報告書番号

GD25019

タイトル（和文）

冷暖房利用を考慮したEVバス電費予測モデルの提案と実走行データに基づく評価

タイトル（英文）

Power consumption prediction model for EV buses considering HVAC usage and evaluation using measured data

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

背　　景
EVバスの実走行時の電費は外気温の影響を大きく受け、カタログ値と比較して悪化するケースが多い。高温時および低温時における電費悪化の主因は、車室内温度を適切に維持するための冷暖房利用である。冷暖房利用時の電費予測精度の向上は、一日の運行距離と充電タイミング、充電器設置場所の最適化などバス運行管理の効率化に寄与する。
目　　的
冷暖房利用を考慮した都市部の路線EVバスの電費予測モデルを提案し、その予測性能・精度を実走行データにより評価する。
主な成果
1. 電費予測モデルの提案
EVバスの電費を、走行のための電力消費（駆動系、Edrive）および空調以外のアクセサリーの電力消費（非空調系、Ex）と、空調の電力消費（Eac）に分類した（図1）。一般に、Edriveは、加減速、道路勾配や積載重量、Exは照明などのアクセサリーの使用状況等によって変動する。また、Eacは空調機のシステム構成およびエネルギー効率、外気温、バス全長（容積）、車速などの影響を受ける。本検討では、都市部の路線EVバスの電費予測を目的とし、ベース電費Ebase（=Edrive+Ex）は外気温等に依存せずに一定と仮定して、Eacの計算モデル（図2、図3）を構築し、バス電費（Ebus）予測モデル（式（1）、図1）を提案した。
2. 電費予測結果
全長10.5mのEVバスの電費予測結果を図4に示す。外気温が20 ℃前後の条件において、バス電費（Ebus）は最小となる。これに対し、高温時および低温時には、冷暖房に起因する空調電費が増加するため、バス電費（Ebus）は上昇（悪化）する。例えば、外気温が35 ℃および0 ℃の場合、空調電費（ヒートポンプ利用）はベース電費と同程度となり、バス電費（Ebus）は20 ℃に比較して75 %悪化する。ヒータ暖房を利用した場合には空調電費が一層増加し、外気温0 ℃でのバス電費は20 ℃と比べて184 %悪化する。
3. 実測データに基づいた電費予測性能の評価
都市部の路線EVバス5台（全長10.5mのEVバス3台、全長6.9mのEVバス2台）の実測データを用いて、バス電費予測結果の精度検証を行った。図5に示すように、予測結果と実測結果の誤差はおおむね±15 %以内に収まり、Ebus予測モデルの妥当性が確認できた。
外気温に依存した空調の電力消費が予測可能となり、EVバスの効率的な運用に貢献できる。
今後の展開
提案モデルの、郊外や長距離運行EVバスへの適用可能性を確認する。

概要 （英文）

The power consumption (kWh/km) of electric buses (EV buses) in real operation is strongly affected by ambient temperature and is often higher than the catalog values. In particular, the primary cause of power consumption deterioration under both high- and low-temperature conditions is the use of heat ventilation and air conditioning (HVAC) to maintain a comfortable cabin temperature. In this study, we propose a concept that separates EV bus power consumption into driving power consumption, which is attributed to the traction motor and auxiliary components other than HVAC, and HVAC power consumption. Based on this concept, a power consumption prediction model is developed.
According to the power consumption prediction results for the 10.5m EV bus, when the ambient temperature is 35 C or 0 C, the power consumption of the HVAC system becomes comparable to that required for driving. Therefore, the total power consumption of EV bus deteriorates by 75 % compared with the condition at 20 C. Furthermore, when electric heater heating is used, the HVAC power consumption increases further, and the total power consumption at an ambient temperature of 0 C deteriorates by 184 % compared with that at 20 C. The prediction accuracy of the proposed model is evaluated using measured data from five urban-route EV buses, including three 10.5m buses and two 6.9m buses. The results show that the prediction errors between the estimated and measured energy consumption are within +/-15 %, confirming the validity of the proposed model.

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