Analysis of the lateral stability of a E-scooter

This thesis examines an electric kick scooter's lateral stability, with a particular emphasis on creating a dynamic model to assess the vehicle's stability in different scenarios. In order to determine important variables like moments of inertia and centre of mass positions, the study starts with the creation of a comprehensive CAD model of a commercial e-scooter using SolidWorks. Based on this model, the stability of the e-scooter is analysed, taking into account the linearised systems with two degrees of freedom, roll of the e-scooter and steering, and three degrees of freedom, roll, steer and rider roll. The analysis consists of evaluating the e-scooter's self-stability in the absence of rider input, utilising the eigenvalues and eigenvectors analysis to identify stable regions, and comprehending the impact of diverse physical parameters like the rider mass, the stiffness of the front assembly steering angle and the spring stiffness of the relative roll of the rider and its damping. Real-world data is collected using an experimental e-scooter that is fitted with a variety of sensors, such as encoders, accelerometers, and gyroscopes. The accuracy of the computational model is validated by comparisons with the experimental data, which also sheds light on the dynamics of e-scooter stability. The thorough method of combining experimental validation with computational models provides a solid foundation for comprehending and improving e-scooter stability, making a significant contribution to the field of personal electric transportation research.

Questa tesi esamina la stabilità laterale di uno scooter elettrico, con particolare attenzione alla creazione di un modello dinamico per valutare la stabilità del veicolo in diversi scenari. Per determinare variabili importanti come i momenti di inerzia e il centro delle posizioni di massa, lo studio inizia con la creazione di un modello CAD completo di un e-scooter commerciale utilizzando SolidWorks. Sulla base di questo modello, viene analizzata la stabilità dell'e-scooter, tenendo conto dei sistemi linearizzati con due gradi di libertà, rollio dell'e-scooter e sterzo e tre gradi di libertà, rollio, sterzo e rollio del pilota. L'analisi consiste nel valutare l'autostabilità dello scooter elettrico in assenza di input del pilota, utilizzando gli autovalori e l'analisi degli autovettori per identificare le regioni stabili e comprendere l'impatto di diversi parametri fisici come la massa del pilota, la rigidità dell'angolo di sterzata del gruppo anteriore e la rigidità della molla del rullo relativo del pilota e il suo smorzamento. I dati del mondo reale vengono raccolti utilizzando un e-scooter sperimentale dotato di una varietà di sensori, come encoder, accelerometri e giroscopi. L'accuratezza del modello computazionale è convalidata da confronti con i dati sperimentali, che getta anche luce sulla dinamica della stabilità e-scooter. Il metodo completo di combinazione di convalida sperimentale con modelli computazionali fornisce una solida base per comprendere e migliorare la stabilità e-scooter, dando un contributo significativo al campo della ricerca personale trasporto elettrico.