essence, le taux d' mise à jour, le coût de la batterie, la taxe carbone, l'évolution de l'état de charge (SOC), etc. En revanche, les PHEV lourds, tels qu’un autobus urbain PHEV, peuvent nécessiter plusieurs remplacements de batterie en raison d’une utilisation plus agressive de la batterie. Cela affecte en outre les coûts du cycle de vie et la période de récupération (PBP). Il est donc nécessaire de comprendre l’impact des changements dans le fonctionnement des véhicules et des scénarios économiques sur l’utilisation et les coûts des batteries.