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.

Towards a sustainable future, more and more powertrains are being electrified today, thus it is important to prevent unwanted failures and secure a reliable operation. Monitoring the internal temperatures of powertrains and keeping them under their thresholds is an important first step. Traditional modeling methods require expert knowledge and complicated modeling. With all the operating information an electric drive can collect nowadays about the whole powertrain, it becomes possible to apply black boxed machine learning to do the temperature estimating job. In this thesis, multiple machine learning algorithms are tested on their ability to estimate temperatures of the rotor fin, the stator winding, the bearing, and the power module case. The tested algorithms range from an ordinary least square to a deep neuron network. For this purpose, about 150 hours of data are recorded by letting the system run under predefined operating conditions. A hyperparameter search is also conducted for each model to find the best configuration. All the algorithms are evaluated by several metrics. It has been found that neuron networks can perform quite well even under fast transient conditions without any expert knowledge. / Mot en hållbar framtid elektrifieras fler och fler drivlinor idag, därför är det viktigt att förhindra oönskade haverier och säkra en tillförlitlig drift. Att övervaka drivlinornas interna temperaturer och hålla dem under sina trösklar är ett viktigt första steg. Traditionella modelleringsmetoder kräver expertkunskap och komplicerad modellering. Med all driftinformation som en elektrisk drivenhet kan samla in nuförtiden om hela drivlinan, blir det möjligt att tillämpa black boxed machine learning för att utföra temperaturuppskattningsjobbet. I den här avhandlingen testas flera maskininlärningsalgoritmer på deras förmåga att uppskatta temperaturer på rotorfenan, statorlindningen, lagret och kraftmodulhuset. De testade algoritmerna sträcker sig från ett vanligt minsta kvadrat till ett djupt neuronnätverk. För detta ändamål registreras cirka 150 timmars data genom att låta systemet köras under fördefinierade driftsförhållanden. En hyperparametersökning görs också för varje modell för att hitta den bästa konfigurationen. Alla algoritmer utvärderas av flera mätvärden. Det har visat sig att neuronnätverk kan fungera ganska bra även under snabba transienta förhållanden utan någon expertkunskap.

Detta kanditatexamensarbete utfördes på KTH Lättkonstruktioner. Målet medarbetet är att undersöka om det är möjligt att designa, tillverka och använda ettcykeldrev gjort av kolfiber som har minst lika bra hållfasthet och nötningsresistanssom ett cykeldrev gjort i metall. Arbetet innefattar inte endast design, tillverkningoch testning. Det innehåller även marknadsundersökningar, kostnadsanalyser ochberäkningar av koldioxidutsläpp. Först designades en CAD-modell av drevet som baserades på standardmått.Simuleringar utfördes på CAD-modellen för att säkerställa att spänningar ochdeformationer inte överskred tillåtna värden. Innan tillverkningen så valdes fiberriktningaroch tillverkningsprocess. Drevet tillverkades sedan genom att först tillverka enkolfiberplatta med hjälp av vakuuminjicering som sedan bearbetades i en CNC-fräsför att framställa tandprofilen och resterande geometri. Under tillverkningsprocessen misslyckades vakuuminjiceringen vilket ledde till attfräsningen av tandprofilen gjordes med en annan kolfiberplatta med samma tjocklek.Denna komplikation innebar att alla tester som gjordes inte kan ge en exaktrepresentation av vår design, eftersom att fiberriktningarna inte är likadana. Sammanfattningsvis så är det möjligt att designa och tillverka ett cykeldrev i kolfibersom har tillräcklig styvhet.

The research looks at the advantages and disadvantages of a hydraulic auxiliary drive (HAD) system which is installed on a 25 meter long timber transport vehicle. The purpose is to investigate the performance with regard to energy, economy and environment of the system due to the added components, the hydraulic accumulators. The auxiliary system that is used on the vehicle is simply a hydrostatic transmission system. Ideally, the fuel consumption and cost can be reduced by using accumulators. To verify this hypothesis, model-based simulations were performed in a software environment and the result was analyzed for a linear and repeatedly accelerating and decelerating driving cycle. Additionally, comparisons were made between the HAD system with and without the assistance of accumulators. From the simulation results, the system assisted by accumulators consumes approximately 14% less fuel than the other. And it produces 15% more tractive effort when the vehicle is accelerating. The paper also includes the determination of the size of accumulators, both theoretically and with simulations. By comparison, there is a small difference between the results from the theoretical calculation and the simulations, which might be caused by a neglecting the volumetric losses in the simulation process. Ideally, an accumulator with a size of 57 L was found to be the most efficient size for the studied driving cycle. Beyond that speed, the efficiency will decrease to some extent. Physical tests are not presented in this paper, but they will be done in the future. / Den presenterade forskningen studerade fördelar och nackdelar med ett hydraulisk hjälpsystem för fordonsdrift (HAD) för en 25 meter lång timmerlastbil. Syftet var att undersöka hur drivlinans prestanda med avseende på energy, ekonomi och miljöpåverkan, påverkas av de adderade komponenterna, de hydrauliska ackumulatorerna. Hjälpsystemet är helt enkelt ett hydrostatiskt transmissionssystem. Idealt, kan bränsleförbrukning och kostnad reduceras genom att använda ackumulatorer i systemet. För att verifiera denna hypotes, har modell-baserade simuleringar utförts och resultaten har analyserats för konstantfartskörning och en körcykel med upprepade accelerationer och inbromsningar. Dessutom, har ett HAD-system med och utan ackumulator jämförts. Simuleringsresultaten visar att ett system med ackumulatorer förbrukar ca 14% mindre bränsle än ett system utan ackumulatorer. Ett ackumulatorstött system ger också 15% högre framdrivningseffekt vid accelereration. I avhandlingen dimensionera också storleken på ackumulatorerna, både teoretiskt och med simuleringar. Det finns en liten skillnad mellan resultaten från den teoretiska beräkningen och simuleringarna, som kan bero på att volymetriska förlusterna inte har tagits med i simuleringarna. En ackumulator med en storlek på 57 L visar sig ha den mest effektiva storleken för den studerade körcykeln. Vid högre körhastigheter, kommer verkningsgraden att minska till viss del. Inga fysiska tester har gjorts, men de kommer att utföras i framtiden.

I denna uppsats presenteras resultatet av ett examensarbete i maskinkonstruktion på KTH. Arbetet har utförts på uppdrag av Poki Robotics via konsultbolaget Omecon.Poki Robotics vill automatisera uppsamlingen av golfbollar på så kallade driving ranges, genom att nyttja en hjuldriven autonom robot med ett tillhörande uppsamlingssläp. Enligt Poki Robotics samlas 5000 golfbollar upp under en intensiv dag, vilket innebär att en total massa av ca 230 kg måste uppsamlas och förflyttas. Detta ställer höga krav på dragkraften som drivlinan måste förse roboten med.Rapporten beskriver konceptframtagningen av drivlinan till den hjuldrivna autonoma roboten. Konceptet genererades genom att först utvärdera framdrivning inom robotik i en förstudie. Olika styrsystem utvärderades utifrån ställda krav på mjukvarubaserad styrning, mekanisk komplexitet, effektivitet och mobilitet. Styrsystemen utvärderades i en Pugh-matris som mynnade ut i två styrningar som visades mest lovande. Styrningarna utvärderades med en terrängmekanisk beräkningsmodell för att utvärdera framdrivande egenskaper, och därmed bedöma vilken som var mest lämpad för syftet utifrån ställda krav.För den lämpade styrningen genererades och utvärderades koncept för drivlinan med avseende på underhåll, montage, tillverkning, robusthet och förmåga att uppta laster. Det slutgiltiga konceptet bestod av en borstlös likströmsmotor, försedd med ett planetväxelhuvud och en parallell hjulaxel med en kuggremsutväxling.Konceptframtagningen resulterade i en CAD-modell som visade att drivlinan uppfyllde dimensionella krav.Den terrängmekaniska beräkningsmodellen nyttjades enbart som ett verktyg för att ge en indikation på prestanda och som indata för konstruktionen. Beräkningsmodellen har begränsningar i form av att den inte är lämpad för små hjuldiametrar, att den inte tar hänsyn till rotförstärkt mark samt att den utesluter de pneumatiska däckens elastiska egenskaper. / This thesis presents the result of a master thesis in machine design at KTH. The task was performed for Poki Robotics via the consulting firm Omecon.Poki Robotics wants to generate an autonomous solution for the collecting of golf balls on driving ranges, by utilizing a wheeled autonomous mobile robot coupled with a towed collecting unit. According to Poki Robotics, 5000 golf balls are collected on a busy day, yielding a total mass of approximately 230 kg that must be collected and towed. This sets high demands on the towing force that needs to be provided by the powertrain.The report describes the concept generation of the powertrain for a wheeled autonomous robot. A prestudy was done to evaluate wheeled locomotion in mobile robotics. Different steering systems were evaluated by different metrics including mechanical complexity, efficiency, mobility and demand for software-based control. The steering systems were evaluated using Pugh matrices, yielding two steering systems that showed to be promising. A terramechanical analytical model was used to further evaluate tractive performance of the two steering systems, to conclude which steering system was most suitable for the purpose with respect to the set requirements.Concepts were generated and evaluated for the powertrain of the chosen steering system, with respect to maintenance, assembly, manufacturing, robustness and load carrying capacity. The final concept yielded an EC-motor with a planetary gearhead, with a parallel wheel shaft and a timing belt gearing.The concept generation resulted in a CAD-model showing that the powertrain met the targeted dimensional constraints.The terramechanical analytical modelling was used solely as a tool for indication of performance and as input data for design. The model has limitations due to it not being suitable for small wheel diameters, not taking root reinforcement of the soil into account and excluding the pneumatic tire’s elastic properties.

<p>In an automated manual transmission it is desired to have zero torque in the transmission when disengaging a gear. This minimizes the oscillations in the driveline which increases the comfort and makes the speed synchronization easier. The automated manual transmission system in a Scania truck, called Opticruise, uses engine torque control to achieve zero torque in the transmission.In this thesis different control strategies for engine torque control are proposed in order to minimize the oscillations in the driveline and increase the comfort during a gear shift. A model of the driveline is developed in order to evaluate the control strategies. The main focus was to develop controllers that are easy to implement and that are robust enough to be used in different driveline configurations. This means that model dependent control strategies are not considered.A control strategy with a combination of a feedback from the speed difference between the output shaft speed and the wheel speed, and a feedforward with a linear ramp, showed very good performance in both simulations and tests in trucks. The amplitude of the oscillations in the output shaft speed after neutralengagement are halved compared to the results from the existing method in Scania trucks. The new concept is also more robust against initial conditions and time delay estimations.</p>

In an automated manual transmission it is desired to have zero torque in the transmission when disengaging a gear. This minimizes the oscillations in the driveline which increases the comfort and makes the speed synchronization easier. The automated manual transmission system in a Scania truck, called Opticruise, uses engine torque control to achieve zero torque in the transmission.In this thesis different control strategies for engine torque control are proposed in order to minimize the oscillations in the driveline and increase the comfort during a gear shift. A model of the driveline is developed in order to evaluate the control strategies. The main focus was to develop controllers that are easy to implement and that are robust enough to be used in different driveline configurations. This means that model dependent control strategies are not considered.A control strategy with a combination of a feedback from the speed difference between the output shaft speed and the wheel speed, and a feedforward with a linear ramp, showed very good performance in both simulations and tests in trucks. The amplitude of the oscillations in the output shaft speed after neutralengagement are halved compared to the results from the existing method in Scania trucks. The new concept is also more robust against initial conditions and time delay estimations.

Nowadays naval units are participating in international missions, where new and in many cases tougher conditions will affect their propulsion.   This essay deals with some of the now developed nanostructure coatings and gives a presentation of how the coatings could function on some exposed parts of the naval powertrain. The essay investigates the possibility that the coatings can be used as a protective layer that will reduce or prevent wear on selected parts of the naval powertrains. As a basis for the essay, nanotechnology is described, as well as different reasons that wear occurs and application techniques for coatings   The conclusion is that nanostructured coatings can be applied and provide a much better result on hardness and wear resistance as of naval powertrains compared to micro-structural coatings, both for manufacturing and renovation.   The essay presents a few examples of the military utility of the nanostructure coatings as well as suggestions for further research. / Då marina enheter numera deltar i internationella missioner, kommer den nya och i många fall tuffare miljön som enheterna opererar i att påverka bland annat deras framdrivning.   Den här studien avhandlar några av de nu framtagna nanostrukturella ytbeläggningarna och ger en presentation av hur de kan fungera på några marina drivlinors utsatta delar. Studien undersöker ytbeläggningarnas möjliga förmåga att utgöra ett skyddande lager som ska minska eller i bästa fall förhindra slitaget på valda delar av marina drivlinor. Som underlag till studien beskrivs i allmänna termer nanoteknik, olika anledningar till att slitaget uppstår samt något om hur ytbeläggningen kan appliceras.   Studiens slutsats är att det med all sannolikhet går att applicera nanostrukturella ytbeläggningar och få ett mycket bättre resultat avseende hårdhet samt nötnings- och reptålighet jämfört med mikrostrukturella ytbeläggningar. Detta gäller såväl vid nytillverkning som renovering av de studerade delarna av drivlinor.   Studien ger exempel på den militära nyttan med denna ytbeläggning samt ger förslag på fortsatt forskning.

A simulation model for an automatic gearbox with primary retarder has been constructedand implemented, in this thesis. Together with other modelled vehicle components, thismodel could for example be used for fuel consumption estimation or optimizing vehicleparameters.The mechanical components and the control system inside the automatic gearbox weremodelled separately and then assembled into the nal gearbox model, using the objectorientedprogramming language Modelica. Modelica ensures that each individual componentcan be reused in other models.The gearbox model was validated through a number of test cycles designed to capturedierent vehicle behaviours. The test cycles were recreated in the simulation environmentand the simulation results could be compared to a real vehicle performing the same tests.Validation showed that the model succeeded in its goal, that the implemented model isreproducing similar behaviour as the real gearbox. With gear shifts taking place in aboutthe same situations and converter locking/unlocking occurring the same time in the simulationsas in the real vehicle testing. / I det här examensarbetet har en simuleringsmodell för en automatisk växellåda med primär retarder utvecklats och implementerats. Tillsammans med andra modeller från fordonoch drivlina skulle denna simuleringsmodell kunna användas för att uppskatta ett fordonsbränsleförbrukning eller till att optimera olika fordonsparametrar.De olika mekaniska komponenterna samt kontrollsystemet i växellådan modellerades separat.Dessa modeller kunde sedan sammanfogas för att bygga den slutliga växellådsmodellen.Alla modeller implementerades i det objektorienterade programmeringsspråket Modelica,som tillåter en stor återanvändningsbarhet till vardera enskild komponent.Den implementerade modellen verierades genom ett antal provcykler, utformade för attfånga olika beteenden hos växellådan. Dessa cykler har återskapats i simuleringsmiljön ochmed det kunde resultat från simuleringar jämföras mot data från ett verkligt fordon somutförde samma prov.Från verieringen har slutsatsen dragits att modellen uppfyllde målen med projektet. Målen var, att den slutliga simuleringsmodellen visar ett liknande beteende som en växellåda i ett verkligen fordon. Växlingar och låsning/upplåsning hos momentomvandlareninträande vid ungefär samma situationer i simuleringarna som i provningen med det verkligafordonet.

This report is for the Master of Science thesis project undertaken for KTH Royal Institute of Technology in collaboration with the Forestry Research Institute of Sweden (Skogforsk) for the Forestry Master Thesis School. The aim of this project was to theoretically explore the possibility of replacing the hydraulic driveline with an electric series driveline and to understand the differences between using one or the other so that it can be convincingly concluded if a Diesel-electric driveline in Forestry forwarders is a worthwhile endeavour or not. In this report, the current status of the XT28 driveline is explored as well as improvements in terms of energy storage, energy recovery and controls are suggested. These two concepts are quantified and compared against a theoretical Diesel-Electric driveline, with details about its different parts from Power source to Motors and Gearboxes discussed at length. These three concepts are compared against each other in terms of Physical characteristics like mass, Performance characteristics like efficiency, energy recovery, energy storage capacity, etc. and Practical characteristics like cost. According to the results of the multiple weighted Pugh matrix comparisons, the theorized Diesel-Electric Driveline holds an edge over even the improved/idealised version of the current XT28 driveline, despite being hampered by the cost. In conclusion, electrification of XT28 is definitely a possibility for the future, only major concern being the high cost associated with it. The efficiency improvements possible through use of hybrid electric driveline are significant, with mass difference between the two concepts much lower than initially expected. However, since most of the performance will depend heavily on control systems and practical losses, the only way to concretely prove the efficiency advantage is through detailed computer modelling or manufacturing prototype. / Denna avhandling är resultatet av ett examensarbete för en masterexamen i maskinkonstruktion vid KTH Kungliga Tekniska Högskolan. Examensarbetet har bedrivits på uppdrag av det svenska skogsbrukets forskningsinstitut Skogforsk. Syftet med detta projekt var att teoretiskt undersöka möjligheten att ersätta den hydrauliska drivlinan i fullskaleprototypen XT28 med en diesel-elektrisk och för att förstå fördelarna och nackdelarna med att använda den ena, samt att försöka värdera möjligheterna och nyttan med diesel-elektriska drivlinor i skogsmaskiner. I denna rapport undersöks status för nuvarande drivlina. Vidare, föreslås potentiella förbättringar när det gäller energilagring, energiåtervinning och reglering. Dessa egenskaper kvantifieras och jämförs med en teoretisk diesel-electrisk drivlina, med dess viktigaste komponenter från kraftkälla till motorer och växellådor. De tre egenskaperna jämförs med varandra med avseende på fysiska egenskaper som massa, samt prestandaegenskaper, som effektivitet, energiåtervinning, energilagringskapacitet etc., och även andra egenskaper som kostnad. Resultaten av de multipelviktade Pugh-matrisjämförelserna visar att den teoretiska dieselelektriska drivelinan är något bättre än en förbättrad / idealiserad version av den nuvarande drivlinan, trots den högre kostnaden. Sammanfattningsvis är elektrifiering av XT28 definitivt en framtida möjlighet, med den höga kostnaden som en hämmande faktor. Effektiviseringsförbättringar genom användning av hybrid-elektrisk drivlina är potentiellt signifikanta, med en betydligt mindre skillnad i totalvikt än vad som förväntades. Eftersom prestandan starkt beror på styrsystemet och de verkliga förlusterna är det enda sättet att konkret påvisa de förväntade effektivitetsfördelarna genom mera detaljerade modellsimuleringar och/eller tillverkning och prov med en fullskaleprototyp.