ZAŁĄCZNIK

Metodologia określania zmniejszania emisji CO₂ wynikającego z zastosowania „Valeo Efficient Generation Alternator” w pojeździe M1 [1]

1. Wprowadzenie

W celu określenia zmniejszenia emisji CO₂, które można przypisać zastosowaniu „Valeo EG Alternator” w pojeździe M1, należy określić:

a) procedurę przeprowadzania testów służących ustaleniu sprawności alternatora;

b) organizację stanowiska badawczego;

c) wzory na obliczenie odchylenia standardowego;

d) oszczędności CO₂ podlegające poświadczeniu przez organy udzielające homologacji typu.

2. Procedura przeprowadzania testów

Sprawność alternatora należy ustalić poprzez dokonanie pomiarów przy różnych prędkościach: 1 800, 3 000, 6 000, 10 000 obrotów na minutę. Przy każdej prędkości alternator jest obciążany na 50 % obciążenia maksymalnego. Na potrzeby obliczenia sprawności rozkład czasowy musi wynosić 25 %, 40 %, 25 %, 10 % dla prędkości, odpowiednio, 1 800, 3 000, 6 000, 10 000 obrotów na minutę (zob. podejście VDA opisane w pkt 5.1.2 załącznika I do wytycznych technicznych).

W konsekwencji uzyskuje się następujący wzór (1):

Δη _A = √ ((0,25 * S_{1 800})² + (0,40 * S_{3 000})² + (0,25 * S_{6 000})² + (0,1 * S_{10 000})²)

gdzie:

– η _A to sprawność alternatora;

– η @1 800 obr./min @0,5·I_N) to sprawność alternatora przy prędkości 1 800 obr./min i obciążeniu 50 %;

– (η @3 000 obr./min @0,5·I_N) to sprawność alternatora przy prędkości 3 000 obr./min i obciążeniu 50 %;

– (η @6 000 obr./min @0,5·I_N) to sprawność alternatora przy prędkości 6 000 obr./min i obciążeniu 50 %;

– (η @10 000 obr./min @0,5·I_N) to sprawność alternatora przy prędkości 10 000 obr./min i obciążeniu 50 %;

– I_N = natężenie prądu (A).

Organizacja stanowiska badawczego oraz procedura przeprowadzania testów muszą spełniać wymogi w zakresie dokładności określone w normie ISO 8854:2012 (¹).

3. Stanowisko badawcze

Stanowisko badawcze musi być stanowiskiem badawczym alternatora z „ napędem bezpośrednim”. Alternator musi być bezpośrednio połączony z miernikiem momentu obrotowego i wałem przekładni napędu. Alternator należy obciążyć akumulatorem i obciążeniem elektronicznym. Konfigurację stanowiska badawczego przedstawiono na rysunku 1.

Rysunek 1

Konfiguracja stanowiska badawczego

MMO = miernik momentu obrotowego

ALT. = alternator

AKU. = akumulator

V, I = napięcie, prąd

T = moment obrotowy

ω = prędkość obrotowa

Na rysunku 1 przedstawiono ogólny zarys konfiguracji stanowiska badawczego. Alternator przekształca moc mechaniczną silnika bezszczotkowego w moc elektryczną. Moc generowana przez silnik bezszczotkowy zależy od momentu obrotowego (Nm) i prędkości obrotowej (rad.s^–1). Moment obrotowy i prędkość należy mierzyć miernikiem momentu obrotowego.

Alternator generuje moc służącą obsłudze obciążenia podłączonego do alternatora. Moc ta jest równa iloczynowi napięcia alternatora (V) i natężenia prądu alternatora (I).

Sprawność alternatora definiuje się jako iloraz mocy elektrycznej (mocy wyjściowej alternatora) i mocy mechanicznej (mocy wyjściowej miernika momentu obrotowego).

Wzór (2): η_A = (V * i)/(T * ω)

gdzie:

η_A = sprawność alternatora;

V = napięcie (V);

I = natężenie prądu (A);

T = moment obrotowy (Nm);

ω = prędkość obrotowa alternatora (rad. s^–1).

4. Mierzenie momentu obrotowego i obliczanie sprawności alternatora

Testy należy przeprowadzać zgodnie z normą ISO 8854:2012.

Obciążenie należy ustawić na 50 % natężenia prądu, które zapewnia alternator przy 25 °C i prędkości obrotowej 6 000 obr./min. Na przykład jeżeli alternator jest klasy 180 A (przy 25 °C i 6 000 obr./min), obciążenie ustawia się na 90 A.

Dla każdej prędkości napięcie i prąd wyjściowy alternatora należy utrzymywać na stałym poziomie, napięcie na poziomie 14,3 V, a natężenie prądu w przypadku alternatora 180 A na poziomie 90 A. Tzn. dla każdej prędkości należy zmierzyć moment obrotowy przy użyciu stanowiska badawczego (zob. rysunek 1), a sprawność należy obliczyć za pomocą wzoru (2).

W ramach tego testu należy uzyskać wartości sprawności alternatora przy 4 różnych prędkościach określanych w obrotach na minutę (obr./min):

– przy prędkości 1 800 obr./min;

– przy prędkości 3 000 obr./min;

– przy prędkości 6 000 obr./min;

– przy prędkości 10 000 obr./min.

Średnią sprawność alternatora oblicza się za pomocą wzoru (1).

5. Odchylenie standardowe średniej arytmetycznej sprawności alternatora

Należy ilościowo określić błędy statystyczne wyników metodologii testów wynikające z pomiarów. Wartość błędu należy podać w formie odchylenia standardowego równoważnego dwustronnemu przedziałowi ufności 84 % (zob. wzór (3)).

Wzór (3):

gdzie:

s_x: odchylenie standardowe średniej arytmetycznej;

x_i: wartość pomiarowa;

x: średnia arytmetyczna;

n: liczba pomiarów.

Wszystkie pomiary należy przeprowadzić kolejno co najmniej pięć (5) razy. Dla każdej prędkości oblicza się odchylenie standardowe.

Odchylenie standardowe wartości sprawności alternatora (ΔηΑ) oblicza się przy użyciu następującego wzoru:

Wzór (4): ΔηΑ = √ (0,25 * (S_{1 800})² + 0,40 * (S_{3 000})² + 0,25 * (S_{6 000})² + 0,1 * (S_{10 000})²)

gdzie wartości 0,25, 0,40, 0,25 i 0,1 są takimi samymi wartościami wagowymi, co we wzorze (2), a S_{1 800}, S_{3 000}, S_{6 000} i S_{10 000} są odchylniami standardowymi obliczonymi za pomocą wzoru (3).

6. Błąd w wartości oszczędności CO₂ związany z odchyleniem standardowym (prawo propagacji)

Odchylenie standardowe wartości sprawności alternatora (ΔηΑ) prowadzi do błędu w wartości oszczędności CO₂. Błąd ten należy obliczyć za pomocą następującego wzoru (1):

Wzór (5): ΔCO₂ = (P_m–RW – P_m–TA) · (1/η_Α–EI²) · Δη_Α· (V_Pe · CF_p/v)

gdzie:

ΔCO₂ = błąd w wartości oszczędności CO₂ (g CO₂/km);

P_RW = 750 W;

P_TA = 350 W;

η_A–EI = sprawność alternatora wysokosprawnego;

Δη_A = odchylenie standardowe sprawności alternatora (wynik równania według wzoru (4));

V_Pe = współczynniki Willansa (l/kWh);

CF = współczynniki konwersji (g CO₂/l);

v = średnia prędkość jazdy NEDC (km/h).

7. Obliczanie odpowiedniej części oszczędności mocy mechanicznej

Zastosowanie wysokosprawnego alternatora prowadzi do oszczędności mocy mechanicznej, którą należy obliczyć w dwóch krokach. W ramach pierwszego kroku należy obliczyć zaoszczędzoną moc mechaniczną w warunkach „realnych” . Drugi krok polega na obliczeniu zaoszczędzonej mocy mechanicznej w warunkach homologacji typu. Poprzez odjęcie tych dwóch wartości oszczędności mocy mechanicznej uzyskuje się odpowiednią część oszczędności mocy mechanicznej.

Zaoszczędzoną moc mechaniczną w warunkach „realnych” należy obliczyć za pomocą wzoru (6).

Wzór (6): ΔP_m–RW = (P_RW/η_A) – (P_RW/η_{A– EI})

gdzie:

ΔP_m–RW = zaoszczędzona moc mechaniczna w warunkach realnych (W);

P_RW = moc elektryczna w warunkach realnych, która wynosi 750 W;

η_A = sprawność alternatora referencyjnego;

η_A–EI = sprawność alternatora wysokosprawnego.

Zaoszczędzoną moc mechaniczną w warunkach homologacji typu należy obliczyć za pomocą wzoru (7).

Wzór (7): ΔP_m–TA = (P_TA/η_A) – (P_TA/η_A–EI)

gdzie:

Δ P_m–TA = zaoszczędzona moc mechaniczna w warunkach homologacji typu (W);

P_TA = moc elektryczna w warunkach homologacji typu, która wynosi 350 W;

η_A= sprawność alternatora referencyjnego;

η_A–EI= sprawność alternatora wysokosprawnego.

Odpowiednią część oszczędności mocy mechanicznej oblicza się za pomocą wzoru (8).

Wzór (8): ΔP_m= ΔP_m–RW – ΔP_m–TA

gdzie:

ΔP_m= odpowiednia część oszczędności mocy mechanicznej (W);

ΔP_m–RW = zaoszczędzona moc mechaniczna w warunkach realnych (W);

ΔP_m–TA = zaoszczędzona moc mechaniczna w warunkach homologacji typu (W);

8. Wzór na obliczanie oszczędności CO₂

Oszczędności CO₂ należy obliczyć za pomocą następującego wzoru:

Wzór (9): C_CO2 = ΔP_m · V_Pe · CF/v

gdzie:

C_CO2 = oszczędności CO₂ (g CO₂/km);

ΔP_m = odpowiednia część oszczędności mocy mechanicznej obliczona zgodnie ze wzorem (8) (W);

V_Pe = współczynniki Willansa (l/kWh);

CF = współczynniki konwersji (g CO₂/l);

v = średnia prędkość jazdy NEDC (km/h).

W odniesieniu do współczynników Willansa należy zastosować dane z tabeli 1:

Tabela 1

Współczynniki Willansa

W odniesieniu do współczynników konwersji należy zastosować dane z tabeli 2:

Tabela 2

Współczynniki konwersji

Średnia prędkość jazdy NEDC wynosi v = 33,58 km/h.

9. Poziom istotności

W odniesieniu do każdego typu, wariantu i wersji pojazdu wyposażonego w „Valeo EG Alternator” należy wykazać, że błąd w zakresie oszczędności CO₂ wyliczonych zgodnie z wzorem 5 jest nie większy niż różnica między łączną wartością oszczędności CO₂ a minimalną wartością progową oszczędności określoną w art. 9 ust. 1 rozporządzenia wykonawczego (UE) nr 725/2011 (zob. wzór (7)).

Wzór (10): MT < C_CO2 – Δ C_CO2

gdzie:

MT = minimalna wartość progowa (g CO₂/km);

C_CO2 = łączna wartość oszczędności CO₂ (g CO₂/km);

ΔC_CO2 = błąd w zakresie oszczędności CO₂ (g CO₂/km).

10. Alternator wysokosprawny do instalowania w pojazdach

Na potrzeby ustalenia oszczędności CO₂ wynikających z zastosowania „Valeo EG Alternator” podlegających poświadczeniu przez organy udzielający homologacji typu zgodnie z art. 12 rozporządzenia wykonawczego (UE) nr 725/2011, producent pojazdu M1, w którym zamontowany jest alternator, musi wyznaczyć, zgodnie z art. 5 tego rozporządzenia, pojazd ekoinnowacyjny wyposażony w „Valeo EG Alternator” oraz jeden z poniższych pojazdów referencyjnych:

a) jeżeli ekoinnowację zamontowano w nowym typie pojazdu, który będzie zgłoszony do nowej homologacji typu, pojazd referencyjny musi być identyczny z pojazdem nowego typu pod każdym względem z wyjątkiem alternatora, który ma być alternatorem o sprawności 67 %; lub

b) jeżeli ekoinnowację zamontowano w istniejącej wersji pojazdu, w przypadku którego homologacja typu zostanie rozszerzona po zastąpieniu istniejącego alternatora ekoinnowacją, pojazd referencyjny musi być identyczny z pojazdem ekoinnowacyjnym pod każdym względem z wyjątkiem alternatora, który ma być alternatorem istniejącej wersji pojazdu.

Organ udzielający homologacji typu poświadcza oszczędności CO₂ na podstawie pomiarów w odniesieniu do pojazdu referencyjnego i pojazdu ekoinnowacyjnego zgodnie z art. 8 ust. 1 i art. 8 ust. 2 akapit drugi rozporządzenia wykonawczego (UE) nr 725/2011, stosując metodologię testów określoną w niniejszym załączniku. W przypadku gdy oszczędności emisji CO₂ są poniżej wartości progowej określonej w art. 9 ust. 1, zastosowanie ma art. 11 ust. 2 akapit drugi rozporządzenia wykonawczego (UE) nr 725/2011.

11. Kod ekoinnowacji wpisywany w dokumentacji homologacji typu

Do celów określenia ogólnego kodu ekoinnowacji, który ma być stosowany w odpowiednich dokumentach homologacji typu zgodnie z załącznikami I, VIII i IX do dyrektywy 2007/46/WE, w odniesieniu do technologii innowacyjnej zatwierdzonej niniejsza decyzją stosuje się kod indywidualny „2”.

Na przykład w przypadku oszczędności wynikających z zastosowania ekoinnowacji poświadczonych przez niemiecki organ udzielający homologacji typu stosuje się kod ekoinnowacji „ e1 2”.

(¹) ISO 8854. Pojazdy drogowe – Alternatory z regulatorami – Metody testów i wymogi ogólne. Nr referencyjny ISO 8854:2012(E).

(²) Wzór (5) można wyprowadzić zgodnie z prawem propagacji błędu, które wyjaśniono w wytycznych technicznych (pkt 4.2.1).