<p>This degree project was performed by students of the Innovation and Design Engineering programme at Karlstad University, Sweden. The group consisted of Ugo Jadrijevic and Erik Mogren and the work took place in the spring of 2008 during a 20-week period. The assigner Martin Larsson, CEO of Precer AB, wanted the students to develop a user interface for the replenishment of pellets and emptying the ashes created, used in pellet-and battery-hybrid vehicles. The work began with a survey among today's common refueling equipment and handles on equipment of various kinds. With Martin Larsson’s help a list of requirements was created which was supplemented by the results of a survey conducted among user of today’s equivalent equipment. Literature that dealt with ergonomics and design of handles was studied. A number of proposals for solutions were developed. These proposals were then evaluated with different elimination methods until only a few remained. A solution which consisted out of a bendable screw to feed up pellets was elected with the help of the assigner for the project, Martin Larsson. The result was a handle that sits on top of the tube that carries pellets. On the handle there is also a button that is used to control the filling of pellets. The handle sits at an angle of 110 degrees away from the tube; this is the optimum angle so that the strain on the hand will remain as small as possible. This solution was visualized in the form of a model. Other solutions are also represented in this report. These solutions may be appropriate to explore in further development of the pellet filling gear. The possibility to carry forward the pellets by means of air pressure and vacuum should be explored further in the future. This report does not take account of how the fuel tanks on these kinds of vehicles are designed and further development of these might be necessary so that they can be capable of functioning in a satisfactory way with the solutions that are presented in this report.</p> / <p>Detta examensarbete utfördes vid Karlstads universitet av studenter på innovations- och designingenjörsprogrammet på uppdrag av Martin Larsson, vd för Precer AB. Gruppen bestod av Ugo Jadrijevic och Erik Mogren och arbetet ägde rum under våren 2008 under en 20 veckors period. Problemet som studenterna fick var att utveckla hur ett användargränssnitt, för påfyllning av pellets och tömning av aska, kan se ut till ett pellets- och batteridrivet hybridfordon. Även metoder för att forsla fram pellets kartlades. Arbetet inleddes med en undersökning bland dagens bränslepåfyllningsutrustning och handtag på utrustning av varierande slag. Med Martin Larssons hjälp utformades en kravspecifikation som kompletterades med resultatet från en enkätundersökning genomförd bland brukare. Även litteratur som behandlade ergonomi och utformning av handtag studerades. Ett antal förslag till lösningar togs fram. Dessa förslag utvärderades därefter med olika elimineringsmetoder tills endast ett fåtal återstod. Av dessa valdes, på uppdragsgivarens begäran, en lösning med en böjbar skruv som matar fram pellets. Resultatet blev ett handtag som sitter ovanför det rör som transporterar pellets. På själva handtaget finns även en knapp för att styra påfyllningen av pellets. Handtaget sitter med en vinkel på 110 grader ifrån röret, detta är den optimala vinkeln för att påfrestningarna på handen skall bli så små som möjligt. Denna lösning visualiserade i form av en fysisk modell. Det presenteras även andra lösningar i denna rapport som kan vara lämpliga att utforska som lösningar på framtida pelletspåfyllningsutrustning. I framtiden bör möjligheterna med att frakta fram pellets med hjälp utav lufttryck och vakuum utforskas närmare. I detta arbete har ingen hänsyn tagits till hur tanken i fordonet är konstruerad och det är möjligt att det krävs vidareutveckling utav dessa för att de ska kunna fungera på ett tillfredsställande sätt med vissa lösningsförslag som är presenterade i rapporten.</p>

This degree project was performed by students of the Innovation and Design Engineering programme at Karlstad University, Sweden. The group consisted of Ugo Jadrijevic and Erik Mogren and the work took place in the spring of 2008 during a 20-week period. The assigner Martin Larsson, CEO of Precer AB, wanted the students to develop a user interface for the replenishment of pellets and emptying the ashes created, used in pellet-and battery-hybrid vehicles. The work began with a survey among today's common refueling equipment and handles on equipment of various kinds. With Martin Larsson’s help a list of requirements was created which was supplemented by the results of a survey conducted among user of today’s equivalent equipment. Literature that dealt with ergonomics and design of handles was studied. A number of proposals for solutions were developed. These proposals were then evaluated with different elimination methods until only a few remained. A solution which consisted out of a bendable screw to feed up pellets was elected with the help of the assigner for the project, Martin Larsson. The result was a handle that sits on top of the tube that carries pellets. On the handle there is also a button that is used to control the filling of pellets. The handle sits at an angle of 110 degrees away from the tube; this is the optimum angle so that the strain on the hand will remain as small as possible. This solution was visualized in the form of a model. Other solutions are also represented in this report. These solutions may be appropriate to explore in further development of the pellet filling gear. The possibility to carry forward the pellets by means of air pressure and vacuum should be explored further in the future. This report does not take account of how the fuel tanks on these kinds of vehicles are designed and further development of these might be necessary so that they can be capable of functioning in a satisfactory way with the solutions that are presented in this report. / Detta examensarbete utfördes vid Karlstads universitet av studenter på innovations- och designingenjörsprogrammet på uppdrag av Martin Larsson, vd för Precer AB. Gruppen bestod av Ugo Jadrijevic och Erik Mogren och arbetet ägde rum under våren 2008 under en 20 veckors period. Problemet som studenterna fick var att utveckla hur ett användargränssnitt, för påfyllning av pellets och tömning av aska, kan se ut till ett pellets- och batteridrivet hybridfordon. Även metoder för att forsla fram pellets kartlades. Arbetet inleddes med en undersökning bland dagens bränslepåfyllningsutrustning och handtag på utrustning av varierande slag. Med Martin Larssons hjälp utformades en kravspecifikation som kompletterades med resultatet från en enkätundersökning genomförd bland brukare. Även litteratur som behandlade ergonomi och utformning av handtag studerades. Ett antal förslag till lösningar togs fram. Dessa förslag utvärderades därefter med olika elimineringsmetoder tills endast ett fåtal återstod. Av dessa valdes, på uppdragsgivarens begäran, en lösning med en böjbar skruv som matar fram pellets. Resultatet blev ett handtag som sitter ovanför det rör som transporterar pellets. På själva handtaget finns även en knapp för att styra påfyllningen av pellets. Handtaget sitter med en vinkel på 110 grader ifrån röret, detta är den optimala vinkeln för att påfrestningarna på handen skall bli så små som möjligt. Denna lösning visualiserade i form av en fysisk modell. Det presenteras även andra lösningar i denna rapport som kan vara lämpliga att utforska som lösningar på framtida pelletspåfyllningsutrustning. I framtiden bör möjligheterna med att frakta fram pellets med hjälp utav lufttryck och vakuum utforskas närmare. I detta arbete har ingen hänsyn tagits till hur tanken i fordonet är konstruerad och det är möjligt att det krävs vidareutveckling utav dessa för att de ska kunna fungera på ett tillfredsställande sätt med vissa lösningsförslag som är presenterade i rapporten.

Precer Group har en patenterad teknologi för förbränning av fasta bränslen, till exempel pellets eller metallbränslen. Tekniken är användbar till bland annat fordon och nu är deras vision är att skapa en ny typ av miljövänligt och bränslesnålt fordon som drivs av fast bränsle. Det kommer att vara ett lättviktsfordon med seriehybriddrivlina. Drivlinan till fordonet kommer att bestå av Precers förbränningsenhet, en värmemotor, generator, batteri, motor controller och en eller flera elmotorer med tillhörande kraftelektronik. Vi har gjort en studie på vilka typer av elmotorer som kan användas för fordonsdrift och jämfört olika lösningar på vilka motorer och controllers som kan passa till fordonet Precer Group kommer att tillverka. Vi har också gjort en bedömning om det kan vara användbart med regenerativ bromsning i fordonet och på vilka sätt tekniken kan implementeras. Den generator vi anser lämpligast till värmemotorn är en borstlös DC-generator då den har hög toppverkningsgrad och en passande karaktäristik för att användas till värmemotorn. Den drivande elmotor som vi ser som mest lämplig är en switched reluctance motor som kan ge hög effekt vid acceleration och har goda egenskaper under varierande varvtal och last, vilket passar bra till fordonsdrift. Regenerativ bromsning är något som förmodligen kommer att vara värt att använda i Precers fordon då det återvinner delar av den energi som används för att bromsa och ökar fordonets räckvidd. Tekniken lämpar sig väl till fordon i stadsmiljöer och andra områden med hög frekvens av acceleration och inbromsning. / Precer Group has a patented technology for combustion of solid fuels such as pellets or metal fuels. The technology is applicable in vehicles and now Precers vision is to build a new type of environmentally friendly and fuel efficient vehicle powered by solid fuels. It will be a light weight vehicle with a series hybrid power train. The power train will be composed of Precers combustion unit, a heat engine, generator, battery, motor controller and one or more electrical motors with power electronics. We have made a study on what types of electrical motors can be used for propelling a vehicle and made a comparison of different solutions for motors and motor controllers that can be used in Precer Groups vehicle. We have also made an evaluation whether regenerative braking would be useful in the vehicle and in what ways this technology can be implemented. The most suitable generator for the heat engine is a brushless DC-generator because it has high peak efficiency and suitable characteristics for the engine. The traction motor we find most suitable for a light weight hybrid vehicle is a switched reluctance motor which has good acceleration capability and performs well at a wide speed and torque range. Regenerative braking will probably be useful in Precers vehicle since it regenerates some of the energy used when braking. This technique is best suited for electrical vehicles in urban areas and other areas where there is a high frequency of acceleration and braking.

<p>Miljön har kommit allt mer i fokus de senaste åren och en bransch som är särskilt viktig är bilbranschen vilken påverkar miljön i stor utsträckning. Exempelvis den svenska regeringen har framfört en önskan om att vara helt oberoende av olja år 2020 och detta är något som uppenbarligen skulle påverka bilbranschen och tydliggör behövet av miljövänliga fordon. Dessa så kallade miljöfordon lanserades i större omfattning redan på 1990-talet men har ännu inte nått kommersiell framgång. Anledningen till detta har sannolikt att göra med olika faktorer förknippade med produkten vilka påverkar konsumenters adoption negativt. Med adoption menas den process i fem steg av Rogers (1995) som förklarar hur en konsument blir först medveten om en produkt och fram tills det att personen ifråga blir en regelbunden användare. Ett antal teorier identifierar dessa påverkande faktorer men behovet av studier som undersöker hur den enskilda konsumentens adoptionsprocess påverkas är tydligt. Detta leder till denna studies syften vilka ämnar att identifiera dessa påverkande faktorer och hur dessa faktorer i sin tur påverkar adoptionsprocessen. Den ökade förståelsen för dessa faktorer leder även till praktiska implikationer som bilföretagen kan ha användning för.</p><p> </p><p>De olika faktorerna har identifierats i denna kvalitativa studie med hjälp av strukturerade intervjuer till nio olika respondenter. Studiens kunskapssyn är hermeneutisk. Den teoretiska referensramen är först uppbyggd kring adoptionsprocessen för att sedan bli mer specifikt kopplad till miljöfordon och de olika faktorer som påverkar processen. Denna referensram leder fram till en modell vilken sammanfattar ämnet.</p><p> </p><p>Studien lyckas identifiera ett mängd olika faktorer vilka har påverkat konsumenters adoption av miljöfordon antingen negativt eller positivt. Dessa faktorers påverkan på adoptionsprocessens specifika delar skiljer sig nämnvärt då vissa faktorer kan få konsumenter att gå till nästa steg varav andra faktorer inte har samma stora betydelse. Med hjälp av dessa faktorer ger studien ett antal praktiska implikationer vilka kan användas av bilföretagen för att underlätta adoptionsprocessen för konsumenter.</p>

Miljön har kommit allt mer i fokus de senaste åren och en bransch som är särskilt viktig är bilbranschen vilken påverkar miljön i stor utsträckning. Exempelvis den svenska regeringen har framfört en önskan om att vara helt oberoende av olja år 2020 och detta är något som uppenbarligen skulle påverka bilbranschen och tydliggör behövet av miljövänliga fordon. Dessa så kallade miljöfordon lanserades i större omfattning redan på 1990-talet men har ännu inte nått kommersiell framgång. Anledningen till detta har sannolikt att göra med olika faktorer förknippade med produkten vilka påverkar konsumenters adoption negativt. Med adoption menas den process i fem steg av Rogers (1995) som förklarar hur en konsument blir först medveten om en produkt och fram tills det att personen ifråga blir en regelbunden användare. Ett antal teorier identifierar dessa påverkande faktorer men behovet av studier som undersöker hur den enskilda konsumentens adoptionsprocess påverkas är tydligt. Detta leder till denna studies syften vilka ämnar att identifiera dessa påverkande faktorer och hur dessa faktorer i sin tur påverkar adoptionsprocessen. Den ökade förståelsen för dessa faktorer leder även till praktiska implikationer som bilföretagen kan ha användning för.   De olika faktorerna har identifierats i denna kvalitativa studie med hjälp av strukturerade intervjuer till nio olika respondenter. Studiens kunskapssyn är hermeneutisk. Den teoretiska referensramen är först uppbyggd kring adoptionsprocessen för att sedan bli mer specifikt kopplad till miljöfordon och de olika faktorer som påverkar processen. Denna referensram leder fram till en modell vilken sammanfattar ämnet.   Studien lyckas identifiera ett mängd olika faktorer vilka har påverkat konsumenters adoption av miljöfordon antingen negativt eller positivt. Dessa faktorers påverkan på adoptionsprocessens specifika delar skiljer sig nämnvärt då vissa faktorer kan få konsumenter att gå till nästa steg varav andra faktorer inte har samma stora betydelse. Med hjälp av dessa faktorer ger studien ett antal praktiska implikationer vilka kan användas av bilföretagen för att underlätta adoptionsprocessen för konsumenter.

De senaste årens utveckling inom elfordonsbranschen ställer ett ökat krav på en fungerande infrastruktur för el- och hybridfordonsladdning. Fler laddplatser behövs i ett samhälle där de laddbara fordonen blir fler för varje år som går. Vidare används idag teknik för att möjliggöra laddning av elfordon som kan komma att ha en negativ påverkan på elkvaliteten i elnätet, i synnerhet vid byggnation i de områden där nätet är som svagast. Arbetets första del syftar till att leverera en färdig projektering av två nya växelströmsladdstationer i Kungälv. Den andra delen syftar till att öka förståelsen för hur snabbladdning av elfordon påverkar elkvaliteten i närliggande nät. Ingående data för elkvalitetsstudien erhålls genom mätningar på en befintlig snabbladdningsstation i Kungälv, såväl som känd teori kring området. Projekteringslösningen har tagits fram genom beaktande av svenska standarder och föreskrifter, såväl som instruktioner och önskemål givna av uppdragsgivaren, Kungälv Energi. Arbetet resulterade i den projekteringshandling som lämnades över till uppdragsgivaren, som behandlar den installationslösning som valts vid anslutning av de nya laddstationerna. Här redovisas valt material, förläggning- och placeringskarta, såväl som en kostnadskalkyl över det erfordrade arbetet och materialet. Elkvalitetsstudien har utförts tillsammans med Kungälv Energi, såväl som Metrum Sweden AB. Resultatet baseras på de data som erhölls vid elkvalitetsmätningar utförda på en befintlig snabbladdningsstation i Kungälv. Resultatet utgjordes av en elkvalitetsrapport enligt Energimarknadsinspektionens riktlinjer, där samtliga ställda krav för god elkvalitet uppnåddes. Vidare analyserades erhållen data manuellt i syfte att identifiera vilka parametrar som vid större anläggningar kan tänkas hota den goda elkvalitet som eftersträvas i nätet. Elkvalitetsstudien påvisade inte några tydliga tecken på att de undersökta snabbladdningsstationerna idag skulle utgöra någon omfattande negativ påverkan på det närliggande nätet, även om exempelvis viss övertonsgenerering påvisades. Nyttjandegraden är i högsta grad avgörande, vilket medför att slutsatsen ej kan anses vara generell. / In the last couple of years, the evolution of plug-in electric cars has contributed to an increasing need of well-built charging infrastructure. This does not only require that the fair amount of charging stations needs to match the increasing demand, but the growing amount of charging station could also affect the power quality in the grid itself due to the technology used today. The objective of the first part of the project was to deliver a complete installation plan and project basis of two AC charging stations for electric vehicles, planned in the city of Kungälv. The second part of the project was focused on studying the effects of DC fast charging of electric vehicles, with power quality in mind. This study was based on readings obtained from measuring the power quality at an existing DC fast charging station in Kungälv, as well as available publications within the area of the subject. The project planning was conducted in regards to Swedish standards and regulations, as well as to the instructions and expectations of the client, Kungälv Energi. The result was compiled and handed over to the client during the final part of the project. The resulting document contained information regarding installation, material and placement as well as approximate cost calculations. The power quality study was carried out on a currently installed fast charging station located in the city of Kungälv, using power quality measuring instruments provided by Kungälv Energi and Metrum Sweden AB. The result was a power quality report, compiled according to Swedish Energy Markets Inspectorate, where all requirements concerning power quality were met. The data was also analyzed manually, to further investigate the effects of DC fast charging. The study shows no immediate signs of negative impact of the power quality in the nearby grid caused by the fast charging stations within the project. There were signs of harmonics caused by the charging stations, but the presence was considered low. The usage frequency is however a major factor when investigating the power quality affection of the charging station. This results in a conclusion that is not generally applicable.

Ett hybridelektriskt drivlinekoncept till BAE Systems bandvagn BvS10 har tagits fram. Konceptet ärbaserat på tidigare studier utförda kring samma hybridelektriska konceptplattform. Det framtagna drivlinekonceptet modellerades i Simulink/Simscape. Detta utifrån en tidigare konstruerad och validerad simuleringsmodell av den befintliga drivlinan till BvS10. Denna drivlina är, till skillnad från den i detta projekt modellerade drivlinan, av traditionellt mekaniskt slag. Den befintliga drivlinan har låtits simulerats och jämföras med den framtagna hybridelektriska drivlinesimuleringen, vilket har gjorts i tre olika testfall. Testfallen rubriceras enligt följande, acceleration och topphastighet, dragkraft, och körning i brant uppförsbacke. Syftet med studien är att presentera den initiala prestandaskillnaden som en hybridelektrifiering av drivlinan skulle innebära. Det framtagna hybridkonceptet består av en generator kopplad direkt på förbränningsmotorns axel. Generator är sedan kopplad till två elmotorer placerad i vardera av bandvagnens fram- och bakvagn. Elmotorerna är, via en fyrväxlad växellåda, placerad ovanpå differential. Mellan generator och elmotorerna kopplas en superkondensator in via en spänningsomvandlare. Superkondensatorn förväntas kunna leverera en effektboost vid körning med högt motstånd för att öka mobilitet i krävande terräng samt fordonets acceleration. Resultatet visar att superkondensatorn har möjlighet att öka fordonets acceleration i cirka sju sekunder innan den laddats ur. Superkondensatorns bidrag till prestandaökning av drivlinan är även tydlig vid körning i brant uppförsbacke, där den hjälper fordonet accelerera samt nå en högre topphastighet. Även utan superkondensatorn presterar den hybridelektriska drivlinan bättre i uppförsbacken på grund av elmotorernas, relativt befintliga drivlinans förbränningsmotors, höga vridmoment. Dragkraften ökar betydligt med den modellerade fyrväxlade växellådans lågväxel, men är även högre än befintliga drivlinans dragkraft utan lågväxel kopplad. Studiens framtagna hybridkoncept utnyttjar inte något batteri. Detta tillsammans med att den hybridelektriska drivlinan visar sig ha högre förluster än den befintliga drivlinan, resulterar i en lägre tillgänglig effekt att använda till fordonets framdrivning. I resultaten från studien syns detta tydligast då topphastigheten är lägre för den hybridelektriska drivlinan. Föreslagen elmotor har möjlighet att producera hög effekt men begränsas på grund av de ökade förlusterna. Även växellådans lågväxel kan ej utnyttjas till full potential på grund av denna brist på energitillgång. För att motverka denna energibegränsning som elmotorn står inför krävs ett batteri som levererar effekten motsvarande de förluster som tillkommer med en hybridelektrifiering. Den högsta växel nås vid en låg hastighet, för växellådan rekommenderas därmed en justering av utväxlingsförhållanden och en vidareundersökning av möjligheten att reducera antal växlar. / A hybrid electric driveline concept for the BAE Systems BvS10 tracked vehicle has been developed. The concept is based on previous studies conducted on the same hybrid electric platform. The resulting powertrain concept was modeled in Simulink/Simscape, using a previously constructed and validated simulation model of the existing powertrain for the BvS10. This existing powertrain, unlike the one modeled in this project, is of a traditional mechanical nature. The existing drivetrain has been simulated and compared to the developed hybrid electric drivetrain simulation in three different test cases. These test cases are categorized as follows, acceleration and top speed, pulling force, and steep uphill driving. The purpose of the study is to present an initial performance difference that hybrid electrification of the powertrain would entail. The developed hybrid concept consists of a generator directly placed in connection to the combustion engine’s shaft. The generator then forwards the power to two electric motors, each positioned in the front and rear body of the tracked vehicle. The electric motors are placed on top of the differential with a four speed gearbox inbetween. As a secoundary energy source, a supercapacitor is connected to the DC bus through a voltage converter. The supercapacitor is introduced to provide a power boost during high resistance driving, enhancing mobility in demanding terrain aswell as the vehicle’s acceleration. The results indicate that the supercapacitor has the capability to enhance the vehicle’s acceleration for approximately seven seconds before it discharges. The supercapacitor’s contribution to powertrains performance is also evident during uphill driving, where it assists the vehicle in accelerating and reaching a higher top speed. Even without the supercapacitor, the hybrid electric powertrain performs better uphill due to the high torque of the electric motors compared to the combustion engine in the existing powertrain. The pulling force significantly increases with the modeled four speed gearbox’s low gear, but it is also higher than the existing powertrain ́s pulling force without engaging low gear. The study’s proposed hybrid concept does not utilize a battery. This together with the fact that the hybrid electric powertrain exhibits higher losses than the existing powertrain, results in a reduced power available for vehicle propulsion. In the study results, this is most evident in the reduced top speed of the hybrid electric powertrain. The suggested electric motor has the potential to produce high power but is limited due to the increased losses. Additionally, the low gear of the transmission cannot be fully utilized due to the same energy constraint. To mitigate this limitation faced by the electric motor, a battery is required that delivers power equivalent to the losses incurred by the hybridization. The highest gear is reached at a low speed, which provides very little range for each gear to operate. For this reason, an adjustment of the proposed gear ratios is recommended, along with further investigation into the possibility of reducing the number of gears.

Lithium-ion batteries are a possible choice for the energy storage system onboard hybrid electric vehicles and low-earth-orbit satellites, but lifetime performance remains an issue. The challenge is to diagnose the effects of ageing and then investigate the dependence of the magnitude of the deterioration on different accelerating factors (e.g. state-of-charge (SOC), depth-of-discharge (DOD) and temperature). Lifetime studies were undertaken incorporating different accelerating factors for two different applications: (1) coin cells with a LixNi0.8Co0.15Al0.05O2-based positive electrode were studied with a EUCAR power-assist HEV cycle, and (2) laminated commercial cells with a LixMn2O4-based positive electrode were studied with a low-earth-orbit (LEO) satellite cycle. Cells were disassembled and the electrochemical performance of harvested electrodes measured with two- and three-electrode cells. The LixNi0.8Co0.15Al0.05O2-based electrode impedance results were interpreted with a physically-based three-electrode model incorporating justifiable effects of ageing. The performance degradation of the cells with nickelate chemistry was independent of the cycling condition or target SOC, but strongly dependent on the temperature. The positive electrode was identified as the main source of impedance increase, with surface films having a composition that was independent of the target SOC, but with more of the same species present at higher temperatures. Furthermore, impedance results were shown to be highly dependent on both the electrode SOC during the measurement and the pressure applied to the electrode surface. An ageing hypothesis incorporating a resistive layer on the current collector and a local contact resistance (dependent on SOC) between the carbon and active material, both possibly leading to particle isolation, was found to be adequate in fitting the harvested aged electrode impedance data. The performance degradation of the cells with manganese chemistry was accelerated by both higher temperatures and larger DODs. The impedance increase was small, manifested in a SOC-dependent increase of the high-frequency semicircle and a noticeable increase of the high-frequency real axis intercept. The positive electrode had a larger decrease in capacity and increase in the magnitude of the high-frequency semi-circle (particularly at high intercalated lithium-ion concentrations) in comparison with the negative electrode. This SOC-dependent change was associated with cells cycled for either extended periods of time or at higher temperatures with a large DOD. An observed change of the cycling behaviour in the second potential plateau for the LixMn2O4-based electrode provided a possible kinetic-based explanation for the change of the high-frequency semi-circle. / Litiumjonbatteriet är en möjlig kandidat för energilagring i hybridfordon och i satelliter i låg omloppsbana, men än så länge är livslängden på batterierna ett problem. Utmaningen ligger i att kunna förstå hur batteriet åldras genom att utforska hur åldringsprocessen accelereras av faktorer som laddningstillstånd, urladdningsdjup och temperatur. Livslängdsstudier för två olika typer av batterier tänkta för olika applikationer utfördes: (1) knappceller med positiva LixNi0,8Co0,15Al0,05O2-baserade elektroder studerades med en effektstödd (power-assist) hybridcykel från EUCAR, och (2) laminerade kommersiella celler med positiva LixMn2O4-baserade elektroder studerades med en satellitcykel, avsedd för en satellit med låg omloppsbana. Cellerna öppnades och de uttagna elektrodernas elektrokemiska egenskaper utvärderades i två- och tre-elektroduppställningar. Resultaten från elektrokemiska impedansmätningar för den positiva LixNi0,8Co0,15Al0,05O2-baserade elektroden tolkades med hjälp av en fysikalisk tre-elektrod modell som tog hänsyn till de i litteraturen främst föreslagna effekterna av åldring. Prestandadegraderingen av celler med nickelkemi var oberoende av cykel och laddningstillståndet där åldringen skedde, men starkt beroende av temperaturen. Den positiva elektroden visade sig vara den största orsaken till impedansökningen i batteriet. Ytfilmerna på den positiva elektroden hade en sammansättning som var oberoende av laddningstillståndet men beroende av temperaturen. Impedansresultaten från de uttagna elektroderna var starkt beroende av både laddningstillstånd och yttre tryck på elektrodytan. Det visade sig att det var tillräckligt att ta hänsyn till ett resistivt skikt på strömtilledaren och en lokal kontaktresistans mellan kolet och det aktiva materialet (som är beroende av laddningstillståndet) för att anpassa modellen till impedansdata mätt på de uttagna elektroderna. Prestandadegraderingen av celler med mangankemi påskyndades av både högre temperaturer och högre urladdningsdjup. Impedansen ökade något, då både högfrekvenshalvcirkeln och högfrekvensintercepten ändrades. Positiva elektroden hade en större degradering i kapaciteten och en större ökning i magnituden av högfrekvenshalvcirkeln (speciellt vid högre litiumjon koncentrationer i elektroden) jämfört med den negativa elektroden. Denna laddningstillståndsberoende impedans-ökning var kopplad till celler som hade cyklats under en längre tid eller vid en högre temperatur och med ett högt urladdningsdjup. Ökningen i magnituden av högfrekvenshalvcirkeln skulle kunna vara relaterad till kinetiska begränsningar eftersom cyklingsbeteendet vid andra spänningsplatån ändrades samtidigt för de LixMn2O4-baserade elektroderna. / QC 20100621

Several aspects make today’s transport system non-sustainable: • Production, transport and combustion of fossil fuels lead to global and local environmental problems. • Oil dependency in the transport sector may lead to economical and political instability. • Air pollution, noise, congestion and land-use may jeopardise public health and quality of life, especially in urban areas. In a sustainable urban transport system most trips are made with public transport because high convenience and comfort makes travelling with public transport attractive. In terms of emissions, including noise, the vehicles are environmentally sustainable, locally as well as globally. Vehicles are energy-efficient and the primary energy stems from renewable sources. Costs are reasonable for all involved, from passengers, bus operators and transport authorities to vehicle manufacturers. The system is thus commercially viable on its own merits. This thesis presents the results from three projects involving different concept buses, all with different powertrains. The first two projects included technical evaluations, including tests, of two different fuel cell buses. The third project focussed on development of a series hybrid-bus with internal combustion engine intended for production around 2010. The research on the fuel cell buses included evaluations of the energy efficiency improvement potential using energy mapping and vehicle simulations. Attitudes to hydrogen fuel cell buses among passengers, bus drivers and bus operators were investigated. Safety aspects of hydrogen as a vehicle fuel were analysed and the use of hydrogen compared to electrical energy storage were also investigated. One main conclusion is that a city bus should be considered as one energy system, because auxiliaries contribute largely to the energy use. Focussing only on the powertrain is not sufficient. The importance of mitigating losses far down an energy conversion chain is emphasised. The Scania hybrid fuel cell bus showed the long-term potential of fuel cells, advanced auxiliaries and hybrid-electric powertrains, but technologies applied in that bus are not yet viable in terms of cost or robustness over the service life of a bus. Results from the EU-project CUTE show that hydrogen fuelled fuel cell buses are viable for real-life operation. Successful operation and public acceptance show that focus on robustness and cost in vehicle design were key success factors, despite the resulting poor fuel economy. Hybrid-electric powertrains are feasible in stop-and-go city operation. Fuel consumption can be reduced, comfort improved, noise lowered and the main power source downsized and operated less dynamically. The potential for design improvements due to flexible component packaging is implemented in the Scania hybrid concept bus. This bus and the framework for its hybrid management system are discussed in this thesis. The development of buses for a more sustainable urban transport should be made in small steps to secure technical and economical realism, which both are needed to guarantee commercialisation and volume of production. This is needed for alternative products to have a significant influence. Hybrid buses with internal combustion engines running on renewable fuel is tomorrow’s technology, which paves the way for plug-in hybrid, battery electric and fuel cell hybrid vehicles the day after tomorrow. / QC 20100722