バッテリー式電気鉄道車両におけるヒートポンプと最適化された熱管理戦略—モデリングと評価

本論文は、架線なしの線路でディーゼル車に代わる持続可能な選択肢であるバッテリー式電気鉄道車両において、ヒートポンプと効率的な熱管理を用いてエネルギー需要とバッテリー負荷を削減する方法を研究する。ヒートポンプと熱的車体モデルを開発・検証し、バッテリー式電気鉄道車両のエネルギー需要を計算する。このモデルでは、架線利用可能性に基づいて客室設定温度を変更する最適化された熱管理戦略を実装する。中央ヨーロッパの気候帯IIに属する2両編成のバッテリー式電気鉄道車両では、年間の熱エネルギー需要は最大110MWhに達する。R290(プロパン)を使用したヒートポンプの適用により、暖房と冷房の年間電力需要を最大55%削減できる。最適化された熱管理戦略により、バッテリー負荷はさらに軽減され、等価フルサイクルが3%減少する。全体として、ヒートポンプの運用と効率的な熱管理戦略は、車両の航続距離と日常運用における柔軟性を高め、バッテリー式電気鉄道車両の受容性を向上させる。