CC BY
22
УДК 629.3 DOI: 10.30977/АТ.2219-8342.2019.45.0.31
РОЗРАХУНОК ЕНЕРГОеМНОСТ1 ТЯГОВИХ АКУМУЛЯТОРНИХ БАТАРЕЙ ДЛЯ ЕЛЕКТРИЧНИХ ТРАНСПОРТНИХ ЗАСОБ1В
Смирнов О. П.1, Борисенко А. О.1, Марченко А. В.1 1Харк1вський нацюнальний автомоб1льно-дорожн1й ун1верситет
Анотаця. Стаття присвячена проблемi тдвищення екологгчно! безпеки електричних транспортних засоб1в та зниження витрат енергоноспв на гх рух. Мета досягаеться за рахунок обгрунтування енергоемностi тягових акумуляторних батарей для живлення електроприводiв гiбридних транспортних засобiв, гiбридних електромобмв, електромобтв. Проведений розра-хунок енергоемностi та вiдповiдноi маси тягових акумуляторних батарей, яю можна викори-стовувати для живлення електроприводiв легкових транспортних засобiв. Проведений аналiз отриманих даних з характеристиками акумуляторiв реальних електричних транспортних за-собiв, як обрат за аналоги.
Ключовi слова: енергоемтсть, тягова акумуляторна батарея, електромобть, гiбридний електромобть, гiбридний транспортний зааб, електропривод, режим «тшьки електрика».
Вступ
Свгговий ринок електромобшв с^мко зростае. Зважаючи на те, що ще 20 роюв тому електромобшьний 6i3Hec не розглядався як перспективний, то сьогодш з упевненютю можна сказати, що майбутне саме за елект-ричними транспортними засобами.
Дослщницька компашя Bloomberg NEF опублшувала прогноз розвитку сегмента еле-ктромобшв. Зпдно з ним зараз експлуату-ються майже 5 млн електричних транспортних засобiв. Тшьки у 2019 р. планують реалiзувати 2,6 млн електромобшв, що збь льшить !х загальну юльюсть до 7,6 млн оди-ниць. Таким чином, зростання ринку складе 40 %, в порiвняннi з 2018 р. 1нвестици в роз-виток електричних транспортних засобiв що-рiчно збiльшуються вдвiчi. Бiльшiсть кра!н зацiкавленi в еколопчно чистих видах транспорту i стимулюють !х розвиток [1, 2].
Мета i постановка завдання
Метою роботи е тдвищення економiчно-ст та екологiчностi електричних транспортних засобiв за рахунок визначення необхщ-но! енергоемностi та вщповщно! маси тягових акумуляторних батарей (ТАБ).
Для досягнення поставлено1 мети необ-хщно виршити таку основну задачу: провести розрахунок та обгрунтування енергоемно-стi та вщповщно! маси ТАБ, яю використовуються для живлення електроп-риводiв транспортних засобiв: електромобь лiв, гiбридних електромобiлiв, гiбридних транспортних засобiв.
У даному дослiдженнi проведено обгрунтування енергоемносп та вщповщно! маси ТАБ для електричних транспортних засобiв, привод яких мае режим «тшьки електрика». Перспективними пбридними транспортними засобами е ri, якi здатш накопичувати енер-гiю в ТАБ вщ стацiонарних джерел електри-чно! енергп, так звана система Plug-in Hybrid Vehicle (PHV) [3].
Пюля розрахунку основних характеристик ТАБ електричних транспортних засобiв проведено порiвняльний аналiз отриманих ре-зультатiв з характеристиками ТАБ реальних електричних транспортних засобiв, яю обра-но за аналоги, та обгрунтування !х енергоемносп.
Проведене дослiдження дозволяе визна-чити перспективнi енергетичнi та масовi характеристики ТАБ електричних транспортних засобiв. Актуальнiсть проведеного дослщження полягае у визначеннi та обгрун-туваннi енергоемностi та маси ТАБ окремо для електромобшв, пбридних електромобь лiв та гiбридних транспортних засобiв.
Анал1з публжацш
На сучасному етапi розвитку науки i тех-нiки проблема створення екологiчно чистих та енергозбертаючих транспортних засобiв виршуеться за рахунок застосування елект-ропривода, який отримуе живлення вщ енер-гоемних ТАБ. До електричних транспортних засобiв вiдносяться не тiльки електромобш, але й гiбриднi транспортнi засоби та пбридш електромобiлi [4, 5].
Згщно з Правилами СЕК ООН № 8305:2005, IDT «Сдиш техшчш приписи щодо офiцiйного затвердження колюних транспортних 3aco6iB стосовно викидiв забруднюва-льних речовин залежно вщ палива, необхщ-ного для двигушв» загальне визначення гiбридних транспортних засобiв:
- «пiд гiбридним транспортним засобом (ГТЗ)» маеться на увазi транспортний засiб, що мае не менше двох рiзних перетворювачiв енергп i двох рiзних (бортових) систем аку-мулювання енерги для цшей приведення до руху транспортного засобу;
Таблиця 1 - Приклад вибору робочих режимiв
Обгрунтування аналогiв транспортних засоб1в
Типовим представником гiбридного транспортного засобу е рiзнi модифшацп автомо-бiля Toyota Prius, тому оберемо його як аналог. Основна щея пбридизацп полягае у тому, що автомобшь мае два рiзних джерела мехашчно! енергп (двигун внутршнього зго-ряння та електропривод). яю синергетично оптимiзованi як для прискорення, так i рiв-номiрного руху [7].
Слiд визначити, що двигун внутршнього згоряння (ДВЗ) в автомобшях, з одного боку, повинен забезпечувати достатню потужнiсть для декшькох секунд прискорення та тдтри-мувати крейсерську швидкiсть на автострадi i при цьому економiчно працювати. Тому великий об'ем ДВЗ, необхщний для iнтенси-вного прискорення, стае перешкодою на тра-сi, тому що ДВЗ меншого об'ему е бшьш економiчно ефективним i iдеально тдходить для замiського циклу. Використання пбрид-них силових установок задовольняе щ про-тирiччя.
Для пiдвищення економiчностi та еколоп-чно! чистоти транспортних засобiв на кафед-рi автомобшьно! електронiки ХНАДУ ство-рений експериментальний пбридний транспортний засiб на базi ЗАЗ Ланос Пiкап, який також обраний як аналог. Пбридний
- «тд пбридним електромобiлем (ГЕМ)» маеться на увазi транспортний засiб, який для цшей приведення цього транспортного засобу до руху мехашчним способом вико-ристовуе енерпю з наступних двох бортових джерел акумульовано! електрично! енергп / потужностi: споживане паливо та при-стрiй для акумулювання електрично! енергп / потужносп (наприклад, батарея, конденсатор, маховик / генератор тощо)" [6].
У табл. 1 наведено нормування робочих режимiв пбридних транспортних засобiв для визначення паливно! та енергетично! еконо-мiчностi [6].
ЗАЗ Ланос Пшап застосовуе електричний двигун потужнютю 15 кВт, ТАБ включае 20 послiдовно з'еднаних лiтiй-залiзо-фосфатних акумуляторiв TS-LFP90AHA, за-гальна енергоемнють яких дорiвнюе 5,76 кВт-год. Маса блоку ТАБ при цьому не перевищуе 65 кг. На кафедрi автомобшьно! електрошки ХНАДУ проведенi натурш ви-пробування гiбридного ЗАЗ Ланос Пшап у реальних умовах експлуатацп. Основнi тех-нiчнi характеристики автомобшя:
- пробiг у режимi «тшьки електрика» - до 40 км;
- швидюсть у режимi «тшьки електрика» - до 40 км/год;
- середня витрата палива у «пбридному» режимi при дальносп пробiгу до 60 км - до 3,8 л/100 км;
- витрата електрично^' енерги у режимi «тiльки електрика» в мiських умовах руху -13 кВт-год/100 км;
- час заряду ТАБ вщ стандартно! електри-чно! мережi 220 В, 50 Гц - до 4 год [8].
Компашя General Motors (США) виготов-ляе пбридний електромобшь Chevrolet Volt, який презентуеться як електромобшь iз збь льшеним пробiгом (Extended-Range Electric Vehicle (E-REV)), який обраний за аналог. Автомобшь Chevrolet Volt, в^^зняеться вiд Toyota Prius тим, що завжди працюе в режимi
Гiбриднi режими Заряд ^^ батаре! Т1льки електрика Пбридний режим Тшьки паливо Пбридний режим Тшьки електрика Тшьки паливо Пбридний режим Пбридний режим (спортивний, економ1чний, м1ський, позам1ський)
Умова А Повна зарядка Пбридний режим Пбридний режим Пбридний режим Пбридний режим з переважним споживанням електроенергп
Умова В М1н1мальна зарядка Пбридний режим Споживання палива Споживання палива Режим з переважним використанням палива
«тшьки електрика». При по!здках на вщсташ до 85 км Chevrolet Volt використовуе елект-роенергiю, що накопичена у ТАБ. Для пода-льшого руху пiдключаеться система ДВЗ-генератор, яка виробляе електричну енерпю для електроприводу автомобiля [9].
Як аналог електромобшя обраний най-бiльш розповсюджений електромобiль Nissan Leaf, а саме нова його модифшащя, що оснащена новою ТАБ енергоемнютю 40 кВттод. Заряджати акумулятор можна вщ електрично! мережi 220 В (тривалють заряду до 12 год), або вщ швидкюно! зарядно! стан-цп (тривалiсть заряду до 80 % складае 40 хв.) [10].
Таким чином, як аналоги розрахунку обе-ремо електричш транспортш засоби: елект-ромобiль Nissan Leaf, гiбридний електромо-бiль Chevrolet Volt та пбридний транспортний засiб Toyota Prius та експери-ментальний гiбридний транспортний зашб ЗАЗ Ланос Пiкап.
Початковi даш для розрахунку
Як початковi даш приймемо середш тех-нiчнi характеристики юнуючих електричних транспортних засобiв та ТАБ:
- споряджена маса транспортного засобу, m = 1500 кг;
- дiапазон пробку в режимi «тiльки електрика» гiбридного транспортного засобу, ^ГТЗ вiд 10 до 50 км;
- дiапазон пробку в режимi «тiльки електрика» пбридного електромобiля, SrE вiд 50 до 120 км;
- дiапазон пробiгу електромобiля, SE вiд 120 км до 800 км.
Для розрахунку як приклад приймемо те-хнiчнi характеристики ТАБ електромобшя Nissan Leaf 2018 р. випуску [7]:
- енергоемнють ТАБ, WLeaf = 40 кВт-год;
- маса ТАБ, тТАБ Leaf = 300 кг;
- проб^ за новим европейським !здовим циклом New European Driving Cycle (NEDC) на одному заряда SNEDC_Leaf = 378 км.
Розрахунок характеристик ТАБ для електричних транспортних засобiв
На початку проведемо розрахунок пито-мо! енергоемносп ТАБ, яку можна застосо-вувати для живлення електропривода елект-ричного транспортного засобу, кВт-год/кг:
En =-
W
Leaf
m.
(1)
де En - питома енергоемнiсть ТАБ електрич-ного транспортного засобу, кВттод/кг; WLeaf - емнiсть ТАБ електромобiля Nissan Leaf, кВт-год; тТАБ Leaf - маса ТАБ електромобшя Nissan Leaf, кг.
Таким чином, питома енергоемнють ТАБ, яку можна використовувати для електричних транспортних засобiв, дорiвнюе
0,133 кВттод/кг.
Проведемо розрахунок енергп, яка потрь бна для подолання 100 км шляху за циклом NEDC електричним транспортним засобом зi спорядженою масою 1500 кг, кВттод/100 км:
E,,,. = -
W
Leaf
S,
•100.
(2)
'NEDC _ Leaf
де Екм - питома енергоемнють ТАБ електри-чного транспортного засобу, кВт-год/км; S neDC Leaf - пробiг за циклом NEDC, км.
Енерпя, яка потрiбна для подолання 100 км шляху електричним транспортним засобом, дорiвнюе 10,6 кВт-год.
Розрахунок енергоемносп ТАБ окремо для електромобшя, пбридного електромобшя та пбридного транспортного засобу, згщно з визначеними початковими даними, проведе-мо за формулою, кВт-год:
E = E • S =
^ ^км °
W
Leaf
S
•S
(3)
NEDC _ Leaf
де E - енергоемнють ТАБ електричних транспортних засобiв, кВттод; Екм - енерпя, яка потрiбна для подолання 1 км шляху електричним транспортним засобом; S - вщповщ-ний проб^ електричного транспортного засобу в режимi «тшьки електрика», км.
Результати розрахунку мтмально! та максимально! енергоемносп ТАБ пбридного транспортного засобу, пбридного електромобшя та електромобшя, що проведен за формулою (3), зведеш до табл. 2.
Таблиця 2 - Результати розрахунку енергоемносп ТАБ електричних транспортних засоб1в
ТАБ _ Leaf
Електричш транспортш засоби Мшмальна ене-ргоемшсть, кВт-год Максимальна енергоемшсть, кВт-год
Пбридний транспортний зааб 1,06 5,30
Пбридний електромобшь 5,30 12,72
Електромобшь 12,72 84,80
Вщомо, що величина енергоемностi ТАБ прямо пропорцшно впливае на масу акуму-ляторно! батаре!. Тому проведемо розраху-нок маси ТАБ окремо для електромобшя, ri-бридного електромобшя та пбридного транспортного засобу зпдно з визначеною енергоемнiстю (див. табл.. 1).
Маса ТАБ вщповщних електричних транспортних засобiв тТАБ визначимо за формулою, кг:
W
Leaf
E S
• S
NEDC _ Leaf
m,
ТАБ _ Leaf
E
W
Leaf
S
• S . (4)
NEDC _Leaf
m
ТАБ _Leaf
Результата розрахунку мтмально! та максимально! маси ТАБ, пбридного транспортного засобу, пбридного електромобшя та електромобшя, що проведет за формулою (4), зведеш до табл. 3.
Таблиця 3 - Результати розрахунку маси ТАБ електричних транспортних засоб1в
Електричн1 транспортш засоби М1н1мальна маса батаре!, кг Максимальна маса батаре!, кг
Пбридний транспор-тний зааб 8 40
Пбридний електромоб1ль 40 95
Електромоб1ль 95 636
Таким чином проведений розрахунок ене-ргоемносп та маси тягових акумуляторних батарей окремо для електромобшя, пбридного електромобшя та пбридного транспортного засобу. Проведений розрахунок маси ТАБ пбридного транспортного засобу, пбридного електромобшя та електромобшя не враховуе масу системи охолодження акумуляторно! батаре!, тому реальш значення для кожного електричного транспортного засобу можуть незначно в^^зняться вщ отриманих за тд-рахунком (табл. 3).
Аналiз результат розрахунку
Отримаш результати розрахунку (див. табл. 2, 3) не завжди корелюють з характеристик ТАБ реальних електричних транспортних засобiв, як обраш за аналоги.
Наприклад, маса батаре! автомобшя Toyota Prius рiзних поколiнь складае вiд 45 до 80 кг, а енергоемнють вщ 1,31 до
4,4 кВт-год. Розрахунок енергоемностi ТАБ гiбридного транспортного засобу практично ствпадае з енергоемшстю ТАБ Toyota Prius, але маса отримана рiзна. Це пов'язано з тим, що в бшьшосп модифшацш Toyota Prius (крiм Toyota Prius PHV) застосовуеться ш-кель-метал-гiдридна ТАБ, а не лтй-юнна
[7].
Ншель-метал-гщридна ТАБ Toyota Prius ви-конуе функцi! буфера енергi! та використовуе максимум 40 % свое! емносп, тому не завжди ефективно працюе для руху у режимi «тшьки електрика». Це пов'язано з тим, що розробник ТАБ, фiрма Panasonic, при такому режимi ро-боти надае гарантiю на 5 млн цикшв заряд-розряд. Експериментальнi дослщження, що отриманi фахiвцями корпорацi! Toyota, пока-зують, що ТАБ у такому режимi може подо-лати 290 тис. км без попршення робочих характеристик. Крiм того, система керування пбридною силовою установкою тдтримуе як оптимальний рiвень заряду, так i оптима-льну температуру батаре!. Обидвi цi функцi! тдтримують довготривалий термiн служби ТАБ.
Експериментальнi дослщження автомобь ля Toyota Prius, яю проводили автори дослi-дження, дозволяють зробити висновки, що ТАБ у складi гiбридно! силово! установки Toyota Hybrid System розроблена не для пе-ресування автомобшя в режимi «тшьки елек-трика», а служить енергетичним демпфером та призначена для накопичення енергп, що видшяеться як вщ енергi!, яка виробляеться ДВЗ, так i вiд системи рекуперацп гальмiвно! енергi!. Якщо працюе ДВЗ, то частина енергп через перетворювач напруги заряджае ТАБ. А у процеш гальмування, тяговий електрич-ний двигун переходить у генераторний режим та через перетворювач напруги теж за-ряджае батарею. Якщо автомобшь не рухаеться, ДВЗ заглушений, то енерпя ТАБ витрачаеться тiльки на сервюш функцi!: клi-мат-контроль, осв^лення, ходовi вогнi та на iншi споживачi електрично! енергi! [10].
Як показуе практика, лтй-юнш акумуля-тори е самими ефективними для електричних транспортних засобiв. Тому модифiкацiя ав-томобшя Toyota Prius, що випускаються з 2010 p., комплектуеться лтй-юнними ТАБ, яю можуть заряджатися вiд стацюнарних джерел електроенергi! (система plug-in hybrid). При цьому проб^ автомобiля у ре-жимi «тiльки електрика» збшьшуеться з 2 до 26 км [8].
тТАБ ~
Проведеш розрахунки енергоемностi тя-гових акумуляторних батарей практично тд-тверджуються на модернiзованому в пбрид-ний варiант ЗАЗ Ланос Пiкап. Дшсно, енергоемнiсть ТАБ складае 5,76 кВт-год та масою 64 кг. При цьому проб^ у режимi «тшьки електрика» не перевищуе 40 км.
Маса ТАБ електромобшя Chevrolet Volt в залежносп вiд модифшацп складае приблиз-но 200 кг, енергоемнють - вiд 16 до 18,4 кВт-год, що теж в^^зняеться вщ ре-зультатiв розрахунку. Спiвпадае лише даль-нiсть пробiгу на одному зарядi ТАБ, яка мо-же бути до 85 км. Цю рiзницю можна об'яснити декшькома причинами: тдвищена споряджена маса автомобiля (вщ 1607 до 1732 кг), декшька гiршi питомi енергетичнi та масовi характеристики ТАБ, нiж у нового Nissan Leaf.
Крiм наведеного аналiзу аналогiв, слiд ви-значити, що на дальнють пробiгу транспортних засобу в режимi «тiльки електрика» зна-чно впливають не стшьки маса автомобiля, скiльки умови експлуатацп [11].
Дiйсно, один i той же електромобшь Nissan Leaf 2018 р. з енергоемнютю ТАБ 40 кВт-год мае значно рiзний запас ходу в неод-накових випробувальних циклах:
- у американському цикл EPA - 243 км;
- у европейському циклу NEDC - 378 км;
- у всесвггньому цикл Worldwide harmonized Light vehicles Test Procedure (WLTP), який набагато точшше визначае запас ходу електромобшв в Сврот: 415 км у мiському цикт руху, 285 км у комбшованому.
Висновки
Результати розрахунку демонструють, що максимальна маса ТАБ електромобiля може складати 636 кг. Це майже 1/2 частина маси всього електромобшя. Енергоемнють тако! батаре! складае 84,8 кВт-год, яко! достатньо для подолання 800 км. Якщо обрати мшма-льний проб^ електромобшя у 120 км, то маса ТАБ буде незначна - до 100 кг. Тому у кожному окремому випадку треба обирати комп-ромюний варiант мiж енергоемнютю (дальш-стю пробуп на одному зарядi ТАБ) та масою батаре!.
Енергоемнють ТАБ пбридного електромобшя можна обирати вщ 5,3 до 12,72 кВт-год залежно вщ бажаного пробку у ре-жимi «тiльки електрика» вiд 50 до 120 км. Маса батаре! при цьому мае вщ 40 до 95 кг.
Енергоемнють ТАБ пбридного транспортного засобу можна обирати вщ 1,06 до
5,3 кВт-год залежно вщ бажаного пробку у режимi «тшьки електрика» вщ 10 до 50 км. Маса батаре! при цьому може бути незначна - до 40 кг.
Результати розрахунку не завжди коре-люють з характеристик ТАБ реальних елект-ричних транспортних засобiв, яю обраш за аналоги. Це пов'язано з рiзною питомою енергоемнютю рiзних ТАБ, масою транспортних засобiв та умовами експлуатацп.
Лггература
1. Electric Vehicle Outlook. 2019. URL: https ://about.bnef. com/electric-vehicle-outlook (дата звернення 20.08.2019)
2. Ning Ding, K. Prasad, T.T. Lie The electric vehicle: a review. International Journal of Electric and Hybrid Vehicles. Vol. 9 (1), 2017, p. 49-66.
3. Travis F., Ryan J., Evan G., Joshua M., Hwan-Sik Y. Effect of an electric vehicle mode in a plug-in hybrid electric vehicle with a post-transmission electric motor. International Journal of Electric and Hybrid Vehicles, Vol. 8 (4), 2016, p. 289301.
4. Lambros K., Mitropoulos Panos D. Prevedouros Pantelis K. Total cost of ownership and externalities of conventional, hybrid and electric vehicle.
Transportation Research Procedia, 24C, 2017, р. 267-274.
5. Qiping C., Chuanjie L., Aiguo O., Xiangqin L., Qiang X. Research and development of in-wheel motor driving technology for electric vehicles. Electric and Hybrid Vehicles, Volume 8 (3), 2018, p. 242-254.
6. ДСТУ UN / ECE R 83-05: 2009. £диш техшчш приписи щодо офщшного затвердження коль сних транспортних засобiв стосовно викидiв забруднювальних речовин залежних вщ пали-ва, необхiдного для двигушв, £ЕК ООН, 2005.
7. Nissan Leaf. 2019. URL: http://www.nissanusa.com/electric-cars/leaf/versions-specs/ (дата звернення 18.05.2019)
8. Prius-Plug-In-Hybrid. 2019. URL: http://www.toyota.com/prius-plug-in-hybrid/ (дата звернення 10.07.2019)
9. Volt Models & Specs 2019. URL: http://www.chevrolet.com/volt-electric-car/specs/trims (дата звернення 18.07.2019)
10. Smyrnov O., Klymenko S. Experimental research of power characteristics car TOYOTA Prius in the mode electromobile. Автомобшь i електротка. Сучаст технологи: електронне наукове спеща-л1зоване видання. Харшв, 2014. Вип. 6, С. 9496.
11. Смирнов О. П., Борисенко А. О. Моделюван-ня витрат енергоноспв гiбридними транспорт-ними засобами залежно вiд умов експлуатацп.
Автомобыь i електротка. Сучасм технологи: електронне наукове спе^алгзоване видання. Харшв, 2017. Вип. 11. С. 20-23.
References
1. Electric Vehicle Outlook. Retrived from: https ://about.bnef. com/electric-vehicle-outlook (accessed 20.08.2019)
2. Ning Ding; K. Prasad; T.T. Lie (2017) The electric vehicle: a review. International Journal of Electric and Hybrid Vehicles. Volume 9 (1), p. 49-66.
3. Travis F., Ryan J., Evan G., Joshua M., Hwan-Sik Y. (2016) Effect of an electric vehicle mode in a plug-in hybrid electric vehicle with a posttransmission electric motor. International Journal of Electric and Hybrid Vehicles, Volume 8 (4), 289-301.
4. Lambros K. Mitropoulos, Panos D. Prevedouros, Pantelis K. (2017) Total cost of ownership and externalities of conventional, hybrid and electric vehicle. Transportation Research Procedia, 24C, 267-274.
5. Qiping C.; Chuanjie L.; Aiguo O.; Xiangqin L.; Qiang X. (2018) Research and development of in-wheel motor driving technology for electric vehicles. Electric and Hybrid Vehicles , Volume 8 (3), 242-254.
6. DSTU UN / ECE R 83-05: 2005. (2009) Yedini tekhnTchnf pripisi shhodo ofTczfjnogo za-tverdzhennya koli snikh transportnikh zasobi v stosovno vikidi v zabrudnyuval nikh rechovin zalezhnikh vid paliva, neobkhidnogo dlya dvigunTv [Uniform technical requirements for the approval of wheeled vehicles with respect to the emissions of pollutants dependent on the fuel required for the engines], СЕК ООН. [in Ukrainian]
7. Nissan Leaf. Retrived from: http://www.nissanusa.com/electric-cars/leaf/versions-specs/ (accessed 18.05.2019)
8. Prius-Plug-In-Hybrid. Retrived from: http://www.toyota.com/prius-plug-in-hybrid/ (accessed 10.07.2019)
9. Volt Models & Specs Retrived from: http://www.chevrolet.com/volt-electric-car/specs/trims (accessed 18.07.2019)
10. Smyrnov O., Klymenko S (2014) Experimental research of power characteristics car TOYOTA Prius in the mode electromobile. Car and Electronics. Modern technologies: electronic scientific specialized edition. Kharkiv. 2014, Volume 6, 2014, С. 94-96. [in Ukrainian].
11. Smyrnov O.P., Borisenko A.O (2017) Modelyuvannya vitrat energonosfyiv gibridnimi transportnimi zasobami zalezhno vi d umov ekspluataczfyi [Simulation of energy costs by hybrid vehicles depending on operating conditions]. Car and Electronics. Modern technologies: electronic scientific specialized edition., Kharkiv, Volume 11. С. 20-23. [in Ukrainian].
Смирнов Олег Петрович1, д.т.н., проф. каф. ав-
томобшьно! електрошки,
smirnov 1 oleg@gmail.com, тел. +38 068-609-94-58
Борисенко Анна Олепвна1, к.т.н., доц. каф. ав-томобiльноi електрошки, anutochka2111@gmail.com, тел. +38 096-11-06-949.
Марченко Антон Валершович1, астрант каф. автомобшьно! електронiки, тел. +38 099-37-28-881, anton.marchenko.1994@gmail.com, 1Харкiвський нацiональний автомобшьно-дорожнiй унiверситет, 61002, Укра!на, м. Харшв, вул. Ярослава Мудрого, 25.
Расчет энергоемкости тяговых аккумуляторных батарей для электрических транспортных средств
Аннотация. Статья посвящена проблеме повышения экологической безопасности электрических транспортных средств и снижения расхода энергоносителей для их движения. Цель достигается за счет обоснования энергоемкости тяговых аккумуляторных батарей для питания электроприводов гибридных транспортных средств, гибридных электромобилей, электромобилей. Проведенный расчет энергоемкости и соответствующей массы тяговых аккумуляторных батарей, которые можно использовать для питания электроприводов легковых транспортных средств. Проведен анализ полученных данных с характеристиками аккумуляторов реальных электрических транспортных средств, которые взяты как аналоги.
Ключевые слова: энергоемкость, тяговая аккумуляторная батарея, электромобиль, гибридный электромобиль, гибридное
транспортное средство, электропривод, режим «только электричество».
Смирнов Олег Петрович1, д.т.н., проф. каф. автомобильной электроники, тел. +38 068-60-99-458, smirnov 1 oleg@gmail. com. Борисенко Анна Олеговна1, к.т.н., доц. каф. автомобильной электроники, тел. +38 096-11-06-949, anutochka2111@gmail.com,
Марченко Атон Валериевич1, аспирант, каф. автомобильной электроники тел. +38 099-37-28-881, anton.marchenko.1994@gmail.com, :Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет, 61002, Украина, г. Харьков, ул. Ярослава Мудрого, 25.
Calculation of Energy Consumption of Traction Batteries for Electric Vehicles Problem. The article is devoted to the problem of improving the environmental safety of electric vehicles and reducing energy costs for their movement. Only in 2019, 2.6 million electric cars are planned to be sold, which will increase their total number to 7.6 million. The investments in development of electric vehicles double annually. In this study, the justification of the energy intensity and the corresponding
mass of TAB for electric vehicles driven in the mode of "only electricity" was conducted. The most promising hybrid vehicles are those that are capable of generating energy in the TAB from stationary sources of electricity, the so-called Plug-in Hybrid Vehicle (PHV) system. Goal. The goal is achieved by justifying the capacity of traction batteries for powering hybrid vehicles, hybrid electric vehicles, electric vehicles. Methodology. To increase the economy and ecological safety of the vehicles, an experimental hybrid vehicle based on ZAZ Lanos Pickup was created at the Department of Automobile Electronics of KhNAHU, which was also selected as an analogue. The Lanos Pickup Hybrid ZAZ uses a 15 kW electric motor, the TAB includes 20 TS-LFP90AHA lithium iron phosphate batteries with a total capacity of 5.76 kWh. The mass of the TAB unit does not exceed 65 kg. The Department of Automobile Electronics conducted full-scale tests of the hybrid ZAZ Lanos Pickup under real operational conditions. Conclusions. The calculation results show that the maximum mass of an electric vehicle's TAB can be 636 kg. This is almost 1/2 of the mass of the entire electric vehicle. The energy capacity of such a battery is 84.8 kWh,
which is sufficient to overcome 800 km. In each case, a compromise between the battery capacity and weight must be chosen. The capacity of the TAB of a hybrid electric car can be selected from 5.3 to 12.72 kWh, depending on the desired run in the "only electricity" mode from 50 to 120 km. The capacity of the TAB of a hybrid vehicle can be selected from 1.06 to 5.3 kWh, depending on the desired run in the "only electricity " mode.
Smyrnov Oleh Petrovich1, professor, Doct. of Science, Vehicle Electronics Department, tel. +38 068-60-99-458, e-mail: smirnov 1 oleg@gmail. com, Borisenko Anna Olegovna1, PhD., Assoc. Prof. Vehicle Electronics Department, tel. +38 096-11-06-949, e-mail: anutochka2111@gmail.com, Marchenko Anton Valerievich1, postgraduate student, tel. +38 099-37-28-881, e-mail: anton.marchenko.1994@gmail.com, 1Kharkov National Automobile and Highway University, 25, Yaroslav Mudry street, Kharkiv, 61002, Ukraine.
