Innovationer för säkerhet och miljö

Transkript

1 Innovationer för säkerhet och miljö Svenska myndigheter och fordonsindustrin har under många år gemensamt drivit framgångsrika samfinansierade forsknings- och innovationsaktiviteter. FFI Fordonsstrategisk Forskning och Innovation är ett exempel på detta. VINNOVA, Energimyndigheten och Trafikverket samverkar här med fordonsindustrin för att få fram lösningar på bland annat miljö- och trafiksäkerhetsproblemen. I konferensens utställningsdel kan du ta del av några av resultaten från denna samverkan. Detektering av djur på vägen förebygger kollisioner Samhällsnytta: Varning för djur på vägen vid mörkerkörning ger ökad trafiksäkerhet med färre skadade och dödade i trafiken Ett resultat av forskning: Fordonskollisioner med djur orsakar varje år flera dödsfall och ett stort antal personskador. De flesta av dessa olyckor sker i mörker. Med hjälp av teknik baserad på värmekamera (FIR) har Autoliv tagit fram ett system som vid mörkerkörning upptäcker djur som befinner sig på eller i närheten av vägen och varnar föraren. Bilden från värmekameran analyseras för att hitta djurliknande objekt som sedan klassificeras och följs över tiden. Föraren varnas för dessa objekt genom ljud, varningssymboler eller att bilens strålkastare belyser objektet. Bilden från värmekameran visas även för föraren i bilen och upptäckta djur färgmarkeras. Genom att föraren blir varse att det finns en potentiell kollisionsrisk med djur kan denne anpassa farten och styra undan och på så sätt förhindra olyckor. Deltagande parter: Autoliv, FOI Kontaktperson: Qingfen Lin, qingfen.lin@autoliv.com Delprogram: FFI Fordons- och trafiksäkerhet Volvo C30 Electric säker elbil för stadstrafik Samhällsnytta: Elbilskonceptet möjliggör drift helt utan fossila bränslen. Ett resultat av forskning: En framtidsvision som redan rullar säkert, spårlöst och ljudlöst upp till 162 km på en laddning (enl. NEDC, New European Driving Cycle). Elsäkerhetsprovning på system- och komplett- vagnsnivå har gett ovärderliga kunskaper om risker och skademekanismer kopplade till hög spänning, 400 volt. Det är en utmärkt möjlighet för högskolor och universitet att använda projektets erfarenheter som plattform för vidare forskning. Nästa steg: 50 bilar i en testflotta, där olika personers körbeteende och batteriernas livslängd utvärderas under cirka två år. Deltagande parter: Volvo Personvagnar, Consat, i3tex Kontaktperson: Johan Konnberg, Volvo Personvagnar, johan.konnberg@volvocars.com Delprogram: FFI Energi och miljö samt tidigare programmet Gröna Bilen II

2 Längre fordon ger effektivare transporter Samhällsnytta: Längre fordon kan ta mer last. Därmed minskar antalet fordon och de totala CO 2 -utsläppen för godstransporter på våra vägar. Om projektet och dess resultat: Ett modulsystem för lastbilar och släp utvecklas och utvärderas inom projekten. Nu pågår tester med längre och tyngre fordon med målet att minska CO 2- utsläppen per kg eller kubikmeter gods. Dessutom utnyttjar vi våra vägar på ett bättre och mer trafiksäkert sätt. I Norrbotten har Skogsindustrin tillsammans med AB Volvo och ett ytterligare stort antal aktörer provat en timmerbil på 30 meter. I projektet, En Trave Till, testas ett koncept som ger högre lastkapacitet än traditionella timmertransporter. Mätningar visar att utsläppen av koldioxid minskar med mer än 20 procent. Ytterligare ett test har inletts i södra Sverige, där man använder 32 meter långa fordon i transporter mellan Malmö och Göteborg. Detta hade inte varit möjligt utan samverkan mellan de många aktörerna från både leverantörer, akademi, transportföretag och myndigheter. De längre fordonskombinationer, som nu testas på väg, är utrustade att fungera som rullande forskningslaboratorier. Parter i projekten: AB Volvo, medlemmar i FKG, Epsilon, SSAB, Parator, WABCO, VBG, Trafikverket, SKAB, HIAB, Schenker, Kallebäcks Transport, SCA, Stora Enso, Eds Träfrakt, Hööks Åkeri, Bjälmsjö Skog & Transport, Michelin med flera (ca 40 deltagare) Kontaktpersoner: Lennart Cider, lennart.cider@volvo.com och Lena Larsson, lena.larsson@volvo.com Delprogram: FFI Transporteffektivitet Fordonståg sänker bränsleförbrukningen Samhällsnytta: Sänkt bränsleförbrukning minskar användningen av fossila bränslen Om projektet och dess resultat: Om flera lastbilar färdas i en kolonn sjunker bränsleförbrukningen, eftersom luftmotståndet minskar. Hos Scania pågår ett utvecklingsprojekt med fordonskolonner som körs mellan Södertälje och Helsingborg. Adaptiva farthållare används så att fordonen anpassar hastigheten efter bilen framför. De efterföljande fordonen anpassar sin hastighet efter det första. Idag testas det med upp till fem fordon, som håller tre sekunders avstånd, vilket innebär en lucka på ungefär 70 meter. Resultatet är en bränslebesparing på ca två procent. Genom att minska avståndet kan man sänka förbrukningen ytterligare, men det kräver en fortsatt hög säkerhet. Systemet utvecklas successivt och ett kommande utvecklingssteg blir att integrera färddatorerna genom trådlös kommunikation. Det innebär att alla förare samtidigt får signal om den första chauffören plötsligt bromsar in, vilket kortar reaktionstiden. Då kan man ytterligare sänka avståndet och därmed förbrukningen. En tät fordonskolonn där avståndet är en sekund mellan fordonen beräknas kunna spara sju procent bränsle. Parter i projektet: Scania, KTH Kontaktperson: Henrik Pettersson henrik_x.pettersson@scania.com Samuel Wickström samuel.wickstrom@scania.com Delprogram: FFI Transporteffektivitet

3 Ny elarkitektur för ökade krav på miljöhänsyn, säkerhet och informationsutbyte Samhällsnytta: Elarkitekturen i ett fordon sätter förutsättningarna för utvecklingen av hela fordonets elsystem, som i sin tur realiserar funktionalitet för hybrid- och elektriska drivlinor, nya säkerhetsfunktioner och uppkopplade fordon. Om projektet och dess resultat: Syftet med DFEA2020 (Dependable and Flexible Electrical Architecture 2020) är att skapa lösningar och nya förutsättningar inom elarkitekturen för att stödja den väntade utvecklingen samt att öka kompetensen inom området elarkitektur för fordon. En ny elarkitektur för fordon har skapats inklusive realiseringen av nya kommunikationsprotokoll, utveckling av AutoSAR för bilens styrenheter och avancerade funktioner för kommunikation och programvaruhantering i verkstäder. Den nya standarden ISO har byggts in och samtidigt påverkat standarden nationellt och internationellt. Principer för hur arkitekturutveckling i fordon ska utföras har utvecklats, liksom en mycket uppmärksammad prototyp av ett infotainmentsystem baserat på operativsystemet Android. Projektets akademiska partners har bidragit till en väsentlig kunskapsuppbyggnad inom området. DFEA2020 har skapat affärsmöjligheter dels genom att lägga grunden för funktionalitet som kommer att realiseras i framtida Volvomodeller, dels genom de affärer som skapats för partnerföretagen under projektets gång. Dessa affärsmöjligheter är direkt kopplade till arbetstillfällen inom Sverige, på kort och lång sikt. Parter i projektet: Volvo Personvagnar, Knowit Technology Management, Mecel, Semcon, Saab Aerospace, Chalmers, KTH Kontaktperson: Thomas Reichel, Volvo Personvagnar, Thomas.Reichel@volvocars.com Delprogram: FFI Fordonsutveckling Krockkudde för skydd av fotgängare Samhällsnytta: Skapar bättre förutsättningar för att minska skador hos gående och andra oskyddade trafikanter. Krockkudden förbättrar skyddet för islag mot hårda ytor vid A- stolparna, torkardiket och under motorhuven. Ett resultat av forskning: En ny fas i utveckling av uppblåsbara skyddssystem där, för första gången, personer utanför fordonet erhåller skydd av krockkudde. Andra utvecklade koncept för att minska risken för skador vid påkörning av oskyddade trafikanter har inneburit bristande skydd mot islag vid vindrutetorkardiken och bak mot A-stolparna. Den nu utvecklade krockkudden hanterar effektivt detta problem samtidigt som risken för islag mot hårda ytor under motorhuven minskar genom att huven lyfts upp och därigenom kan absorbera energin från huvudislag utan att nå ner till hårda ytor hos motorn. Effektiviteten hos konceptet har utvärderats vid provning av EuroNCAP under hösten Denna visade på väsentligt förbättrad prestanda jämfört med de bästa resultaten hos tidigare system för fotgängarskydd. Krockkudden bygger på tidigare fordonsforskning inom programmen PFF och IVSS. Deltagande parter: Volvo Personvagnar, Autoliv Kontaktperson: Björn Löfving, Volvo Personvagnar, bjorn.lofving@volvocars.com

4 Starkare gjutjärn ger renare avgaser Samhällsnytta: Högre verkningsgrad och renare avgaser tack vare starkare motormaterial. Om området och dess resultat: Motorutvecklingen inom lastbilsbranschen ställs inför hårda emissionskrav samtidigt som de ekonomiska kraven skärps (lägre bränsleförbrukning, högre motoreffekt, lägre tillverkningskostnad och minskad vikt). För att möta dessa krav höjer man förbränningstrycket i motorn för att få en effektivare förbränning. Det högre trycket leder till större belastning vilket fordrar ett starkare material för att inte behöva öka godstjockleken, vilket skulle leda till ökad vikt på motorn. Kompaktgrafitgjutjärn (CGI) är ett material som har högre hållfasthet och seghet jämfört med det som idag vanligen används för motorer inom lastbilsindustrin, legerat gråjärn. Användandet av CGI som motormaterial möjliggör högre förbränningstryck i motorn, med bibehållen godstjocklek, vilket leder till högre verkningsgrad och renare avgaser. Användningen av kompaktgrafitjärn har än så länge varit begränsad. Detta beror dels på att framställningen av CGI är en mycket avancerad process som kräver noggrann processtyrning vid gjutning, men skärbarheten av materialet har också varit i fokus. Tack vare flera MERA och FFI projekt har man lyckats kartlägga och lösa en del av de tekniska problemen och i framtiden kommer användningen säkerligen att öka. Därför är t.ex. Scanias nya V8-motor på 730 hk konstruerad för CGI. Huvudparter inom området: Scania, AB Volvo, Chalmers, KTH, JTH, Swerea Swecast, SinterCast, Sandvik Coromant Kontaktpersoner: Anders Berglund, Scania, anders.berglund@scania.com och Lars Nyborg, Chalmers. lars.nyborg@chalmers.com Delprogram: FFI Hållbar produktionsteknik Volvo FH - banbrytande funktioner för lönsamma transporter Samhällsnytta: I Volvos nya lastbil finns flertalet bränslebesparande nyheter, ett förbättrat krockskydd och ett unikt system för automatisk nödbromsning. Ett resultat av forskning: Nya Volvo FH har Volvos starkaste hytt hittills. Världens tuffaste krocktester visar att föraren har goda chanser att överleva en olycka i 80 km/h mot ett stillastående hinder. Den har krocktestats över gånger i datorsimuleringar och 20 gånger i verkligheten. Som första lastbilsmodell i världen har Volvo FH en nödutgång som standard. Det är takluckan som har blivit ordentligt större. Bonus är förstås att det blir ljust och luftigt i hytten. Dessutom innehåller bilen ett mycket avancerat system för att undvika påkörningsolyckor. Om föraren inte reagerar på t. ex. stillastående bilar i körriktningen varnas hon eller han med hjälp av bl. a. ljud och ljussignaler. Om föraren ändå inte ingriper och en olycka är nära förestående så bromsar fordonet automatiskt och med full kraft. På miljösidan finns ett flertal bränslebesparande nyheter. Motor och växellåda är förbättrade (funktionen kallas I-Torque ) och fordonet har förmåga att anpassa körningen till den terräng som den kommer att färdas igenom ( I-See ). Detta kan spara upp till 10 % bränsle. Funktionen Fuel Advice hjälper fordonsflottor att planera och följa upp bränsleförbrukningen. Besparingar på 5 % är möjliga. När den nya lastbilen utvecklades var det till stor nytta att kunna bygga på den tekniska och vetenskapliga kunskapsbas som har byggts upp med hjälp av FFI och tidigare samverkansprogram. Kontaktperson: Urban Wass, AB Volvo, urban.wass@volvo.com

5 Innovativa, kompakta och energieffektiva elektriska drivsystem Samhällsnytta: Innovativa, kompakta och energieffektiva elektriska drivsystem för direktdrift av lättare elfordon, såsom till exempel elcyklar och elscootrar, bidrar till minskad användning av fordon med förbränningsmotorer framförallt i innerstäderna med minskade CO 2 -utsläpp som följd. Om projektet och dess resultat: Bakgrunden är att Höganäs utvecklat ett unikt högpresterande isotropt mjukmagnetiskt kompositmaterial som tillåter nya innovativa konstruktionslösningar för elmaskiner. Projektets tre huvudmål har varit att: Öka förståelsen för samspelet mellan processparametrar i tillverkningsprocessen av komponenter bestående av mjukmagnetiska kompositmaterial, Soft Magnetic Composites (SMC); Designa, bygga och testa nya innovativa elmaskiner bestående av SMCmaterial; Bygga en demonstrator och visa tekniken i en elcykel. Projektet har framgångsrikt uppfyllt målen och visat att det är möjligt att bygga innovativa, vridmomenttäta och högeffektiva elmaskiner baserade på SMC för elcyklar. Tester visar att de har såväl högre toppverkningsgrad (90%) som delverkningsgrad samt innehåller mindre mängd magnetmaterial och koppar än dagens teknik. Projektet bidrar till förutsättningar för energieffektiva transporter med hjälp av elcyklar och elscootrar. Vidare så byggs avgörande kompetens upp för framtida utveckling av elektriska drivsystem för lättare elektriska fordon. Parter i projektet: Höganäs AB, Newcastle University, SCALAE, BEVI, Callo Sintermetall, Chalmers Kontaktpersoner: Lars Sjöberg, lars.sjoberg@hoganas.com Delprogram: FFI Energi och Miljö Katalytisk värmare ger ren och effektiv värme till fordon Samhällsnytta: Genom högre bränsleeffektivitet och lägre emissioner av kolmonoxid (CO), nitrösagaser (NOx) och partiklar så bidrar den miljövänliga värmaren till att minska utsläpp och bränsleförbrukning från fordon. Om projektet och dess resultat: Projektets målsättning är att ta fram en ny miljövänlig katalytisk fordonsvärmare för och tillsammans med Scania, Volvo Personvagnar och KTH baserad på ReformTech s teknikplattform. En sådan värmare genererar lägre utsläppsmängder och kan ha en högre verkningsgrad och därigenom lägre bränsleförbrukning. Värmaren utvecklas för alla moderna fordonsbränslen (t.ex. diesel, bensin, bio-diesel, etanol och metanol). Projektet är just nu i Demonstration phase, B-tester är pågående, och både effektivitet och utsläppsmängder är verifierade. Nästa steg är C-design och testning i både personbilar och tunga fordon under Efter det ska P-design och verifiering genomföras med mål att ha en produktfamilj framme för volymleveranser under 2014/2015. Parter i projektet: ReformTech, Volvo Personvagnar, Scania och KTH Kontaktperson: Bård Lindström, bard.lindstrom@reformtech.se Delprogram: FFI Energi och Miljö

6 Hybridfordon V60 Plug-In Hybrid Samhällsnytta: Sänkt bränsleförbrukning minskar användningen av fossila bränslen. Övergång till ny teknik som innebär minskad genomsnittsförbrukning ger svensk fordonsindustri stärkt kompetens och långsiktig konkurrenskraft. Ett resultat av forskning: Ett modulariserat hybridsystem för personbilar som är möjligt att kombinera med olika typer och storlekar av motorer, växellådor och bilar. De komponenter som utvecklats i projektet är en elektrisk bakaxel, Li-Ion batteri, kraftelektronik med tillhörande mjukvara och styrning. I systemet ingår också ett regenerativt broms-system som ger möjlighet att återvinna bromsenergi som kan lagras i batteriet. Hybridsystemet har integrerats i konventionella fordon vilket ställt höga krav på egenskaper som körbarhet, bränsleförbrukning och krocksäkerhet. Resultatet är ett plug-in fordon som går att ladda från ett vanligt eluttag. Vid körning samverkar förbrännings- och elmotorn för att ge lägsta möjliga bränsleförbrukning. Det är också möjligt att köra enbart på el i upp till 50km, vilket setts motsvara cirka 70 % av vardagskörningen. Hybridsystemet bygger på tidigare forskning inom programmet Gröna Bilen II. Kontaktperson: Klas Niste, Volvo Personvagnar, klas.niste@volvocars.com Världens starkaste stål ger skydd Samhällsnytta: Lättare och säkrare fordon. Om området och dess resultat: Starkare stål (borstål) ger förutsättningar för konstruktion av lättare bilkarosser med förbättrad säkerhet och minskade CO 2 -utsläpp. För att konstruera karosser med ultrahöghållfasta material krävs tillförlitliga simuleringsverktyg för att prediktera de slutliga egenskaperna för en varmformad produkt. Tack vara finansiering från FFI har Gestamp HardTech tillsammans med Luleå Tekniska Universitet utvecklat ett beräkningsverktyg (FEM) som dagligen används för varmformningssimuleringar. Formningsanalyser används för att prediktera eventuella problem i formningsprocessen, form på komponenten, slutliga mekaniska egenskaper och slitage på verktyg. Genom finansieringen från FFI utvecklas även idag en ny metod för att skapa ett skyddande ytskikt på varmformade produkter för att minska tillverkningskostnaden, förbättra korrosionsegenskaper och därigenom ytterligare förbättra konkurrenskraften för varmformningsprocessen. Huvudparter inom området: Gestamp Hardtech, Luleå Tekniska Universitetet Kontaktpersoner: Daniel Berglund, Gestamp HardTech, DBerglund@se.gestamp.com, Mats Oldenburg, Mats.Oldenburg@ltu.se och Jens Hardell, Jens.Hardell@ltu.se, Luleå Tekniska Universitetet Delprogram: FFI Hållbar produktionsteknik

7 Låsande låstunga sänker bröstlast vid kollision Samhällsnytta: Sänkt bröstlast ger färre revbenskador vilket räddar liv. Om området och dess resultat: Revbenskador i samband med bilkrockar orsakar dödsfall framför allt hos äldre. Bälteslasten för framsätesåkande är normalt begränsad tack vare kraftbegränsning i bältesrullen. Genom att låsa bältestransporten via låstungan säkerställs begränsad bälteslast även för den nedre delen av bröstkorgen. Huvudpart: Autoliv Kontaktpersoner: Ola Boström, ola.bostrom@autoliv.com, Fredrik Fyhr, fredrik.fyhr@autoliv.com Delprogram: FFI Fordons- och trafiksäkerhet Förbättrad fjäderprestanda mekaniska fjädrar av amorft stål Samhällsnytta: Genom att utveckla teknik och metod kan vi framställa viktoptimerade mekaniska fjädrar av amorft stål. Effekterna blir då dramatiska viktminskningar samtidigt som prestanda ökar. Om projektet och dess resultat: Mekaniska fjädrar är en viktig del i många komponenter i moderna högpresterande fordon och de används bland annat i stötdämpare och i olika typer av ventilstyrningar. I många fall är det viktigt av minimera fjäderns massa inte bara för att fordonets totala vikt minskas utan också för att fjäderns responstid minskas. En lätt fjäder reagerar snabbare än en tung och hela systemets dynamiska egenskaper förbättras. Projektet avser att framställa viktoptimerade mekaniska fjädrar av amorft stål för fordonsindustrin. Målet är att dramatiskt reducera fjädrarnas vikt. För att framställa fjädrar krävs friformsteknik som möjliggör två olika sätt att minska fjädermassan. För det första är det möjligt att framställa fjädrar vars geometri viktsoptimerats. För det andra är det möjligt att använda amorft stål som har både hög elasticitet och hög hållfasthet vilket leder till mångdubbelt förhöjd förmåga att lagra och återge mekanisk energi. Forskare från Sportteknologi vid institutionen för Teknik och Hållbar utveckling, Mittuniversitetet har i samverkan med företagen Exmet AB, ARCAM AB and Öhlins Racing AB lyckats framställa världens första provdetalj i järnbaserat amorft stål med metoden elektronstålesmältning (EBM ). Parter i projektet: Öhlins Racing AB, Exmet AB, ARCAM AB, Lesjöfors AB samt Mittuniversitetet Kontaktpersoner: Mattias Unosson Exmet AB, mattias.unosson@exmet.se, Mikael Bäckström Mittuniversitetet, mikael.backstrom@miun.se Delprogram: FFI Fordonsutveckling

8 Volvo Hybridbussar Samhällsnytta: Sänkt bränsleförbrukning minskar användningen av fossila bränslen. Övergång till ny energieffektivare teknik ger svensk fordonsindustri stärkt kompetens och långsiktig konkurrenskraft. Ett resultat av forskning: Med stöd från svenska staten har Volvo Bussar bedrivit tre olika projekt med det gemensamma målet en energieffektivare hybridbuss. Bränslebesparingen i tät stadstrafik har fastställts till 35 % och i blandad stadstrafik till 31 %. Emissioner av kväveoxider och partiklar har minskat med 45 % jämfört med motsvarande dieselbuss. Lite mer specifikt har följande delar utvecklats inom projektet: - start&stop funktionalitet, fullt elektrisk drift av hjälpapparater som tryckluftskompressor (bland annat för bromssystemet), styrservo och luftkonditionering - helt ny elmaskin med tillhörande omriktare - effektoptimerat 600 V Litiumjon-batteri - en kraftfull DCDC-omvandlare för 24V-systemet för att hantera de elektrifierade hjälplasterna - styrenhet för alla nya hybridfunktioner - en lättviktskaross som är 600 kg lättare än tidigare modell. Nästa steg är att gå vidare med en pluginhybridbuss. Detta bedrivs nu inom ett annat FFI projekt. Mycket av tekniken som tagits fram kan också användas i andra tunga fordon som distributionslastbilar och sopbilar. Hybridbussen bygger på tidigare forskning inom satsningen Miljöinriktad fordonsforskning. Kontaktperson: Ulf Gustafsson, Volvo Bussar, Ulf.Gustafsson@volvo.com