The truck manufacturing field is expected to go through a disruptive change in the coming decade(s) due to a predicted implementation of autonomous (self-driving) heavy-duty vehicles. Here, companies face a challenge in that autonomous vehicles (AV) will include technologies and competences from multiple industries. This will most likely have an impact on how companies manage their intellectual property (IP) to protect their inventions if they wish to keep up with the changing market. To do this in the most optimal way, it is argued that a company’s IP-strategy needs to be incorporated into their business strategy. At the same time, studies show that companies are experiencing difficulties in extracting the full potential of their IP-management. Hence, this master thesis aims at investigating how a truck manufacturing company can adapt their IP-management policy in line with future developments within these emerging technologies and how their IP-strategy can become intertwined with their business strategy. Next to a literature review of these fields, the thesis conducts a qualitative case study of a truck manufacturer that intends to be part of this change based on 11 semi-structured interviews. From the empirical results, the company’s decision-making process regarding IP is identified, whereby this thesis suggests four points of improvement that could make their IP-management policy more effective. Further, this study presents three actions that can be taken in a company to incorporate their IP-strategy with their overall business strategy. The study ends with giving suggestions for future research and presenting six managerial implications that would come by implementing the suggestions made in this thesis.

With increasing demand for autonomous systems and self-driving heavy-dutyvehicles there is an even more increasing demand for safety. In order to achievedesired safety level on the public roads, engineers have to tackle many technicalissues, like decision making, object detection and perception. In order to detect anobject or to have an understanding of its surroundings, autonomous heavy-dutyvehicles are equipped with different types of sensors. These sensors are placed ondifferent parts of the autonomous truck. The fact that some parts of the truckare highly dynamical introduces additional disturbances to the signals comingfrom onboard sensors. One of the most dynamic parts of every truck is its cabin.Moving cabin may induce additional disturbances into data coming from sensorsattached to it. This corrupted data may lead the autonomous trucks to make wrongdecisions. In the worst case, such decisions may be fatal.This thesis uses a data driven modeling approach for creating a mathematicaldescription of cabin movements based on data from onboard sensors. For thatpurpose, tools from system identification field are used. The resulting modelsare aimed to be used for implementation of real-time estimation algorithm forthe cabin dynamics, which in turn can be used for real-time compensation of thedisturbances. / Ee ökad efterfrågan efter autonoma fordon sätter ännu högre krav på säkerhet.Eftersom mäniskors säkerhet alltid prioriteras högst så måste ingenjörer runtom i världen att se till att framtida självkörande lastbilar inte bara är heltautonoma utan framför allt säkra. För att uppnå önskad säkerhetsnivå på deallmänna vägarna måste ingenjörerna ta itu med många tekniska problem, somexempelvis beslutsfattande, objektdetektering och perception. För att upptäckaett föremål eller att förstå sin omgivning är autonoma lastbilar numera utrustademed olika typer av sensorer. Dessa sensorer är monterade på olika delar av denautonoma lastbilen. Det faktum att vissa delar av en lastbil är mycket dynamiskaintroducerar ytterligare störningar i signler som kommer från de sensorer somfinns monterade på fordonet. En av de mest dynamiska delarna av varje lastbilär hytten. Hyttens rörelser kan orsaka ytterligare störningar i data som kommerfrån sensorer som är anslutna till den. Den felaktiga informationen kan ledatill att det autonoma fordonet fattar felaktiga beslut, som i värsta skulle kunnaorsaka dödsfall. Detta examensarbete använder sig av datadriven modelleringför att beskriva det matematiska förhållandet mellan hytt och chassi baserat pådata som kommer från de sensorer som finns monterade på fordonet. För attdetta ändamål skulle kunna uppnås används systemidentifieringsteknik. Bådegrey-box och black-box systemidentifieringsmetod användas och jämföras för attkunna erhålla ett resultat som visar vilken av de två teknikerna är bäst lämpad fördetta ändamål.

The topic of the thesis is to build physically similar systems to simulate behaviors of real-life heavy-duty vehicles using LEGO Mindstorms as hardware platform and Buckingham π theorem as theoretical basis for the parameter scaling. The thesis work includes software and hardware system design and theoretical research in order to prove a newly proposed concept: Using LEGO to build a scaled model of real-life vehicles with specific similar physical properties. To implement the work described above, scaled models were built with LEGO and a software and hardware system was developed for controlling the scaled model. Tests were performed both on real-life vehicles and scaled models. A generalized mathematical model for the vehicle was derived in order to interpret the behaviors of the vehicle in a scientific way. Then, test results of both real-life vehicles and the corresponding scaled model were compared with the mathematical model in order to investigate if they have similar behaviors. Finally it was concluded that the scaled model built with LEGO Mindstorms combined with Buckingham π theorem could calculate the speed and turning radius of the physically similar real-life vehicle with an average accuracy of 94.68% within low speed, conservatively speaking. For further investigation and research, similar research could be performed with higher speeds to generalize the conclusions and results. / Uppsatsen ämnar till att bygga ett fysiskt likvärdigt system, som simulerar beteendet av verkliga tunga fordon, med LEGO Mindstorms som hårdvaruplattform och med Buckingham П teoremet som teoretisk grund from skalning av parametrar. Arbetet inkluderar mjukvaru- och hårdvarusystemdesign samt teoretisk forskning för att kunna bevisa ett nyligen föreslaget koncept: Att använda LEGO för att bygga en skalad modell av verkliga fordon med specifika likartade fysiska egenskaper. För att implementera det ovan föreslagna arbetet, byggdes skalade modeller i LEGO samt ett kombinerat hård- och mjukvarusystem för att styra den skalade modellen. Tester utfördes på både riktiga lastbilar samt de skalade modellerna. För att kunna identifiera parametrar samt simulera och tyda fordonens beteende så adapterades en generell matematisk modell. Testresultaten för på verkliga samt motsvarande skalade modeller jämfördes med den matematiska modellen för att påvisa om beteendet är likartat. Till sist drogs slutsatsen att den skalade modellen bygg med LEGO Mindstorms och parameterskalad med hjälp av Buckingham П teoremet kunde beräkna skalningsfaktorn av hastighet samt svängradie för det fysiskt likartade fordonet med en tillförlitlighet på 94.68%, konservativt räknat. Detta gäller för låga hastigheter och som fortsatt forskning skulle en liknande studie med starkare och snabbare motorer genomföras för att generalisera slutsatserna och resultaten.

Increasing awareness of environmental protection has made both governments and the industry aim for lowering carbon dioxide emissions. For the transport industry this means increasing engine efficiency, replacing fossil fuels with bio-based fuels or full electrification. For heavy-duty trucks, the first two options are currently the paths taken as short and mid-term solutions. These alternatives introduce new service conditions to the engines; namely higher combustion temperature and pressure, which will impose increased thermal and mechanical loads on the engine parts. In particular, the exhaust system parts must withstand constant thermal cycles in their normal operation. In heavy-duty trucks, exhaust systems are mostly manufactured from cast iron or cast steel. The usual materials, such as cast iron SiMo51 are reaching their maximum operating temperature, therefore new materials must come forward to fulfill new challenges. These materials oxidize at high temperatures forming different types of scales, which sometimes can act as protective barriers preventing their degradation. However, thermal cycles in the engine can impose new stresses and strains in these newly formed oxide scales, sometimes leading to spallation. A continuous spallation behavior in the exhaust systems is deleterious for the system, and the debris could also affect the downstream engine parts. This investigation focuses on the study of high temperature oxidation behavior of four iron-based candidate materials. Samples of two ductile cast irons and two austenitic stainless steels were exposed to thermal cycling in a simulated exhaust gas atmosphere at 850 °C, and to isothermal experiments at 850 °C and 900 °C in a stagnant air atmosphere. Additionally, the thermodynamics and kinetics were simulated using Thermo-Calc and Dictra software, respectively.  The results show that SiMo1000 grows a relatively thick iron-rich oxide layer with evidence of internal oxidation aided by the graphite shape exhibited by the alloy. The other cast iron Ni-Resist behaves better than SiMo1000, forming chromia and silica layers that prevent internal oxidation from occurring, although some spallation did occur in water containing atmospheres. 1.4832 behaved poorly compared to the other materials, entering into breakaway oxidation mode throughout all the exposures; therefore, it is not a material suited for high temperature service. HK30 was susceptible to water aided chromium evaporation but had a comparatively small mass change throughout the experiments; nonetheless, there was evidence of internal oxidation following interdendritic zones. Also casting defects were observed in these areas. Both might affect mechanical properties at high temperature. / Ökad miljömedvetenhet har gjort att både industri och politiker har satt upp mål för att sänka koldioxidutsläppen. För transportbranschen innebär detta till exempel ökad motoreffektivitet, att fossila bränslen ersätts med biobaserade bränslen eller full elektrifiering. För tunga lastbilar är de två första alternativen de som är aktuella på kort och medellång sikt. Dessa alternativ innebär nya förhållanden för motorn; nämligen högre förbränningstemperatur och -tryck, vilket kommer att öka termisk och mekanisk last på motorn. Detta är särskilt tydligt för avgassystemet, eftersom det utsätts för termisk cykling vid normal drift. Avgassystemet i en tung lastbil är oftast gjort i gjutjärn och ibland i gjutstål. Gjutjärnen, t ex segjärn SiMo51, börjar nu närma sig sin maximala driftstemperatur och nya material behöver introduceras. Vid höga temperaturer oxiderar dessa metalliska material och bildar olika typer av oxidskal. Beroende på sammansättningen på oxidskalet, kan det fungera som skydd för underliggande material. Termisk cykling kan ge spänningar i oxidskiktet som i sin tur kan ge flagning av skiktet. Om flagningen fortsätter kontinuerligt, förbrukas dels material, men flagorna kan också ge skador nedströms i avgassystemet. I detta arbete undersöks fyra järnbaserade kandidatmaterial avseende högtemperaturkorrosion. Prover av två gjutjärn och två austenitiska rostfria gjutstål exponerades dels isotermt vid 850 °C och 900 °C i stillastående luft, dels i experiment med termisk cykling i en simulerad flödande avgasatmosfär och varm temperatur 850 °C. Dessutom användes termodynamisk programvara (Thermo-Calc/DICTRA) för att simulera termodynamik och kinetik. Resultaten visar att SiMo1000 bildar ett relativt tjockt, järnrikt oxidskikt med viss inre oxidation som verkar följa grafitstråk i materialet. Det andra gjutjärnet, segjärnet Ni-Resist, beter sig bättre än SiMo1000 och bildar krom och kiseldioxidlager som förhindrar intern oxidation. Viss flagning observerades i den cykliska exponeringen. 1.4832 visade ett sämre beteende än de andra materialen och bildade inget skyddande oxidskikt, utan visade kontinuerlig massförlust i samtliga exponeringar. Detta material är därför inte lämpligt för de undersökta högtemperaturmiljöerna. HK30 visade låg massförlust i samtliga undersökningar med oxidation i interdendritiska områden. Även gjutfel som t ex porer observerades idessa områden. Båda kan påverka materialets mekaniska egenskaper vid dessa temperaturer.

demand for truck transportation is increasing and in the shadow the CO2 (carbon dioxide) emissions. In many parts of the world the majority of the transportation of goods is done by long-haulage trucks. More than 60% of all goods transported in Brazil are made by trucks (André Luiz Cunhaa, 2011). Therefore, it is critical to find solutions and actions on how to reduce the CO2 footprint.This thesis presents an evaluation of the knowledge and perceptions of sustainability among truck drivers and long-haulage freight transport companies in Brazil. For this, surveys to drivers and with a combination of surveys and interviews to logistics companies were done. The surveys and interviews covered energy and environmental related questions such as eco-driving, alternative fuels, fuel reductions actions, emissions, engine efficiency and the EU emissions standards.It has been found that only slightly more than half of the truck drivers have education in eco-driving despite that eco-driving is considered as the strongest action for reducing fuel consumption. In addition, many drivers do not know the benefits with eco-driving. However, this lack of knowledge among the drivers is in contrast known by the logistic companies. All logistics companies stated that eco-driving can decrease the fuel consumption by 10%, based on experience. The results are also an indication that there is a connection between companies with profit and eco-driving education. For companies with profit, 70% of the truck drivers have been educated in eco-driving, whereas companies with economic loss only 50% of the truck drivers are educated eco-driving . Another finding is that around half of the driver does not know the difference between the European emissions standards, again in contrast to the logistic companies management were all contacted knew the difference, i.e. emissions. This potentially indicates a lack of knowledge exchange between the management in logistic companies and the truck drivers.In addition to eco-driving, the drivers and logistics companies consider driving outside peak hours and the use of connectivity as strong actions for reducing their fuel consumption. Increasing the load capacity and custom made truck was not a frequent answer when asking how the drivers think they can reduce their fuel consumption. A result is also that one third of the logistic companies have been considering switching from petroleum diesel to alternative fuels.Both the truck drivers and the logistic companies know that the currently used trucks are not a sustainable transportation mode. They see the lack of economic incentives as the highest barrier for a more environment friendly transportation system and not the technology needed.In order to reduce the greenhouse gas emissions from the long-haulage sector, more drivers must be educated in eco-driving and the knowledge has to be increased regarding among other the benefits with eco-driving and the difference between the Euro standards. Decreasing the amount of empty trips is also an approach that should receive more attention. / Efterfrågan på lastbilstransporter ökar och därmed utsläppen av koldioxid. I många delar av världen görs majoriteten av godstransporter av lastbilar. Mer än 60% av alla gods som transporteras i Brasilien utförs av lastbilar (André Luiz Cunhaa, 2011). Därför är det viktigt att hitta lösningar och åtgärder för att minska koldioxidavtrycket från sektorn.Denna uppsats presenterar en utvärdering av kunskapen och uppfattningarna om hållbarhet hos de lastbilsförare och godstransportföretag i Brasilien. För detta genomfördes enkätutdelning till förare och med en kombination av enkätutdelning och intervjuer hos logistikföretagen. Undersökningarna och intervjuerna omfattade energi- och miljörelaterade frågor som eco-driving, alternativa bränslen, bränslereducerande åtgärder, CO2 utsläpp, motor effektivitet och EU: s utsläppsnormer (Euro 1-5).Det har visat sig att endast drygt hälften av lastbilschaufförerna har utbildning i eco-driving trots att eco-driving anses vara den starkaste åtgärden för att minska bränsleförbrukningen. Däremot vet många förare inte fördelarna med eco-driving. Denna brist på kunskap bland förarna är däremot känd av de logistiskföretagen ledning. Samtliga logistikföretag uppgav att eco-drivning kan minska bränsleförbrukningen med 10%, baserat på erfarenheter. Enkätresultaten visar också en indikation på att det finns en koppling mellan företag med vinst och eco-driving. För företag med vinst har 70% av lastbilschaufförerna utbildats i eco-driving, medan företag med ekonomisk förlust där endast 50% av lastbilschaufförerna är utbildade eco-driving. Ett annat resultat är att ungefär hälften av föraren inte känner till skillnaden mellan de europeiska utsläppsnormerna, i motsats till logistiskföretagens ledning där alla kontaktade visste skillnaden, det vill säga utsläpphalten. Detta indikerar en brist på kunskapsutbyte mellan ledningen i logistikföretag och lastbilsförarna.Förutom eco-driving ser både lastbilschafförerna och logistikbolagen körning utanför rusningstraffiken samt användning av connectivity som starka åtgärder för att minska bränsleförbrukningen. Att öka lastkapaciteten och custom made trucks var inte ett vanligt svar när enkäten frågade hur förarna tror att de kan minska sin bränsleförbrukning. Ett resultat är också att en tredjedel av de logistiskbolagen har övervägt att byta från petroleumdiesel till alternativa bränslen.Både lastbilsförarna och logistikföretagen vet att de för nuvarande använda lastbilarna inte är hållbart ur ett miljöperspektiv. De ser bristen på ekonomiska incitament som det högsta hinderet för ett miljövänligare transportsystem och inte brist på teknik.För att minska utsläppen av växthusgaser från långdistanssektorn måste fler förare utbildas i eco-driving och kunskapen måste ökas, bland annat med fördelarna med eco-driving och skillnaden mellan Euro-normerna. Att minska antalet tomma resor är också ett tillvägagångssätt som bör uppmärksammas mer.

For this project, a Software-In-the-Loop (SIL) simulation tool is used at Scania (“VTAB” – Virtual Truck and Bus), which simulates the submodels of the mechanical vehicle components together with the real control units. The simulation tool contains the following submodels: Engine model, Drivetrain model, Drive cycle model, Restbus model, and Driver model. The simulated human driver submodel in the restbus model outputs two pedal control signals to the control unit, namely the gas and brake pedals. With these two pedal signals, the control unit decides the modes of mechanical vehicle components. This driver model needs to be reworked to obtain a better velocity following performance. Two controllers, fuzzy PI anti-windup and backward calculation, are implemented in the driver model and compared by the velocity tracking accuracy and the pedal switching frequency. In the comparison and analysis section, two different cycles and two weights of payload are simulated. The simulation results demonstrate that both controllers can improve the driver model’s velocity tracing accuracy. Further, the fuzzy PI anti-windup controller is better when considering pedal signals fluctuation frequency and implementation complexity. / För detta projekt används ett simuleringsverktyg Software-In-the-Loop (SIL) på Scania (“VTAB” - Virtual Truck and Bus), vilket simulerar submodellerna för de mekaniska fordonskomponenterna tillsammans med de verkliga styrenheterna. Simuleringsverktyget innehåller följande submodeller: Motormodell, Drivmotormodell, Drivcykelmodell, Restbusmodell och Drivermodell. Den simulerade submodellen för mänsklig förare i restbussmodellen kommer att sända två pedalsstyrsignaler till styrenheten, nämligen gas och broms. Med dessa två pedalsignaler kan styrenheten avgöra lägen av mekaniska fordonskomponenter. Denna drivrutinmodell måste omarbetas för att få en bättre hastighetsspårnings presentationsförmåga. Två styrenheter, fuzzy PI anti-windup och bakåtberäkning, implementeras i förarmodell och jämförs respektive med hastighetsspårningsnoggrannhet och pedalväxelfrekvens. I jämförelseoch analysavsnittet simuleras två olika cyklar och två nyttolast. Simuleringsresultaten visar att båda kontrollerna kan förbättra förarmodellens hastighetsspårningskapacitet. Vidare är fuzzy PI-anti-windup-kontroller bättre när man tar hänsyn till pedalsignalernas fluktueringsfrekvens och implementeringskomplexitet

Norway has already an almost emission-free power production and its sales of zero-emission light-duty vehicles surpassed 30% in 2018; a natural next challenge is to identify ways to reduce emissions of heavyduty vehicles. In this work the possibilities to deploy Fuel Cell Electric Trucks (FCET) on the route Oslo-Trondheim are analyzed by doing a techno-economic analysis. The literature study identified that in average 932 kton goods where transported between the cities. The preferred road choice goes through Østerdalen and that an average load for a long-distance truck is 16 tons. The methodology used in the study is based on cost curves for both truck and infrastructure, and a case study with various scenarios is evaluated to find a profitable business case for both an FCET fleet and its infrastructure. The cost curves for trucks are based on total cost of ownership (TCO) as a function of hydrogen price, while the levelized cost of hydrogen (LCOH) is used to present the cost of infrastructure. An analysis was made to identify the trucks component sizes and a FCET for this route would require an onboard hydrogen storage of 46 kg, a fuel cell stack with a nominal power of 200 kW, a battery of 100 kWh (min SOC 22%), and an electric motor with a rated power of 402 kW. TCO was calculated both for an FCET based on the dimensioned components and a biodiesel truck. The results show that an FCET purchased in 2020 can be competitive with biodiesel with a hydrogen price of 38.6 NOK/kgH2. While the hydrogen price can increase to 71.8 NOK/ kgH2 if the FCET is purchased in 2030. To identify the most suitable infrastructure, four different designs of hydrogen refueling stations (HRS) were compared. Furthermore, hydrogen production units (HPUs) with both alkaline or PEM type water electrolyzer were compared. The analysis in this study showed that the most cost competitive option was a 350-bar HRS without cooling, which only can serve type III onboard storage tanks. A HPU with alkaline electrolyzer was the most price competitive alternative. In case each HRS is refueling more than 7 FCETs per day, an HPU in direct connection to HRS is the preferred infrastructure setup. Three HRS are required along the route to ensure a minimum service level for the FCETs. When the TCO of the fuel cell truck and LCOH of the hydrogen infrastructure were compared for a 2020 scenario, no feasible solution was identified. The cost of installing three HRS in 2020, serving a fleet of 14-24 trucks, would cost 16.0 – 17.6 million NOK/year more than a fleet based on biodiesel trucks. In a future scenario, where both the FCET and infrastructure costs decrease due to expected learning curves, a business case can be found if at least 5 FCETs were refueling at each HRS on daily basis, which corresponds to a total fleet of approx. 24 FCETs. Finally, a set of clear recommendations on how to improve the techno-economic analysis in future studies are provided. Both by identifying areas lacking sufficient documentation and by providing steps how the tecno-economic model could be enhanced. / Norge har redan en nästintill utsläppsfri elproduktion och nollutsläppsbilar stod för mer än 30% av nybilsförsäljningen under år 2018. En naturlig nästa utmaning är att finna sätt att minska utsläpp från lastbilar. I detta examensarbete analyseras möjligheterna att introducera bränslecellslastbilar (FCET) efter dess engelska förkortning) på sträckan Oslo - Trondheim genom att göra en teknisk-ekonomisk bedömning. Litteraturstudien visade att i genomsnitt 932 kton gods fraktas mellan städerna, att vägen genom Østerdalen är att föredra och att genomsnittlig last för en långtradare är 16 ton. Arbetets metod bygger på att identifiera kostnadskurvor för både lastbilar och infrastruktur. Dessa kurvor kombineras i olika scenarier för att finna omständigheter där både en FCET-flotta och dess infrastruktur är lönsamma. Kostnadskurvorna för lastbilar baseras på den totala ägandekostnaden (TCO) efter dess engelska förkortning) som en funktion av vätgaspriset, medan den utjämnade kostnaden för vätgas (LCOH) efter dess engelska förkortning) används för att presentera kostnaden för infrastruktur. En analys gjordes för att finna passande storlek på FCET drivlina. För den specifika sträckan krävs en hydrogentank på 46 kg, en bränslecellstack med nominell effekt på 200 kW, ett batteri på 100 kWh (min SOC 22%) och en elmotor med nominell effekt på 402 kW. TCO beräknades både för en FCET baserat på de dimensionerade komponenterna och en lastbil som går på biodiesel. En FCET som köps 2020 blir konkurrenskraftig om vätgaspriset är 38,6 NOK/kgH2, medan vätgaspriset kan öka till 71,8 NOK/kgH2 om FCET köps 2030. Skillnaden är baserad på en framtida prisnedgång för FCET. För att finna den mest lämpliga lösningen på infrastruktur; analyserades fyra olika utformningar av vätgaspåfyllningsstationer (HRS). I tillägg jämfördes vätgasproduktionsenheter (HPU) baserat på antingen alkalisk eller PEM-typ av elektrolysator. Resultaten visade at en 350 bar HRS utan kylning, som endast kan fylla typ III lagringstankar, som det billigaste alternativet. Den alkaliska elektrolysatorn kunde producera vätgas för något lägre kostnad. Det billigaste alternativet för infrastruktur av de olika framtagna scenarios var att placera HPU bredvid HRS om minst 7 FCET tankar dagligen på varje station. Minst 3 HRS krävs längs rutten för att tillhandahålla en minsta servicenivå för FCET. När TCO för bränslecellslastbil och LCOH för infrastruktur jämfördes för ett 2020-scenario så fanns det ingen lönsam lösning. Kostnaden för att installera 3 HRS år 2020 som betjänar en lastbilflotta mellan 14-24 lastbilar skulle kosta 16,0 - 17,6 miljoner NOK/år mer än en lastbilsflotta som går på biodiesel. I ett framtida scenario där både FCET- och infrastrukturkostnaderna minskar på grund av större produktionsvolymer så kan vätgassatsning bli lönsam om minst 5 FCET tankar dagligen på varje HRS. Det motsvarar en lastbilsflotta på omkring 24 lastbilar för hela rutten. Till slut finns en rad klara rekommendationer om hur den tekno-ekonomiska analysen kan förbättras. Det upptäcktes både områden med otillräcklig dokumentation och summerades hur den teknoekonomiska modellen kan förbättras.

Within the most pollutants industries, the energy sector is the most significant contributor to climate change, representing two-thirds of the total Greenhouse Gas (GHG) emissions. One of the main responsible for these emissions is transportation, which accounts for 26% of the world’s energy consumption, with crude oil-derived products providing more than 90% of this energy. In Europe, the transport sector is the only sector that has experienced an upward trend of GHG emissions between 1990 and 2017, opposite to all others, such as agriculture, residential, or industry. To cut these growing GHG emissions, transport electrification has been presented as a potential and promising solution for decarbonization thanks to the no tail-pipe emissions and the possibility of using renewable energy to power them. One particularly interesting segment of the transport sector is Heavy Duty Trucks (HDTs) used for freight transport. HDTs are the backbone of the Swedish economy and competitiveness since they represent 45% of its total goods transportation. However, the Swedish transmission grid needs to evolve parallelly to cope with the increase in electricity demand and withstand the Charging Infrastructure (CI) necessary for the electrification of HDTs. Oskarshamn is a Swedish municipality that presents a high potential for electrification of its HDTs, which are currently operated with diesel. Therefore, the objective of this Master Thesis is to study the implementation of Electric Heavy Vehicles (EHVs) CI in Oskarshamn by collaborating with local interested stakeholders. The study is conducted through an analysis of the current status of EHV technologies, as well as CI possibilities, which, together with the information provided by truck operators from Oskarshamn, allows to perform a techno-economic assessment of the solution and analyze the business model of its operation. A virtual model is created with Python to simulate the actual operating conditions, which uses all the information gathered and optimizes the CI design while fulfilling all its transport requirements. Additionally, the study seeks to identify potential areas for shared ownership of the CI to increase the project's feasibility. This project’s findings demonstrate that electrification of freight transportation brings financial and sustainable benefits for truck operators while presenting a diverse range of options to meet their specific transportation requirements. Furthermore, by effectively negotiating ownership terms and electricity tariffs for CI, there is potential to further enhance business profitability. / Inom de mest förorenande industrierna är energisektorn den mest betydande bidragsgivaren till klimatförändringarna och står för två tredjedelar av de totala utsläppen av växthusgaser (GHG). En av de huvudsakliga ansvariga för dessa utsläpp är transportsektorn, som står för 26% av världens energiförbrukning, där produkter som härstammar från råolja utgör över 90% av denna energi. I Europa är transportsektorn den enda sektorn som har upplevt en ökande trend av GHG-utsläppen mellan 1990 och 2017, till skillnad från alla andra sektorer. Därför är elektrifiering av transporten en potentiell och lovande lösning för avkolning, tack vare frånvaron av avgasutsläpp och möjligheten att använda förnybar energi för att driva fordonen. En särskilt intressant del av transportsektorn är tunga lastbilar (HDTs) som används för godstransport. HDTs utgör ryggraden i den svenska ekonomin och konkurrenskraften eftersom de står för 45% av den totala godstransporten. Dock behöver det svenska transmissionsnätet utvecklas parallellt för att klara av ökningen av elförbrukningen och klara av laddinfrastrukturen (CI) som krävs för elektrifieringen av HDTs. Oskarshamn är en svensk kommun som har stor potential för elektrifiering av sina HDTs, som för närvarande drivs med diesel. Därför är målet med detta examensarbete att studera implementeringen av laddinfrastruktur för eldrivna tunga fordon (EHVs) i Oskarshamn genom samarbete med lokala intressenter. Studien genomförs genom en analys av den aktuella statusen för EHVs-teknologier, samt CI-möjligheter, vilket, tillsammans med informationen som tillhandahålls av lastbilsoperatörer från Oskarshamn, möjliggör en teknisk-ekonomisk bedömning av lösningen och analyserar affärsmodellen för dess drift. En virtuell modell skapas med hjälp av Python för att simulera de faktiska driftsförhållandena, vilket utnyttjar all insamlad information och optimerar designen av CI samtidigt som alla transportkrav uppfylls. Dessutom syftar studien till att identifiera potentiella områden för delägarskap av CI för att öka projektets genomförbarhet. Denna projekts resultat visar att elektrifiering av godstransport ger ekonomiska och hållbara fördelar för lastbilsoperatörer samtidigt som det presenterar ett brett utbud av alternativ för att möta deras specifika transportkrav. Dessutom finns det potential att ytterligare förbättra affärs lönsamheten genom effektivt förhandla om ägandevillkor och eltariffer för CI.

I jämförelse med sina föregångare, har moderna lastbilsmotorer genomgått en betydandeutveckling och har utvecklats till effektiva kraftmaskiner med låga utsläpp genom införandet avavancerade avgasbehandlingssystem. Trots att de framsteg som gjorts under utvecklingen av lastbilsmotorer har varit betydande, så framhäver de framtida förväntningarna vad gällerprestanda, bränsleförbrukning och emissioner behovet av snabba samt storskaliga förbättringar av dessa parametrar för att förbränningsmotorn ska fortsätta att vara konkurrenskraftig och hållbar. Utmaningen i att uppfylla dessa till synes enkla krav är den invecklade, ogynnsammabalansgång som måste göras mellan parametrarna. Förbränningsmotorns kärna är förbränningsprocessen, som i sin tur är kopplad till motorns luftbehandlings- och bränsleregleringssystem. I denna studie undersöks Millercykeln som en potentiell lösning till att nå de motstridiga kraven för framtida lastbilsmotorer, framförallt med fokus på potentialen att förbättra prestandan samtidigt som NOx-emissionerna hålls på konstantnivå. Traditionellt har utvärderingen av Millercykeln utförts på encylindriga forskningsmotorer, vilket också har utgjort utgångspunkten i denna studie. Även om studier på flercylindriga simuleringsmodeller och forskningsmotorer har gjorts med konstanta inställningar för Millercykeln, så utförs de inte i samband med undersökningar av encylindriga motorer. Dessutom så möts inte kraven från insugssystemet på samma sätt mellan de olika motorkonfigurationerna. Denna studie undersöker och jämför potentialen för ökad prestanda med Miller-cykeln mellan encylindrig och flercylindrig motorkonfiguration för en lastbilsmotor med ett tvåstegs turboladdningssystem, som representerar ett realistiskt insugssystem som möjliggör implementeringen av Millercykeln. För att undersöka motorprestationen så används i denna studie den kommersiella mjukvaran GT-Power. Ytterligare resultat från studien innefattar kvantifiering av prestandakraven för ett högeffektivt tvåstegs turboladdningssystem och dess inverkan på temperaturen i inloppet till avgasbehandlings-systemet. En kvalitativ förståelse av betydelsen av interaktionen mellan cylindrar och effekten på cylinder-cylinder variationer med Millercykel utfördes också i simuleringar med flercylindrig motorkonfiguration. Studien utvärderade Millertiming inom ett intervall på -90 till +90 graders vev vinkel från utgångsvinkeln för stängning av insugsventilen. Utvärderingen utfördes vid systemjämvikt vid en fullastpunkt (1000RPM), där basfallet för både encylindrig och flercylindrig motor för utvärdering av Millercykeln var det välkända fallet med konstant specifik NOx. Ett ytterligare fall framhäver NOx-reduktionspotentialen med Miller vid konstant EGR-flöde på en encylindrig konfiguration. Fallen med ökad prestation realiserades genom att öka lufttillförseln, bränslemängden och det geometriska kompressionsförhållandet. Maximal prestandaökning observerades i fallet med ökad bränslemängd, och endast i detta fall utvärderades även konfigurationen med fler cylindrar för jämförelse av prestationsförbättringen med en encylindrig motsvarighet med Millertiming. Den flercylindriga motorn innefattade EGR som en lågtryckskrets, och medan detta antagande förenklade i avseende på modellering och kontroll, så var det till fördel för konfigurationen meden flercylindrig motor (jämfört med encylindrig) på grund av reducerade pumpförluster. Som påföljd gjordes en jämförande undersökning med encylinder-modellen med motsvarande mottryck för flercylinder-modellen inställt som gränsvärde. Resultaten visar att encylindermodellen representerar medelvärdet för cylindrarna i flercylinder-motorn när lämpligagränsvillkor tillämpas som kontrollparametrar. Studien ger en grund för jämförelse av Millertiming på encylindrig samt flercylindriga konfigurationer, samtidigt som kraven på insugssystemet fastställs och utgör en utgångspunkt föratt utvärdera Millercykeln och bestämma insugssystemets krav för hela motorns arbetsområde. / Modern heavy-duty engines have undergone considerable development over their predecessors and have evolved into efficient performance machines with a reducing emission footprint through the incorporation of advanced aftertreatment systems. Although, the progress achieved in heavy-duty engine development has been significant, the future expectation from heavy-duty engines in terms of performance, fuel consumption and emissions stresses the need for rapid large-scale improvements of these metrics to keep the combustion engine competitive and sustainable. The challenges in resolving these apparently straightforward demands are the intricate unfavourable trade-off that exists among the target metrics. The core of the combustion engine lies in the combustion process which is inherently linked to the air handling and fuel regulating systems of the engine. This study explores adopting the Miller cycle as a potential solution to the conflicting demands placed on future heavy-duty engines with an emphasis on the performance enhancement potential while keeping the specific NOX emission consistent. Traditionally, evaluation of the Miller cycle is performed on single-cylinder research engines and formed the starting point in this study. While studies on full-engine simulation models and test engines with fixed Miller timing have been evaluated, they appear to be performed in isolation of the favoured single-cylinder approach. Additionally, the charging system requirements are not consistently addressed between the two approaches. This study investigates and contrasts the performance enhancement potential of the Miller cycle on single-cylinder and serial enginemodels of a heavy-duty engine along with a two-stage turbocharging system to represent a realistic charging system that enables implementation of Miller timing. The commercial engine performance prediction tool GT-Power was used in this study. Additional outcomes of the study included quantifying the performance demands of a high efficiency two-stage turbocharging system and its impact on the inlet temperature of the exhaust aftertreatment system. A qualitative understanding of the significance of cylinder interaction effects on cylinder-cylinder variations with Miller timing was also performed on the serial engine cases. The study evaluated Miller timing within a range of -90 to +90 CAD from the baseline intake valve close angle. The evaluation was performed at steady-state operation of the engine at one full load point (1000RPM) wherein both the single-cylinder and serial engine Miller evaluation included a base case which characterises the Miller effect for constant specific NOX. An additional case highlights the NOX reduction potential with Miller for a constant EGR rate on the single-cylinder configuration. The performance enhancement cases were realised by increasingthe air mass, fuel mass and the geometric compression ratio. Maximum performance increase was observed in the increased fuel mass case and only this case was evaluated on the serial engine for contrasting single-cylinder and serial engine performance enhancement with Miller timing. The serial engine incorporated EGR as a low-pressure circuit and while this simplified modelling and controller considerations, it led to biasing of results in favour of the serial engine configuration (over the single-cylinder) due to reduced pumping loss. A subsequent comparison case was evaluated on the single-cylinder model with backpressure settings from the serial engine model. The results show that the single-cylinder model is representative of the cylinder averaged responses of the serial engine when appropriate boundary conditions are imposed as controller targets. The study provides a basis for contrasting Miller timing on single-cylinder and serial configurations while determining the charging system requirements and presents a starting point to evaluate Miller timing and determine air system demands over the entire engine operating range.

The demand for road freight transport continues to grow with the growing economy, resulting in increased fossil fuel consumption and emissions. At the same time, the fossil fuel use needs to decrease substantially to counteract the ongoing global warming. One way to reduce fuel consumption is to utilize emerging intelligent transport system (ITS) technologies and introduce heavy-duty vehicle (HDV) platooning, i.e. HDVs driving with small inter-vehicle gaps enabled by the use of sensors and controllers. It is of importance for transport authorities and industries to investigate the effects of introducing HDV platooning. Previous studies have investigated the potential benefits, but the effects in real traffic, both for the platoons and for the surrounding vehicles, have barely been explored. To further utilize ITS and optimize the platoons, information about the traffic situation ahead can be used to optimize the vehicle trajectories for the platoons. Paper I presents a dynamic programming-based optimal speed control including information of the traffic situation ahead. The optimal control is applied to HDV platoons in a deceleration case and the potential fuel consumption reduction is evaluated by a microscopic traffic simulation study with HDV platoons driving in real traffic conditions. The effects for the surrounding traffic are also analysed. Paper II and Paper III present a simulation platform to assess the effects of HDV platooning in real traffic conditions. Through simulation studies, the potential fuel consumption reduction by adopting HDV platooning on a real highway stretch is evaluated, and the effects for the other vehicles in the network are investigated. / Efterfrågan på godstransporter på väg fortsätter att öka i takt med den växande ekonomin, vilket resulterar i ökad förbrukning av fossila bränslen och ökade utsläpp. Samtidigt behöver användandet av fossila bränslen minska för att motverka den pågående globala uppvärmningen. Ett sätt för att minska bränsleförbrukningen är att utnyttja den teknik kring intelligenta transportsystem som är under utveckling och introducera lastbilskonvojer, det vill säga lastbilar som använder sensorer och regulatorer för att kunna köra med korta avstånd mellan sig. För transportföretag och -myndigheter är det viktigt att undersöka effekterna av att införa lastbilskonvojkörning. Tidigare studier har undersökt de möjliga fördelarna, men effekterna vid körning i trafik, både för konvojerna och för omgivande fordon, är outforskade. För att ytterligare utnyttja intelligenta transportsystem och optimera konvojerna kan information om trafiksituationen längre fram på vägen användas för att optimera konvojernas körning. Artikel I presenterar en optimal hastighetsregulator baserad på dynamisk programmering och som inkluderar information om trafiksituationen längre fram. Den optimala regulatorn appliceras på lastbilskonvojer under ett inbromsningsscenario och den potentiella minskningen i bränsleförbrukning utvärderas genom en mikroskopisk trafiksimuleringsstudie där lastbilskonvojerna kör i verkliga trafikförhållanden. Effekterna för omgivande fordon är också analyserade.Artikel II och artikel III presenterar en simuleringsplattform för att utvärdera effekterna av lastbilskonvojkörning i verkliga trafikförhållanden. Genom simuleringsstudier analyseras den potentiella bränsleförbrukningsminskningen då lastbilskonvojer körs på en verklig motorvägssträcka och effekterna för de övriga fordonen på vägen undersöks. / <p>QC 20180516</p>