Innovative thinking in the field of environmental cars

SammanfattningDagens bilar är ofta överdimensionerade och har ofta topphastigheter på över 200 km/h. Detta är hastigheter som väldigt få personer någonsin kör i och som dessutom är olagliga i Sverige och i de flesta av Europas länder. Överdimensioneringen resulterar i många fall i en lägre effektivitet vilket ger en högre bränsleförbrukning.Syftet med detta projekt var att reda ut hur medelsvensken använder sin bil och utefter detta ta reda på vilken typ av drivlina som är bäst anpassad ur miljösynpunkt och dimensionera denna.För att ta reda på hur medelsvensken använder sin bil gjordes en litteraturstudie över svenskars körvanor. Från denna kunde det fastställdas att den genomsnittliga bilresan i Sverige var 17 kilometer lång och att en Svensks dagliga genomsnittliga resväg var 40 kilometer. En kravspecifikation ställdes upp med svenskars körvanor som grund där det bland annat fastställdes att bilens räckvidd för eldrift skulle vara minst 80 kilometer, detta för att kunna täcka majoriteten av befolkningens dagliga resväg.En seriehybrid med navmotorer valdes som det lämpligaste drivsystemet, och för att dimensionera detta användes en Toyota Prius Five som modell för en standardbil. Från beräkningar fastställdes att två elmotorer med en effekt på 13,5 kilowatt vardera skulle kopplas via en kuggväxel till hjulen. Elmotorerna drivs i sin tur av ett batteri med en kapacitet på 8 kilowattimmar. Batteriet ger en räckvidd för eldrift med en konstant hastighet om 70 km/h på ungefär 110 kilometer.Då batteriet tagit slut drivs elmotorerna av en så kallad räckviddsförlängare vilken består av en bensinmotor och en generator. Bensinmotorn har en konstant uteffekt på 20 kilowatt vilket via generatorn omvandlas till elektrisk energi som sedan driver de båda elmotorerna. Fördelen med att låta motorn gå med konstant uteffekt är att verkningsgraden på bensinmotorn kas fås upp till ungefär 37 procent jämfört med en verkningsgrad på 15-20 procent då man varierar uteffekten. På grund av inre förluster i generator och elmotorer samt förluster vid kuggingrepp kommer den från bensinmotorn omvandlade energin endast driva bilen framåt med en effekt på ungefär 18 kilowatt. Detta är dock tillräckligt för att driva bilen framåt med en hastighet på 120 km/h.Eventuell överbliven energi från bensinmotorn används för att ladda upp batteriet, dock med 10 procent förlust.Beräkningar visar att vid effektiv körning med påslagen räckviddsförlängare fås bensinförbrukningen till ungefär 0,36 liter per mil vid 70 km/h. Vid 30 km/h är bränsleförbrukningen ungefär 0,5 liter per mil och vid 110 km/h 0,45 liter per mil.Abstract Today's cars are often oversized and often have top speeds of over 120 mph. This is a speed at which very few people have ever driven and it is also illegal in Sweden and in most European countries. The purpose of this project was to find out how the average Swede uses her car and along this find out what type of powertrain that is best suited from an environmental view and design this. To find out how the average Swede uses her car, a literature study on Swedes' driving habits was made. From this, it was established that the average car trip in Sweden was 11 miles long and that a Swedish average daily route was 25 miles. Terms of reference were set up with the Swedes' driving habits as a basis which, among other things, established that the car's range of electric power would be at least 50 miles, this in order to cover the majority of the population's daily itinerary. A series hybrid with hub motors was chosen as the preferred drive system, and for designing this a Toyota Prius Five was used as a model for a standard hybrid car. From calculations, two electric motors with an output of 13.5 kilowatts each would be connected through a transmission to the wheels. The electric motors are driven in turn by a battery with a capacity of 8 kilowatt hours. The battery provides a range of electric power at a constant speed of 45 mph on approximately 68 miles. When the battery runs out the electric motors are powered by a so-called range extender which consists of a gasoline engine and a generator. The petrol engine has a constant power output of 20 kilowatts, which via a generator is transformed into electrical energy that drives the two motors. The advantage of running the engine with constant power output is that the efficiency of petrol engine can be about 37 percent compared with an efficiency of 15-20 percent when the output power is varied. Because of internal losses in the generator and electric motors as well as losses in gear contact the gasoline engine converted energy is only pushing the car forward with an output of about 18 kilowatts. However, this is enough to drive the car forward at a speed of 75 mph.Calculations show that the gasoline consumption is about 0.36 liters per 6.21 miles at 45 mph during efficient driving using the range extender. At 19 mph fuel consumption is about 0.5 liters per 6.21 miles and at 68 mph 0.45 liters per 6.21 miles