There is currently an ongoing transition into more sustainable aviation. One of the sustainable alternatives to the conventional fossil-fueled aircraft is electric aviation. The research aim of the study could be divided into two parts. The first part was to identify the barriers to the development of electric aviation in Sweden. The second part was to ascertain if and, in that case, how the process to reach dominant design can be affected by the actors. Empirical data was mainly gathered through semi-structured interviews. In order to address the research aim, a theoretical framework built upon theories from both multi-level perspective and dominant design theory was used. There were barriers arising from Financial, Regulatory & Political, Business Model & Legitimacy, and Technical conditions. The theoretical analysis implied the existence of two socio-technical gates. These gates consist of collaboration and legitimacy aspects. Metaphorically passing through these gates would make overcoming the relevant barriers much easier. This would also align all elements of the transition, which makes it possible for the actors to affect the process of achieving dominant design. / Det pågår en övergång till mer hållbart flyg. Ett exempel på dessa hållbara flyg är elektriska flygplan. Målet med studien kan delas upp i två delar. Den första delen är att identifiera barriärerna som hindrar utvecklingen av dessa elektriska flygplan. Den andra delen är att ta reda på om och i så fall hur processen för att nå en dominant design på marknaden kan påverkas av aktörerna. Insamlingen av data gjordes huvudsakligen med hjälp av semistrukturerade intervjuer. Teorier från “multi-levelperspective” och dominant design-teori har använts. Resultaten visar på att det finns möjliga barriärer för utvecklingen inom områden av ekonomi, regelverk, affärsmodeller och legitimitet samt teknik. Analysen implicerar existensen av två “socio-tekniska portar”. Dessa består av legitimitet och samarbete mellan aktörer. Genom att bildligt passera genom dessa portar blir det mycket enklare att överbrygga alla relaterade barriärer. Detta riktar också alla element i övergången mot sammahåll. Det i sin tur möjliggör att aktörerna kan påverka processen för att nå den dominanta designen.

This thesis explores the losses occurring in a specific region located in the southern part of Eskilstuna, where ESEM serves as the network owner. The study places particular emphasis on power factor and load factor as key factors. Its objective is to analyze and comprehend the extent of losses in the network and their implications. The results demonstrate that losses in the chosen area of the Eskilstuna network align with prior research and theoretical expectations. Based on calculations, the losses in this network segment amount to approximately 483 MWh per year, corresponding to a cost of approximately 272,000 Swedish Kronor for ESEM in 2022. The method of studies is based on calculations, analyzer, and literature studies to achieve a reliable result. The results show that losses within the selected area of the Eskilstuna network are consistent with previous research and theoretical expectations. Of the total loss, there are some customers who show larger losses compared to the average case. These customers were identified, and a summary analysis was made of their power factor and load factor standard deviation. These losses depend on various factors, such as the existence of reactive power, technical and non-technical losses. Measures to deal with these problems are suggested based on previous research and literature studies. Optimization of transformers, phase compensation and monitoring are some of these measures. This study provides significant insights into power grid losses and proposes potential strategies to mitigate these losses in the examined region. By minimizing such losses, ESEM has the potential to enhance the efficiency of the electrical grid, lower carbon dioxide emissions, and enhance economic outcomes for energy producers, the electricity grid operator, and consumers. For continued progress in the field, further research, and implementation of the proposed measures to streamline the power grid and reduce losses in the future is recommended. / Elnätförluster har konsekvenser för miljön, energisystemet och slutanvändarna. När energi går förlorad i elnätet minskar den totala effektiviteten i systemet och ökar belastningen på kraftgenereringen. Detta kan leda till ökade kostnader för energiproducenter och potentiellt högre priser för konsumenterna. Dessutom kan ökade elnätförluster bidra till en ökning av koldioxidutsläppen från kraftverken och därmed ha en negativ miljöpåverkan. Syftet med studien är att undersöka det befintliga elnätet i det utvalda området genom analys av data från mät-elnätavdelningen i ESEM. Metoden för studien är baserad på beräkningar, analyser och litteraturstudier för att uppnå ett pålitligt resultat. Resultaten visar att förluster inom det valda området av Eskilstunanätverket överensstämmer med tidigare forskning och teoretiska förväntningar. Baserat på beräkningar uppgår förlusterna i detta nätsegment till cirka 483 MWh, vilket motsvarar en kostnad på cirka 272 000 svenska kronor för ESEM 2022. Av den totala förlusten finns det vissa kunder som uppvisar större förluster jämfört med genomsnittsfallet. Dessa kunder identifierades, och en översiktsanalys gjordes av deras effektfaktor och standardavvikelse för belastningsfaktorn. Dessa förluster beror på olika faktorer, såsom existensen av reaktiv effekt, tekniska och icke-tekniska förluster. Åtgärder för att hantera dessa problem föreslås baserat på tidigare forskning och litteraturstudier. Optimering av transformatorer, faskompensering och övervakning är några av dessa åtgärder. Denna studie bidrar med viktig kunskap om elnätförluster och identifierar potentiella åtgärder för att minska förlusterna i det studerade området. Genom att minska förlusterna kan man öka elnätets effektivitet, minska koldioxidutsläppen och förbättra ekonomiska aspekter för energiproducenter, elnätägaren och konsumenter. För fortsatta framsteg inom området rekommenderas ytterligare forskning och implementering av de föreslagna åtgärderna för att effektivisera elnätet och minska förlusterna i framtiden.

Battery electric trucks (BETs) offer environmental benefits in terms of reduced carbon emissions and enhanced energy efficiency but have been challenged with economic viability compared to conventional internal combustion engine trucks (ICETs) caused by substantial acquisition costs, limited charging infrastructure, and concerns regarding range and payload capacity.  Previous studies focus on TCO at the vehicle or policy level but overlook the system and firm-level impacts. Operational aspects like vehicle utilization, battery utilization, charging planning, and route optimization are often ignored, potentially underestimating electric freight cost-competitiveness.The research gap does not address the practical needs of fleet operators, especially in scenarios where charging infrastructure is lacking. There is therefore a need to consider the complex system level interactions, market dynamics, technology developments, and operational processes involved in freight shipping. By applying a decision-making under deep uncertainty (DMDU) framework, this study enables informed decisions in unpredictable scenarios, bridging the gap between strategic choices like battery capacity and operational optimization like route planning. This study identifies the most significant factors that affect the TCO of BET fleets and cost-competitiveness relative to ICET fleets, taking into account market-operational interfaces between unpredictable market dynamics and operational processes such as stochastic demand and feature selection from a strategic and operational perspective. 40 tonne truck-trailers for freight distribution networks with distances up to 250 km are considered in the study.  A TCO model of BET and ICET fleets was developed taking into account vehicle route optimization, vehicle selection, and vehicle utilization which was then programmatically iterated by sampling and simulating optimized vehicle routes for a total of 220 224 iterations. The parameter space was screened and reduced with Feature Scoring using Extra Trees approximation of 1st order Sobol Indices. The reduced parameter space was then sampled using Sobol sampling to conduct a Sobol Global Variance decomposition Analysis of TCO, TCO delta, and service level in order to identify the most significant factors affecting BET fleet TCO and cost-competitiveness.To identify cost-competitive scenarios, the Patient Rule Induction Method (PRIM) was used to identify parameter sub spaces to determine scenarios where BET fleets have a lower TCO than ICET fleets. Further visual analysis was done using linear and polynomial regression and kernel density estimation. The analysis shows that both TCO and cost-competitiveness of BETs are primarily affected by shipment demand, distance between distribution center and delivery sites, and battery size, and that a trade-off is made between cost-competitiveness and service level. The results show that cost-competitiveness of electric freight scales with demand, with larger fleets being better able to optimize routing and shipment allocation; balancing the shipment demand to minimize charging times that otherwise would make the fleet less competitive than their fossil-fuel counterparts. This, paired together with higher degrees of vehicle utilization and appropriate battery sizing, allow for electric freight to be cost-competitive even for long-haul distances up to 250 km.  Furthermore, optimization of the Electric Vehicle Routing Problem (E-VRP) with shifts and time windows is shown to have a highly significant effect when minimizing TCO on a fleet level, with the vast majority of optimal ICET routes not being optimal for BETs.The benefits of E-VRP optimization scales with demand and fleet size, indicating that large-scale electrification is required to make BETs cost-competitive.Electrification of road freight is therefore highly contingent on effective route planning and charging scheduling with E-VRP optimization in order to be cost-competitive, which has not been considered in previous literature. Thus previous literature have therefore likely underestimated the cost-competitiveness of electric freight, particularly at medium-long haul distances. / Battery electric trucks (BETs), även kända som batterielektriska lastbilar, erbjuder miljömässiga fördelar genom minskade koldioxidutsläpp och förbättrad energieffektivitet. Men de har utmanats när det kommer till ekonomisk konkurrenskraft jämfört med konventionella lastbilar med förbränningsmotor (ICETs) på grund av höga inköpskostnader, begränsad laddinfrastruktur och oro över räckvidd och lastkapacitet. Tidigare studier har fokuserat på TCO (totala ägandekostnader) på fordon- eller policynivå men har inte betraktat TCO på nätverksnivå och från det enskilda företagets perspektiv. Operativa aspekter som fordonssutnyttjande, batteriutnyttjande, laddningsplanering och ruttoptimisering ignoreras ofta, vilket potentiellt leder till en underskattning av elektrisk frakts kostnadskonkurrenskraft. Forskningsluckan tar inte upp de praktiska behoven hos fordonsflottoperatörer, särskilt i scenarier där laddinfrastrukturen är bristfällig. Det finns därför ett behov av att granska komplexa systemnivåinteraktioner, marknadens dynamik, teknikutveckling och operativa processer som är involverade i godstransport. Genom att tillämpa \textit{decision-making under deep uncertainty} (DMDU) möjliggör denna studie informerade beslut i scenarier präglade av osäkerhet och studerar interaktionseffecter mellan strategiska val som batterikapacitet och operativ optimering som t.ex.\ ruttplanering. Denna studie identifierar de mest betydande faktorer som påverkar TCO för BET-flottor och deras kostnadskonkurrenskraft jämfört med ICET-flottor, med beaktande av gränssnitten mellan marknadsdynamik och operativa processer såsom stokastisk efterfrågan och urval av funktioner ur såväl strategisk som operativ synvinkel. 40-ton lastbilssläp för nätverk med avstånd upp till 250 km beaktas inom omfånget för studien. En TCO-modell för BET- och ICET-flottor utvecklades med hänsyn till ruttoptimering, fordonsval och fordonsutnyttjande, vilket sedan programmässigt itererades genom provtagning och simulering av optimerade fordonsrutter för sammanlagt 220 224 iterationer. Parameterrummet granskades och minskades med hjälp av funktionsskattning med hjälp av Extra Trees-approximation av Sobol-indices av första ordningen. Det reducerade parameterrummet provtogs sedan med Sobol-provtagningsmetod för att genomföra en global variansdekomponering av TCO, TCO-delta och servicenivå för att identifiera de mest betydande faktorerna som påverkar BET-flottans TCO och kostnadskonkurrenskraft. För att identifiera kostnadskonkurrenskraftiga scenarier användes Patient Rule Induction Method (PRIM) för att identifiera parametrarum som visar scenarier där BET-flottor har lägre TCO än ICET-flottor. Vidare utfördes visuell analys med linjär och polynomisk regression samt kärnskattning. Analysen visar at kostnadskonkurrenskraft för tunga elektriska fordon primärt påverkas av efterfrågan, köravstånder och batteristorlek, och att det görs en avvägning mellan kostnadskonkurrenskraft och servicenivå. Resultaten visar at kostnadskonkurrenskraft ökar i takt med efterfrågan, då större flottor kan mer fördelaktigt optimera rutter och allokering av leveranser till varje fordon genom att transportefterfrågan balanseras sådan att tiden för laddning minimeras, vilket hade annars gjort de elektriska flottorna mindre konkurrenskraftiga gentemot fossildrivna flottor av tunga fordon. Detta i samband med högre utnyttjandegrad av fordonen och val av rätt batteristorlek gjör att elektrisk godstransport kan vara kostnadskonkurrenskraftig även vid längre körsträckor upp till 250 km. Vidare visar ruttoptimering för BETs (E-VRP) sig vara av stor betydelse när det gäller att minimera TCO på flottnivå, medan majoriteten av optimala ICET-rutter inte är optimala för BETs.Fördelarna med E-VRP optimering skalar med ökande efterfrågan och flottstorlek, vilket tyder på att storskalig elektrifiering behövs för att göra BETs kostnadskonkurrenskraftigaElektrifiering av godstransport är därför starkt beroende av effektiv rutt- och laddningsplanering med E-VRP-optimering. Tidigare litteratur har sannolikt underskattat kostnadskonkurrenskraften för elektrisk godstransport, särskilt vid medellånga och långa transportavstånd.

The increasing adoption of electric vehicles (EVs) brings forth the challenge of effectively managing the second-life and end-of-life cycles for lithium-ion batteries. Augmented Reality (AR) offers a promising solution to sustainably and efficiently dismantle these batteries. This thesis explores the development and evaluation of an AR mobile app specifically designed for guiding the dismantling process of a Volkswagen (VW) ID.4 lithium-ion EV battery. Subsequently, a detailed end-to-end development pipeline is presented, spanning from identifying the correct dismantling steps and building complete 3D reconstructions of the ID.4 battery using photogrammetry and CAD or 3D modelling, to creating an AR mobile application in Unity with the help of Vuforia allowing users to visualize the disassembly steps through an interactive guide. Tracking recognition testing results for each model indicates that simpler models exhibit a higher chance of producing false positives, while composite models have a greater minimum recognition distance compared to the faithfulto-real-life one-piece counterparts. User testing is conducted using a hybrid approach, combining a Figma prototype with video recordings to replicate the app’s behavior in a safe environment, without the physical presence of a high voltage battery. Results show positive user feedback, demonstrating the app’s usability and effectiveness in guiding the dismantling process. Furthermore, the thesis evaluates the app’s performance through the System Usability Scale (SUS) and the Technology Acceptance Model. The obtained SUS score of 80 (Grade B - Good) indicates favorable usability, while the Technology Acceptance Model provides insights into potential users’ perceptions. / Den ökande användningen av elektriska fordon (EV) frambringar utmaningen att effektivt hantera andra livscykler och slutlivscykler för litiumjonbatterier. För att hållbart och effektivt demontera dessa batterier erbjuder Augmented Reality (AR) en lovande lösning. Denna uppsats utforskar utvecklingen och utvärderingen av en AR-mobilapplikation som specifikt är utformad för att guida demonteringsprocessen av ett Volkswagen (VW) ID.4 litiumjon EVbatteri. Därefter presenteras en detaljerad genomgående utvecklingsprocess, som sträcker sig från att identifiera korrekta demonteringssteg och skapa kompletta 3D-rekonstruktioner av ID.4-batteriet med hjälp av fotogrammetri och CAD eller 3D-modellering, till att skapa en AR-mobilapplikation i Unity med hjälp av Vuforia, som tillåter användare att visualisera demonteringsstegen genom en interaktiv guide. Resultaten bättre identifieringstester för varje modell indikerar att enklare modeller har större chans att producera falska positiva resultat, medan komplexa modeller har större minsta igenkänningsavstånd jämfört med helhetsmodeller som är trogna verkligheten. Användartester genomförs med hjälp av en hybridmetod som kombinerar en Figma-prototyp med videoinspelningar för att återskapa appens beteende i en säker miljö, utan att behöva ha ett högspänningsbatteri fysiskt närvarande. Resultaten visar positivt användarfeedback och bekräftar appens användarvänlighet och effektivitet vid guidning av demonteringsprocessen. Uppsatsen utvärderar också appens prestanda genom System Usability Scale (SUS) och Technology Acceptance Model. Den erhållna SUS-poängen på 80 (Betyg B - Bra) indikerar en god användbarhet, medan Technology Acceptance Model ger insikter om potentiella användares uppfattningar.

With power generation and consumption placed further away from each other, with for example increased offshore power production, the need for HVDC transmission systems increases. As voltage levels in the HVDC transmission system are raised, the losses can be decreased, enabling efficient power transfer over longer distances. Such an increase in voltage levels comes with questions regarding insulation performance due to increased electrical field stress in high voltage apparatus, particularly in and around cable terminations. Thus, physical measurements of electrical fields or voltage potentials in air are of interest to improve the understanding of the electrical fields around cable terminations as well as to verify and develop simulation models for use at ultra high voltage. In this thesis, different measurement systems and sensors for electrical field measurements are investigated, and their benefits and drawbacks are compared to a known previously implemented reference measurement system with known strengths and limitations. Two new conceptual measurement systems with a sensor concept and positioning system are developed and proposed for a set of given conditions, such as measurement around cable terminations in air. The first proposed system is based on a shutter field mill sensor placed on variable electric potential. The second system is based on the reference system's sensor design modified to remove the need for a large positioning system. The feasibility of the two measurement systems is investigated further utilizing a COMSOL model and a mechanical prototype. The simulation model is used for electrical field simulations around cable terminations in a 2D-axisymmetric geometry as well as a 3D geometry to verify the first measurement system. The mechanical prototype is utilized to test and verify the possibility of implementing the second system's positioning system. The two final proposed measurement systems can be further developed and used as a foundation for a future implemented measurement system. / Ökad elproduktion i form av exempelvis vindkraftsverk placerade till havs leder till elproduktion och konsumtion placerad med större avstånd från varandra, vilket skapar ett behov av HVDC transmissionssystemm. Genom att höja spänningsnivåerna i transmissionssystemet kan förluster minskar, vilket möjligör effektiv kraftöverföring över längre avstånd. En sådan ökning av spänningsnivåerna i transmissionssystemet kommer med obesvarade frågor angående isoleringsprestanda i högspänningsutrustningen på grund av en höjd elektrisk stress, med särskilt intresse gällande påverkan på kabelavslut. Därför är fysiska mätningar av elektriska fält eller potentialer i luft av intresse för att förbättra förståelsen av det elektriska fältet kring kabelavslut, samt att verifiera och utveckla simuleringsmodeller för användning vid ultrahög spänningspotentialer. I detta examensarbete har olika mätsystem och sensorer för elektriska fältmätningar utredits och deras fördelar och nackdelar jämförts med ett känt tidigare implementerat rereferensmätsystem med kända styrkor och begränsningar. Två nya konceptuella mätsystem med sensorkoncept med tillhörande positioneringssystem utvecklas och föreslås för en uppsättning givna förhållanden, som t.ex mätning kring kabelavslutningar i luft. Det första föreslagna systemet är baserat på en fältkvarnssensor placerad på variabel elektrisk potential. De andra systemet är baserat på referenssystemets sensordesign modifierad för att ta bort behovet av ett stort positioneringssystem. Genomförbarheten av de två mätsystem undersöks vidare med användning av en COMSOL-modell och en mekanisk prototyp. Simuleringsmodellen används för elektriska fält simuleringar kring ett kabelavslut i en 2D-axelsymmetrisk geometri samt i en 3D-geometri för att verifiera det första mätsystemet. Mekaniska prototypen används för att testa och verifiera möjligheten att implementera andra systemets positioneringssystem. De två föreslagna mätsystemen kan vidareutvecklas och användas som en grund för ett framtida implementerat mätsystem.

The transportation sector is a vital part of today’s society and accounts for 20 % of our global total energy consumption. It is also one of the most greenhouse gas emission intensive sectors as almost 95 % of its energy originates from petroleum-based fuels. Due to the possible harmful nature of greenhouse gases, there is a need for a transition to more sustainable transportation alternatives. A possible alternative to the conventional petroleum-based road transportation is implementation of Electric Road Systems (ERS) in combination with electric vehicles (EVs). ERS are systems that enable dynamic power transfer to the EV's from the roads they are driving on. Consequently, by utilizing ERS in combination with EVs, both the cost and weight of the EV-batteries can be kept to a minimum and the requirement for stops for recharging can also be eliminated. This system further enables heavy vehicles to utilize battery solutions. There are currently in principal three proven ERS technologies, namely, conductive power transfer through overhead lines, conductive power transfer from rails in the road and inductive power transfer through the road. The aim of this report is to evaluate and compare the potential of a full-scale implementation of these ERS technologies on a global and local (Sweden) level from predominantly, an economic and environmental perspective. Furthermore, the thesis also aims to explore how an expansion of ERS might look like until the year 2050 in Sweden using different scenarios. To answer these questions two main models (global and Swedish perspective) with accompanying submodels were produced in Excel. The findings show that not all countries are viable for ERS from an economic standpoint, however, a large number of countries in the world do have good prospects for ERS implementation. Findings further indicated that small and/or developed countries are best suited for ERS implementation. From an economic and environmental perspective the conductive road was found to be the most attractive ERS technology followed by overhead conductive and inductive road ERS technologies. The expansion model developed demonstrates that a fast expansion and implementation of an ERS-based transportation sector is the best approach from an economical perspective where the conductive road technology results in largest cost savings until 2050. / Transportsektorn är en viktig del av dagens samhälle och står för 20% av den totala globala energiförbrukningen. Det är också en av de sektorer med mest växthusgasutsläpp, där nästan 95% av energin härstammar från petroleumbaserade bränslen. På grund av växthusgasers potentiellt skadliga karaktär finns det ett behov för en övergång till mer hållbara transportmedel. En möjlig alternativ till den konventionella petroleumbaserade vägtransporten är implementering av elektriska vägsystem (ERS) i kombination med elfordon. Elektriska vägsystem är system som möjliggör dynamisk kraftöverföring till fordon från vägarna de kör på. Sålunda kan man genom att använda ERS i kombination med elbilar, minimera både kostnaden och vikten av batterierna samt även minska eller eliminera antalet stopp för omladdningar. Dessutom möjliggör detta system att även tunga fordon kan använda sig av batterilösningar. Det finns för närvarande i princip tre beprövade ERS-tekniker, nämligen konduktiv kraftöverföring genom luftledningar, konduktiv kraftöverföring från räls i vägen och induktiv kraftöverföring genom vägen. Syftet med denna rapport är att utvärdera och jämföra potentialen för en fullskalig implementering av dessa ERS-teknik på en global och lokal (Sverige) nivå från, framförallt, ett ekonomiskt- och ekologiskt perspektiv. Rapporten syftar också till att undersöka, med hjälp av olika scenarier, hur en utbyggnad av ERS i Sverige skulle kunna se ut fram till år 2050. För att besvara dessa frågor producerades två huvudmodeller (global och lokal perspektiv) med kompletterande undermodeller i Excel. De erhållna resultaten visar att ERS inte är lönsamt ur ett ekonomisk perspektiv i precis alla de undersökta länder, dock har ett stort antal länder i världen visat sig ha goda förutsättningar för ERS. Vidare visar resultaten att små och/eller utvecklade länder är bäst lämpade för ERS. Ur ett ekonomiskt- och ekologiskt perspektiv har konduktiv kraftöverföring från räls i väg tekniken visat sig vara den mest attraktiva, följt av konduktiv kraftöverföring genom luftledningar och induktiv kraftöverföring genom väg teknikerna. Expansionsmodellen som utvecklats visar att en snabb expansion och implementation av en ERS-baserad vägtransportsektor är det bästa alternativet, där tekniken för konduktiv kraftöverföring från räls i väg ger de största kostnadsbesparingar fram till 2050.

Electrical machines with more than three phases are usually called multiphase electrical machines and they can have several advantages compared to conventional three-phase electrical machines such as a lower content of space-harmonics, lower torque ripple and better fault tolerance. This degree project involves rewinding of a three-phase induction machine into an asymmetrical six-phase machine. The winding design is based on simulations of a machine model in a finite element method software and the method "the star of the slot" that computes winding layouts. A six-phase drive is developed based on an existing printed circuit board prototype that is not operating according to its original specifications. Debugging of the prototype is performed and solutions to the problems are identified. Design and layout improvements for better electromagnetic compatibility are also implemented. The drive including the electrical machine is tested and confirmed to be working according to the specifications. Speed control based on indirect rotor field orientation is implemented and tested for the six-phase induction machine as well with the machine connected as a standard three-phase induction machine. / Elektriska maskiner med fler än tre faser kallas vanligtvis flerfasiga elektriska maskiner och kan ha flera fördelar jämfört med konventionella trefasiga elektriska maskiner, som lägre innehåll av övervågor, lägre rippel i vridmomentet och bättre feltolerans. Detta examensarbete involverar omlindning av en trefasig asynkronmaskin till en asymmetrisk sexfasig asynkronmaskin. Lindningsdesignen baseras på simuleringar av en maskinmodell i mjukvara baserat på finita element metoden och metoden kallad the star of the slotsom räknar ut lindnings ritningar. En sexfasig drivlina utvecklas baserat på en existerande kretskorts prototyp som inte fungerar enligt dess ursprunliga specifikationer. Felsökning av prototypen utförs och lösningar till problemen identifieras. Design- och layoutförbättringar för bättre elektromagnetisk kompatibilitet implementeras också. Drivlinan med den elektriska maskinen inkluderad testas och bekräftas fungera enligt dess specifikationer. Hastighetsreglering baserad på indirekt rotorfälts orientering implementeras och testas för den sexfasiga asynkronmaskinen samt även med maskinen kopplad som en standard trefas asynkronmaskin.

A common architecture for electric vehicles is to have two electric machines one each on the front and rear axle. Despite the redundancy, this configuration ensures performance. Being energy efficient is equally important for electric vehicles to deliver a sufficiently high range. Hence, operating a single machine at low to medium torque requirement is desirable. A clutch can be implemented on the front axle and its engagement dynamically controlled to reduce the magnetic drag losses in the front machine. With clutch disengaged, the entire torque will be delivered by the rear machine causing it to heat up quickly. As electric machine and inverter losses are also temperature dependent, this work attempts to derive an optimal torque split strategy between the two machines considering thermal effects. An upper-temperature limit for both electric machine and inverter is imposed for component protection. Thermal models for the electric machine, inverter and coolant circuit are simplified using system identification and model order reduction approach. Dynamic optimal torque split is realized by minimizing the energy loss over the entire drive cycle. Dynamic programming is used to investigate the benefits of including thermal losses and to generate a benchmark solution for optimal torque split strategy. Further, two online controllers are developed, one based on non-linear model predictive control and the other being a static controller with added heuristic rules to prevent temperatures of critical components to exceed the limits. A high-fidelity plant model was developed using VSIM as master and GT-Suite thermal model as slave to compare the performance of these controllers. The results show that it is possible to obtain decent thermal performance of electric motor and inverter with one node lumped parameter thermal model and a five-node lumped parameter model for the coolant circuit. Including thermal dynamics in the controller can constraint the temperature within the limits and give an optimal torque split. The benefit of adding temperature-dependent thermal maps is found to be limited to certain operating regions. The static controller with torque split based on instantaneous power loss also performed well for the given configuration. The major contribution to energy saving was obtained by dynamic disengagement of clutch in the form of reduced magnetic drag losses. / En vanlig arkitektur för elfordon är att ha två elmaskiner en vardera på fram- och bakaxeln. Trots redundansen säkerställer denna konfiguration prestanda. Att vara energieffektiv är lika viktigt för att elfordon ska leverera en tillräckligt hög räckvidd. Det är därför önskvärt att driva en enda maskin med lågt till medelhögt vridmoment. En koppling kan implementeras på framaxeln och dess ingrepp kan styras dynamiskt för att minska de magnetiska motståndsförlusterna i den främre maskinen. Med kopplingen urkopplad kommer hela vridmomentet att levereras av den bakre maskinen vilket gör att den snabbt värms upp. Eftersom förluster av elektriska maskiner och växelriktare också är temperaturberoende, försöker detta arbete härleda en optimal vridmomentsdelningsstrategi mellan de två maskinerna med tanke på termiska effekter. En övre temperaturgräns för både elektrisk maskin och växelriktare är införd för komponentskydd. Termiska modeller för den elektriska maskinen, växelriktaren och kylvätskekretsen förenklas med hjälp av systemidentifiering och modellbeställningsreduktion. Dynamisk optimal vridmomentdelning realiseras genom att minimera energiförlusten under hela körcykeln. Dynamisk programmering används för att undersöka fördelarna med att inkludera termiska förluster och för att generera en benchmarklösning för optimal vridmomentsdelningsstrategi. Vidare utvecklas två online-styrenheter, en baserad på icke-linjär modell för prediktiv styrning och den andra är en statisk styrenhet med tillagda heuristiska regler för att förhindra att temperaturer på kritiska komponenter överskrider gränserna. En högfientlig anläggningsmodell utvecklades med VSIM som master och GT-Suite termisk modell som slav för att jämföra prestandan hos dessa styrenheter. Resultaten visar att det är möjligt att erhålla hyfsad termisk prestanda för elmotor och växelriktare med en termisk modell med en nodklumpad parameter och en femnodsmodell med klumpparametrar för kylvätskekretsen. Att inkludera termisk dynamik i regulatorn kan begränsa temperaturen inom gränserna och ge en optimal vridmomentfördelning. Fördelen med att lägga till temperaturberoende termiska kartor har visat sig vara begränsad till vissa driftsområden. Den statiska styrenheten med vridmomentdelning baserad på momentan effektförlust fungerade också bra för den givna konfigurationen. Det största bidraget till energibesparingen erhölls genom dynamisk urkoppling av kopplingen i form av minskade magnetiska motståndsförluster.

Personliga eldrivna fordon (EV) är ett nytt teknikområde som är på väg att uppnå stort momentum på flera av världens marknader. Eftersom branschen fortfarande ligger i sin linda finns det i nuläget inga tydliga strukturer, som gäller för alla marknader världen över, gällande relationerna mellan aktörer, vilket leder till osäkerheter när det kommer till att ta strategiska beslut. Uppdragsgivaren för denna studie är Hong Kong EV Power Ltd. (EV Power), en Hongkong-baserad leverantör av laddningsstationer för elbilar och relaterade tjänster, som har ambitionen att inträda marknaden på det kinesiska fastlandet inom den närmaste framtiden. Emellertid har EV Power ännu inte bestämt sig vilken stad de vill rikta in sig på i det första skedet. Denna avhandling ämnar formulera en modell som kan användas för att utvärdera och jämföra geografiska marknader med avseende på lämpligheten för ett marknadsinträde av en leverantör av laddningsstationer för elbilar. Dessutom kommer modellen testas på tre städer på kinas fastland (Peking, Shanghai och Shenzhen), med syfte att komma fram till vilken stad som är mest attraktiv för EV Power, samt att utvärdera modellens funktionsduglighet. Sist kommer resultaten från utvärderingen av de tre städerna att tjäna som utgångspunkten för en analys som ämnar ta fram framgångsfaktorer för ett marknadsinträde på kinas fastland. För att uppnå detta har fyra olika datainsamlingsmetoder använts: Först studerades teori, med syfte att få bakgrundskunskap likväl som att få förståelse för specifika faktorer som påverkar ett marknadsinträde som detta. För det andra observerades EV Powers nuvarande verksamhet i Hong Kong, i avsikt att förstå vad som har lett till den framgång som företaget upplevt på sin hemmamarknad. För det tredje intervjuades branschexperter för att få ett perspektiv på branschen som helhet. Sist samlades sekundär data kring de tre städerna in, för att kunna utvärdera de olika faktorerna som ingår i den framtagna modellen. Den slutgiltiga modellen består av fem faktorer som påverkar en stads attraktivitet för ett marknadsinträde av en leverantör av laddningsstationer för elbilar. De identifierade faktorerna är: ’Marknadens tillgänglighet’, ’Kortsiktig efterfrågan’, ’Förväntad marknadsandel’, ’Vinstmarginal’ och ’Långsiktig produktpotential’. Dessa faktorer är i sin tur indelade i subfaktorer som har sina egna uppsättningar av drivare. Efter att ha använt modellen för att utvärdera de tre städerna konstaterades det att Shanghai är den lämpligaste staden för ett marknadsinträde av EV Power, främst på grund av stadens dominans på marknaden för privatanvända elbilar och ett gynnsamt regelverk. Slutligen hittades tre framgångsfaktorer för ett sådant inträde: ’Fokusera på tjänster’, ’Bibehåll partner-relationer’ och ’Inträd tidigt’. / Personal electric vehicles (EV) is an emerging technology that has gained much momentum in several markets during the past decade, and China is currently one of the markets where the growth in EV sales is the highest. Since the industry is still in its infancy, there are currently no clear structures regarding the relationships between different actors that apply to all markets globally, leading to great uncertainty in strategic decisions. The commissioner of this study is Hong Kong EV Power Ltd. (EV Power), a producer of EV supply equipment (EVSE) and related services in Hong Kong, which aspires to enter the Chinese mainland in the near future. However, EV Power has yet to decide which city they want to target first. This thesis aims to formulate a model that can be used to evaluate and compare geographic markets for a market entry by an EVSE company. Furthermore, the model is tested on three cities in Mainland China (Beijing, Shanghai and Shenzhen), in order to derive the most attractive city for EV Power and to evaluate the adequacy of the model. Lastly, with the results from the city evaluation, as a point of departure, success factors for an entry into Mainland China by the commissioning company will be summarized. In order to achieve this objective, four distinct data collection methods have been used: First, theory was studied, in order to gain background knowledge as well as to understand specific factors that impact a market entry decision such as this. Second, EV Power’s current business in Hong Kong was observed, with a view to achieve an understanding of what has led the company to experience success in its home market. Third, Interviews with industry experts were conducted, so as to get a perspective on the industry as a whole. Fourth and last, secondary data for the different cities was collected, for the sake of evaluating them according to the developed model. The final model consists of five main factors that encompass the elements that influence a cities level of attractiveness for entry by an EV charging station supplier. The identified factors are: ‘Market accessibility’, ‘Short-term demand’, ‘Expected market share’, ‘Profit margin’, and ‘Long-term product potential’. These factors are in turn divided into sub factors that have their own set of drivers. Using the model to evaluate the cities, it was found that Shanghai is the most suitable city for a market entry by EV Power, mainly due to its dominance in the market for private EVs and a favourable regulatory environment. Finally, three main success factors, for such a market entry, were found: ‘Focus on services’, ‘Maintain partner relationships’, and ‘Enter early’.

When developing three-phase drives for Electric Vehicles (EVs), it is essential to verify the controller design. This will help in understanding how fast and accurately the torque of the motor can be controlled. In order to do this, it is always better to test the controller using the software version of the motor or vehicle drivetrain than using actual hardware as it could lead to component damage when replicating extreme physical behavior. In this thesis, plant modelling of Permanent Magnet Synchronous Machine (PMSM) and vehicle drivetrain in MATLAB/Simulink for Model Based Design (MBD) is presented. MBD is an effective method for controller design that, if adopted can lead to cost savings of 25%-30% and time savings of 35%-40% (according to a global study by Altran Technologies, the chair of software and systems engineering and the chair of Information Management of the University of Technology in Munich) [1]. The PMSM plant models take effects like magnetic saturation, cross- coupling, spatial harmonics and temperature into account. Two PMSM models in d-q frame based on flux and inductance principles were implemented. Flux, torque maps from Finite Element Analysis (FEA) and apparent inductance from datasheets were used as inputs to the flux- and inductance-based models, respectively. The FEA of PMSM was done using COMSOL Multiphysics. The PMSM model results were compared with corresponding FEA simulated results for verification. A comparison of these PMSM models with conventional low fidelity models has also been done to highlight the impact of inclusion of temperature and spatial harmonics. These motor models can be combined with an inverter plant model and a controller can be developed for the complete model. Low frequency oscillations of drivetrain in EVs lead to vibrations which can cause discomfort and torsional stresses. In order to control these oscillations, an active oscillation damping controller can be implemented. For implementation of this control, a three-mass mechanical plant model of drivetrain with an ABS (Anti-lock Braking System) wheel speed sensor has been developed in this thesis. Analysis of the model transfer function to obtain the pole zero maps was performed. This was used to observe and verify presence of low frequency oscillations in the drivetrain. In order to include the effects of ABS wheel speed sensor and CAN communication, a model was developed for the sensor. / Testning av regulatorernas inställningar med hänsyn till snabbhet och noggrannhet i momentreglering är avgörande i trefasiga drivsystem för elektriska fordon. Oftast är det bättre att simulera i stället för att utföra experimentella tester där komponenter kan skadas på grund av fysisk stress. Detta kallas för Model Based Design (MBD). MBD är an effektiv metod för utformningen av styrningen som kan leda till kostnadsbesparingar på 25%-30% och tidsbesparingar på 35%-40% enligt en studie från Altran Technologies i samarbete med Tekniska universitet i München, TUM. Detta examensarbete behandlar en modell för en synkronmaskin med permanentmagneter (PMSM) samt en modell för drivlinan utvecklad i Matlab/Simulink för MBD. PMSMs modellen inkluderar magnetisk mättnad och tvärkoppling, MMF övervågor och temperatur. Två PMSM modeller har utvecklats. Den första baseras på magnetiskt flöde som erhålls från finita element beräkningar i COMSOL Multiphysics medan den andra bygger på induktanser givna från datablad. En jämförelse av dessa PMSM-modeller med konventionella low fidelity-modeller har också gjorts för att illustrera påverkan temperaturberoende och MMF övervågor. Modellerna kan kombineras med en växelriktarmodell för att utveckla en hel styrenhet. Lågfrekventa oscillationer i drivlinan leder till vibrationer som kan orsaka vridspänningar och försämra komforten i elfordonet. En aktiv dämpningsregulator kan implementeras för att kontrollera spänningarna men en mekanisk drivlinemodell med tre massor och en ABS (anti-lock braking system) hastighetssensor behövs. Den mekaniska modellen har implementerats och analyserats även beaktande en modell för en CAN kommunikationskanal. Oscillationer med låg frekvens kunde observeras i modellen.