There are various technologies used for reducing fuel consumption of automobiles. Hybrid electric vehicles is one approach that has been used, which can reduce fuel consumption by 10-30% compared to conventional vehicles. In this master thesis the minimization of fuel consumption of a power-split type HEV along a given route is considered, where the vehicle speed has been assumed to be known a priori. This minimization was made by first deriving a model of the HEV powertrain, followed by creating a Dynamical programming based program for finding the optimal distribution of torques. The performance was evaluated through the commercial software GT-Suite. The resulting control from the Dynamic program could follow the reference speed in many situations. However the battery state-of-charge calculated in the Dynamic program did not update properly, resulting in a depleted battery in some cases. The model derived could follow the dynamics of the vehicle, but there are some parts which could be improved. One of them is the dynamical model of the rotational speed for the engine <img src="http://www.diva-portal.org/cgi-bin/mimetex.cgi?%5Comega_%7Be%7D" />.  The Dynamic program works for finding the controller, and can be modified to work with improved state-equations. / Det finns olika sätt att minska bränsleförbrukningen hos bilar, men ett sätt som använts är el-hybrider. Dessa kan minska bränsleförbrukningen med 10-30% jämfört med konventionella bilar. I det här examensarbetet undersöks optimering av bränsleförbrukning för en el-hybrid, där hastigheten antas vara känd i förväg. Optimeringen skedde genom att först härleda en modell för drivlinan, och därefter skapades ett Dynamisk programerings baserat program för att hitta den optimal kombinationen av moment. Bränsleförbrukning och prestanda jämfördes genom programvaran GT-Suite. Dynamiska programmeringen gav lovande resultat som följde referenshastigheten i många fall. Däremot uppdaterades inte laddningen för batteriet lika bra, vilket ledde till att batteriet i vissa fall blev urladdat. Modellen som härleddes visade i många fall liknande respons som GT-Suite, men viss förbättring kan ske. En utav dessa förbättringar är rotationsekvationen för bränslemotorn, <img src="http://www.diva-portal.org/cgi-bin/mimetex.cgi?%5Comega_%7Be%7D" />. Den Dynamiska programmeringen som skapades fungerade, och kan modifieras för förbättrade tillståndsekvationer

Fuel Optimization Unit (FOU) is part of an new system for the low pressure fuel circuit (LPFC) designed for Scania’s combustion engines. The system replaces engine mounted, mechanically driven, fuel feed pump and pre filter. One FOU variant (Type 1) pushes fuel through the pre filter using an additional electrical fuel pump and utilizes a small volume of fuel as a buffer, mainly to increase water separation performance. The second variant (Type 3) is similar to a conventional LPFC but uses an electric feed pump. The thesis investigate prerequisites and possible limitations when introducing FOU in Scania’s bus program. The investigation also compare Type 1 with Type 3 to determine if any technology is preferable. Among others, the investigation finds: • Type 1 is because of its size more difficult to house but is because of design less sensitive for placement in the chassis compared to Type 3. • CAN communication with electric fuel pumps risks disturbances due to potentially long cables. • Pressure drop in fuel lines is not identifies as an limitation for Type 1 but length is recommended to minimize on the low pressure side of the feed pump for Type 3. • There is an risk that fuel return temperature decrease between engine and fuel tank causing clogging of pre filter due to wax formation at low temperatures. • Number of start/stops and operating hours is a potential limitation for electrical fuel pumps. • Drainage of engine mounted main filter to the catch tank in FOU Type 1 may work non satisfactory if the fuel lines are routed badly. • The air conducted sound level caused by electrical fuel pumps is not identified as a problem. However, structural conducted sound may cause disturbance for passengers if the attachment is carelessly designed. Comparison between the variants indicates that Type 1 is preferable. Type 1 catch points mainly due to the use of catch tank but loses points mainly related to size, mass and complexity which results in a presumably high cost. Type 3 is similar to present LPFC but holds a number of advantages shared with Type 1. Both Type 1 and Type 3 are identified as clear improvements compared with current LPFC. / Fuel Optimization Unit (FOU) är en del av ett nytt lågtrycksbränslesystem avsett för Scanias förbränningsmotorer. Systemet ersätter motormonterad, mekaniskt driven, matarpump och förfilter. FOU utvecklas i två varianter som har gemensamt en chassimonterad elektrisk matarpump och förfilter. Den ena varianten (Typ 1) trycker bränsle genom förfiltret med hjälp av en ytterligare elektrisk bränslepump och utnyttjar en mindre volym bränsle som buffert bl.a. för att förbättra vattenseparering. Den andra varianten (Typ 3) liknar till stor del ett konventionellt lågtrycksbränslesystem men med elektriskt driven matarpump. Examensarbetet utreder förutsättningar och möjliga hinder att introducera FOU på Scanias bussar. I utredningen jämförs även Typ 1 med Typ 3 för att avgöra om någon teknik är att föredra. Utredningen finner bl.a. att:• Typ 1 är pga. sin storlek svårare att bereda plats för men pga. sin konstruktion mindre känslig för placering jämfört Typ 3. • CAN-kommunikation med elektriska pumpar riskerar störningar pga. potentiellt långa ledningslängder. • Tryckfall i bränsleledningar utgör ingen hinder hos Typ 1 men ledningslängderna bör minimeras på matarpumpens sugsida hos Typ 3. • Det föreligger en risk att returbränsletemperaturen svalnar såpass mycket mellan motor och FOU att förfiltret sätts igen av paraffinering vid kall väderlek. • Antal start/stopp och drifttimmar utgör möjligen en begränsning för elektriska pumpar. • Dränering av finfiltret på motorn till catch-tanken i FOU Typ 1 riskerar att fungera otillfredsställande om bränsleledningarna dras ogynnsamt. • Den luftburna ljudnivån från de elektriska bränslepumparna bedöms inte vara oroväckande hög men är beroende på infästning då strukturburet ljud kan vara störande för passagerare. Jämförelse mellan varianterna indikerar att Typ 1 är att föredra. Typ 1 får många pluspoäng i huvudsak förknippade med förekomsten av bufferttank men också med en hel del minuspoäng i huvudsak relaterade till storlek, vikt och komplexitet vilket också resulterar i ett förmodat högt pris. Typ 3 liknar till stor del befintligt lågtrycksbränslesystem men innehar en del tydliga fördelar som den till stor del delar med Typ 1. Både FOU Typ 1 och Typ 3 identifieras som tydliga förbättringar gentemot befintligt lågtrycksbränslesystem.

Asteroid mining is rapidly becoming a popular topic amongst space community, primarily due to the potential resources that the asteroids can provide for future spacefaring. One of the interesting resources that can be obtained from asteroids is water, which can also be processed into oxygen and fuel. An intriguing concept would be to process fuel from asteroid, and establish a fuel depot in an Earth-centered orbit. This thesis considers a mission concept consisting of travelling to an Arjuna near-Earth asteroid from a lunar distant retrograde orbit as a depot orbit, processing fuel in-situ from the water on the asteroid, and bringing back 100 tons of fuel to the depot orbit. In order to minimize fuel consumption for such a trip, the thesis develops an optimization method that can obtain the best trajectory for different phases of the round trip, given certain constraints to ensure the spacecraft successfully reaches the asteroid and comes back to the Earth system. The optimization model consists of four steps, i.e., the outbound trip, the first phase of the return trip, the second phase of the return trip, and the optimization for the combined phases of return trip. The outbound trip is the trajectory from the depot orbit to the asteroid. After at least three months of mining, the spacecraft brings back the processed fuel to the vicinity of the Moon. This phase is called the first phase of the return trip. The spacecraft is then captured without an insertion burn to an Earth-centered orbit by a lunar gravity assist maneuver, and travels to the point where the insertion maneuver to the depot orbit begins. This is the second phase of the return trip. The last step of the optimization is the combination of the two phases of return trip, in addition to the final maneuver for entering the lunar distant retrograde orbit. The optimization method uses MATLAB fmincon solver, and it was applied to 29 synthetic asteroids. There were 19 converged solutions, but for 10 asteroids the optimizations was not able to converge. The lowest minimum fuel consumption for a trip is 19965.5 kg, and the highest minimum fuel consumption is 61821.4 kg. For the lowest minimum fuel consumption, the duration of the trip is nearly 7 years, and the duration for the highest minimum fuel consumption is about 2.6 years.