Mobile autonomous pods for electric vehicle charging operations
Tid: Fr 2025-10-10 kl 10.00
Plats: D2, Lindstedtsvägen 5, Stockholm
Videolänk: https://kth-se.zoom.us/j/62861612561
Språk: Engelska
Ämnesområde: Transportvetenskap, Transportsystem
Licentiand: Mohd Aiman Khan , Transportplanering
Granskare: Professor Balázs Adam Kulcsar, Chalmers tekniska högskola
Huvudhandledare: Docent Wilco Burghout, Transportplanering; Visiting professor Oded Cats, Transportplanering; Professor Erik Jenelius, Transportplanering; Dr Matej Cebecauer, Transportplanering
QC 20250915
Abstract
Denna avhandling undersöker innovativa metoder för laddning av elfordon (EV) genom att adressera centrala forskningsluckor som identifierats via en omfattande litteraturöversikt över laddningsteknologier för elfordon. Särskilt fokus ligger på potentialen hos fordons-till-fordons-laddning (Vehicle-to-Vehicle, V2V) med hjälp av mobila autonoma laddningspoddar (Mobile Autonomous Charging Pods, MAPs), vilka är autonoma batterielektriska fordon som kan överföra lagrad energi till andra elfordon under färd eller vid korta stopp. För att utvärdera deras genomförbarhet och prestanda utvecklas ett simuleringsbaserat ramverk med hjälp av plattformen Simulation of Urban Mobility (SUMO).
Avhandlingen behandlar tre centrala forskningsfrågor: (a) hur olika laddningsteknologier jämförs avseende initiala investeringar, driftsättning, flexibilitet, skalbarhet, teknologisk mognad samt deras påverkan på restid och batteristorlek; (b) hur MAPs effektivt kan distribueras för att stödja flottor av elfordon; och (c) hur MAPs kan integreras i urbana bussnätverk för att minska infrastrukturinvesteringar, minimera behovet av batterikapacitet och sänka den totala ägandekostnaden.
Artikel I presenterar ett ramverk som kategoriserar laddningsmetoder för elfordon i stationära och dynamiska (under rörelse) lösningar. Detta ramverk betonar behovet av dynamiska laddningsstrategier och utvärderar kritiskt teknologier för dynamisk laddning, såsom laddningsfält, fordons-till-fordons-laddning (V2V), och dynamiskt batteribyte. Jämförelser görs av infrastrukturkostnader, reduktion av batterikapacitet och skalbarhet. Studien identifierar även olika forskningsluckor och framtida forskningsvägar för dynamiska laddningsstationer. Översikten understryker att en hybridstrategi som integrerar både konventionell och dynamisk laddning kan bäst möta framtida energibehov. Vidare lyfts vikten av optimeringsmodeller för infrastrukturutbyggnad, behovet av att balansera minskad batterikapacitet med bibehållen batterilivslängd samt utvecklingen av interoperabilitetsstandarder för att möjliggöra sömlös integration med framväxande autonoma teknologier. Dessa bidrag främjar inte bara den akademiska förståelsen, utan erbjuder även praktisk vägledning för beslutsfattare, trafikplanerare och branschaktörer som vill förbättra hållbarheten och effektiviteten i moderna transportsystem.
Artikel II introducerar en dynamisk mobil laddningsstrategi med hjälp av MAPs. Genom mikroskopisk simulering med SUMO utvärderas genomförbarheten och nyttan av det föreslagna tillvägagångssättet för att möjliggöra kontinuerlig drift av autonoma elfordon (eAV) baserat på antalet betjänade eAVs i ett testsystem, energiförbrukning, laddningseffektivitet hos MAPs och minskad restid i jämförelse med stationär laddning. Resultaten visar att MAPs effektivt kan stödja kontinuerlig drift av eAVs genom att tillhandahålla laddning under färd, vilket minskar behovet av stora batterier i eAVs, och därmed minskar både vikt och kostnad. Studien identifierar även potentiella användningsområden och geografiska platser där MAPs ger störst nytta, de ekonomiska och operativa fördelarna med MAP-distribution samt möjliga hinder och framtida forskningsbehov inom optimering och styrning.
Artikel III utvärderar laddningsstrategier för urbana bussnätverk med en simuleringsbaserad metod fokuserad på Stockholms innerstads busslinjer. Här jämförs olika laddningsstrategier för elbussar, inklusive laddning enbart på depå, laddning på depå i kombination med slutstation, samt depåladdning kompletterad med MAP-baserad laddning. Resultaten visar att dynamisk laddning med MAPs avsevärt minskar både nödvändig batteristorlek, infrastrukturkostnader och den totala ägandekostnaden, samtidigt som driftssäkerheten ökar.
Sammantaget erbjuder dessa studier en systematisk bedömning av laddningsmetoder för elfordon och lyfter fram potentialen hos dynamisk laddning – särskilt med hjälp av MAPs – för att utveckla hållbara och effektiva transportsystem.