Hybrid drives design for heavy vehicles

Hybriddrift kan minska framtidens miljöpåverkan genom sjunkande utsläpp från transportsektorn, men för att detta ska bli verklighet måste tekniken bli billigare. Industridoktoranden Rasmus Andersson vill göra det lättare för fordonsindustrin att avgöra vad elmaskinsleverantörerna kan erbjuda.

– Min forskning handlar om att designa och konstruera en elmaskin som ska kunna användas för framdrivning av el-hybrider inom den tunga sektorn, berättar Rasmus Andersson.  Det rör sig om exempelvis lastbilar, bussar och anläggningsmaskiner. Målet är att höja kunskapsnivån inom industrin.

Rasmus Andersson är industridoktorand på Volvo Group Trucks Technology. Där finns stor erfarenhet av att utvärdera exempelvis förbränningsmotorer och växellådor, men för elektriska komponenter behöver kunskapsbanken ännu byggas på. För att kunna ställa relevanta krav vid en beställning krävs hänsyn till elmotorteknologi, materialval och tillverkningsaspekter, men också tanke på integreringen i den övriga drivlinan.

– Just systemkännedom är viktigt, förklarar Rasmus Andersson.  Den kunskapen saknas ofta hos elmotorleverantörer. Vad som är bäst för elmotorn är kanske inte bäst för fordonet som helhet. Kostnaden är också en viktig faktor. El-hybridisering kan ge stor bränslereduktion, men investeringskostnaden är ännu relativt hög.

För att lära sig förutsättningarna för elektriska maskiner från grunden har Rasmus Andersson utformat och byggt tre prototyper. Två av dem är konventionella maskiner av laminerat stål, där antalet faser utgör den enda skillnaden. Den tredje maskinen skiljer sig ganska mycket i sin elektromagnetiska design, särskilt beträffande statorlindningarna och hur faserna är placerade i maskinen. I designarbetet ingår också att titta på en annorlunda typ av kylning som skulle kunna ge fördelar i en elektrisk drivlina.

– Jag har byggt enligt krav liknande de som brukar ställas från industrins sida, men försökt att hitta gränserna för hur långt man kan gå med sina krav, förklarar Rasmus Andersson. Men den tredje versionen ligger en bra bit ifrån där vi befinner oss idag, och är mer att betrakta som grundforskning.

Förhoppningen är att kunna genomföra fullskaletestning av prototyperna under våren 2014.

Projektet är en del av SHC, och finansieras av Volvo Group Trucks Technology.

Publikationer

Andersson, Rasmus LU ; Reinap, Avo LU and Alaküla, Mats. LU(2012) XXth International Conference on Electrical Machines (ICEM), 2012 p.2622-2628. Design and evaluation of electrical machine for parallel hybrid drive for heavy vehicles.

Andersson, Rasmus LU ; Högmark, Conny LU ; Reinap, Avo LU and Alaküla, Mats. LU(2012) 2nd International on Electric Drives Production Conference (EDPC) In 2nd International on Electric Drives Production Conference (EDPC). Modular Three-phase Machines with Laminated Winding for Hybrid Vehicle Applications.

Högmark, Conny LU ; Andersson, Rasmus LU ; Reinap, Avo LU and Alaküla, Mats. LU(2012) 2nd International Electric Drive Production Conference (E|DPC) In 2nd International Electric Drives Production Conference (EDPC) p.36-41. Electrical machines with laminated winding for hybrid vehicle application.