Methodology for estimating energy consumption for an electric bus and traction battery parameters in operating conditions
DOI:
https://doi.org/10.30977/VEIT.2022.22.0.8Keywords:
electricity, specific consumption, traction battery, capacity, probability of trouble-free operation, electric busAbstract
Problem. An important task when replacing diesel and gas buses with electric buses is to determine the effectiveness of such replacement in terms of its impact on the environment and the cost of purchasing, owning and using electric vehicles during their life cycle, in particular, the task of optimizing the design of electric buses, an important component of which is determining the optimal parameters of the traction battery for the specific operating conditions of such a vehicle. Goal. The goal is determination of real electricity costs and the required capacity of the traction battery for an electric bus, which will ensure with a probability of at least 95% traffic on the route during the day, and the planned period of the traction battery operation. Methodology. The research methods are analytical and mathematical. Results. The method is proposed to determine the real specific consumption of electricity during the operation of an electric bus and substantiate the capacity of the traction battery to ensure the term of its use with a given probability for work on a route of a known length. Originality. It is shown that traction battery capacity must be sufficient to compensate for energy consumption for the movement, electricity constant consumption for powering auxiliary circuits (heating systems, air conditioning, etc.) and take into account with a probability of 0.95 or 0.99 the required additional capacity that will ensure not exceeding the maximum allowable discharge of the traction battery set by its manufacturer. Practical value. The method can be used to determine the real values of specific electricity consumption and traction battery capacity for arbitrary models of electric buses.
References
Chen Xiaohongb. Optimizing Battery Electric Bus Transit Vehicle Scheduling with Battery Exchanging: Model and Case Study ZHU Chaoa. 13th COTA International Conference of Transportation Professionals (CICTP 2013). https://doi.org/10.1016/j.sbspro.2013.08.306.
Mohamed, M., Garnett, R., Ferguson, M. & Kanaroglou, P. (2016). Electric Buses: A Review of Alternative Powertrains. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 62. https://doi.org/10.1016/j.rser.2016.05.019.
Yusheng Wang, Yongxi Huang, Jiuping Xu, Nicole Barclay. Optimal recharging scheduling for urban electric buses: A case study in Davis Transportation Research Part E: Logistics and Transportation Review Volume 100, April 2017, pages 115-132. https://doi.org/10.1016/j.tre.2017.01.001.
Hnatov A., Arhun, Shch., Ponikarovska, S. (2017) Energy saving technologies for urban bus transport. International Journal of Automotive and Mechanical Engineering. No.14(4). 4649-4664. DOI: 10.15282/ijame.14.4.2017.5.0366.
Houbbadi, A., Trigui R., Pelissier S., Bouton T. & Eduardo R.-I. (2017). Multi-Objective Optimisation of the Management of Electric Bus Fleet Charging. https://doi.org/10.1109/VPPC.2017.8331015.
Houbbadi, A., Trigui, R., Pelissier, S., Redondo-Iglesias, E. & Bouton, T. (2019). Optimal Scheduling to Manage an Electric Bus Fleet Overnight Charging. Energies. https://doi.org/10.3390/en12142727.
Lajunen, A., Kivekaes, K., Baldi, F., Vepsae-laeinen, J. & Tammi, K. (2018). Different Approaches to Improve Energy Consumption of Battery Electric Buses. IEEE Vehicle Powerand Propulsion Conference (VPPC). 1-6. https://doi.org/10.1109/VPPC.2018.8605024.
Kivekäs, K., Lajunen, A., Baldi, F., Vepsäläinen, J. & Tammi, K. (2019). Reducing the Energy Consumption of Electric Buses with Design Choices and Predictive Driving. IEEE Tran-sactions on Vehicular Technology. 11409-11419. https://doi.org/10.1109/TVT.2019.2936772.
Borén, S. (2019) Electric buses’ sustainability effects, noise, energy use, and costs. 956-971. https://doi.org/10.1080/15568318.2019.1666324.
Wang, J., Kang, L. & Yongzhong, L. (2020). Optimal scheduling for electric bus fleets based on dynamic programming approach by considering battery capacity fade. Renewable and Sustainable Energy Reviews. https://doi.org/10.1016/j.rser.2020.109978.
Torabi, S., Bellone, M. & Wahde, M. (2020). Energy minimization for an electric bus using a genetic algorithm. https://doi.org/10.1186/s12544-019-0393-1.
Hatem, A. & Moataz M. (2021). A Prediction Model for Battery Electric Bus Energy Consumption in Transit. Energies, 14(10), 2824. https://doi.org/10.3390/en14102824.
Андрусенко, С.І., Будниченко, В.Б. & Подпіснов, В.С. (2021). Математична модель енергетичної ємності тягової акумуляторної батареї. Вісник Національного транспортного університету. Серія «Технічні науки». Науково-технічний збірник. К.:НТУ, 3(50), 3-10. https://doi.org/10.33744/2308-6645-2021-3-50-003-010. Andrusenko, S.I., Budnychenko, V.B. & Podpisnov, V.S. (2021). Matematychna model enerhetychnoi yemnosti tiahovoi akumuliatornoi batarei [Mathematical model of traction battery capacity]. Bulletin of National Transport University. Series «Technical Sciences». A Scientific and Technical Journal. Kyiv. National Transport University. Vol.3(50). [in Ukrainian]. https://doi.org/10.33744/2308-6645-2021-3-50-003-010.
Андрусенко, С.І., Будниченко, В.Б. & Подпіснов, В.С. (2021). Оптимізація параметрів тягової акумуляторної батареї у тролейбусах із частковим автономним ходом. Науково-виробничий журнал «Автошляховик України» (Автомобільний транспорт), 3(267), 15-21. https://doi.org/10.33868/0365-8392-2021-3-267-15-21. Andrusenko, S.I., Budnychenko, V.B. & Podpisnov, V.S. (2021). Optymizatsiia parametriv tiahovoi akumuliatornoi batarei u troleibusakh iz chastkovym avtonomnym khodom [Optimization of trolleybus traction battery parameters when partial autonomous running]. A Scientific and Industrial Journal the Avtoshliakhovyk Ukrayiny, 3(267), 15-21 [in Ukrainian]. https://doi.org/10.33868/0365-8392-2021-3-267-15-21.
ДСТУ ІSO 2602. Подавання результатів випробування статистичне. Оцінювання середнього значення. Довірчий інтервал (ІSO 2602:1980, ІDT). К.: Держспоживстандарт України, 2009, 7 с. DSTU ІSO 2602. Statistical interpretation of test results – Estimation of the mean – Confidence interval (ІSO 2602:1980, ІDT). К.: Derzhspozhivstandard, 2009, 7 pp. [in Ukrainian].
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Copyright (c) 2022 Сергій Андрусенко, Валерій Будниченко, Владислав Подпіснов
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.
