ANHANG

Methode für die Bestimmung der Verringerung der CO2-Emissionen durch den Einsatz des Wechselstromgenerators „Valeo Efficient Generation Alternator“ in einem Fahrzeug der Klasse M1

1.   Einleitung

Um zu ermitteln, welche Verringerung der CO2-Emissionen auf den Einsatz des Wechselstromgenerators „Valeo EG Alternator“ in einem Fahrzeug der Klasse M1 zurückgeführt werden kann, ist Folgendes zu bestimmen:

a)	das zur Bestimmung des Wirkungsgrads des Wechselstromgenerators anzuwendende Prüfverfahren;

b)	die Anordnung des Prüfstands;

c)	die Formeln zur Berechnung der Standardabweichung;

d)	die CO2-Einsparungen zur Bescheinigung durch die für die Typgenehmigung zuständigen Behörden.

2.   Prüfverfahren

Der Wirkungsgrad des Wechselstromgenerators ist durch Messungen bei verschiedenen Geschwindigkeiten — 1 800, 3 000, 6 000, 10 000 Umdrehungen pro Minute — zu bestimmen. Bei jeder Geschwindigkeit wird der Generator mit 50 % der Höchstlast belastet. Die zeitliche Aufteilung bei der Berechnung des Wirkungsgrads beträgt 25 %, 40 %, 25 % und 10 % bei einer Drehzahl von jeweils 1 800/min, 3 000/min, 6 000/min und 10 000/min (vgl. VDA-Verfahren entsprechend Punkt 5.1.2 in Anhang I der technischen Leitlinien).

Hierdurch ergibt sich folgende Formel 1:

Dabei ist:

—

   ηΑ: Wirkungsgrad des Wechselstromgenerators;

—

   (η bei 1 800/min und 0,5·IN): Wirkungsgrad des Wechselstromgenerators bei einer Drehzahl von 1 800/min und einer Belastung von 50 %;

—

   (η bei 3 000/min und 0,5·IN): Wirkungsgrad des Wechselstromgenerators bei einer Drehzahl von 3 000/min und einer Belastung von 50 %;

—

   (η bei 6 000/min und 0,5·IN): Wirkungsgrad des Wechselstromgenerators bei einer Drehzahl von 6 000/min und einer Belastung von 50 %;

—

   (η bei 10 000/min und 0,5·IN): Wirkungsgrad bei einer Drehzahl von 10 000/min und einer Belastung von 50 %;

—

   IN= Stromstärke (A)

Die Anordnung des Prüfstands und das Prüfverfahren müssen den Genauigkeitsvorgaben der Norm ISO 8854:2012 (1) entsprechen.

3.   Prüfstand

Zu verwenden ist ein Prüfstand für einen Wechselstromgenerator mit „Direktantrieb“. Der Wechselstromgenerator ist direkt an den Drehmomentmesser und den Schaft des Antriebs angebracht. An den Wechselstromgenerator wird eine Batterie und eine elektronische Last angeschlossen. Siehe Anordnung des Prüfstands in Abbildung 1.

Abbildung 1

Anordnung des Prüfstands

Abbildung 1 zeigt eine Übersicht über die Anordnung des Prüfstands. Der Wechselstromgenerator wandelt die mechanische Leistung des bürstenlosen Motors in elektrische Leistung um. Der bürstenlose Motor erzeugt die Leistung, die durch das Drehmoment (Nm) und die Winkelgeschwindigkeit (rad.s–1) bestimmt wird. Drehmoment und Geschwindigkeit werden durch den Drehmomentmesser gemessen.

Der Wechselstromgenerator erzeugt Leistung, um die an ihn angeschlossene Last zu überwinden. Diese Leistung ist definiert als Wechselstromgeneratorspannung (U) multipliziert mit dem Wechselstromgeneratorstromstärke (I).

Der Wirkungsgrad des Wechselstromgenerators wird definiert als elektrische Leistung (Leistung des Wechselstromgenerators) geteilt durch die mechanische Leistung (Anzeige des Drehstrommessers).

Formel 2

:

Dabei ist:

ηΑ	:	Wirkungsgrad des Wechselstromgenerators;
U	:	Spannung (V);
I	:	Stromstärke (A);
T	:	Drehmoment (Nm);
ω	:	Winkelgeschwindigkeit des Wechselstromgenerators (rad. s–1)

4.   Messung des Drehmoments und Berechnung des Wirkungsgrads des Wechselstromgenerators

Die Prüfungen sind unter Einhaltung der Norm ISO 8854:2012 durchzuführen.

Die Belastung ist bei 50 % der Stromstärke einzustellen, die für den Wechselstromgenerator bei einer Temperatur von 25 °C und einer Rotordrehzahl von 6 000/min garantiert ist, d. h. bei einem Generator der Klasse 180 A (bei 25 °C und 6 000/min) bei 90 A.

Bei jeder Geschwindigkeit werden Spannung und Ausgangsstromstärke konstant gehalten, bei einem 180 A-Wechselstromgenerator beträgt die Spannung 14,3 V und die Stromstärke 90 A. Für jede Geschwindigkeit wird das Drehmoment mithilfe des Prüfstands (vgl. Abb. 1) gemessen und der Wirkungsgrad anhand der Formel 2 berechnet.

Mit dieser Prüfung sollen die Wirkungsgrade des Wechselstromgenerators bei 4 unterschiedlichen Geschwindigkeiten in Drehzahlen (min–1) ermittelt werden:

—	bei einer Drehzahl von 1 800/min;

—	bei einer Drehzahl von 3 000/min;

—	bei einer Drehzahl von 6 000/min;

—	bei einer Drehzahl von 10 000/min.

Der durchschnittliche Wirkungsgrad des Wechselstromgenerators ist anhand der Formel 1 zu berechnen.

5.   Standardabweichung beim arithmetischen Mittel des Wirkungsgrads des Wechselstromgenerators

Statistische Fehler bei den Ergebnissen der Prüfmethode aufgrund der Messungen sind zu quantifizieren. Als Format des Fehlers ist eine Standardabweichung anzusetzen, die einem zweiseitigen Konfidenzintervall von 84 % entspricht (vgl. Formel 3).

Formel 3

:

Dabei ist:

	:	Standardabweichung des arithmetischen Mittels;
xi	:	Messwert;
	:	arithmetisches Mittel;
n	:	Anzahl der Messungen.

Alle Messungen sind mindestens fünf (5) Mal hintereinander auszuführen. Für jede Geschwindigkeit wird die Standardabweichung berechnet.

Die Standardabweichung des Wirkungsgrads des Wechselstromgenerators (ΔηΑ) wird wie folgt berechnet:

Formel 4

:

Wobei es sich bei den Werten 0,25, 0,40, 0,25 und 0,1 um dieselben Gewichtungswerte handelt wie in der Formel 2 und S1 800, S3 000, S6 000 und S10 000 die nach der Formel 3 berechneten Standardabweichungen sind.

6.   Fehler bei den CO2-Einsparungen aufgrund der Standardabweichung (Fehlerfortpflanzungsgesetz)

Durch die Standardabweichung des Wirkungsgrads des Wechselstromgenerators (ΔηΑ) kommt es bei den CO2-Einsparungen zu einem Fehler. Dieser lässt sich anhand der nachstehenden Formel berechnen (2):

Formel 5

:

Dabei:

ΔCO2	:	Fehler bei den CO2-Einsparungen (g CO2/km);
PRW	:	750 W;
PTA	:	350 W;
ηΑ-EI	:	Wirkungsgrad des hocheffizienten Wechselstromgenerators;
ΔηΑ	:	Standardabweichung bei der Effizienz des Wechselstromgenerators (Ergebnis der Berechnung nach Formel 4);
VPe	:	Willans-Faktor (l/kWh);
CF	:	Umrechnungsfaktor (g CO2/l);
v	:	durchschnittliche Fahrgeschwindigkeit des NEFZ (km/h)

7.   Berechnung des zu berücksichtigenden Anteils der eingesparten mechanischen Leistung

Der hocheffiziente Wechselstromgenerator führt zu einer Einsparung bei der mechanischen Leistung, die in zwei Schritten zu berechnen ist. In einem ersten Schritt wird die eingesparte mechanische Leistung unter „realen“ Bedingungen berechnet. Der zweite Schritt besteht in der Berechnung der eingesparten mechanischen Leistung unter den Bedingungen der Typgenehmigung. Die Subtraktion dieser beiden Einsparungen an mechanischer Leistung ergibt den zu berücksichtigenden Anteil der eingesparten mechanischen Leistung.

Die unter „realen“ Bedingungen eingesparte mechanische Leistung wird nach der Formel 6 berechnet.

Formel 6

:

Wobei:

ΔΡm-RW	:	unter „realen“ Bedingungen eingesparte mechanische Leistung (W);
PRW	:	elektrische Leistung unter „realen“ Bedingungen, d. h. 750 W;
ηΑ	:	Wirkungsgrad des Vergleichs-Wechselstromgenerators;
ηΑ-EI	:	Wirkungsgrad des hocheffizienten Wechselstromgenerators.

Die eingesparte mechanische Leistung unter den Bedingungen der Typgenehmigung wird nach der Formel 7 berechnet.

Formel 7

:

Dabei ist:

ΔΡm-TA	:	eingesparte mechanische Leistung unter den Bedingungen der Typgenehmigung (W);
PTA	:	elektrische Leistung unter den Bedingungen der Typgenehmigung, d. h. 350 W;
ηΑ	:	Wirkungsgrad des Vergleichs-Wechselstromgenerators;
ηΑ-EI	:	Wirkungsgrad des hocheffizienten Wechselstromgenerators

Der zu berücksichtigende Anteil der eingesparten mechanischen Leistung wird nach der Formel 8 berechnet.

Formel 8

:

Dabei ist:

ΔΡm	:	zu berücksichtigender Anteil der eingesparten mechanischen Leistung (W);
ΔΡm-RW	:	eingesparte mechanische Leistung unter „realen“ Bedingungen (W);
ΔΡm-TA	:	eingesparte mechanische Leistung unter den Bedingungen der Typgenehmigung (W);

8.   Formel zur Berechnung der CO2-Einsparungen

Die CO2-Einsparungen werden nach folgender Formel berechnet:

Formel 9

:

Dabei ist:

CCO2	:	Verringerung der CO2-Emissionen (g CO2/km);
ΔΡm	:	zu berücksichtigender Anteil der eingesparten mechanischen Leistung nach der Formel 8 (W);
VPe	:	Willans-Faktor (l/kWh);
CF	:	Umrechnungsfaktor (g CO2/l)
v	:	durchschnittliche Fahrgeschwindigkeit des NEFZ (km/h)

Für die Berechnung der Willans-Faktoren sind die in der Tabelle 1 aufgeführten Daten zu verwenden:

Tabelle 1

Willans-Faktoren

Motortyp	Verbrauch an effektiver Energie VPe (l/kWh)
Benzin (VPe-P)	0,264
Benzin Turbo	0,28
Diesel (VPe-D)	0,22

Für die Umrechnungsfaktoren sind die in der Tabelle 2 aufgeführten Daten zu verwenden:

Tabelle 2

Umrechnungsfaktoren

Art des Kraftstoffs	Umrechnungsfaktor (l/100 km) → (g CO2/km) (100 g/l)
Benzin	23,3 (= 2 330 g CO2/l)
Turbobenzin	23,3 (= 2 330 g CO2/l)
Diesel	26,4 (= 2 640 g CO2/l)

Durchschnittliche Fahrgeschwindigkeit des NEFZ (v): 33,58 km/h

9.   Statistische Signifikanz

Für jeden Typ, jede Variante und jede Version eines Fahrzeugs, das mit dem „Valeo EG Alternator“ ausgestattet ist, ist nachzuweisen, dass der nach der Formel 5 berechnete Fehler bei den CO2-Einsparungen nicht größer ist als die Differenz zwischen den CO2-Gesamteinsparungen und dem Schwellenwert für die Mindesteinsparungen gemäß Artikel 9 Absatz 1 der Durchführungsverordnung (EU) Nr. 725/2011 (vgl. Forme 7).

Formel 10

:

Dabei ist:

MT	:	Mindestschwellenwert (g CO2/km);
CCO2	:	CO2-Gesamteinsparungen (g CO2/km);
	:	Fehler bei den CO2-Einsparungen (g CO2/km)

10.   Der hocheffiziente Wechselstromgenerator zum Einbau in Fahrzeuge

Zur Ermittlung der CO2-Einsparungen durch die Verwendung des „Valeo EG Alternator“, die durch die Typgenehmigungsbehörde gemäß Artikel 12 der Durchführungsverordnung (EU) Nr. 725/2011 zu zertifizieren sind, muss der Hersteller des Fahrzeugs der Klasse M1, in den der Wechselstromgenerator eingebaut wird, gemäß Artikel 5 der genannten Verordnung ein mit dem „Valeo EG Alternator“ ausgestattetes Ökoinnovationsfahrzeug und eines der nachstehenden Vergleichsfahrzeuge bestimmen:

a)

Wird die Ökoinnovation in einen neuen Fahrzeugtyp eingebaut, für den eine neue Typgenehmigung beantragt wird, so muss es sich beim Vergleichsfahrzeug in jeder Hinsicht um den neuen Fahrzeugtyp handeln, mit Ausnahme hinsichtlich des Wechselstromgenerators, der ein Generator mit einem Wirkungsgrad von 67 % sein muss.

b)

Wird die Ökoinnovation in eine vorhandene Version des Fahrzeugs eingebaut, dessen Typgenehmigung nach Austausch des vorhandenen Wechselstromgenerators durch die Ökoinnovation verlängert wird, so muss das Vergleichsfahrzeug in jeder Hinsicht — mit Ausnahme des Wechselstromgenerators, der dem Generator der vorhandenen Fahrzeugversion entsprechen muss — dasselbe sein wie das Ökoinnovationsfahrzeug.

Die Typgenehmigungsbehörde zertifiziert die CO2-Einsparungen anhand von Messungen am Vergleichsfahrzeug und am Ökoinnovationsfahrzeug gemäß Artikel 8 Absatz 1 und Artikel 8 Absatz 2 Unterabsatz 2 der Durchführungsverordnung (EU) Nr. 725/2011 unter Verwendung der in diesem Anhang festgelegten Testmethode. Liegen die Einsparungen bei den CO2-Emissionen unterhalb des in Artikel 9 Absatz 1 angegebenen Schwellenwerts, so gilt Artikel 11 Absatz 2 Unterabsatz 2 der Durchführungsverordnung (EU) Nr. 725/2011.

11.   In die Typgenehmigungsunterlagen einzutragender Ökoinnovationscode

Bezüglich der Festlegung des allgemeinen Ökoinnovationscodes für die mit dem vorliegenden Beschluss genehmigte innovative Technologie in den betreffenden Typgenehmigungsunterlagen gemäß den Anhängen I, VIII und IX der Richtlinie 2007/46/EG ist der individuelle Code „2“ zu verwenden.

Beispiel: Der Code für die Ökoinnovation im Falle von Ökoinnovationseinsparungen, die von der deutschen Typgenehmigungsbehörde zertifiziert werden, lautet „e1 2“.

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(1)  ISO 8854. Road vehicles — Alternators with regulators — Test methods and general requirements Referenznummer ISO 8854:2012(E).

(2)  Die Formel 5 lässt sich aus dem Fehlerfortpflanzungsgesetz ableiten, das in Abschnitt 4.2.1 der technischen Leitlinien erläutert ist.