Development of operation algorithm of electric drive of an electric vehicle in urban cycle

Cover Page


Cite item

Full Text

Abstract

BACKGROUND: Increasing energy efficiency of an electric vehicle is one of the most relevant issues at the current state of transport development. It is known that chemical current sources used in traction electric drive of vehicles have low specific power, low efficiency and high cost that makes the electric transport development difficult.

AIMS: Making the choice of strategy of manufacturing of electric vehicle with batteries.

METHODS: The mathematical models of various vehicle driving cycles, such as: the UNECE Regulation 83 urban cycle, NEDC, WLTC, JC08, EPA HWEET were used in the study that made possible to confirm adequacy of the developed structural model of the electric drive.

RESULTS: The structural layout of the traction electric drive of an electric vehicle with combined energy source has been developed; the algorithm of its operation in the urban driving cycle has been defined. Electric transport efficiency was assessed during the study. The analysis showed that vehicles with solely chemical on-board energy sources do not have any prospects due to unsatisfactory technical properties and consumer attributes. Review of capacitors was performed in order to define the possibility of using them as energy source for next-generation vehicles. The study revealed sufficient advantages of capacitors in many respects. Analysis of vehicle motion in urban cycle was performed in order to develop the optimal design. The electric drive layout with a lithium-ion traction battery as the main energy source and a capacitor as the additional energy source was chosen.

CONCLUSIONS: This solution makes it possible to develop the electric drive with optimal mass and dimensional parameters, to increase service life of energy storage and mileage without recharging of a vehicle. In addition, the combination of two electric energy accumulators and the developed algorithm of their operation makes it possible to achieve high efficiency of energy transferring.

About the authors

Egor M. Klimov

Moscow Polytechnic University

Author for correspondence.
Email: egormixalich71@mail.ru
ORCID iD: 0009-0004-9739-0267
SPIN-code: 5642-7180

Engineer of the “Electrical Equipment and Industrial Electronics Department

Russian Federation, 38 Bolshaya Semyonovskaya street, 107023 Moscow

Anatoly M. Fironov

Moscow Polytechnic University

Email: a.m.fironov@mospolytech.ru
ORCID iD: 0000-0003-2683-9958
SPIN-code: 8824-5702
Scopus Author ID: 462035

Associate Professor, Cand. Sci. (Tech.), Associate Professor of the Land Vehicles Department

Russian Federation, 38 Bolshaya Semyonovskaya street, 107023 Moscow

Ruslan A. Maleev

Moscow Polytechnic University

Email: 19rusmal@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-3430-6406
SPIN-code: 7801-3294

Associate Professor, Cand. Sci. (Tech.), Professor of the Electrical Equipment and Industrial Electronics Department

Russian Federation, 38 Bolshaya Semyonovskaya street, 107023 Moscow

Sergey M. Zuev

MIREA-Russian Technological University

Email: sergei_zuev@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7033-1882
SPIN-code: 6602-6618

Associate Professor, Cand. Sci. (Physics and Mathematics), Head of the Electrical Equipment and Industrial Electronics Department

Russian Federation, 78, Vernadsky Avenue., 119454 Moscow

References

  1. IEA – International Energy Agency. Latest news, commentaries and reports. Accessed: 14.03.2023. Available from: https://www.iea.org/
  2. Ivanov SA. Issledovanie ispolzovaniya superkondensatorov v kombinirovannykh energoustanovkakh transportnykh sredstv [dissirtation] Moscow; 2003. (In Russ).
  3. Gusakov NV, Zverev IN, Karunin AL, et al. Car design. Chassis. Moscow: MAMI; 2000.
  4. Hortov VP. “Fiery motor” with an electric capacitor, or what will save the earth’s oxygen. Tekhnika – molodezhi. 2000;4:34–35. (in Russ.)
  5. Varypaev VN, Dasoyan MA, Nikolsky VA. Chemical current sources: textbook for chemical-technical specialist. Moscow: Vysshaya shkola; 1990. (In Russ).
  6. Polyakov NA. Sistema elektrostarternogo puska transportnykh sredstv s primeneniem kombinirovannogo istochnika elektricheskoy energii [dissertation] Moscow; 2005. (In Russ).
  7. Lavrikov AA, Maleev RA, Zuev SM, et al. Mathematical modeling of an adapter for equalizing battery voltages. Vol. 1. Moscow: MGTU «MAMI». 2019;3(41):57–66. (In Russ).
  8. Zackheim L.N. Electrolytic Capacitors. Moscow, Leningrad: Gosudarstvennoe energeticheskoe izdatelstvo; 1954.
  9. GOST R 41.83-99. (Pravila EEK OON № 83). Edinoobraznye predpisaniya, kasayushchiesya ofitsialnogo utverzhdeniya transportnykh sredstv v otnoshenii vybrosov zagryaznyayushchikh veshchestv v zavisimosti ot topliva, neobkhodimogo dlya dvigateley. Dobavlenie 82. Peresmotr 3. (In Russ). Available from: https://meganorm.ru/Data2/1/4294847/4294847005.htm
  10. GOST R EN 1986-1-2011. Avtomobili s elektricheskoy tyagoy. Izmerenie energeticheskikh kharakteristik. Ch. 1. Elektromobili. (In Russ). Available from: https://files.stroyinf.ru/Data/512/51232.pdf
  11. GOST R 59078-2020. Elektromobili i avtomobilnye transportnye sredstva s kombinirovannymi energoustanovkami. Klassifikatsiya. (In Russ). Available from: https://files.stroyinf.ru/Data/752/75225.pdf

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Characteristic curves of a nickel-cadmium battery at various currents.

Download (65KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Characteristic curves of a battery at different temperatures.

Download (85KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Comparison of parameters of various electric energy accumulators: 1 — chemical; 2 — electrostatic and electrolytic capacitors, 3 — molecular.

Download (134KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. The given urban cycle.

Download (101KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. The driving cycles: a — NEDC; b — WLTC; c — JC08; d — EPA HWEET.

Download (380KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. The operation algorithm of electric drive of an electric vehicle in urban cycle.

Download (118KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Structural layout of the electric vehicle drivetrain: ТАБ — a traction battery; ПКА — transforming and switching equipment; ЕНЭ — a capacitor; ТЭМ — a traction electric motor; ГП — an axle drive; ВК — driving wheels.

Download (27KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. Classification of electric vehicles and hybrid vehicles.

Download (145KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».