Стандарты для замера запаса хода электромобилей

Факторы запаса хода (начало)

Запас хода электромобилей. В настоящее время нет единой методики расчета запаса хода электромобилей. Иногда для этих целей используется выражение

(4.13)

где G_э — полная масса электромобиля, включая массу перевозимого груза, кг (т); G_Б — масса батареи аккумуляторов, кг (т); е — удельная энергоемкость источника тока, Вт*ч/кг (кВт*ч/кг); w — удельный расход энергии (затраты энергии) на перемещение каждого килограмма (тонны) массы электромобиля на километр пути, Вт*ч/(кг*м) [кВт*ч/(т*км) ].

Это выражение встречается и в других вариантах записи, например, когда в числителе формулы находится показатель «энергия аккумуляторной батареи». Достоинством такого выражения является его простота и небольшая трудоемкость расчетов.

Следует отметить недостатки формулы (4.13), в которой не учитывается, что величина энергоемкости аккумуляторной батареи в значительной степени зависит от режима и интенсивности разряда, степени заряженности и типа источника тока. Удельные затраты энергии на перемещение электромобиля зависят от ряда факторов как конструктивного, так и эксплуатационного характера.

Группой ученых Ереванского политехнического института для расчета запаса хода предлагается выражение

(4.14)

где v — скорость движения электромобиля, км/ч; а и b — коэффициенты, зависящие от типа аккумуляторной батареи; Q Н — номинальная (транспортная) энергоемкость аккумуляторной батареи, кВт*ч; — КПД преобразования электрической энергии в механическую энергию тяги; Р_т — среднее значение тяговой мощности, кВт*ч, величину которой предлагается рассчитывать по формуле

(4.15)

где f — коэффициент сопротивления качению; k — коэффициент обтекаемости электромобиля, Нс2/м4; F — площадь лобового сечения электромобиля, м2.

Нетрудно заметить, что предлагаемое выражение может быть использовано лишь для расчетов запаса хода электромобилей, движущихся с постоянной скоростью.

Д. Поляком для расчетов запаса хода электрических автомобилей была предложена зависимость

(4.16)

где w’ — затраты электрической энергии на преодоление силы сопротивления качению, кВт*ч/(т*км); m — расход энергии на преодоление силы сопротивления воздуха, отнесенный к тонно-километру общей массы электромобиля и квадрату скорости движения; е’ — величина, обратная удельной энергоемкости источника тока, т/(кВт*ч).

Можно убедиться в том, что формулы (4.14) и (4.16) — это две различные записи одного и того же выражения. Действительно, введя обозначения b = 1/n и преобразовав показатель степени (4.14) к виду , запишем первую зависимость так:

(4.17)

Сравнив выражения (4.17) и (4.16), а также учитывая, что имеют место следующие соотношения

можно сделать вывод об их тождественности. В связи с этим отмеченный выше недостаток полностью распространяется на выражение (4.16). Чтобы его устранить, автором предлагается для случаев движения электромобилей с переменной скоростью ввести поправочный коэффициент, рассчитываемый на основе разрядных характеристик источника тока. Использование такого коэффициента вызывает ряд трудностей, обусловленных тем, что входящие в него величины могут быть определены только после ходовых испытаний электромобилей или путем довольно сложных теоретических расчетов.

А. Б. Козловским и А. И. Яковлевым для расчетов запаса хода электромобилей предлагается зависимость

(4.18)

В формуле (4.18), кроме ранее введенных обозначений, приняты: mэ — масса электромобиля, кг; vmax — максимальная скорость электромобиля на участке расчетного цикла движения, м/с; аt — средняя величина замедления электромобиля, м/с; и всп — коэффициенты, учитывающие допустимый уровень разряда батареи и расход энергии на вспомогательные нужды; vT — начальная скорость торможения, км/ч; — средний КПД электропривода; Lп — длина расчетного цикла движения на перегоне, м; kБ — отношение массы батареи к массе электромобиля.

Громоздкость выражения (4.18) и сложность использования его для расчетов запаса хода электромобилей очевидны.

Полученные ранее оценки энергетических характеристик относятся к двум основным режимам движения: движению с постоянной скоростью; движению по стандартному циклу «С».

Эти результаты важны для сравнения различных типов тяговых систем и источников тока. Однако существует и другая задача: определение реального запаса хода при нестандартном режиме движения и различных дорожных условиях.

Учитывая особенности такой постановки задачи, запишем формулу энергетического баланса в следующем виде:

(4.19)

где — КПД тяговой системы;

— затраты на преодоление сил сопротивления

качению и подъему, Вт*ч;

— то же, но при движении электромобиля

в режиме торможения и движения накатом, Вт*ч;

— затраты энергии на преодоление силы сопротивления воздуха на участках разгона и равномерного движения, Вт*ч;

— энергия, затрачиваемая на преодоление силы сопротивления инерции, Втч;

а = 1 — LТ/L — доля пути, приходящаяся на разгон и равномерное движение;

LТ — путь, проходимый электромобилем в режиме торможения и накатом, м;

f— коэффициент сопротивления дороги;

L — общая длина пути, м;

v _р*к — средняя скорость на участках разгона и равномерного движения, м/с;

Lp — путь, проходимый электромобилем с ускорением, м;

b — доля пути, проходимая электромобилем с ускорением.

После несложных преобразований выражение для расчета запаса хода электромобилей запишется в виде

(4.20)

Зная режим движения и выбрав расчетный цикл, можно определить запас хода электромобиля с помощью полученной зависимости. При этом результаты расчетов хорошо согласуются с данными ходовых испытаний электромобилей.

Mitsubishi Pajero Sport “Лохматый пыж” › Бортжурнал › Как измеряют расход топлива производители автомобилей?

Оригинал статьи взят отсюда

На самом деле, никакого вселенского заговора автомобильных компаний по вопросу топливной экономичности не существует. Ларчик расхождения показаний открывается просто — всем не угодишь. Один водитель живёт, допустим, в Мытищах и каждый день продирается через пробки на работу в южную часть Москвы. Второй пользуется машиной только летом для поездок на дачу. Третий вынужден регулярно месить грязь в борьбе с распутицей на пути в родную деревню. Четвёртый работает в такси и потому из города практически не выбирается. Пятый ездит один, а шестой постоянно возит семью. Седьмой…

Таких частных случаев можно изобрести хоть миллион. И, согласитесь, даже если взять для всех этих событий один и тот же автомобиль, он будет показывать разный расход топлива. Да что там говорить, на реальную экономичность влияют также множество сторонних факторов, начиная от встречного ветра и заканчивая настроением водителя. Если бы автопроизводители попытались описать в технических характеристиках все возможные дорожные ситуации, справка о расходе занимала бы не три строчки, как сейчас, а три толстенных тома. Спрашивается — оно нам надо?

Поэтому для замеров экономичности автомобильные компании пользуются стандартными методиками. Взятыми, кстати, не с потолка, а утверждёнными законодательно. Правда, в разных уголках мира эти нормы всё же слегка отличаются друг от друга, но их суть остаётся неизменной — в любой момент времени тест можно воспроизвести, то есть добиться повторяемости результатов, и сравнить между собой различные модели.

А для этого испытателям нужны идеальные условия. Вот почему расход топлива давным-давно определяется не на трассах полигона (хотя такая возможность, в принципе, допускается), а в лабораториях — закрытых камерах с постоянно хорошей «погодой». Автомобиль устанавливают на беговые барабаны и запускают в пробег по условному маршруту с имитацией городского или загородного движения. А в итоге вычисляют ещё и средний расход, которым мы все обычно оперируем в спорах на тему, у кого машина меньше «кушает». В общем, не надо быть профессором, чтобы понять — полученные при таком раскладе данные практически всегда будут отличаться от реальных в лучшую сторону. Насколько сильно? Зависит от того, как составлена методика.

Например, в Европе сейчас действует так называемый цикл NEDC (New European Driving Cycle), описанный в Правиле ECE R101. Он был разработан ещё в 70-х годах прошлого века, и хотя с тех пор не раз модифицировался, со стороны независимых экспертов всё чаще раздаются упреки в его оторванности от современной жизни. И дело не только в том, что методика не запрещает выбирать для испытаний автомобиль после, скажем так, селективной сборки — с обкатанными узлами, маслами низкой вязкости, самыми маленькими шинами из ряда допустимых размерностей… Важнее, что NEDC также разрешает выключить фары, «музыку», обогрев заднего стекла, кондиционер и другие потребители энергии, а поскольку беговые барабаны не умеют имитировать повороты, то и усилитель руля бездействует. Иными словами, у автопроизводителей развязаны руки, чтобы слегка подшаманить результаты.

Вызывает споры и сам условный ездовой цикл. NEDC делится на две части. Первая — виртуальный «город» (UDC — Urban Driving Cycle). В поездку по нему автомобиль отправляется после отстоя при комнатной температуре 20-30 градусов. Подсчет расхода топлива и вредных выбросов начинается сразу после запуска мотора, но первые 11 секунд машина не трогается с места. А затем испытуемая модель попадает как бы на типичные европейские улицы — глухих пробок нет, но трафик весьма плотный. Такие условия имитируются циклическими разгонами и торможениями, перемежающимися с короткими остановками и отрезками движения с постоянной скоростью. Она, кстати, невелика — максимум 50 км/ч, а сами ускорения весьма неспешные (набор того же «полтинника» длится целую вечность — 25 с!). На тест отводится 780 с, за это время автомобиль успевает четыре раза преодолеть «город», проехав чуть более четырёх километров со средней скоростью 18,7 км/ч.

Второй этап NEDC — «пригород» (EUDC, Extra-Urban Driving Cycle). Он не такой длительный, всего 400 с, но итоговый пробег получается больше — без малого семь километров. Всё потому, что средняя скорость на маршруте выше — 62,6 км/ч. При этом машине дают разогнаться сильнее — аж до 120 км/ч. Но только единожды, как видно по графику, после этого следует торможение до полной остановки.

Вот и всё! Цикл NEDC полностью пройден. Общий пробег — 11 км, средняя скорость — 33,6 км/ч, длительность — 1180 с или чуть менее 20 минут. Вычисляем среднее значение между «городом» и «пригородом» — получаем средний расход (так называемый смешанный цикл). Чувствуете подвох? Правильно — современному подключаемому гибриду выдержать такое испытание почти целиком на электротяге раз плюнуть. Отсюда и фантастически низкие показатели: как вам, к примеру, 3,1 л/100 км у суперкара Porsche 918 Spyder? Или 1,7 л солярки на 100 км пути у Audi Q7 e-tron? В выигрышном положении находятся и обычные автомобили, если у них много передач в коробке или мотор выдаёт максимум тяги на малых оборотах. А таких в современной Европе становится всё больше, не так ли?

В Америке действует другой стандарт — FTP-75. В общих чертах он похож на европейский NEDC: в США также делят поездку на город и пригород, имитируют холодный старт, да и средняя скорость почти не отличается — 34,1 км/ч. И всё же именно заокеанскую методику принято считать более приближенной к реальной жизни. Во-первых, испытания по FTP-75 не такие скоротечные — они длятся 1874 с (более получаса), и за это время машина успевает проехать почти 18 км. Во-вторых, в условном городском цикле предельная скорость выше — 56 км/ч, а ускорения интенсивнее. Кроме того, темп движения получается рваным — только разгон и торможение, участков с постоянной скоростью нет совсем. Наконец, в-третьих, американская методика предписывает включать кондиционер, если он есть на данной модели. Ну и ещё одна маленькая деталь. В США принято измерять расход не в привычных нам «л/100 км», а в «милях/галлон». Эксперты полагают, что водителю так проще — считать, сколько он способен проехать на единице заправленного горючего.

В итоге одна и та же модель может показать по стандарту FTP-75 расход топлива на 10-20% выше, чем в цикле NEDC. Потребителю от этого только плюс — он получает более точные данные. А вот автопроизводители, само собой, порой пытаются смухлевать и представить в характеристиках заниженные цифры, полученные в тестах по другим методикам. Но такая практика чревата неприятными последствиями — чего стоит только скандал с концерном Hyundai и Kia, который вынужден был компенсировать клиентам стоимость перерасходованного топлива.

Впрочем, разница может быть ещё больше, если сравнить, например, американский стандарт FTP-75 с японским JC08. В нём также постоянно чередуются разгоны и торможения, без участков равномерного движения, но максимальная скорость не превышает 80 км/ч. А езда получается самой неторопливой — на отрезке 8,2 км средняя скорость составляет всего лишь 24,4 км/ч. И это ещё раз говорит о том, что всем не угодишь. Японцы просто учли в своей методике большую загрузку островных улиц и трасс.

Иными словами, идеального подхода к изучению расхода топлива пока ещё не придумали. То, что мы имеем сейчас, — вынужденный компромисс. И автопроизводители, конечно, стремятся повернуть его в свою сторону. Это не мошенничество, скорее ловкость рук. Принцип «что не запрещено, то разрешено». Но даже такие несовершенные методики имеют свой плюс. Ведь сравнивая паспортные данные, полученные в рамках единых стандартов, мы хотя бы приблизительно можем понять, какой из автомобилей экономичнее.

Как правильно читать характеристики электромобилей ?

Характеристики электромобилей, в отличие от привычных нам с ДВС имеют другие критерии измерения, а также совершенно новые, незнакомые новичкам определения.

В этой статье мы попробуем собрать основные термины электромобильной тематики. Возможно вы их уже встречали, но не факт что понимали обозначение.

Если по вашему мнению есть моменты с аббревиатурами или показателями которые сюда не попали, пишите в комментариях. Обязательно ответим и в дальнейшем подготовим аналогичный FAQ.

Электромобиль (BEV/EV)

Battery Electric Vehicle (BEV) — означает «чистый» электромобиль — транспортное средство работает исключительно на батарее, как источнике питания.

Zero Emission Vehicle (ZEV) — автомобиль с нулевым уровнем выбросов, к нему относятся все «чистые» электромобили.

Плагин-гибрид (PHEV)

Plug-in Hybrid Electric Vehicle (PHEV) — гибридный автомобиль с ДВС и электромотором. АКБ заряжается от внешних источников энергии. Батарея плагин-гибрида, как правило, имеет большую ёмкость, чем у обычных гибридов, соответственно возможности перемещения на электричестве значительно шире.

Гибрид (HEV)

Hybrid Electric Vehicle (HEV) — аббревиатура означающая гибридный автомобиль с двумя двигателями: двигатель внутреннего сгорания и электромотор. Аккумуляторную батарею нельзя заряжать от внешнего источника, поэтому пробег на чистой электрике у гибридов крайне незначителен.

Электромобиль с увеличенным запасом хода (REX/REEV)

Range Extended Electric Vehicle (REEV) — электрокар с увеличенным запасом хода, в котором энергию для аккумуляторной батареи вырабатывает небольшой топливный генератор.

Киловатт (кВт/kW)

Измерение электрической мощности, которое зачастую пишут в виде сокращенной аббревиатуры «кВт». 1 кВт=1,34 л.с.

Ампер-час (А*ч/Ah)

Ампер-час (А·ч) — единица измерения, одно из обозначений емкости аккумуляторов. Определение А·ч означает какую силу тока способен обеспечить аккумулятор в течении одного часа.

TOYOTA Plug-in Hybrid System

Киловатт-час (кВт*ч/kWh)

Сокращенно от «киловатт в час», указывает на ёмкость акб и измерение электричества эквивалентное количеству энергии, затраченной за один час на киловатт энергии. Используется, чтобы выразить энергопотребление электрического автомобиля.

Аккумуляторная батарея (АКБ)

Аббревиатура означающая — аккумуляторная батарея. Это накопитель и источник электрической энергии, который питает электромотор автомобиля. В основном, для электромобилей используется — литий-ионная батарея (Li-ion). Но встречаются и свинцовые, как на самом дешёвом электромобиле из Китая.

Запас хода

Показатель какое расстояние может преодолеть электрический автомобиль на одном полном заряде аккумуляторной батареи. Запас хода на чистом электричестве в автомобилях с электроприводом определяют по нескольким стандартам: EPA (США), NEDC (Европа) стандарт разработан еще в 80х. Всемирный WLTP предназначен для более широкого тестирования транспортных средств и получения статистики более близкой к тому, что реально ожидает покупателей электромобилей.

Рекуперативное торможение

Тормозная система используемая в гибридных и электрических автомобилях, которая позволяет аккумулировать (отправлять в батарею) энергию вырабатываемую в процессе торможения или замедления. При правильном использовании режимов можно добиться увеличения пробега до 15%. Как например Hyundai Kona Electric.

Инвертор

Инвертор — преобразователь постоянного тока в переменный с изменением величины напряжения. В электрических автомобилях инвертор преобразует подаваемый от батареи к двигателю постоянный ток в переменный, управляет его частотой, а следовательно и скоростью двигателя.

Редуктор

Аналог коробки передач, отвечает за преобразование и передачу крутящего момента на привод автомобиля.

EVSE — оборудование для зарядки электромобилей, известное как контроллер для зарядки электромобиля.