Projektet är avslutat

Generic vehicle motion modeling and control for enhanced driving dynamics and energy management

I överaktuerade fordon är flera frihetsgrader för varje hjul styrbara. Detta utnyttjas till exempel för individuella hjulmotorer, individuell styrning och aktiv hjulupphängning. Doktorand Johannes Edrén fokuserar på fordonsdynamik för överaktuerade fordon och utforskar möjligheterna med att kunna styra hjulen individuellt.

En upptäckt forskarna gjort är att man kan få en bil att förkorta sin bromssträcka avsevärt med hjälp av aktiv hjulupphängning.

– Genom att sänka fordonet vid inbromsning, sänker man tyngdpunkten så att framaxeln belastas mindre, förklarar Johannes Edrén. Då förbättras friktionsnivån totalt. Man får också en dynamisk vinst genom att man kan bromsa extra hårt i det lägsta läget, då bilen byggt upp bromskrafter. Sedan utnyttjar man bilens förmåga att även resa sig i slutet, då man kan öka hjullasterna avsevärt. Det innebär också att bromskraften ökas. För en personbil har vi lyckats korta bromssträckan i 100 km/h med ungefär en meter.

Forskarna har också gjort en studie där man undersökt om det finns några stora skillnader i hur man bör styra en bil vid olika typer av halt väglag. Man kunde konstatera att de totala krafterna på fordonet ökar respektive minskar mer eller mindre linjärt med accelerationen. Fördelningen mellan hjulen skiljer sig däremot, eftersom lastförflyttningen blir mindre vid låg acceleration och friktion.

Johannes Edrén bestämde sig i början av projektet för att gå ett steg längre än vad man kan göra med enbart simuleringar. För att undersöka snabbhet, styrka och respons hos fysiska komponenter byggde han ett experimentfordon som han kallar för Hjulia.

– Under ett inbrott stals stora delar av min forskning, däribland Hjulia. Det gjorde att jag var tvungen att spåra om i mitt arbete. Istället för de planerade experimenten fick jag ägna mig mer åt simuleringar. Efter några månader kom Hjulia tillbaka, och nu planerar vi att ta upp arbetet igen!

Se filmen med Hjulia på YouTube >>

Johannes Edrén disputerade i december 2014.

Läs mer: Kraftig minskning av bromssträcka med nya forskningsrön >>

Ladda ner rapporten: Generic vehicle motion modeling_Summary report (168 KB)

Publikationer

J. Edrén, M. Jonasson, A. Stensson Trigell, L. Drugge, J. Jerrelind. The development of a down-scaled over-actuated vehicle with autonomous corner module functionality. F2010-B-056, FISITA 2010 World Automotive Congress, May 30 – June 4, Budapest, Hungary, 2010.

J. Edrén, M. Jonasson, A. Nilsson, A. Rehnberg, F. Svahn, A. S. Trigell. Modelica and Dymola for education in vehicle dynamics at KTH Paper MODEL09_0112_F1. In Proceedings from 7th Modelica Conference 2009, Como, Italy, 2009.

J. Edrén, J. Jerrelind, A. Stensson Trigell and L. Drugge, Implementation and evaluation of force allocation control of a down scaled prototype vehicle with wheel corner modules, accepted for publication in International Journal of Vehicle Systems Modelling and Testing, 2013.

J. Edrén, P. Sundström, M. Jonasson, B. Jacobson, J. Andreasson and A. Stensson Trigell, Road friction effect on the optimal vehicle control strategy in two critical manoeuvres, accepted for publication in International Journal of Vehicle Safety, 2013.

Licentiate thesis Exploring force allocation control of over actuated vehicles, Dec 2, 2011.

J. Edrén, M. Jonasson, J. Jerrelind and A. Stensson Trigell. Utilization of vertical loads by optimization for integrated vehicle control. AVEC´12

D. Wanner, J. Edrén, M. Jonasson, O. Wallmark, L. Drugge and A. Stensson Trigell. Fault-tolerant control of electric vehicles with in-wheel motors through tyre-force allocation. AVEC´12

D. Wanner, J. Edrén, O. Wallmark, M. Jonasson, L. Drugge and A. Stensson Trigell. Analysis and evaluation of force allocation strategies in an electric vehicle with in-wheel motors. Submitted to publication.