Infraestructura De Vehículos Eléctricos

Automatic charging of electric vehicles – infrastructure aspects

Carola Svenningsson

XR-EE-ETK 2009:006

Stockholm, Sweden 2009

ii

Abstract

The environmental issues are very much in the focus of the international debate. Reducing the emissions of greenhouse gases has a big priority. As the transport sector is a major contributor to these emissions, there are a lot of pressure on the auto manufacturers to produce vehicles that are more eco-friendly. As a consequence many of the big auto makers intend to introduce different types of hybrid electric vehicles, plug-in hybrid electric vehicles and all-electric vehicles.

This thesis investigates the infrastructural aspects of an automatic charging system for the different electrical vehicles (EVs). It is still early, and there are few EVs on the road, so there is not a lot of experience of how charging works. A literature study and interviews were made to penetrate the topic. There are a lot happening in this field right now, many regional projects are taking off. As a first step charging posts will be erected in the bigger cities. However the automatic, inductive charging system is the way of the future.

Right now the biggest problem with a speedy introduction of EVs is the lack of vehicles available on the market and the cost of batteries (in the order of 150 000 SEK for a plug-in hybrid electric vehicle). When these problems are solved then the charging possibility will be crucial for promoting EVs. The simplicity of an automatic, inductive charging system makes it very desirable. The system transmits power to a stationary vehicle, making it possible to charge the vehicle even at a traffic light. In a city-environment the system, that is buried in the ground and mounted under the car, solves the problem of where to place the charging spots.

In the end of the report there are calculations of the costumer price for different investment costs, actual charging time and payback time.

Keywords: Electric vehicles, Automatic charging systems, Cost benefit analysis, SWOT analysis iii

iv

Sammanfattning

Just nu är miljön i fokus för den internationella debatten, att minska utsläppen av växthusgaser är av högsta prioritet. Då transportsektorn står för stora delar av dessa utsläpp är pressen stor på biltillverkarna att producera mer miljövänliga fordon. Till följd av detta planerar många av de stora biltillverkarna att introducera olika typer av hybridfordon, laddhybrider och elfordon.

I detta arbete har infrastrukturaspekterna för ett automatisk (induktivt) laddsystem för olika typer av elfordon undersökts. Det är fortfarande tidigt och det finns få elfordon på vägarna, så erfarenheten av hur laddningen fungerar är begränsad. För att tränga in i ämnet gjordes först en litteraturstudie och flera interjuver. Just nu händer det mycket inom detta område, många lokala projekt ligger i startgroparna. Som ett första steg sätts det upp laddstolpar i större städer. Men det automatiska, induktiva laddsystemet är framtidens lösning.

Det största hindret för en snabb marknadsintroduktion av elfordon är just nu tillgången på fordon och kostnaden för batterierna, för laddhybrider är den i storleksordningen 150 000 kronor. När dessa problem är lösta kommer laddmöjligheterna att vara avgörande för introduktionen av elfordonen. Enkelheten hos detta automatiska, induktiva laddsystem gör det eftertraktat. Systemet överför energin till ett stillastående fordon, detta gör det möjligt att till och med ladda fordonet vid ett trafikljus. I storstadsmiljön löser systemet, som ligger nergrävt i gatan och sitter fast under bilen, problemet med var man skall placera laddningsplatserna.

I slutet av rapporten finns det beräkningar av konsumentpriset för olika investeringskostnader, beläggning samt payback tider.

v

vi

Acknowledgements

I would like to thank my supervisors Göran Engdahl (KTH), Stefan Larsson (Vattenfall) and Bertil Nygren (ABB), they have all contributed with feedback, encouragement, guidance and their experience. I would also like to thank my co-workers at ABB, Corporate Research in Västerås for the warm welcome and the inspiring work environment. I had some interesting talks with Per Hultén in Uppsala, Sara-Linnéa Andersson in Gothenburg, Linnea Viklund in Västerås and Martin Rörby in Stockholm. I apprised all that have taken the time to answer my questions, especially Sten Bergman (Elforsk), Mohammed Rashid (Västerås Stad) and Laila Palmér-Johansson (Posten AB, Norsborg) for details on vehicles.

vii

viii

Table of Contents

Abstract ..................................................................................................................................... iii

Sammanfattning ......................................................................................................................... v

Acknowledgements .................................................................................................................. vii

List of Figures ........................................................................................................................... xi

List of Tables ........................................................................................................................... xiii

Glossary ................................................................................................................................... xiv

1 Introduction ............................................................................................................................. 1

1.1 Background ...................................................................................................................... 1

1.2 Purpose & Aim ................................................................................................................. 2

1.3 Scope and Delimitations ...................................................................................................

...