TransEco ajoneuvohankkeita raskaisiin ajoneuvoihin liittyen. TransEco Mitä saatiin aikaiseksi? Kimmo Erkkilä & Co., VTT 10.9.

Transkriptio

1 TransEco ajoneuvohankkeita raskaisiin ajoneuvoihin liittyen TransEco Mitä saatiin aikaiseksi? Kimmo Erkkilä & Co., VTT

2 2 Sisältö Päättyneet HDENIQ Energiatehokas ja älykäs raskas ajoneuvo RAMSES Raskaan Ajoneuvon Massan ja Liukastuksen Estimointi Jatkuvat ECV Electric Commercial Vehicle ebus estorage

3 3 HDENIQ tehtävä HDENIQ-projektissa tutkittiin mahdollisuuksia vähentää raskaiden ajoneuvojen energiankulutusta ja päästöjä, sekä parantaa turvallisuutta teknisin keinoin. Tietoa eri tekniikoiden säästöpotentiaaleista Vertailumittauksia sekä ajoneuvo- että komponenttitasolla Innovatiivisia ICT-järjestelmiä Demonstraatioita Tietoa kilpailutuksen kehittämiseksi Keskeinen havainto: Vaikka valmistajat ovat tehneet runsaasti työtä raskaan kaluston energiatehokkuuden parantamiseksi, voidaan energiatehokkuutta edelleen parantaa jopa huomattavissa määrin.

4 4 HDENIQ tehtävä TRANSECO HDENIQ Tekes Julkiset Ajoneuvo tekniikka Menetelmät Kilpailutus ja turvallisuus CO2 raport. & säästöesimerkit Raskaan kaluston elinkaari Viranomaisosuus Älykäs raskas ajoneuvo 2020

5 5 Rahoittajat ja tutkijat Rahoittajat Tekes LVM Trafi HSL Kabus Transpoint VTT Neste Oil Nokian Renkaat Veolia Itella Gasum Proventia Tutkijat VTT TKK OY TTY Turun AMK Kolmivuotinen hanke Tekesin rahoituspäätös kesällä 2009 Vuosibudjetti n. 800 k

6 6 HDEniq Aerodynamiikka Tehtävässä demonstroitiin koko ajoneuvon kattamisen vaikutuksia energiankulutukseen ja turvallisuuteen. ero polttoaineenkulutuksessa kokonaan katetun ajoneuvon ja täysin kattamattoman 2000-luvun ajo-neuvon välillä oli Transpoint-moottoritiesyklissä n. 23 % 40 % pienempi ilmanvastuskerroin Lisäksi ajoneuvodynamiikan simuloinnit antoivat tietoa sivutuulen vaikutuksista ajoneuvon dynamiikkaan. Puuskaisen sivutuulen vaikutuksesta Suomessa on tapahtunut useita vakavia liikenneonnettomuuksia.

7 7

8 8 HDEniq Rengastutkimus Selvitettiin renkaiden voiman välityksen aikaista tehohäviötä vertaamalla ajosyklien kulutustuloksia vapaasti pyörivällä rummulla tehtyihin vierintäkokeisiin Voidaan todeta että vetoakselin renkaiden häviöt muuttuvat oleellisesti vedon alaisina ja renkaiden väliset erot korostuvat. Tulokset menevät myös monessa tapauksessa ristiin, ts. vierinvastus ei kuvasta edes välttävästi vetorenkaan energiatehokkuutta. Tutkittiin myös eri rengastyyppien kulumisnopeutta vertailuajoneuvoissa ja kehitettiin rengaslaskuri-demo, jolla voi tarkastella eri rengasvaihtoehtojen ja käyttötapojen kokonaiskustannuskertymiä omilla lähtöarvoilla.

9 9 Laskennalliset ja mitatut polttoaineenkulutukset Braunschweig-syklissä Kulutuspintaa jäljellä (raja 3mm) GT Radial % Bridgestone % Michelin X City 61% Noktop 45 44% Noktop 21 33% Uusi Kulunut Laskennallinen Mitattu

10 10 HDEniq Ajo-opastin Ajo-opastin -tutkimuksessa kehitettiin taustajärjestelmä, jonka avulla tutkittiin mahdollisuutta optimoida bussijärjestelmän toimintaa keskitetysti internet-käyttöliittymän avulla. Työkalut linjaston määrittelylle, ml. aikataulujen lataaminen liikenteen suunnittelijan järjestelmästä ja nopeusrajoituksien lisäämisen Muiden nopeusohjeistuksien lisääminen, kuten hidastetöyssyjen tai liikenneturvallisuuden kannalta onnettomuusalttiiden kohteiden huomioimisen järjestelmätasolla Käyttöliittymään kehitettiin myös puolueeton ajon onnistumisen seurantajärjestelmä, joka huomioi olosuhteet, kellonajan, viikonpäivän ja kausimuutokset

11 11 Drivers aid ( ) Optimization of city bus driving Reduces fuel consumption Experienced users: Biggest benefits on free flowing traffic. Fuel saving on complete line 1.1 l/100 km and on certain parts of line 4.6 l/100 km New users at rush hours: complete line 2.7 l/100 km and certain parts of line 5.4 l/100 km (over 10%) Keep buses on time, eliminating driving ahead of time Removes overspeeding Overspeeding of 5-10 km/h reduced over 70% and over 10 km/h overspeedings by 85% Tool for creating time tables for bus lines Effect of drivers aid studied on HDEniq and EU TeleFot projects Kuva: Juhani Laurikko

12 12 HDEniq Kaupunkibussitutkimus Kaupunkibussien mittauksissa tuotettiin tietoa uusien bussityyppien todellista kaupunkiajoa vastaavista päästöistä ja energiankulutuksesta. Mittauksiin saatiin useita uusia perinteiseen teknologiaan perustuvia EEV -päästötasoa edustavia autotyyppejä, mutta tämän lisäksi päästötietokantaan saatiin myös ensimmäiset hybridit, etanolibussi ja kevytrakenneauto. Säänneltyjen (kuten typen oksidit ja partikkelit) päästöjen ohella tutkittiin myös eri päästöteknologioiden aiheuttamia muita sääntelyn ulkopuolisia päästökomponentteja ja selvitettiin päästöjen kehittymistä kylmissä olosuhteissa. Kaupunkibussien yhteydessä vertailtiin myös tiettyjen teknisten vaihtoehtojen vaikutuksia, kuten perinteinen automaattivaihteisto vs. robotisoitu manuaali -vaihteisto ja tehtiin alustavia mittauksia myös tuplanivelbussin energiankulutuksen määrittämiseksi.

13 13 HDEniq Liukkauden tunnistus Perustuu aikaisemmassa RASTU-projektissa tehtyyn keksintöön liukkauden tunnistamisesta ajoneuvon omiin antureihin perustuen VTT:llä keskityttiin järjestelmätason kehittämiseen Kerää yhteen ajoneuvoista saatavat tiedot Muodostaa reaaliaikaisen käsityksen teiden liukkaustasoista, ns. liukkauskartaston Kalibrointi-menetelmä ajoneuvojen yhteismitallistamista varten, jonka ansiosta järjestelmään voidaan liittää myös erityyppisiä ajoneuvoja Taustajärjestelmä muodostaa myös ajoneuvokohtaiset liukkaustietopaketit kullekin yhteydessä olevalle ajoneuvolle Päätelaitteet voivat varoittaa kuljettajaa jo ennen liukkaalle alueelle saapumista useamman ajoneuvon havaintoihin perustuvan varmistetun tiedon perusteella.

14 RAMSES - Oulun yliopisto Raskaan Ajoneuvon Massan ja Liukastuksen EStimointi Jatkettiin RASTU-projektissa aloitettua tutkimusta nykyaikaisten ajoneuvojen sisältämien antureiden hyödyntämiseksi ulkopuolisissa tietojärjestelmissä Alkuvaiheessa tehtiin esiselvitykset ICT-sovellutusten mahdollisuuksista Kohteena sekä raskaat ajoneuvoyhdistelmät että linja-autot eri painotuksin Suunniteltiin ja toteutettiin ajoneuvon tiedonkeruujärjestelmä etäpalvelimineen Järjestelmä asennettiin useaan ajoneuvoyhdistelmään ja linja-autoon Kerättyä valtavaa tietovarantoa käytettiin menetelmien kehittämiseen Kehitettiin uusi liukkaudentunnistusmenetelmä. Epälineaariset vaikutukset pyritään eliminoimaan paloittain lineaarisella sovituksella Mittaustiedosta muodostetaan perustaso, josta poikkeamina liukkaus havaitaan Datapohjaisena se soveltuu eri ajoneuvoille sen ominaisuuksiin mukautuen Johdettiin uusi massan estimointimenetelmä Perustuu energiaperiaatteeseen ja robustiin regressiomalliin Tarkkuus prosenttiluokkaa, kun mallin kannalta epäsuotuisat ajotilanteet eliminoidaan Lopullisena tavoitteena oli menetelmien yhdistäminen Liukkauden tunnistusmenetelmästä kehitettiin energiamalliin pohjautuva uusi versio Tämä yhdistettiin aiempaan energiaperustaiseen massan estimointimenetelmään Nyt sekä liukkaus että massa voidaan estimoida yhteistä energiamallia käyttäen, mikä tarjoaa selkeän synergiahyödyn

15 Aalto-yliopisto Linja-autokaluston optimointi ja kohdentaminen, Di-työ: Veikko Karvonen SCR ja EGR - Selvitys käytönaikaisista ongelmista, Juha-Matti Isomaa, Matti Juhala, HVAC - heating, ventilation, air-conditioning, Di-työ Mikko Laamanen Renkaiden epätasapainon, ilmanpaineen ja muotovirheiden vaikutus raskaan kaluston energiankulutukseen, Di-työ Timo Naskali Auxliary power needs, katsaus ajoneuvojen oheisjärjestelmien energiankulutukseen ja -tuottamiseen, Matti Juhala, Johannes Kankare, Mikko Laamanen, 2010

16 16 HDEniq Muut aiheet Lisäksi HDEniq-projektissa tutkittiin mm. seuraavia aiheita: Päästösuorituskyvyn huomioiminen HSL:n kilpailutuksessa Kuorma-autokaluston todelliset päästöt Hybridikenttäkokeet ja liikennejärjestelmät (Verne) Raskaiden ajoneuvojen katsastuksen tehostaminen (Turun AMK) Apulaitteiden energiakulutus Suomen olosuhteissa Ajoneuvojen päästötason päivittäminen jälkiasennettavilla puhdistimilla Myös näistä aiheista tarkemmin projektin loppuraportissa

17 Tekes EVE programme Electric Commercial Vehicles ECV Sähköiset hyötyajoneuvot Mikko Pihlatie, Nils-Olof Nylund, Kimmo Erkkilä, Samu Kukkonen VTT Technical Research Centre of Finland

18 18 ECV in a nutshell What is ECV Electric Commercial Vehicles ( ECV is a national industry-driven comprehensive and cross-cutting development platform and network for electric commercial vehicles and their technology Companies and company groupings constitute the base, research consortium supports with a supporting The network includes a very good participation from the electric vehicle and components industry in Finland supported by major Finnish universities and research centres ECV seeks international collaboration through e.g. participating companies, bilateral research alliances and channels Main driver Tekes the Finnish Funding Agency for Technology and Innovation Tekes EVE programme and other Tekes programmes support the projects The project Electric Commercial Vehicles (ECV) creates a world class R&D network and platform in an emerging technology From components through demonstration platforms to fleet tests Testing and demonstration platform for companies

19 19 Structure, volume and work packages of ECV Total volume 9.1 MEUR (4 years) Consortium consisting of 7 parties, of which 2 companies 25 additional companies or organisations participating upon start-up

20 Electric Commercial Vehicles electric bus project ECV ebus Kimmo Erkkilä BYD Proterra

21 21 ebus Tekes funded project EV city bus test field and facilities Unique test platform for EV city bus research Test line including charging points (Friisilä - Tapiola), Veolia operate buses Chassis dynamometer measurements at VTT comparison database of over 100 city buses + follow ups with different fuels and technologies Finnish challenging climate conditions if the bus works in Finland it will work in most of places Budget ca. 4.6 M

22 22 ebus test platform Research questions Feasibility of electric buses Real life energy consumption Efficiency of components Effects of driving conditions Life cycle (especially batteries) and costs Acceptance Four test platforms Actual city bus test line (Espoo 11) Laboratory for testing complete vehicles Full-size test mule for testing components Simulation tools

23 23 First electric buses on ebus project (Veolia) Caetano, BYD, Ebusco, more under negotiation

24 24 Kabus City Bus ebus proto Vehicle Platform Full aluminium self supporting lightweight body Length 12 m Weight just over 8000 kg including electric powertrain and excluding seats

25 25 VTT luo teknologiasta liiketoimintaa