This master thesis report has studied several methods to improve the energy consumption of an electric vehicle equipped with two permanent magnet synchronous motors. Two driving torque distribution maps are developed based on efficiency map and load transfer, respectively. The drive torque distribution map based on the efficiency map shows up to 8.94% energy saving. Two regenerative braking strategies are designed and compared. Both strategies have pure regenerative brake at low decelerations and it is controlled by a modified acceleration pedal map. Strategy 1 does not add more regenerative braking when the brake pedal is pressed thus it is simpler while strategy 2 can blend in more motor torque. Rear axle steering is also studied in terms of contribution to energy consumption and an LQR controller is developed to control the vehicle with rear axle steering. / Denna rapport avhandlar ett examensarbete där flera metoder har studerats för att förbättra energikonsumptionen för ett elektriskt fordon med två permanentmagnetsynkrona motorer. Två fördelningskartor för drivande moment är framtagna baserat på effektivitetskartor och lastöverföring. Fördelningskartorna för drivande moment som är baserat på effektivitet visar upp till 8,94% energiminskning. Två olika regenerativa bromsstrategier är framtagna och jämförda. Båda strategierna har ren regeneration vid låga decelerationer och är reglerat genom modifierat gaspedalsmappning. Strategi 1 ger inte mer regeneration när bromspedalen trycks ned och är då enklare medans strategi 2 kan blanda in mer vridmoment från elmotorn. Bakaxelstyrning är också studerat i termer av dess bidrag till energikonsumption samt en LQR regulator är utvecklad för reglering av fordonets bakaxelstyrning.

Due to the increase in demand on freight transportation it becomes necessary to avoid delays to ensure that the goods reach its destination on time. The main factors causing disturbances in the traffic on the mainline is the breakdown of vehicles mainly due to damaged wheels. The damaged wheels are identified through the wheel-rail impact force measurements provided by the wheel impact load detectors (WILD). This calls for the optimal schedule of maintenance of wheelsets and wagons in general. During the maintenance, the officials manually check for defective wheels and the exchange of wheelsets is performed based on the type of damage. The classification of wheel damages plays a vital role in providing ease of damage identification and insights to deduce a strategy for wheelset exchange. In this study, an attempt to classify the damaged wheelsets is done by analysing the wheel-rail impact force data from the wayside detectors. The data from the detectors are acquired from PredgeAB, a Luleå based startup pioneering in providing decision support on optimal maintenance schedules and predictive maintenance of rail wheels. Through their detection and prediction solutions it was observed that of all the wheels marked as damaged by the detectors 10% were undamaged. The source of the deviation in the impact force readings could help Predge make better estimations in damage detection and prediction. In this study, the sources contributing to the deviation is studied using multi-body simulations in GENSYS. A new method for modelling wheel damage is developed to overcome the shortcomings of the software. The findings of this study can then be used appropriately to make classifications of wheel damages. / På grund av den ökade efterfrågan på godstransporter är det nödvändigt attundvika förseningar för att säkerställa att varorna når sin destination i tid. Deviktigaste faktorerna som orsakar störningar i trafiken på huvudlinjen är stopp ispår av fordon, främst på grund av skadade hjul. De skadade hjulen identifierasmed hjälp av mätningar av slagkraft mellan hjul och spår som tillhandahållsav hjulbelastningsdetektorer (WILD). Detta kräver ett optimerat schema förunderhåll av hjulsatser och vagnar i allmänhet. Under underhållet kontrollerartjänstemännen manuellt för defekta hjul och utbytet av hjulsatser utförs baserat på typen av skada. Klassificeringen av hjulskador spelar en viktig roll närdet gäller att underlätta identifiering av skador och ge insikt för att bedöma enstrategi för hjulbyte. I den här studien görs ett försök att klassificera de skadade hjulsatserna genom att analysera data från slagkraften mellan spår ochhjul från detektorer. Uppgifterna från detektorerna hämtas från PredgeAB, enLuleå-baserad uppstartsbolag som är pionjärer för att ge beslutsstöd om optimala underhållsscheman och prediktivt underhåll av järnvägshjul. Genom sinadetekterings- och prediktiva lösningar observerades att 10% av alla hjul märktasom skadade av detektorerna var oskadade. Källan till avvikelsen i slagkraftavläsningarna kan hjälpa Predge att göra bättre uppskattningar när det gällerupptäckning och förutsägelse av skador. I den här studien studeras de källorsom bidrar till avvikelsen med simuleringar av flera kroppar i GENSYS. En nymetod för modellering av hjulskador har utvecklats för att övervinna programvarans brister. Resultaten av denna studie skulle kunna användas på lämpligtsätt för att göra klassificeringar av hjulskador.

Tyre wear is a significant problem on today's road vehicles, particularly for heavy trucks. As the tyre wears, microplastics is released in the air causing long term health issues and environmental pollution. With the introduction of automated vehicles there is a big potential to improve tyre wear of heavy trucks. In this direction, this thesis investigates the fundamentals of motion planning for minimising the lateral tyre wear in cornering for automated articulated vehicles. The trade-off between journey time and tyre wear is analysed. For the simulations, firstly an articulated vehicle model is used from the literature and validated with IPG/TruckMaker. Secondly, a sensitivity analysis is conducted on the articulated vehicle on a couple of parameters. The front cornering stiffness, hitch point, trailer mass and trailer centre of gravity position where the parameters influence on tyre wear is analysed. The results showed that moving the hitch point forward decreases the total tyre wear, increasing mass of the trailer increases tyre wear while the front cornering stiffness and centre of gravity position of the trailer did low to no difference to the total tyre wear. Then, an optimal control problem was configured to investigate the motion planning of an articulated vehicle. Then, the motion planning system is configured to find an optimal feasible trajectory with respect to dynamic and path constraints for the articulated vehicle to minimise lateral wear at a predefined path for fixed journey times. Four case different configurations of the problem are investigated to study the influence of driving style, lateral manoeuvrability allowance, vehicle acceleration capabilities and of the number of steering axles on the tractor. The results showed that motion planning can be used for minimising lateral tyre wear. The case study with largest impact on tyre wear was driving style, where the tyre wear showed significant difference between slow driving and aggressive driving. The second case study showed that wider lateral allowance led to less tyre wear and increasing the acceleration capabilities also decreases lateral tyre wear. The additional steering axle on the truck decreased tyre wear at higher velocities but for lower velocities the difference was negligible. / Däckslitage är ett signifikant problem både ur ett miljöperspektiv och ur ett ekonomiskt perspektiv. Väldigt lite fokus läggs på utsläpp från däck när olika utsläppskällor diskuteras. När transportsamhället rör sig mot automation finns det stora möjligheter att utnyttja automatiserade fordon för att minska däckslitage. Det här examensarbetet undersöker möjligheterna att minimera däckslitage genom ruttplanering för automatiserade lastbilar med en artikulationspunkt. Ett optimeringsproblem formuleras och definieras med två målfunktioner för att undersöka hur det laterala däckslitaget i kurvor kan minimeras utan att förlänga restiden. Ruttplaneringens uppgift är att finna den mest optimala rutten med hänsyn till den fördefinierade vägen, fordonets dynamiska begränsningar och vägens begränsningar. Fyra delstudier genomförs, där körstil, vägbredd, maximal tillåten acceleration och påverkan av en ytterligare styrande axel undersökes. För att genomföra simuleringarna implementeras en bilmodell från litteraturen. Bilmodellen jämförs sedan med ett program för att validera dess noggrannhet och robusthet. Sedan görs en känslighetsanalys med hänsyn till däckslitage på några fordonsparametrar, nämligen artikuleringspunkten, framaxelns kurvstyvhet, placering av släpets tyngdpunkt och släpets vikt. Resultatet påvisade att ruttplanering är en bra metod för att minimera däckslitage, resultatet visade att körstil var en viktig faktor till däckslitage, där aggressiv körstil resulterade i mer slitage. Sedan visades det att vägbredd också hade en stor påverkan, där bredare vägar gav upphov till mindre slitage, och smalare vägar gav upphov till mer slitage. Vid högre tillåtna acclerationsnivåer blev däckslitaget lägre men högre vid lägre accelerationsgränser. När två styrbara axlar styrbara används så påvisades mindre däckslitage mot samma restid som när en axel är styrbar. Sist så visade känslighetsanalysen en stor skillnad på totalt däckslitage i relation till placering av artikuleringspunkten. Högre släpvikt gav också mer slitage medan placering av släpets tyngdpunkt och framaxelns kurvstyvhet gav upphov till låg ändring i totalt däckslitage.

This study focuses on the reliability of railway track in the relation with high loads resulted from wheel damages, where higher (dynamic) vertical wheel loads are expected from trains with damaged wheels. The Swedish Transport Administration (Trafikverket) has monitored and recorded data of rail defects and breaks. This data is important for the risk evaluation and management process, in order to obtain a balance between the maintenance costs and availability and quality of service for the railway transportation. To detect wheel damages in advance, Wheel Impact Loads (WIL) are measured and recorded by Wheel Impact Load Detectors (WILD), which are installed along the Swedish railway network, currently at 29 locations. Additionally, to detect defects and breakages in rails, Ultrasonic Testing (UT) is a common non-destructive testing method used by Trafikverket. In this project, a case study is conducted to examine statistically the frequency of rail defects and rail breaks after trains with high WILs, which exceed 350 kN, continued to operate in a defined area during the winter of 2019/20 at Bodsjön. The case study compares the data of WILD at Bodsjön and UT of the nearby track sections, 211 and 212, over a period of five years, from 2016 to 2020. Rail reliability levels are examined based on the absolute frequencies of rail defects detected by UT and the normalised ones per kilometre of UT-checked track, as well as the severity levels of those rail defects. The severity levels are denoted from the highest to the lowest, as 1a/ 1v/ 1m, 2b and 3i, based on the derailment risks and the priority of maintenance. It is observed that the extremely high WILs in the winter 2019/2020 has coincided with the more severe rail defects found by the following UT in 2020. Furthermore, the dominant rail defect type is found as squats. By studying the frequency of squats and their locations along the defined track sections, it is shown that there is a similar trend in the frequencies of squats and the high WILs. While, the effect of the high WILs’ magnitudes onto the occurrence of squats is undefined. However, the correlation between the frequencies and magnitudes of high WILs and the rail reliability levels could not be determined from this case study due to the limitations in the data collections. The current way of data collections for WILs, wheel damage types and rail defects are discussed for future works. Lastly, the statistics shows that the level of rail reliability of the area defined in the case study is considered as acceptable, considering the recent national levels that have been reported in the annual reports on rail defects. This gives the basis for the possibility of reviewing the permissible power level and proposing a new alert limit value of WIL. Nevertheless, considering the recommendation of The International Union of Railways (UIC) for the international railway sections, the implementation of the increased alert limit of WIL shall be examined carefully, with a future pilot study in railway sections that are not used for international traffic. / Denna studie fokuserar på tillförlitligheten för järnvägsspår i samband med höga laster som orsakas av hjulskador, där högre (dynamiska) vertikala hjullaster förväntas från tåg med skadade hjul. Trafikverket har övervakat och registrerat data om järnvägsfel och avbrott. Dessa uppgifter är viktiga för riskutvärderingen och hanteringsprocessen för att få en balans mellan underhållskostnader och tillgänglighet och kvalitet på järnvägstransportens kvalitet. För att upptäcka hjulskador i förväg, mäts och registreras Wheel Impact Loads (WIL) av Wheel Impact Load Detectors (WILD), som är installerade längs det svenska järnvägsnätet, för närvarande på 29 platser. För att upptäcka defekter och brott i skenor är Ultrasonic Testing (UT) en vanlig icke-destruktiv testmetod som används av Trafikverket.I det här projektet, genomförs en fallstudie för att statistiskt undersöka frekvensen av järnvägsdefekter och rälsavbrott efter tåg med höga WILs, som överstiger 350 kN, fortsatte att köra i ett definierat område under vintern 2019/20 vid Bodsjön. Fallstudien jämför data från WILD vid Bodsjön och UT för de närliggande spåravsnitten, 211 och 212, under en period på fem år, från 2016 till 2020. Järnvägssäkerhetsnivåer undersöks baserat på de absoluta frekvenserna av järnvägsdefekter som upptäcks av UT och de normaliserade per kilometer UT-kontrollerat spår, liksom svårighetsgraden av dessa järnvägsdefekter. Svårighetsgraderna anges från det högsta till det lägsta, som 1a/ 1v/ 1m, 2b och 3i, baserat på urspårningsriskerna och underhållets prioritet.Det observeras att de extremt höga WILs under vintern 2019/2020 har sammanfallit med de allvarligare järnvägsdefekterna som hittades av följande UT år 2020. Vidare återfinns den dominerande järnvägstypstypen som knäböj. Genom att studera frekvensen av knäböj och deras platser längs ett definierat spåravsnitt, visas det att det finns en liknande trend i frekvenserna för knäböj och de höga WILs. Medan effekten av de höga WILs storheter på förekomsten av knäböj är odefinierad. Korrelationen mellan frekvenserna och storheterna för höga WILs och järnvägssäkerhetsnivåerna kunde dock inte fastställas från denna fallstudie på grund av begränsningarna i datasamlingarna. Det nuvarande sättet för datainsamling för WILs, hjulskadetyper och järnvägsdefekter diskuteras för framtida arbeten.Slutligen visar statistiken att nivån på järnvägstillförlitlighet för det område som definieras i fallstudien anses vara acceptabel, med tanke på de senaste nationella nivåerna som har rapporterats i de årliga rapporterna om järnvägsdefekter. Detta ger grunden för möjligheten att granska den tillåtna effektnivån och föreslå ett nytt varningsgränsvärde för WIL. Med tanke på rekommendationen från The International Union of Railways (UIC) för de internationella järnvägssektionerna, ska genomförandet av den ökade varningsgränsen för WIL undersökas noggrant, med en framtida pilotstudie i järnvägssektioner som inte används för internationell trafik.

The problem of fleet design and fleet modelling; for decades problems regarding determining fleet sizes and optimized routing problems have formed the groundwork into the fleet design and fleet optimization for a wide range of business sectors. In most of these problems only single entities or fixed design resources are optimized for a certain route and delivery objective based on minimizing operational costs. In the naval industry, there has been a growing need for numerical methods that are able to predict what kind of fleets, in terms of size and capabilities, would be suited to achieve certain operational needs. Further than that, for shipbuilders and designers, what kind of design requirements the individual vessel platforms in such a fleet must contain constitutes the bridge in translating operational needs to ship design and system integration requirements. Especially in an era where technology advances more quickly than it takes to design a naval vessel, creating tools that are able to predict something about future fleet resilience could become an effective asset for future naval fleet development. For this, studies that contribute to developing methods that can evaluate the combined effect of individual vessel platforms from a fleet perspective are still fairly limited. The overall goal of this study was to determine how the development and application of fleet modelling tools can contribute to designing naval fleets that are more robust against future threats and missions. The objective was to extend and build on a fleet modelling method based on Systems Engineering, that is able to generate fleet compositions and produce basic individual platform design requirements for early-stage design phases of naval fleets through scripted naval scenario's. The aim was to construct a functional numerical simulation model through Mixed Integer Linear programming and extend the abilities of the method to be able to include 'future' technologies, with UXV's receiving the main focus. The overall potential and results that the numerical model produces are interesting, through an optimization process it is able to build a fleet from a wide range of platform choices and deliver basic platform design requirements. Actual combat performance of the fleets that are generated, is debatable and needs to be further investigated and tested/verified through different means. The conclusion from the study is that to design future resilient fleets, more research and development is needed in the area of naval fleet modelling and simulation since the functionality of tools available can not overcome the amount of uncertainty that the future brings. Besides that, the method under review does make it able to generate interesting fleet combinations that could spark new ideas on how we could regard the future potential of uprising technology and their combined capabilities with naval vessel platforms. / Problemet med flottdesign och flottmodellering; i årtionden har problem med att bestämma flottans storlek och optimerade routingproblem bildat grunden för flottans design och flottans optimering för ett brett spektrum av affärssektorer. I de flesta av dessa problem är mätvärden för enkel design eller fasta fartyg optimerade för en viss rutt och antal hamnar baserat på minimering av driftskostnader. Inom marinindustrin har det funnits ett växande behov av numeriska metoder som kan förutsäga vilken typ av flotta, när det gäller storlek och kapacitet, som skulle vara lämplig för att möta vissa operativa behov. För varvsbyggare och konstruktörer fungerar dessutom att tillskriva designkrav till enskilda fartygsplattformar i en sådan flotta som bron som översätter operativa behov till krav på fartygsdesign och systemintegration. Särskilt i en tid där tekniken går snabbare än vad som krävs för att utforma ett marinfartyg kan skapandet av verktyg som kan förutsäga motståndskraften hos en framtida flotta vara en effektiv tillgång för framtida marinutveckling. För detta är studier som bidrar till att utveckla metoder som kan utvärdera den kombinerade effekten av enskilda fartygsplattformar ur ett flottperspektiv fortfarande ganska begränsade. Det övergripande målet för denna studie var att avgöra hur utvecklingen och tillämpningen av verktyg för modellering av flottor kan bidra till att utforma marinflottor som är mer robusta mot framtida hot och uppdrag. Målet var att utöka och bygga på en flottmodelleringsmetod baserad på Systems Engineering, som kan generera flottanheter och producera grundläggande individuella plattformskrav för designfasen i de tidiga stadierna av marina flottar genom scenarier för manusskrivning. Syftet var att konstruera en funktionell numerisk simuleringsmodell genom Mixed Integer Linear Programmering och utöka metodens förmåga för att kunna inkludera 'framtida' teknologier, med UXV: er som huvudfokus. Den övergripande potentialen och resultaten som den numeriska modellen ger är intressanta, genom en optimeringsprocess kan den bygga en flotta från ett brett spektrum av plattformsval och leverera grundläggande krav på plattformsdesign. Den faktiska stridsprestandan för de genererade flottorna kan inte bedömas och måste undersökas vidare och testas / verifieras med olika metoder. Studien drar slutsatsen att utformning av framtida motståndskraftiga flottor kräver mer forskning och utveckling inom marinmodellering och simulering, eftersom funktionaliteten hos nuvarande tillgängliga verktyg inte kan övervinna osäkerheten i framtiden. Förutom det gör metoden under granskning det möjligt att generera intressanta flottkombinationer som kan utlösa nya idéer om hur vi kan betrakta den framtida potentialen för upprorsteknologi och deras kombinerade kapacitet med sjöfartygsplattformar.

A conceptual design of an innovative two-axle lightweight railway vehicle for commuter services is carried out at KTH Railway Group. An active wheelset steering is introduced to improve the curving performance of the vehicle, which is one of the critical performance requirements. This thesis aims to improve the steering performance of the active wheelset steering. Look-up tables for estimating time-varying wheel-rail contact parameters are introduced to supervise a simple PID controller of the active steering system in order to improve steering performance. The look-up table (LUT) estimation is focused on time-varying wheel-rail contact parameters, including creep coefficients and contact patch variables due to their direct influence on curving performance and lateral stability of the wheelset. As a result, the estimated longitudinal unit creep forces (UCF) have the potential to supervise the gains determination of PID controller because it can appropriately distinguish running conditions. The estimation of longitudinal UCF is achieved by the combination of the results from the LUT of creep coefficients and the LUT of contact patch variables. The result from longitudinal unit creep force estimation is shifted to the first quadrant to use as critical gain in the Ziegler-Nichols tuning method for the PID controller. The critical oscillation period for PID tuning can be expressed as a function of vehicle speed. Consequently, the PID controller for the active steering system uses time-varying gains with real-time tuning. The proposed control system for active wheelset steering is validated with nine running conditions using SIMPACK and MATLAB/Simulink co-simulation. The proposed control system provides a stable wheelset lateral displacement control regardless of the running condition. The active steering system significantly reduces wheel-rail wear, which demonstrates the effectiveness of the proposed active steering system. / KTH:s Järnvägsgruppen utvecklar en konceptuell design av ett innovativt, två-axligt, lättvikts järnvägsfordon för tunnelbana eller pendeltåg. En aktiv hjuparsstyrning introduceras för att förbättra kurvtagningsförmågan hos fordonet, vilket är ett av de kritiska prestandakraven hos dessa fordon. Det här examensarbetet har som målsättning att förbättra styrningsprestandan av den aktiva hjulsatsstyrningen. För att uppskatta tidsvarierande hjul-rälskontaktparametrar introduceras pre-definierade tabeller (LUT) som en övervakning av en enkel PID-kontroll för det aktiva styrningssystemet, för att förbättra styrprestandan. Uppskattningen som baseras på tabellen fokuserar på tidsberoende hjul-rälsparametrar, inklusive krypkoefficienter och kontaktytans storlek och form. Dessa variabler är i fokus på grund av deras direkta effekt på kurvtagningsförmågan och den laterala stabiliteten hos hjulparet. Den uppskattade longitudinala enhets krypkraften (UCF) har potential att bestämma förstärkningen hos PID-kontrollen på grund av att den, på ett lämpligt sätt, kan skilja mellan olika körtillstånd. Uppskattningen av longitudinell UCF uppnås genom en kombination av resultat för krypkoefficienter och kontaktytavariabler i LUT. Resultaten från den longitudinella UCF-uppskattningen skiftas till den första kvadranten för att användas som kritisk förstärkning i Ziegler-Nichols justeringsmetod för PID-kontroller. Den kritiska oscillationsperioden för PID-justering kan utryckas som en funktion av fordonets hastighet. Utgående från detta använder PID-kontrollen tidsvarierande förstärkning med realtidsjustering för den aktiva styrningen. Det föreslagna kontrollsystemet valideras mot nio körtillstånd med hjälp av SIMPACK och MATLAB/Simulink-simuleringar. Det föreslagna kontrollsystemet tillhandahåller en stabil lateral förflyttning av hjulparet oberoende av körtillstånd. Det aktiva styrsystemet reducerar hjul-räls slitaget signifikant, vilket demonstrerar effektiviteten hos det framtagna aktiva styrsystemet.

The evolution of electrification and autonomous driving on automotive leads to the increasing complexity of the in-vehicle electrical network, which poses a new challenge for testers to do troubleshooting work in massive log files. This thesis project aims to develop a predictive technique for anomaly detection focusing on user function level failures using machine learning technologies.\\ Specifically, it investigates the performance of point anomaly detection models and temporal dependent anomaly detection models on the analysis of Controller Area Network (CAN) data obtained from software-in-loop simulation. For point anomaly detection, the models of Isolation forest, Multivariate normal distribution, and Local outlier factor are implemented respectively. For temporal dependent anomaly detection, the model of an encoder-decoder architecture neural network using Long Short-Temporal Memory (LSTM) units is implemented, so is a stacking hybrid detector in the combination of LSTM Encoder and Local outlier factor.\\ With a comparison of the comprehensive performance of the proposed models, the model of LSTM AutoEncoder is selected for detecting the anomalies on sequential data in CAN logs. The experiment results show promising detection performance of LSTM AutoEncoder on the studied functional failures and suggest that it is possible to be deployed in real-time automated anomaly detection on vehicle systems. / Utvecklingen av elektrifiering och autonom körning på fordon leder till den ökande komplexiteten i fordonets elektriska nätverk, vilket utgör en ny utmaning för testare att göra felsökningsarbete i massiva loggfiler. Detta avhandlings syftar till att utveckla en förutsägbar teknik för detektering av avvikelser med fokus på användarfunktionsnivåfel med maskininlärningstekniker.\\ Specifikt undersöker den prestandan hos punktavvikelsedetekteringsmodeller och tidsberoende anomalidetekteringsmodeller på analysen av data från Controller Area Network (CAN) erhållen från simulering av mjukvara in-loop. För detektion av punktavvikelser implementeras modellerna för Isolation forest, Multivariate normal distribution och Local outlier factor. För temporär beroende anomalidetektering implementeras modellen för ett kodnings-avkodningsarkitekturneuralt nätverk som använder Long Short-Temporal Memory (LSTM) -enheter, så är en stapling hybriddetektor i kombination med LSTM Encoder och Local outlier factor.\\ Med en jämförelse av den omfattande prestandan hos de föreslagna modellerna väljs modellen för LSTM AutoEncoder för att detektera avvikelser på sekventiell data i CAN-loggar. Experimentresultaten visar lovande detektionsprestanda för LSTM AutoEncoder på de studerade funktionella misslyckandena och föreslår att det är möjligt att distribueras i realtid automatiserad anomalidetektering på fordonssystem.

In early design phase for new hybrid electric vehicle (HEV) powertrains, simulation isused for the estimation of vehicle fuel consumption. For hybrid electric powertrains,fuel consumption is highly related to powertrain efficiency. While powertrainefficiency of hybrid electric powertrain is not a linear product of efficiencies ofcomponents, it has to be analysed as a sequence of energy conversions includingcomponent losses and energy interaction among components.This thesis is aimed at studying the energy losses and flows and present them in theform of Sankey diagram, later, an adaptive energy management system is developedbased on current rule-based control strategy. The first part involves developing energycalculation block in GT-SUITE corresponding to the vehicle model, calculating allthe energy losses and flows and presenting them in Sankey diagram. The secondpart involves optimizing energy management system control parameters according todifferent representative driving cycles. The third part involves developing adaptiveenergy management system by deploying optimal control parameter based on drivingpattern recognition with the help of SVM (support vector machine).In conclusion, a sturctured way to generate the Sankey diagram has been successfullygenerated and it turns out to be an effective tool to study HEV powertrain efficiencyand fuel economy. In addition, the combination of driving pattern recognition andoptimized control parameters also show a significant potential improvement in fuelconsumption. / Under den tidiga utvecklingsfasen av nya elektrifieradedrivlinor for hybridapplikationer (HEV) används simulering för uppskattning avfordonets bränsleförbrukning. För dess drivlinor är bränsleförbrukningen i hög gradkopplad till drivlinans verkningsgrad. Även om drivlinans verkningsgrad inte ären linjär prokukt av komponenternas verkningsgrad behöve rden analyseras somen sekvens av energiomvandlingar, inklusive förluster och energipåverkan mellankomponenter.Detta examensarbete syftar till att undersöka energiförluster och flöden samtpresentera dessa i form av sankey diagram. Senare utvecklas ett anpassningsbartenergihanteringssystem baserat på nuvarande regelbaserad kontrollstrategi. Deninledande delen involverar utvecklandet av energianalys i GT-SUITE som motsvararfordonsmodellen, beräkningar av totala energiförluster och flöden samt presentationav dessa i ett sankey diagram. Den andra delen innefattar optimering avenergihanteringssystems kontrollparametrar enligt olika representativa körcykler.Den tredje delen involverar utveckling av anpassningsbara energihanteringssystemgenom användning av optimala kontrollparameterar baserad på detektering avkörbeteende med hjälp av SVM ( stödvektormaskin).Slutligen, ett strukturerat sätt att generera sankey diagrammet har med framgånggenererats och visat sig vara ett effektivt verktyg för studier av HEV drivlinorseffektivitet och bränsleekonomi. Dessutom visar kombinationen av detektering avkörbeteende och optimerade kontrollparametrar på en markant potentiell förbättringi bränsleförbrukning.

High-Performance Marine Craft (HPMC) is a complex system confronted by the stochastic nature of the waves challenging the safety of life at sea. The personnel aboard these craft are vulnerable to detrimental conditions, in fact, limiting the system’s performance evoking the significance of the Human Factors Integration (HFI) in the design and operation of these craft. The risks related to the work environments at sea have inadequately been investigated. A consistently identified fact is that the exposure to work environments containing vibration and repeated shock elevates the risk of adverse effects on human health and performance. In the event that the exposure risk is known, the situation can be managed by the operators and the legislated health and safety demands can be achieved by the employer. Moreover, when quantification of the exposure-effect relationships is potential, human factors, in terms of health and performance, can be integrated into HPMC design and operation. However, the knowledge is limited about the adverse health and performance effects among the High-Performance Marine Craft Personnel (HPMCP), the factors causing theses effects and their relationships. The thesis presents a holistic approach for the integration of human factors, in terms of health and performance, into HPMC design and operation. A research program has been designed branching the design and operational requirements of HPMC concerning HFI. A method is introduced for a real-time crew feedback system, which monitors and characterizes vibration and shock conditions aboard HPMC, enabling determination of the risk of acute injuries due to the high-intensity instantaneous impact exposure and the acquired risk of adverse health and performance effects due to the accumulated vibration exposure. This brings forth the requirement of epidemiological studies in order to strengthen the exposure-effect relationships. Therefore, web-based questionnaire tools are developed, validated and pilot tested for cross-sectional and longitudinal investigation of health and performance in HPMCP. The work exposure is measured aboard HPMC in terms of vibration and investigated in relation to the adverse health and performance event onsets, and the ride perception of the personnel aboard. The introduced method for the real-time crew feedback is capable of informing the exposure risk in terms of human health and performance. The questionnaire tools are feasible for epidemiologically surveying HPMCP and similar populations providing data for investigating adverse health and performance effects, risk factors and their relationships. Promising trends are observed between the quantified work exposure and the health and performance onsets, and the human perception. The work will be continued to identify the exposure-effect relationships facilitating better use of the existing standards, supporting ongoing development of the existing standards and providing information to draw appropriate design and operational limits in rules and regulations. / Högprestandafartyg (HPMC) utgör komplexa tekniska system där sjösäkerheten i den stokastiska vågmiljön är en utmaning. Besättningen ombord utgör många gånger den begränsande faktorn för systemets prestanda vilket betonar betydelsen av att integrera olika aspekter av människan som systemkomponent (Human factors integration, HFI), vid så väl projektering, konstruktion som under driftsfasen. Riskerna vid arbete till sjöss är inte fullt ut kartlagda. Vad som står klart är dock att exponering för vibrationer och upprepade stötar ökar risken för att hälsan såväl som arbetets kvalité påverkas menligt. Om riskerna med exponeringen var kända skulle besättning i sitt handhavande kunna agera så att riskerna hålls på acceptabla nivåer och att arbetsgivaren uppfyller kraven i arbetsmiljö- och säkerhetslagstiftning. Dessutom, om riskrelationen mellan exponering och följder för hälsan och arbetsförmågan kan kvantifieras så öppnas en reell möjlighet att integrera human factors i både konstruktions- och driftsfasen. För närvarande är dock kunskapen begränsad om vilka negativa effekter på hälsa och arbetsförmågan som förekommer hos besättningar till HSMC, vilka faktorer som leder till dessa effekter och hur relationen mellan dessa ser ut.   Avhandlingen presenterar ett holistiskt angreppsätt för att integrera human factors, i termer av hälsa och arbetsförmåga, vid konstruktion och drift av högprestandafartyg. Ett forskningsprogram har utformats för att klargöra konstruktions- och driftskrav för HPMC avseende HFI. En metod för att övervaka och i realtid karaktärisera stöt- och vibrationsförhållandena ombord introduceras för att möjliggöra bedömning av risken för akuta skador till följd av enstaka kraftiga genomslag, risken för nedsatt arbetsförmåga under pågående verksamhet samt risken för negativa hälsoeffekter till följd av ackumulerad stöt- och vibrationsexponering.   Behovet av epidemiologiska studier för att klargöra exponeringens relation till hälsa och arbetsprestation blir i det här sammanhanget tydligt. Därför har nätbaserade enkätverktyg utvecklas, valideras och pilottestas för tvärsnitts- och longitudinella studier av besättningars hälsa och arbetsprestation. Exponeringen mäts med accelerometrar och studeras i relation till besättningarnas hälso- och prestandastatus samt den upplevelse av exponeringen som de rapporterar via enkäterna. Metoden för realtidsåterkoppling av exponeringsnivån kan informera besättningen om hälsorisker och prestationsnedsättning. Enkätverktygen kan användas för datainsamling till epidemiologiska studier i populationer, som t.ex. besättningar till högprestanda fartyg, för att undersöka arbetssituationens inverkan på hälsa och arbetsprestation, riskfaktorer samt relationen dem emellan. Inledande studier påvisar trender mellan kvantitativa mått på exponering och besättningars hälsostatus såväl som mellan uppmätt och upplevd exponering.   Det fortsatta arbetet siktar mot att identifiera och kvantifiera relationerna mellan exponeringen och dess påverkan på hälsa och prestation. Därmed kan man bättre utnyttja befintlig standard, stödja den pågående utvecklingen av befintlig standard och bidra till att sätta relevanta gränser i regelverk och lagstiftning som styr konstruktion och handhavande av högprestandafartyg. / <p>QC 20180305</p>

The Life Cycle Energy Optimisation (LCEO) methodology aims at finding a design solution that uses a minimum amount of cumulative energy demand over the different phases of the vehicle's life cycle, while complying with a set of functional constraints. This effectively balances trade-offs, and therewith avoids sub-optimal shifting between the energy demand for the cradle-to-production of materials, operation of the vehicle, and end-of-life phases. This work further develops the LCEO methodology and expands its scope through three main methodological contributions which, for illustrative purposes, were applied to a vehicle sub-system design case study. An End-Of-Life (EOL) model, based on the substitution with a correction factor method, is included to estimate the energy credits and burdens that originate from EOL vehicle processing. Multiple recycling scenarios with different levels of assumed induced recyclate material property degradation were built, and their impact on the LCEO methodology's outcomes was compared to that of scenarios based on landfilling and incineration with energy recovery. The results show that the inclusion of EOL modelling in the LCEO methodology can alter material use patterns and significantly effect the life cycle energy of the optimal designs. Furthermore, the previous model is expanded to enable holistic vehicle product system design with the LCEO methodology. The constrained optimisation of a vehicle sub-system, and the design of a subset of the processes which are applied to it during its life cycle, are simultaneously optimised for a minimal product system life cycle energy. In particular, a subset of the EOL processes' parameters are considered as continuous design variables with associated barrier functions that control their feasibility. The results show that the LCEO methodology can be used to find an optimal design along with its associated ideal synthetic EOL scenario. Moreover, the ability of the method to identify the underlying mechanisms enabling the optimal solution's trade-offs is further demonstrated. Finally, the functional scope of the methodology is expanded through the inclusion of shape-related variables and aerodynamic drag estimations. Here, vehicle curvature is taken into account in the LCEO methodology through its impact on the aerodynamic drag and therewith its related operational energy demand. In turn, aerodynamic drag is considered through the estimation of the drag coefficient of a vehicle body shape using computational fluid dynamics simulations. The aforementioned coefficient is further used to estimate the energy required by the vehicle to overcome aerodynamic drag. The results demonstrate the ability of the LCEO methodology to capitalise on the underlying functional alignment of the structural and aerodynamic requirements, as well as the need for an allocation strategy for the aerodynamic drag energy within the context of vehicle sub-system redesign. Overall, these methodological developments contributed to the exploration of the ability of the LCEO methodology to handle life cycle and functional trade-offs to achieve life cycle energy optimal vehicle designs. / Livscykelenergioptimerings-metodologin (LCEO) syftar till att hitta en designlösning som använder en minimal mängd av energi ackumulerat över de olika faserna av en produkts (i detta arbete i formen av ett fordon) livscykel, samtidigt som den uppfyller en förutbestämd uppsättning funktionella begränsningar. Genom detta kan avvägningar balanseras effektivt, och därmed undviks suboptimala förskjutningar mellan energibehovet för vagga-till-produktion av material, fordonets användningsfas samt hantering av det uttjänta fordonet, på engelska kallad End-Of-Life (EOL). Detta arbete vidareutvecklar LCEO-metodologin och utvidgar dess omfattning genom tre huvudsakliga metodologiska bidrag, som, för illustrativa syften, har applicerats på en fallstudie av ett fordons sub-systemdesign. En EOL-modell baserad på substitution med korrigeringsfaktorer, är inkluderad för att uppskatta energikrediter och bördor som härrör från hanteringen av det uttjänta fordonet. Flera olika scenarier som beskriver återvinning med olika nivåer av antagen degradering av egenskaper hos de återvunna materialen har definierats, och deras respektive LCEO utfall har jämförts med motsvarande resultat för scenarier baserade på deponering och förbränning med energiåtervinning. Resultaten visar att införandet av en EOL-modell i LCEO-metodologin kan ändra flöden och mönster kring materialanvändning och har en signifikant påverkan på den totala livscykelenergin i de optimala fordonsdesignen Då valet av EOL-modell har signifikans för LCEO utfallet, har de föregående, statiska modellerna kompletterats med en utvidgning mot en mer holistisk systemstudie utifrån LCEO. I denna utvidgning studeras frågor kring optimerade produktsystem, framförallt avseende en delmängd av EOL processernas parametrar som har inkluderats i form av kontinuerliga designvariabler med antagna barriärfunktioner som modellerar deras genomförbarhet. Resultaten visar att LCEO kan användas för att finna den optimala designen av en fordonskomponent tillsammans med dess associerade, ideala, syntetiska EOL-scenario. Dessutom demonstreras metodens förmåga att identifiera de underliggande mekanismer som möjliggör den optimala lösningens avvägningar. För att utöka komplexiteten i de ansatta funktionella begränsningarna har även form-relaterade variabler och aerodynamiska motståndsberäkningar tagits med. I det här fallet används krökningen på den studerade fordonskomponenten som ytterligare en variabel i LCEO analyser, med dess inverkan på det aerodynamiska motståndet och i och med detta variationer i användningsfasens energibehov. I detta fallet har det aerodynamiska motståndet tagits med i analysen genom uppskattning av motståndskoefficienten av en fordonskomponent framtagen genom strömningsmekaniska beräkningar. Denna uppskattning används sedan för att modellera den energi som krävs av fordonet för att övervinna det aerodynamiska luftmotståndet. I detta sammanhang visas också på behovet av en strategi för allokering av den aerodynamiska motståndsenergin hos en sub-komponent i relation till helheten, när fokus ligger på design av ett sub-system hos ett fordon. Resultaten visar att LCEO beskriver den underliggande funktionella synergin mellan de ansatta strukturella och de aerodynamiska kraven. Detta arbete bidrar till att LCEO utvecklas i flera olika avseenden som utgör väsentliga steg mot en pro-aktiv metod som kan hantera livscykel- och funktionella avvägningar i en optimal fordonsdesign ur ett livscykelenergiperspektiv.