Raskaiden ajoneuvojen energiatehokkuuden ja suorituskyvyn parantaminen voimansiirron sähköistämisellä

Antti Lajunen

    Tutkimustuotos: Doctoral ThesisCollection of Articles

    Abstrakti

    Tässä väitöskirjassa arvioidaan tieteellisillä tutkimusmenetelmillä hybridi- ja sähköisen voimansiirron potentiaalia parantaa raskaiden ajoneuvojen ja työkoneiden energiatehokkuutta ja suorituskykyä. Arviointi suoritettiin keskittymällä kahteen tyypilliseen raskaaseen ajoneuvoon ja yhteen työkoneeseen. Nämä kyseiset ajoneuvot ovat kaupunkilinja-auto ja raskas ajoneuvoyhdistelmä ja työkoneena on kaivoslastaaja. Tämän tutkimuksen keskeisenä tavoitteena oli selvittää voimansiirron sähköistämisen vaikutus raskaiden ajoneuvojen ja työkoneiden energiatehokkuuteen ja suorituskykyyn. Kaupunki linja-auton ja kaivoslastaajan kohdalla tarkasteltiin myös kustannustehokkuutta suhteessa perinteisiin dieselkäyttöisiin ajoneuvoihin. Jokaisen ajoneuvon ja työkoneen kohdalla analysoitiin myös sähköisten energiavarastojen vaikutusta energiatehokkuuteen ja suorituskykyyn. Raskaiden ajoneuvojen ja työkoneiden voimansiirron sähköistämisessä täytyy ottaa huomioon monia erilaisia tekijöitä kuten toimintaympäristö, ajo- tai työsykli ja operointistrategia. Tämän väitöskirjan tavoitteena olikin luoda mahdollisimman kattavia laskentamenetelmiä, joilla voidaan tasapuolisesti vertailla erilaisia voimansiirron teknologioita ja operointistrategioita. Näiden menetelmien kehityksen keskiössä on ajoneuvosimulointi, jota käytettiin pääasiallisena tutkimusmenetelmänä. Simulointi on tehokas tapa kehittää ja arvioida erilaisia voimansiirron teknologioita varsinkin kun kyseessä on raskaat ajoneuvot ja työkoneet. Tutkimuksessa käytettiin ajoneuvosimulointiin kehitettyjä ohjelmistoja ja MATLAB/Simulink ohjelmistoa. Kokonaisuudessaan tutkimuksen tulokset osoittivat, että raskaiden ajoneuvojen ja työkoneiden energiatehokkuutta voidaan merkittävästi parantaa voimansiirron sähköistämisellä. Tulokset osoittivat myös, että mahdollinen energiatehokkuuden parantuminen on kuitenkin usein vahvasti riippuvainen voimansiirron topologiasta, operointisyklistä ja myös energiavarastosta. Kustannustehokkuusanalyysien mukaan hybridi- ja sähkölinja-autoilla on vielä useimmiten korkeammat elinkaarikustannukset kuin perinteisillä diesel linja-autoilla. Hybridikaivoslastaajalla on sen sijaan jo potentiaalia olla taloudellisesti kannattavampi kuin dieselkäyttöinen lastaaja. Energiavarastojen suorituskyvyn analyysit osoittivat, että nykyinen litium-ioni akkuteknologia tarjoaa hyvän suorituskyvyn teho- ja energiakapasiteetin suhteen. Näiden akkujen kustannukset ja kestoikä ovat kuitenkin vielä tärkeitä haasteita kun halutaan parantaa raskaiden ajoneuvojen ja työkoneiden kustannustehokkuutta.
    Julkaisun otsikon käännösRaskaiden ajoneuvojen energiatehokkuuden ja suorituskyvyn parantaminen voimansiirron sähköistämisellä
    AlkuperäiskieliEnglanti
    PätevyysTohtorintutkinto
    Myöntävä instituutio
    • Aalto-yliopisto
    Valvoja/neuvonantaja
    • Juhala, Matti, Vastuuprofessori
    Kustantaja
    Painoksen ISBN978-952-60-5824-5
    Sähköinen ISBN978-952-60-5825-2
    TilaJulkaistu - 2014
    OKM-julkaisutyyppiG5 Tohtorinväitöskirja (artikkeli)

    Tutkimusalat

    • sähköinen voimansiirto
    • hybridivoimansiirto
    • energiatehokkuus
    • suorituskyky
    • raskas ajoneuvo
    • raskas työkone
    • energiavarasto
    • ajoneuvosimulointi

    Sormenjälki Sukella tutkimusaiheisiin 'Raskaiden ajoneuvojen energiatehokkuuden ja suorituskyvyn parantaminen voimansiirron sähköistämisellä'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.

    Siteeraa tätä