Dynamic wireless power transfer as an electric vehicle recharging system on A4 highway

The Battery Electric Vehicle usage has always been the vector of cutting edge technology used in everyday contexts with light duty vehicles. The same cannot be said regarding infrastructure development, that should follow the same path of vanguard as the vehicles are doing. Exploring novel recharging methods can be a new chapter in the implementation of said vehicles overcoming the difficulties that this practice can show. The Dynamic Wireless Power Transfer can be considered the next technological step to implement in order to reset the so called "range anxiety" and boost the usage of EVs even for long trips, even longer than the ones promised by the manufacturer. This thesis work aims to analyze the feasibility of said recharging system in a highway environment in Italy, looking at the best solutions that the market could provides us with and analyzing the best parameters to apply in order to succeed in our assumptions. The system should not only maintain the State Of Charge in entrance on the vehicle but also recharge it giving it a higher amount of energy than the amount it consumes. The environment chosen is the A4 highway which is one of the most busy road infrastructures in Italy. The first chapter deals with the description of the literature that was at the forefront of this research building the basis of knowledge guiding the decisions and the considerations. The second chapter talks about the environment in which this system would be implemented with its characteristics and also the driving simulation with a benchmark vehicle on that same road stretch. Then the following chapter will be focused on sizing and designing the recharging system with predetermined parameters imposed to keep the infrastructure as realistic as possible, in order to give a genuine sight at the whole working composition. At the end we will analyze and discuss the obtained results to see if they are acceptable for our final goal and how they impact the vehicle's trip with respect of the scenario in which the system is not implemented. The use of this kind of recharging system can be the turning point of how we perceive the usage of EVs as we know it today, leading us to an environment in which the recharging procedure is not a driver's responsibility anymore but could be completely automatized and out of user care.

L'utilizzo di Veicoli Elettrici a batteria è sempre stato il vettore per l'introduzione di soluzioni tecnologiche all'avanguardia nel mondo dei veicoli per l'uso quotidiano. Lo stesso non può essere detto per le infrastrutture che li accolgono, le quali dovrebbero seguire lo stesso tracciato di avanguardia dei veicoli stessi. L'esplorazione di nuovi metodi di ricarica può rivelarsi un nuovo capitolo nell'implementazione di massa di questi veicoli superando le difficoltà che la pratica può mostrare. Il Dynamic Wireless Power Transfer può essere considerato il passo successivo da implementare per far sì che la cosìdetta "ansia da autonomia" possa essere eliminata e dare una spinta all'utilizzo di veicoli elettrici per viaggi lunghi anche che superino la loro autonomia dichiarata. Questa tesi ha come obiettivo quello di analizzare la fattibilità di questo sistema di ricarica in un ambiente autostradale italiano, guardando alle migliori soluzioni che il mercato possa offrire e analizzando i parametri migliori da applicare così da raggiungere gli obiettivi prefissati. Il sistema dovrebbe, non solo mantenere lo stato di carica del veicolo, bensì dovrebbe ricaricarlo durante il viaggio, fornendogli più energia di quanta ne consumi. L'ambiente scelto è l'autostrada A4 nel nord Italia, che rappresenta una delle infrastrutture di trasporto più affollate. Il primo capitolo parla della descrizione del sistema fornendo una visione d'insieme data da articoli scientifici che trattano del sistema così da fornire le basi su cui si costruranno tutte le decisioni e considerazioni successive. Il secondo capitolo tratta dell'ambiente in cui verrebbe installato questo sistema di ricarica, descrivendone caratteristiche e anche simulando un ciclo guida con un veicolo d'esempio che ci mostra il suo comportamento su quel tratto. Il capitolo successivo è incentrato sulla scelta e la definizione dei parametri del sistema con valori predeterminati per mantenenre l'infrastruttura più realistica possibile, così da fornire uno sguardo concreto alla composizione operativa. Al termine saranno analizzati e discussi i risultati ottenuti per verificare se sono accettabili per l'obiettivo finale prefissato e come impattano sul comportamento finale nel veicolo rispetto allo scenario in cui questo sistema non è implementato. L'utilizzo sistematico di questo tipo di sistemi di ricarica può essere il punto di svolta di come si percepisce l'utilizzo dei veicoli elettrici rispetto a quanto si faccia oggi, procedendo verso un ambiente in cui la procedura di ricarica non è più una responsabilità e preoccupazione del guidatore utente ma una procedure completamente automatizzata.