Yearly Archives: 2014
Friday, December 19, 2014

Kraftig minskning av bromssträcka med nya forskningsrön

Genom att höja och sänka bilens chassi vid inbromsning kan elektrifierade fordons bromssträcka förkortas dramatiskt, visar forskare vid KTH i en avhandling som nyligen presenterats. Upptäckten innebär ett rejält kliv framåt för säkerheten hos framtidens bilar.

Johannes EdrénJohannes Edrén, doktor i fordonsdynamik, har haft säkerhet och energieffektivitet som utgångspunkt för sin forskning. Han och hans kollegor har gjort upptäckten att bromssträckan kan förkortas avsevärt även i höga hastigheter, om däckens friktionskraft förbättras med hjälp av ett höj- och sänkbart chassi. För en personbil som kör i 100 km/h kan det röra sig om en meter kortare bromssträcka, visar Johannes Edrén i sin doktorsavhandling.

– Ofta räknar man i centimeter när man talar om förkortning av bromssträckor, så detta är verkligen ett stort framsteg, säger Johannes Edrén.

Höj- och sänkbart chassi ökar friktionen
Studien är gjord på elbilar med överaktuering, en teknisk lösning som innebär att fordonet har ett större antal ställdon vid varje hjul än vad som krävs för att styra ett visst antal frihetsgrader. Tekniken utnyttjas till exempel för individuella hjulmotorer och individuell styrning. Johannes Edrén och hans kollegor har undersökt möjligheterna med att höja och sänka chassit vid inbromsning.

– Under den tid som går innan bromsarna tar, passar man på att sänka chassit. Den lägre tyngdpunkten gör att framaxeln belastas mindre, lasten fördelas jämnare och den totala friktionen förbättras, förklarar Johannes Edrén. När sedan även bromsarna tar fullt ut, bromsas sänkningen av chassit vilket ökar lasten på hjulen ännu mer så att man kan bromsa extra hårt. Vid slutet av inbromsningen utnyttjar man bilens förmåga att resa sig. Då kan lasten på hjulen ökas igen, vilket innebär att bromskraften förstärks ytterligare.

Tekniken särskilt lämplig för elektrifierade bilar
Tidigare försök att öka friktionskraften för inbromsning har oftast gjorts med ABS-bromsar. Med möjligheterna med aktivt chassi och numerisk optimering kunde forskarna nu undersöka om det gick att förbättra bromspestandan ytterligare.

– Med elektrifierade drivlinor kan man få fler och mer kompakta ställdon som individuellt kan styra och driva hjulen. Visst kan man tillämpa samma typ av reglering på ett vanligt fordon med enbart en förbränningsmotor som drivkälla. Men den uppgiften blir mycket mer komplicerad. Överaktuering är en teknisk lösning som är särskilt väl lämpad för elektrifierade bilar, anser Johannes Edrén.

Flera studier inom projektets ramar
Inom ramarna för forskningen har Johannes Edrén även studerat hur överaktuering med individuell drivning och styrning kan utnyttjas för att minska kurvmotståndet hos elektrifierade fordon, och hur mycket man kan vinna i säkerhet med aktiv drivning och styrning.  Studier av aktiv camber-reglering har också ingått i projektet.  För att undersöka effekterna av aktuatorbegränsningar och svarstider har Johannes Edrén byggt en nedskalad fordonsprototyp.

Forskningsresultaten har nyligen publicerats i ett flertal vetenskapliga artiklar, samt i Johannes Edréns doktorsavhandl

Mer information
Johannes Edrén försvarade sin avhandling Motion modelling and control strategies of over-actuated vehicles på KTH den 3 december 2014.

Läs avhandlingen >>

Kontakt:
Johannes Edrén
Email: edren@kth.se
telefon
: +46 70-4474685

Deltagare i projektet: Johannes Edrén, Annika Stensson Trigell (projektledare), Jenny Jerrelind, Lars Drugge, Mats Jonasson

Forskningsprojektet “Generic vehicle motion modeling and control for enhanced driving dynamics and energy management” har varit en del av Svenskt hybridfordonscentrum.

Text och foto: Emilia Lundgren


Thursday, December 11, 2014

Susanne Wilkens forskning banar väg för säkrare fordonsbatterier

Övergången från enbart konsumentinriktade litiumjonbatterier till även storskaliga tillämpningar, exempelvis i fordon, är på god väg. Problemen med säkerhet, livslängd och kapacitet växer dock i takt med batteriernas storlek. I sin doktorsavhandling betonar Susanne Wilken behovet av en djupare förståelse av dagens litiumjonbatterier.

Susanne WilkenVanliga elektrolyter i litiumjonbatterier, som de för bärbar elektronik, är både kemiskt och termiskt instabila, något som kan ge upphov till en rad olika fel. Felen kan möjligen tolereras i små, konsumentinriktade batterier, men blir oacceptabla när batterierna skalas upp för användning i stora applikationer som fordon. Det övergripande syftet med Susanne Wilkens forskning har varit att förstå mer om varför felen uppstår i elektrolyter och hitta sätt att mildra och/eller förebygga dessa.

Vatten eller värme vanligaste orsakerna till fel
Litiumjonbatteriernas säkerhet är relaterad till elektrolyten och dess samspel med andra batterikomponenter. De flesta fel uppstår på grund av orenheter, till exempel förekomst av vatten, eller på grund av termiska förhållanden.

– Det finns två huvudsakliga alternativ för att angripa dessa frågor, säger Susanne Wilken. Antingen håller vi oss till de standardelektrolyter som används i den konsumentinriktade distributionskedjan och hittar bra additiv för att hantera vatten- eller värmeproblem för större batterier, eller så förändrar vi batterikemin fullständigt. I min forskning har jag valt att utgå från det första alternativet.

Överraskande testresultat för vanligt flamskyddsmedel
Susanne Wilken har inriktat sig på flamskyddsmedel, särskilt fosfatbaserade föreningar och jonvätskor. Ett antal nya metoder och experimentella tekniker har använts i sökandet efter ytterligare förståelse av felmekanismerna.

En del av forskningen gjordes i samarbete med andra doktorander från KTH och Uppsala universitet, alla medlemmar i Svenskt hybridfordonscentrum (SHC). Forskarna undersökte bland annat trifenylfosfat (TPP) som flamskyddsmedel i högeffekttillämpningar.

– Vi byggde ett batteri med grafit- och litiumjärnfosfatelektroder och med olika koncentrationer av TPP i den karbonatbaserade elektrolyten, förklarar Susanne Wilken. Till vår förvåning fann vi att detta additiv inte alls är lämpligt för högeffekttillämpningar, fastän det är mycket vanligt förekommande i exempelvis rymdindustrin.

Flamskyddsmedlet medverkade i filmbildning på elektroderna och ökade viskositeten hos elektrolyten, vilket leder till försämrad prestanda. Susanne Wilken konstaterar att sökandet efter användbara additiv fortsätter:

– Vi måste hitta ett additiv som antingen orsakar mindre nedbrytning eller har bättre flamhämmande egenskaper.

Värdefullt samarbete ger fullständig bild
Att samarbeta med andra doktorander har gett arbetet ytterligare styrka, säger Susanne Wilken:

– Samarbetet gjorde det möjligt för oss att ge en fullständig bild av förloppet. När vi presenterade forskningsrapporter kunde vi berätta inte bara vad som händer, utan också varför det händer.

Forskningen har finansierats av SHC och Susanne Wilken har varit aktiv i centrumets verksamhet.

– Minglandet och nätverkandet inom SHC har varit mycket värdefullt för min forskning, säger Susanne Wilken. Jag har haft unika möjligheter att få veta vad andra gör och att förstå hela kedjan från batteri till fordonstillämpning.

När nu uppdraget på Chalmers går mot sitt slut, planerar Susanne Wilken att arbeta med industriell forskning.

Mer information
Susanne Wilken försvarar sin avhandling ”Failure Mechanisms of Lithium-ion Battery Electrolytes: Detection and Mitigation” den 12 december, 10.00,  i hörsal PJ, 4: e våningen, Origo, Chalmers, Göteborg

Läs avhandlingen >>

Deltagare i projektet
Prof. Patrik Johansson (projektledare), Susanne Wilken (doktorand), Dr Johan Scheers (bitr. handledare), Institutionen för teknisk fysik, Chalmers

Projektet ”Battery properties: designed, controlled and safer lithium ion cells – Electrolyte additives” har varit en del av Svenskt hybridfordonscentrums forskning.

Text och foto: Emilia Lundgren


Friday, December 5, 2014

Presentationerna från konferensen ”Technology watch of Fuel Cells”

Den årliga konferensen för projektet ”Technology watch of Fuel Cells” hölls i Stockholm 27 november. Ett femtiotal intresserade från akademi och industri kom för att ta del av de senaste resultatet av teknikbevakningen. Presentationerna finns nu tillgängliga hos Elforsk >>


Friday, November 28, 2014

Goda omdömen för SHCs doktorandkurs

Doktorandkursen ”System Development of Hybrid Vehicles” som under hösten gavs för andra gången i SHCs regi, har fått mycket goda omdömen av deltagarna. Bedömningen av kursen som helhet gav hela 4,875 poäng av 5 möjliga vid kursutvärderingen. 

-Det är ett väldigt bra resultat, säger Anders Grauers, Chalmers, som håller i kursen. Bland utvärderingarna fanns också bra idéer till förbättringar som kan tas med nästa gång.

Varifrån kom årets deltagare?
-De kom från KTH, Lunds tekniska högskola, Chalmers, Volvo Global Trucks Technology och Volvo Construction Equipment.

När ges kursen nästa gång?
-Det är inte bestämt ännu, men om ett och ett halvt till två år är troligt. Anmäl gärna intresse att gå kursen till SHC!

Vilka förbättringar kommer du att utveckla tills dess?
-Jag kommer att försöka ta fram en fallstudie om ett verkligt fordon att diskutera under föreläsningarna och ytterligare en videoföreläsning, om simulering.

Målet med kursen ” System Development of Hybrid Vehicles”  är att ge förståelse av hybriddrivlinor ur ett helhetsperspektiv. Deltagarna arbetar gruppvis med att dimensionera en drivlina för olika fordonstyper, för att förstå hur dimensioneringen påverkas av de olika krav som ställs. Kursen riktar sig både till doktorander och till personer i industrin som arbetar med någon del av drivlinekonstruktionen.


Friday, October 31, 2014

Framgångsrikt doktorandnätverk knyter samman svensk el- och hybridfordonsforskning

Doktorandnätverket för svensk hybridfordonsforskning knyter samman doktorander från skilda ämnesområden och skapar möten med fordonsindustri och forskningsinstitut. – Nätverket är värdefullt för framtida samarbeten och kompetensförsörjning, säger projektledaren Anders Nordelöf.

Genom nätverket för doktorander inom svensk el- och hybridfordonsforskning träffas forskarstuderande från universitet och högskolor i hela landet för att lära känna andra inom samma eller närliggande forskningsområden.  Nätverket ger dem möjlighet att få veta vad som händer just nu, både i den akademiska världen och inom industrin.

Anders Nordelöf är projektledare för Doktorandnätverket för svensk hybridfordonsforskning, och doktorand vid Chalmers där han ägnar sin forskning åt att utvärdera miljöaspekter av elektrifierad vägtrafik med livscykelanalys.
Anders Nordelöf är projektledare för Doktorandnätverket för svensk hybridfordonsforskning och doktorand vid Chalmers där han ägnar sin forskning åt att utvärdera miljöaspekter av elektrifierad vägtrafik med livscykelanalys.

Här föds idéer till ny forskning
– Själva poängen är att man träffas och knyter kontakter. Genom nätverket kan man hitta kompetens att relatera sitt projekt till, och få nya perspektiv på hur ens arbete kan komma till användning. På så vis föds idéer till ny forskning, säger Anders Nordelöf som lett nätverket sedan starten för snart tre år sedan. Han beskriver sin roll som den som sätter pulsen och hjälper till att etablera nya kontakter mellan doktorander och med industri, men understryker att ett nätverk måste leva av egen kraft.

Möten blandar teori och praktik
Doktorandträffar, seminarier och kurser är återkommande inslag i nätverket. Under doktorandträffarna har man bland annat besökt Scania, Volvo Cars och de konsultbolag inom fordonssektorn som bildats på senare år i Trollhättan. Träffarna skiljer sig från traditionella forskarseminarier genom att blanda akademisk höjd med lättsammare inslag, menar Anders Nordelöf.

– Konkreta inslag som berör forskningen, till exempel testkörningar, är ofta väldigt givande. Om man forskar om tunga fordon måste man ju provköra en lastbil någon gång! Det är roligt att inflytelserika personer från industrin tar sig den tiden med doktorander, fortsätter han. De har förstått att det är framtidens kompetenta forskare och medarbetare de möter.

Rustar doktoranderna för framtiden
Förutom forskningsrelaterade aktiviteter brukar nätverket erbjuda någon form av fördjupning som inte har direkt koppling till forskningen, men som ändå ger viktig kunskap. Det kan handla om exempelvis projektledning eller presentationsteknik. Tanken är att rusta deltagarna inför utmaningar som de kan komma att ställas inför under doktorandtiden eller på framtida arbetsplatser.

Mojgan Nikouie Harnefors är doktorand vid institutionen för Elektrisk energiomvandling vid KTH.  Hon försöker delta i nätverkets samtliga aktiviteter, och menar att den kontakt hon får med andra doktorander och sakkunniga är mycket värdefull.

Mojgan Nikouie Harnefors
Doktorand Mojgan Nikouie Harnefors arbetar i ett SHC-finansierat projekt vid KTH, där hon undersöker hur effektomvandlaren och elmaskinen i en el- eller hybriddrivlina kan integreras till en enda enhet.

– Träffarna håller mig uppdaterad om forskningen inom mitt område och gör att min professionella utveckling går snabbare, säger hon, och lyfter fram ett besök på Volvos testanläggning som särskilt intressant.

– Att få tillfälle att prova alla olika el- och hybridfordon under ett och samma tillfälle var fantastiskt.

Utbildar även industrin
Doktorandkursen ”System Development of Hybrid Vehicles” ges i höst för andra gången i nätverkets regi och är ett led i arbetet med att främja kunskapstillväxt inom elektrifiering och hybridisering. Eftersom undervisningen till stor del består av videoföreläsningar och den platsbundna undervisningen flyttar mellan olika högskolor, kan de medverkande komma från olika delar av landet. Kursen leds av Anders Grauers, docent vid Chalmers.

Man vänder sig inte enbart till doktorander utan även till personer i industrin som arbetar med relevanta uppgifter inom drivlinor. Deltagarna arbetar gruppvis med att dimensionera en drivlina för olika fordonstyper. Syftet är att förstå hur dimensioneringen påverkas av de olika krav som ställs.

– Vi riktar oss inte till dem som ska bli experter i att konstruera hela drivlinor, utan till dem som arbetar med någon del i dessa, säger Anders Grauers. Förståelse av hybriddrivlinor ur ett helhetsperspektiv är inte så väl spridd, och kursen är ett tillfälle att få snabb och allsidig inblick i området.

”Når de allra flesta”
Flera av de medverkande doktoranderna arbetar i projekt som är finansierade av Svenskt hybridfordonscentrum. Anders Nordelöf lyfter också fram att det finns många inofficiella kopplingar och nätverk bland de som forskar inom el- och hybridfordon i Sverige, och att doktorandnätverket kontinuerligt även lyckas fånga upp nytillskott. Man anmäler sig till nätverket genom att registrera sig på Svenskt Hybridfordonscentrums hemsida.

– Handledarna tipsar sina doktorander, och doktoranderna tipsar varandra. Jag tror därför att nätverket når ut till de allra flesta forskarstuderande inom el- och hybridfordon i Sverige, och en stor andel är medlemmar. Men vi vill såklart locka med alla, säger Anders Nordelöf.

Text: Emilia Lundgren

FAKTA
Doktorandnätverket för svensk hybridfordonsforskning drivs av SHC (Svenskt hybridfordonscentrum). Totalt har nätverket idag ett sextiotal medlemmar varav 30–40 aktiva. Alla doktorander inom el- och hybridfordonsområdet som är aktiva i Sverige är välkomna att ansöka om medlemskap.
Läs mer: http://hybridfordonscentrum.se/doktorandnatverket-for-svensk-hybridfordonsforskning/