Fuel efficiency research of a diesel-electric powertrain in off-highway application
Vilander, Joonas (2023)
Vilander, Joonas
2023
All rights reserved. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-202401041041
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-202401041041
Tiivistelmä
Nykyinen ja tuleva lainsäädäntö sekä kasvava sähköistyksen tarve lisäävät tarvetta kehittää hybridivoimansiirtoja . Tässä opinnäytetyössä tutkitaan sarjahybridivoimansiirron polttoainetehokkuutta ja verrataan niitä perinteiseen voimansiirtoon. Näistä kahdesta koneesta kerättyjen tietojen analysointi paljastaa, että sarjahybridivoimansiirrolla saavutettu hyöty polttoainetaloudellisuudessa on erittäin tilannekohtainen ja muuttumattomassa ajotilanteessa hyötysuhde on perinteistä konetta huonompi. Sarjahybridi soveltuu hyvin tilanteisiin, joissa polttomoottori on usein muuttuvissa kuormitusolosuhteisssa. Tutkittavaa konetta käytetään sovelluksissa, joissa vaaditaan suurta huipputehoa suurimman osan ajasta. Testisyklinä toimi kaivoksen mäki, joka profiililtaan sisälsi hyvin paljon kaltevuuden vaihteluita. Tämä auttoi sarjahybridiä saavuttamaan pienemmän polttoaineen kulutuksen, kuin perinteinen voimansiirto. Polttoainetaloudellisuutta voitaisiin vielä parantaa lisäämällä sarjahybridin rinnalle energiavarasto. Current and future legislations along with growing needs for electrification drive the need to develop hybrid powertrain systems in offroad applications. This thesis studies the fuel efficiency of a series hybrid powertrain and compares it to a conventional powertrain architecture. Analyzing the data gathered from these two machines reveals that the efficiency gain achieved via the series hybrid powertrain is highly situational and in a steady state situation, the efficiency was worse than conventional machines. The series hybrid is well suited to situations where the internal combustion engine is under frequently changing load conditions. The machine under study is used in applications where high peak power is required most of the time. The test cycle was an underground mine ascent, which in its profile contained a lot of slope variations, which helped the series hybrid to achieve lower fuel consumption than a traditional powertrain. Fuel economy could be further improved by adding an energy storage system alongside the serial hybrid.