Automotive Engineering Commons^™

Study Of Eco-Driving And Charging Planning In Connected And Automated Vehicles Environment, Pradeep Bhat

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

In this dissertation, the development of eco-driving and charging planning algorithms in the connected and automated vehicle environment (CAV) are presented. CAV technologies provide opportunities for potential energy savings and efficiency improvement of transportation networks, which are explored through multiple research tasks in this study.

The objective of the first study presented in Chapter 2 is to reduce vehicle dynamic losses and required tractive force while completing trip distance within a given travel time. Sequential Quadratic Programming method is employed for this nonlinearly constrained optimization problem. The validation result illustrates the benefits of optimal velocity trajectories. The objective of the …

Human Tracking Function For Robotic Dog, Andrew Sharkey

Williams Honors College, Honors Research Projects

With the increase the increase in automation and humans and robots working side by side, there is a need for a more organic way of controlling robots. The goal of this project is to create a control system for Boston dynamics robotic dog Spot that implements human tracking image software to follow humans using computer vision as well as using hand tracking image software to allow for control input through hand gestures.

Are Ride-Hailing Services Safer Than Taxis? A Multivariate Spatial Approach With Accomodation Of Exposure Uncertainty, Guocong Zhai, Kun Xie, Hong Yang, Di Yang

Civil & Environmental Engineering Faculty Publications

Despite many research efforts on ride-hailing services and taxis, limited studies have compared the safety performance of the two modes. A major challenge is the need for reliable mode-specific exposure data to model their safety outcomes. Moreover, crash frequencies of the two modes by injury severities tend to be spatially and inherently correlated. To fully address these issues, this study proposes a novel multivariate conditional autoregressive model considering measurement errors in mode-specific exposures (MVCARME). More specially, a classical measurement error structure is used to accommodate the uncertainty of mode-specific exposures estimated, and a multivariate spatial specification is adopted to capture …

Neuroevolution And Machine Learning Research Applied To Connected Automated Vehicle And Powertrain Control, Frédéric F. Jacquelin

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

This dissertation focuses on advancing Predictive Energy Management (PrEM) functions applied to modern connected and automated vehicles (CAV) cohorts. PrEM aims to utilize connectivity and ADAS functions to adaptively minimize vehicle energy consumption in a wide array of operations, extending the original control designed around a reduced set of test cycle procedures to adapt to real-world stochastic operating conditions. This research document is built upon three journal publications covering two PrEM schemes; the global cohort and local vehicle optimization paths. Both optimal control solutions are generated using various Neuroevolution centric processes.

Chapter 1 discusses the methods and reasoning behind the …

Estimating Battery Size Requirements For Tractor Electrification Of Row-Crop Planting Operations, Cheetown Liew, Andrew Donesky, Mark Freyhof, Ian Tempelmeyer, Santosh Kumar Pitla

Department of Agricultural and Biological Systems Engineering: Faculty Publications

Power sources such as batteries, used for both on-road and off-road vehicles, are advancing at a rapid pace. Electric batteries are becoming more power dense, thus allowing them to be used as a power source to replace previous diesel or gasoline-powered systems. Efforts are underway to transition off-road agricultural vehicles from Internal Combustion Engine (ICE) vehicles to electric vehicles (EVs); however, the energy requirements of typical agricultural field operations need to be fully understood before such a transition can occur. Theoretical prediction equations available in the American Society of Agricultural and Biological Engineers (ASABE) standards or the use of engine …

Cybersecurity And Digital Privacy Aspects Of V2x In The Ev Charging Structure, Umit Cali, Murat Kuzlu, Onur Elma, Osman Gazi Gucluturk, Ahmet Kilic, Ferhat Ozgur Catak

Engineering Technology Faculty Publications

With the advancement of green energy technology and rising public and political acceptance, electric vehicles (EVs) have grown in popularity. Electric motors, batteries, and charging systems are considered major components of EVs. The electric power infrastructure has been designed to accommodate the needs of EVs, with an emphasis on bidirectional power flow to facilitate power exchange. Furthermore, the communication infrastructure has been enhanced to enable cars to communicate and exchange information with one another, also known as Vehicle-to-Everything (V2X) technology. V2X is positioned to become a bigger and smarter system in the future of transportation, thanks to upcoming digital technologies …

การยับยั้งการเจริญเติบโตของเดนไดรต์สังกะสีโดยตัวคั่นเซลลูโลสนาโนไฟเบอร์/ทังสเตนคาร์ไบด์สำหรับแบตเตอรี่สังกะสีไอออน, ภัทรพร วุฒาพาณิชย์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ตัวคั่นวัสดุผสมทังสเตนคาร์ไบด์-เซลลูโลสนาโนไฟเบอร์ (CNFs/WC separator) มีข้อดี คือประหยัดต้นทุนและการเตรียมที่ง่ายขึ้น โดยตัวคั่นที่ประดิษฐ์ขึ้นนี้สามารถลดศักยภาพของนิวเคลียสสังกะสีที่มากเกินไปได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้ตำแหน่งนิวเคลียสสังกะสีเป็นระเบียบ ลดการกัดกร่อนบนพื้นผิว และส่งเสริมการสะสมของสังกะสีที่สม่ำเสมอ จึงทำให้แอโนดสังกะสีมีประสิทธิภาพสูง ดังนั้นเมื่อเปรียบเทียบกับตัวคั่น เซลลูโลสนาโนไฟเบอร์บริสุทธิ์ (CNFs separator) ตัวคั่น CNFs/WC จะยืดอายุรอบการใช้งานของแบตเตอรี่สมมาตรเป็น 1,200 ชั่วโมง ภายใต้ความหนาแน่นกระแส 1 มิลลิแอมป์ต่อตารางเซนติเมตร และเป็น 1,000 ชั่วโมงที่ 5 มิลลิแอมป์ต่อตารางเซนติเมตร นอกจากนี้การใช้ (NH4)2V10O25·8H2O (NVO) เป็นวัสดุแคโทด ทำให้มีความสามารถในการอัด-คายประจุเหนือกว่าที่ 132 มิลลิแอมป์ชั่วโมงต่อกรัม คงความสามารถในการกักเก็บความจุที่ 85.2% หลังจากผ่านไป 500 รอบ ภายใต้ความหนาแน่นกระแส 3 แอมป์ต่อกรัม โดยในขณะที่แบตเตอรี่ที่ใช้ตัวคั่น CNFs ลดความจุลงอย่างรวดเร็วไปที่ 30 มิลลิแอมป์ชั่วโมงต่อกรัม ซึ่งบ่งชี้ถึงความสามารถในการกลับตัวของวงจรและความเสถียรที่ยอดเยี่ยมของแอโนด โดยตัวคั่น CNFs/WC

การพัฒนาขั้วแอโนดบนผ้าฝ้ายชุบนิกเกิลนำไฟฟ้าสำหรับแบตเตอรี่ชนิดสังกะสีไอออน, ธนภูมิ มะวิญธร

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การศึกษานี้วิจัยการพัฒนาขั้วแอโนดบนผ้าฝ้ายสำหรับแบตเตอรี่ชนิดสังกะสีไอออน โดยนำผ้าฝ้ายไปผ่านกระบวนการชุบนิกเกิลแบบไม่ใช้ไฟฟ้าเพื่อให้ผ้าฝ้ายสามารถนำไฟฟ้าได้ด้วยความต้านทานที่เหมาะสม พบว่าผ้าฝ้ายมีความต้านทานไฟฟ้าต่ำที่สุดถึง 8 โอห์ม จากนั้นจึงนำไปชุบสังกะสีด้วยไฟฟ้า ซึ่งมีความจุไฟฟ้าที่คงที่ 0.02 แอมแปร์ชั่วโมงต่อตารางเซนติเมตร การศึกษาพบว่าความต้านทานของผ้าฝ้ายมีผลต่อกระบวนการชุบสังกะสี และการเปลี่ยนแปลงความหนาแน่นของการชุบสังกะสีทำให้โครงสร้างการจัดเรียงตัวแตกต่างกัน การทดสอบประสิทธิภาพแบตเตอรี่พบว่าขั้วแอโนดบนผ้าฝ้ายมีค่าการเก็บรักษาประจุที่ดีที่สุดถึง 74.69% การทดสอบความเสถียรในการวนซ้ำระยะยาวพบว่ามีความสามารถในการจ่ายกระแสไฟ 132.66 มิลลิแอมป์ชั่วโมงต่อกรัม และค่าการเก็บรักษาประจุ 97.27% หลังจาก 100 รอบ เมื่อทดสอบการใช้งานต่อเนื่องภายใต้ความหนาแน่นกระแสไฟ 0.5 มิลลิแอมป์ต่อตารางเซนติเมตร ขั้วแอโนดสามารถใช้งานได้นานถึง 1,000 ชั่วโมง นอกจากนี้ การศึกษายังรวมถึงการทดสอบอิมพีแดนซ์สเปกโตรสโคปีเชิงเคมีไฟฟ้า และไซคลิกโวลแทมเมทรี ซึ่งแสดงให้เห็นว่าสภาวะการชุบสังกะสีที่เหมาะสมที่สุดเกิดขึ้นที่ความหนาแน่นกระแสไฟฟ้า 0.03 แอมแปร์ต่อตารางเซนติเมตรเป็นเวลา 40 นาที ภายใต้สภาวะนี้ ชั้นสังกะสีบนผ้าฝ้ายมีการเรียงตัวที่เป็นระเบียบและหนาแน่นที่สุด

การใช้ข้อมูลการสำรวจระยะไกล และระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์ในการประเมินพื้นที่เสี่ยงไฟป่า ในเขตพื้นที่ป่าโรงเรียนนายร้อยพระจุลจอมเกล้า และพื้นที่ใกล้เคียง จังหวัดนครนายก, ปาริฉัตต์ สุขศรี

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การศึกษานี้มีวัตถุประสงค์เพื่อประเมินพื้นที่เสี่ยงภัยจากไฟป่าและถอดบทเรียนกรณีศึกษาการเกิดไฟป่าในเขตพื้นที่โรงเรียนนายร้อยพระจุลจอมเกล้าและพื้นที่ใกล้เคียง จังหวัดนครนายก ซึ่งวิธีการศึกษาพื้นที่เสี่ยงภัยจากไฟป่าได้ใช้ข้อมูลการสำรวจระยะไกล และระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์ โดยใช้ภาพถ่ายดาวเทียม LANDSAT-8 บันทึกข้อมูลภาพปี พ.ศ. 2559, พ.ศ. 2563 และ พ.ศ. 2566 และนำมาวิเคราะห์หาค่าดัชนีผลต่างพืชพรรณ (Normalized difference vegetation index: NDVI) และค่าอุณหภูมิพื้นผิว(Land surface temperature: LST) นอกจากนั้นใช้ภาพถ่ายดาวเทียม Sentinel-2 บันทึกข้อมูลเมื่อปี พ.ศ. 2559, พ.ศ. 2563 และ พ.ศ. 2566 มาวิเคราะห์หาค่าดัชนีการเผาไหม้ (Difference Normalized Burn Ratio: dNBR) เพื่อหาพื้นที่ที่ถูกเผาไหม้โดยใช้โปรแกรม SNAP โดยทั้งนี้การวิเคราะห์พื้นที่เสี่ยงต่อการเกิดไฟป่านั้นนำปัจจัยต่าง ๆ เข้ามาช่วยในการวิเคราะห์ด้วยระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์ ได้แก่ ความสูงจากระดับน้ำทะเล ความลาดชัน ทิศด้านลาด ชนิดป่า ระยะห่างจากเส้นทางคมนาคม ระยะห่างจากตำแหน่งหมู่บ้าน ระยะห่างจากพื้นที่เกษตรกรรม ค่าดัชนี NDVI และ ค่า LST พื้นที่เสี่ยงต่อการเกิดไฟป่าในพื้นที่ศึกษาได้กำหนดค่าคะแนนความสามารถของปัจจัยแต่ละตัว (Rating value) โดยใช้การคำนวณเปอร์เซ็นต์ CV (Coincided Value) ช่วยในการพิจารณา ส่วนค่าถ่วงน้ำหนักความสำคัญระหว่างปัจจัย (Weight Score) ได้จากการให้คะแนนโดยผู้เชี่ยวชาญและนำมาคำนวณด้วยวิธีการวิเคราะห์ตามลำดับชั้น (Analytic Hierarchy Process: AHP) ผลการวิเคราะห์พื้นที่เสี่ยงภัยจากไฟป่าสามารถจำแนกได้ 4 ชั้น คือ พื้นที่เสี่ยงมากที่สุด พื้นที่เสี่ยงมาก พื้นที่เสี่ยงปานกลาง และพื้นที่เสี่ยงน้อย คิดเป็นพื้นที่เท่ากับ 30,982.19 ไร่ (17.98%), 34,307.94 ไร่ (19.90%), 103,087.69 ไร่ (59.81%) และ 3,977.44 ไร่ (2.31 %) ตามลำดับ โดยพื้นที่เสี่ยงมากที่สุดส่วนใหญ่อยู่ใน ตำบลพรหมณี …

Improving Safety Service Patrol Performance, Mecit Cetin, Hong Yang, Kun Xie, Sherif Ishak, Guocong Zhai, Junqing Wang, Giridhar Kattepogu

Civil & Environmental Engineering Faculty Publications

Safety Service Patrols (SSPs) provide motorists with assistance free of charge on most freeways and some key primary roads in Virginia. This research project is focused on developing a tool to help the Virginia Department of Transportation (VDOT) optimize SSP routes and schedules (hereafter called SSP-OPT). The computational tool, SSP-OPT, takes readily available data (e.g., corridor and segment lengths, turnaround points, average annual daily traffic) and outputs potential SSP configurations that meet the desired criteria and produce the best possible performance metrics for a given corridor. At a high level, the main components of the developed tool include capabilities to: …

Enhancing Traffic Safety In Unpredicted Environments With Integration Of Adas Features With Sensor Fusion In Intelligent Electric Vehicle Platform With Implementation Of Environmental Mapping Technology, David S. Obando Ortegon

College of Graduate Studies: Theses & Dissertations

A major objective on society is to reduce the number of accidents and fatalities on the road for drivers, and pedestrians. Therefore, the automotive engineering field is working on this problem through the development and integration of safety technologies such as advanced driving assistance systems. For this reason, this work was intended to develop and evaluate the performance of different ADAS features and IV technologies under unexpected scenarios. This by the development of safety algorithms applied to the intelligent electric vehicle designed and built in this work, through the use of ADAS sensors based on sensor fusion. Evaluation of AEB, …

Design And Validation Of An Aerodynamic System For A Formula Sae® Vehicle Using Vehicle Dynamic Simulation And Experimentation, Evan S. Cole

Graduate Theses, Dissertations, and Problem Reports (ETD)

This thesis presents the design, simulation, and experimental validation for the aerodynamic system for a Formula SAE® vehicle. The Society of Automotive Engineers ® (SAE) hosts a collegiate competition annually called Formula SAE® where students design, fabricate, and test a small “formula style” vehicle. The vehicle performs in relatively slow maneuvers, around different courses and tests to evaluate the vehicle’s overall performance. Over the years, collegiate teams have put significant research into the design and manufacturing of the aerodynamics of these vehicles. In order to justify this undertaking for future teams at West Virginia University’s Formula SAE® program, a comprehensive …

View Synthesis With Scene Recognition For Cross-View Image Localization, Uddom Lee, Peng Jiang, Hongyi Wu, Chunsheng Xin

Electrical & Computer Engineering Faculty Publications

Image-based localization has been widely used for autonomous vehicles, robotics, augmented reality, etc., and this is carried out by matching a query image taken from a cell phone or vehicle dashcam to a large scale of geo-tagged reference images, such as satellite/aerial images or Google Street Views. However, the problem remains challenging due to the inconsistency between the query images and the large-scale reference datasets regarding various light and weather conditions. To tackle this issue, this work proposes a novel view synthesis framework equipped with deep generative models, which can merge the unique features from the outdated reference dataset with …

Combustion Characteristics Of Methane, Ethane, Propane, And Butane Blends Under Conditions Relevant Of A Dual-Fuel Diesel And Natural Gas Engine, Christopher Joseph Ulishney

Graduate Theses, Dissertations, and Problem Reports (ETD)

As natural gas production infrastructure is already in place in most of the world and will continue expanding for the foreseeable future, natural gas is an alternative to traditional liquid petroleum fuels in heavy-duty engines. Dedicated natural gas or dual-fuel diesel-natural gas heavy-duty engines are alternatives to diesel-only power generation equipment. One challenge is the large variation in the natural gas composition available for such applications, which is known to significantly affect engine’s combustion characteristics and the emissions composition. As the literature on dual-fuel combustion under low load engine operating conditions that use more realistic natural gas mixtures (i.e., mixtures …

Design And Manufacture Of An Aerodynamic Body That Meets Scaling Law Requirements And Survives Severe G-Load Environment For Free-Flight Testing, Anthony R. Gonzalez

Graduate Theses, Dissertations, and Problem Reports (ETD)

Design and Manufacture of an Aerodynamic Body that Meets Scaling Law Requirements and Survives Severe G-load Environment for Free-Flight Testing

Anthony Gonzalez

Developing scale models to test functionality and ascertain aerodynamic properties is critical before manufacturing full-size products. Through dimensional analysis and similitude, engineers create scale models to test any parameter of interest. This research aims to design a scale model of an aerodynamic body for repeated free-flight testing. The Froude number is the dominant scale model law used to determine the geometric, mass, and inertia scaling laws. A critical requirement for this research is that the model should be …

On-Board Artificial Intelligence For Failure Detection And Safe Trajectory Generation, Eduardo Morillo

Doctoral Dissertations and Master's Theses

The use of autonomous flight vehicles has recently increased due to their versatility and capability of carrying out different type of missions in a wide range of flight conditions. Adequate commanded trajectory generation and modification, as well as high-performance trajectory tracking control laws have been an essential focus of researchers given that integration into the National Air Space (NAS) is becoming a primary need. However, the operational safety of these systems can be easily affected if abnormal flight conditions are present, thereby compromising the nominal bounds of design of the system's flight envelop and trajectory following. This thesis focuses on …

A Call For Research: Ethical Dilemmas Of Autonomous Vehicle Manufacturers, Remy Harwood

Cybersecurity Undergraduate Research Showcase

While autonomous vehicles accounted for about 31.4 million vehicles on the road in 2019 (Placek). They have continued to flood the market and have a projected growth to 58 million in just 8 years from now (Placek) As well as a market cap in the billions of dollars. Even the comparatively new AV company Tesla has over 3 times the market cap value of the leading non AV brand Toyota (Market Cap) who are also working toward AVs as well, like their level 2 teammate driver assistance. Following Moore’s Law, as technology continues to improve, their social impact and ethical …

Ethical Concerns In Self-Driving Cars, Victoria Shand

Cybersecurity Undergraduate Research Showcase

Automobiles have been in existence since 1672 and only went up from there. Self-driving cars are a fantastic piece of technology; they can self-park, laser ranger finder, and near vision; they can map the road in advance, understand road signs, and, in some cases, handle certain variables on the road.

When talking about any form of technology, the possibilities are endless technology is a continuously evolving idea. When discussing self-driving cars, they have some fantastic and encouraging benefits and ideas. Some ideas would be that vehicles could communicate with each other, we could eliminate the need for traffic lights, and …

Instance Segmentation-Based Depth Completion Using Sensor Fusion And Adaptive Clustering For Autonomous Vehicle Perception, Mohammad Z. El-Yabroudi

Dissertations

Depth sensing is critical for safe and accurate maneuvering in robotics and self-driving car (SDC) applications. Most recent LiDAR sensors, such as Ouster and Velodyne, offer 360 degrees of scanning at the rate of ten frames per second, making them very appropriate for autonomous driving applications. However, LiDAR point cloud data show many shortcomings, especially its data sparsity and unassigned nature, making it very challenging to utilize in applications such as perception, 3D object detection, 3D scene reconstruction, and simultaneous localization and mapping.

In this study, a novel framework using instance image segmentation and the raw LiDAR data for the …

An Overview Of Bidirectional Electric Vehicles Charging System As A Vehicle To Anything (V2x) Under Cyber–Physical Power System (Cpps), Onur Elma, Umit Cali, Murat Kuzlu

Engineering Technology Faculty Publications

Nowadays, EVs are rapidly increasing in popularity, and are accepted as the vehicles of the future all over the world. The most important components are their battery and charging systems. The energy capacity of EVs’ batteries has a significant potential to supply different energy requirements. Therefore, EVs must be designed in accordance with bidirectional power flow, and Electric Vehicle Supply Equipment (EVSE) should be upgraded as Electric Vehicle Power Exchange Equipment (EVPE). This power exchange infrastructure can be called Vehicle-to-Anything (V2X). V2X will also be the key solution for energy grids of the future that will turn into a much …