Hierarchical approach for the global chassis control of an electric vehicle

Le transport routier évolue considérablement vers l’électrification dans le monde entier. Un marché pour les solutions de mobilité légère électrifiée a émergé. Les dispositifs à transmission intégrale joue un rôle important dans cette nouvelle tendance. Cette technologie offre de nouvelles opportunités et pose de nouveaux défis dans le contrôle de châssis globale « Global Chassis Control (GCC) » qui a récemment atteint des niveaux remarquables. Cette étude présente une approche de supervision pour le contrôle vertical, longi-tudinal et latéral dans les véhicules électriques légers. Le système de contrôle développé repose sur la méthode CRONE qui peut assurer la robustesse du degré de stabilité contre les variations paramétriques du système. Pour la dynamique verticale, diverses solutions de contrôle sont développées pour les suspensions automobiles afin d’améliorer le confort des passagers et la tenue de route. Pour la dynamique longitudinale, une étude de la fonction ABS est réalisée pour l’amélioration du système de freinage, tenant en compte l’effet de la dynamique verticale. Ensuite, une combinaison de contrôle ABS et de contrôle de suspension est présentée dans le but de réduire l’effet de détérioration de la dynamique vertical. Enfin, les travaux portent sur le dé-veloppement du contrôle latéral de la stabilité du véhicule, où l’effet de la dynamique verticale du véhicule est analysé. Les résultats obtenus permet-tent de vérifier l’efficacité des stratégies de contrôle conçues pour améliorer le confort, la maniabilité et la sécurité du véhicule. En outre, la bonne com-préhension de l’influence de la dynamique verticale, ainsi que le rôle clé de la suspension contrôlée sur les autres dynamiques du véhicule, ouvrira de nouveaux horizons pour le développement de nouvelles stratégies pour le contrôle global du châssis des véhicules électriques légers.Road transportation is shifting significantly toward electrification around the globe. A market for light electric mobility solutions had emerged where all-in-wheel devices are expected to play an important role in this new trend. This technology offers new opportunities and raises new challenges in Global Chassis Control (GCC) that rises, recently, to remarkable levels. This study is based on a supervision control approach for vertical, longitudinal, and lateral control in light electric vehicles. The developed control system designs rely on the CRONE method which can ensure the robustness of the stability degree against the system parametric variations. For vertical dynamics, various control solu-tions are developed for automotive suspensions to improve passenger comfort and road holding. For longitudinal dynamics, a study for the ABS function is done for braking system enhancement while considering the effect of the vertical dynamics. Then, a combination of ABS control and suspension control is presented in the sense of reducing the deterioration effect of vertical dynamics. Finally, the work is concerned by the development of vehicle lateral stability control, where the effect of the vehicle vertical dynamics was analyzed. The obtained results verify the effectiveness of the designed control strategies in enhancing the vehicle comfort, handling, and safety. Moreover, the well understanding of the influence of the vertical dynamics, as well as the key role of the controlled suspension on other vehicle dynamics, will open up new prospects to the development of new strategies for global chassis control of light electric vehicle

Approche hiérarchisée pour le contrôle global du châssis d'un véhicule électrique

Road transportation is shifting significantly toward electrification around the globe. A market for light electric mobility solutions had emerged where all-in-wheel devices are expected to play an important role in this new trend. This technology offers new opportunities and raises new challenges in Global Chassis Control (GCC) that rises, recently, to remarkable levels. This study is based on a supervision control approach for vertical, longitudinal, and lateral control in light electric vehicles. The developed control system designs rely on the CRONE method which can ensure the robustness of the stability degree against the system parametric variations. For vertical dynamics, various control solu-tions are developed for automotive suspensions to improve passenger comfort and road holding. For longitudinal dynamics, a study for the ABS function is done for braking system enhancement while considering the effect of the vertical dynamics. Then, a combination of ABS control and suspension control is presented in the sense of reducing the deterioration effect of vertical dynamics. Finally, the work is concerned by the development of vehicle lateral stability control, where the effect of the vehicle vertical dynamics was analyzed. The obtained results verify the effectiveness of the designed control strategies in enhancing the vehicle comfort, handling, and safety. Moreover, the well understanding of the influence of the vertical dynamics, as well as the key role of the controlled suspension on other vehicle dynamics, will open up new prospects to the development of new strategies for global chassis control of light electric vehicle.Le transport routier évolue considérablement vers l’électrification dans le monde entier. Un marché pour les solutions de mobilité légère électrifiée a émergé. Les dispositifs à transmission intégrale joue un rôle important dans cette nouvelle tendance. Cette technologie offre de nouvelles opportunités et pose de nouveaux défis dans le contrôle de châssis globale « Global Chassis Control (GCC) » qui a récemment atteint des niveaux remarquables. Cette étude présente une approche de supervision pour le contrôle vertical, longi-tudinal et latéral dans les véhicules électriques légers. Le système de contrôle développé repose sur la méthode CRONE qui peut assurer la robustesse du degré de stabilité contre les variations paramétriques du système. Pour la dynamique verticale, diverses solutions de contrôle sont développées pour les suspensions automobiles afin d’améliorer le confort des passagers et la tenue de route. Pour la dynamique longitudinale, une étude de la fonction ABS est réalisée pour l’amélioration du système de freinage, tenant en compte l’effet de la dynamique verticale. Ensuite, une combinaison de contrôle ABS et de contrôle de suspension est présentée dans le but de réduire l’effet de détérioration de la dynamique vertical. Enfin, les travaux portent sur le dé-veloppement du contrôle latéral de la stabilité du véhicule, où l’effet de la dynamique verticale du véhicule est analysé. Les résultats obtenus permet-tent de vérifier l’efficacité des stratégies de contrôle conçues pour améliorer le confort, la maniabilité et la sécurité du véhicule. En outre, la bonne com-préhension de l’influence de la dynamique verticale, ainsi que le rôle clé de la suspension contrôlée sur les autres dynamiques du véhicule, ouvrira de nouveaux horizons pour le développement de nouvelles stratégies pour le contrôle global du châssis des véhicules électriques légers

Effect of fractional order damping control on braking performance for electric vehicles

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Hierarchical Approach for Driver Disturbance Rejection in an Electric Vehicle: The CRONE Approach

This study deals with the control chassis dynamics of a light electric vehicle. In the frame of Global Chassis Control, it proposes a hierarchical control approach focuses on compensating the chassis dynamics against driver disturbances. It is based on a supervisory structure consists of two main levels, a global controller for regulating chassis variables and a local controller to each suspension system. Both controllers are designed using a fractional-order robust controller, namely CRONE controller, to provide an optimized solution for the performance-robustness tradeoff. The main objective is to improve ride comfort for passengers while respecting road holding and handling criteria. In contrast to other studies, random road disturbances are considered to investigate the limits of the proposed approach. Analysis in frequency and time domain has been done to evaluate the performance and robustness of the designed controller. Simulation results based on a full nonlinear 14 degree of freedom vehicle model show that the proposed strategy can effectively improve the ride quality in the field of interest where a significant performance in driver disturbance rejection is reported

Effect of Vertical Dynamics on Vehicle's Lateral Stability Control System

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From the standard PID to the CRONE first generation controller: Application to an anti-roll system for Electric Vehicles.

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Coordinated control strategies for active steering, differential braking and active suspension for vehicle stability, handling and safety improvement

International audienceIn this paper, a coordinated control strategy is proposed to provide an effective improvement in handling stability of the vehicle, safety, and comfortable ride for passengers. This control strategy is based on the coordination among active steering, differential braking, and active suspension systems. Two families of controllers are used for this purpose, which are the high order sliding mode and the backstepping controllers. The control strategy was tested on a full nonlinear vehicle model in the environment of MATLAB/Simulink. Rollover avoidance and yaw stability control constraints have been considered. The control system mainly focuses on yaw stability control. When rollover risk is detected, the proposed strategy controls the roll dynamics to decrease rollover propensity. Simulation results for two different critical driving scenarios, the first one is a double lane change and the other one is a J-turn manoeuvre, show the effectiveness of the coordination strategy in stabilising the vehicle, enhancing handling and reducing rollover propensit