Sustainable Implementation of Electrified Roads : Structural and Material Analyses

• Given the promise of the Inductive Power Transfer (IPT) technology for eRoad applications, the potential challenges for a successful integration of dynamic IPT technology into the physical road structure are explored extensively in this research work. The Finite Element Method (FEM) is selected for studying the structural performance of an eRoad under operational conditions. In this, an energy-based finite strain constitutive model for asphalt materials is developed and calibrated, to enable the detailed investigation of the structural response and optimization of the considered eRoad. In the context of enabling both dynamic charging and autonomous driving for future electric vehicles, the influences to the pavement (rutting) performance by the changed vehicle behaviour are investigated as well. Moreover, to study the effect on the IPT system by the integration, the potential power loss caused within eRoad pavement materials is further examined by a combined analytic and experimental analysis. The direct research goal of this Thesis is therefore to enhance the possibility of a sustainable implementation of the eRoad solutions into the real society. At the same time, it aims to demonstrate that the road structure itself is an important part of smart infrastructure systems that can either become a bottleneck or a vessel of opportunities, supporting the successful integration of these complex systems.

• Givet de förutsättningar som induktiv energiöverföring (IPT Inductive Power Transfer) har för eRoad applikationerna, utforskas möjligheterna för en framgångsrik integration av dynamisk IPT i den fysiska vägkonstruktionen på en djupgående nivå i detta forskningsarbete. Speciellt har finita elementmetoden använts för att studera det strukturella beteendet hos en e-väg under driftsmässiga förhållanden. Inom detta har en energibaserad konstitutiv model för stora töjningar utvecklats och kalibrerats för att möjliggöra detaljerade undersökningar av strukturell respons och optimering av de föreslagna e-vägarna. I samband med att möjliggöra både dynamisk laddning och autonom körning för framtida elektriska fordon, har beläggningars (spårbildnings)egenskaper studerats utifrån de laddande fordonen beteende. Dessutom för att studera effekten av IPT-systemet har den potentiella energiförlusten inom e-vägars beläggningsmaterial undersökts genom en kombinerad analytisk och experimentell undersökning. Som sådant är det direkta forskningsmålet med denna avhandling att utöka möjligheterna för en hållbar implementering av eRoad systemet inom det verkliga samhället. Samtidigt är målet att visa att vägkonstruktionen i sig själv är en viktig del av det smarta infrastruktursystemet som antingen kan bli en flaskhals eller en bärare av möjligheter, stödjande en framgångsrik implementering av dessa komplexa system.

Ämnesord

TEKNIK OCH TEKNOLOGIER  -- Samhällsbyggnadsteknik -- Infrastrukturteknik (hsv//swe)

ENGINEERING AND TECHNOLOGY  -- Civil Engineering -- Infrastructure Engineering (hsv//eng)

Nyckelord

Electrified road; Structural performance; Constitutive modelling; Asphalt; Dielectric loss.

Elektrifierade vägar; Strukturellt beteende; Konstruktivt modellerande; Asfalt; Dielektrisk förlust.

Byggvetenskap

Civil and Architectural Engineering

Transportvetenskap

Transport Science

Publikations- och innehållstyp

vet (ämneskategori)

dok (ämneskategori)