По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 621.577, 656.132

Повышение эффективности работы климатической установки электробуса в условиях холодного климата

А. М. Ермаков канд. техн. наук, Казанский Национальный Исследовательский Технический Университет им. А. Н. Туполева — КАИ / ПАО «КАМАЗ», г. Набережные Челны, Российская Федерация, e-mail: AMErmakov@kai.ru
Р. Р. Салахов канд. техн. наук, Казанский Национальный Исследовательский Технический Университет им. А. Н. Туполева — КАИ / ПАО «КАМАЗ», г. Набережные Челны, Российская Федерация
Э. Е. Данилов главный конструктор по пассажирскому транспорту ПАО «КАМАЗ», Казанский Национальный Исследовательский Технический Университет им. А. Н. Туполева — КАИ / ПАО «КАМАЗ», г. Набережные Челны, Российская Федерация

В данной работе проведено исследование различных методов повышения эффективности климатической установки в холодное время года. Рассмотрены следующие методы: выбор рабочего тела; использование регенеративного теплообменника в составе парокомпрессионной установки; использование рекуперации теплоты воздуха из салона электробуса, а также использование объединенной системы терморегулирования температуры в салоне электробуса и его электрооборудования.

Литература:

1. Electric Bus Market — Global Forecast to 2027. [Электронный ресурс] https:// www.reportlinker.com/p05835369/Electric-Bus-Market-by-Propulsion-Type-ApplicationConsumer-Segment-Range-Length-of-Bus-Power-Output-Battery-Capacity-ComponentAnd-Region-Global-Forecast-to.html?utm_source=GNW (дата обращения: 01.09.23).

2. Фасхиев Х.А. Электромобилизация в Российской Федерации // АвтоГазоЗаправочный комплекс + Альтернативное топливо. 2020. Т. 19. №3. С. 133-142.

3. Göhlich D., Fay T.A., Jefferies D., Lauth, Kunith A., Zhang X. Design of urban electric bus systems // Design Science. 2018. Vol. 4. p. 28.

4. Маликов Р.Р., Биксалеев Р.Ш., Карпухин К.Е., Климов А.В. Влияние работы климатической системы на удельный расход энергии электробуса категории М3 // Труды НАМИ. 2022. 1 (288). С. 68-81.

5. Hjelkrem O.A., Lervåg K.Y., Babri S., Lu C., Södersten C.J. A battery electric bus energy consumption model for strategic pur-poses: Validation of a proposed model structure with data from bus fleets in China and Norway // Transportation Research Part D: Transport and Environment. 2021. 94. 102804.

6. Iclodean C., Cordoș N., Todoruț A. Analysis of the Electric Bus Autonomy Depending on the Atmospheric Conditions // Energies. 2019. 12 (23). 4535.

7. Čulík K., Štefancová V., Hrudkay K., Morgoš J. Interior Heating and Its Influence on Electric Bus Consumption // Energies 2021, 14, 8346. https://doi.org/10.3390/en14248346.

8. Guchen Electric Bus Air Conditioner [Электронный ресурс] https://www. guchen.com/all-electric-bus-ac/es-06-electric-bus-air-conditioner.html (дата обращения: 01.09.23).

9. REVO-E rooftop unit [Электронный ресурс] https://www.valeo-thermalbus.com/ eu_en/Products/Air-Conditioning/Buses-over-12-m/REVO-E (дата обращения: 01.03.23).

10. Гарипов С.Г., Казаков А В. Особенности конструкции электробуса КАМАЗ-6282 и условия его эксплуатации // Социально-экономические и технические системы: исследование, проектирование, оптимизация. 2021. №3 (89). С. 51-57.

11. Wang Y., Dong J., Jia S., Huang L. Experimental comparison of R744 and R134a heat pump systems for electric vehicle application // International Journal of Refrigeration. 2021. V. 121. Pages 10-22.

12. Byrne P., Miriel J., Lenat Y. Experimental study of an air-source heat pump for simultaneous heating and cooling — Part 1: Basic concepts and performance verification // Applied Energy. 2011. V. 88, Issue 5. Pages 1841-1847.

13. Braunschweig City Driving Cycle [Электронный ресурс] https://dieselnet.com/ standards/cycles/braunschweig.php (дата обращения: 01.09.23).

Рынок электробусов стремительно расширяется и по данным агентства Reportlinker к 2027 г. вырастет на 43,1% и количество электробусов составит более 600 тыс. шт. [1]. Лидерами среди производителей электробусов являются BYD (Китай), Yutong (Китай), Proterra (США), CAF (Solaris) (Испания), VDL Groep (Нидерланды) и AB Volvo (Швеция).

Основная часть электробусов в России используется в г. Москва, также планируется внедрение в Волгограде, Курске, Краснодаре, Красноярске, Перми и Ростове-на-Дону. Оценка окупаемости с учетом жизненного цикла, приведенная в работе [2], показывает более выгодное использование за счет меньшей стоимости электроэнергии по сравнению с обычным топливом.

Основные подходы к разработке описаны в работе [3], где описаны требования к температуре в салоне, тепловые потоки, которые необходимо учитывать и методика численных исследований с использованием транзиентных циклов для определения энергопотребления. Опыт использования электробусов в Европе определил основные требования к охлаждению салона в летнее время (около 24 кВт) и мощности для охлаждения электрооборудования (4 кВт). Мощность компрессора составляет около 5 кВт.

Анализ влияния климатической системы на удельное энергопотребление электробуса, представленный в работе [4], показывает максимальные значения энергопотребления зимой при –40 ºC, которые составляют 2,63 кВт∙ч/км.

Экспериментальные данные, представленные в работе [5], показывают энергопотребление летом не превышает 1 кВт∙ч/км, когда зимой при небольших отрицательных температурах составляет 2–3 кВт∙ч/км. Экспериментальные данные из работы [6], измеренные у электробуса Solaris Urbino 12e в г. Клуж (Румыния) в течении года, показали минимальное удельное энергопотребление 1,07 кВт∙ч/км при среднемесячной температуре окружающего воздуха 18,6ºС (сентябрь), а максимальное — 1,9 кВт∙ч/км при среднемесячной температуре окружающего воздуха минус 8ºС (январь).

Статистические данные, собранные в г. Братислава (Словакия) за четыре года (с 2018 по 2021 г.) по 17 электробусам при работе с общим пробегом более 1,5 млн км [7], показывают большее энергопотребление, которое летом составляет 2,5 кВт∙ч/км, при температуре окружающего воздуха не выше +25ºС и зимой составляет около 4 кВт∙ч/км (с использованием электрических нагревателей), при температуре окружающего воздуха не ниже –15ºС.

Для Цитирования:
А. М. Ермаков, Р. Р. Салахов, Э. Е. Данилов, Повышение эффективности работы климатической установки электробуса в условиях холодного климата. Охрана труда и техника безопасности на автотранспортных предприятиях и в транспортных цехах. 2024;1.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: