Development of vehicle dynamics control algorithms for high-performance sport and race vehicles

Recent advances in vehicular technology and the paradigm shift towards electric and autonomous vehicles are changing the transportation world. For a small niche of vehicles, such as high-performance sports vehicles, car manufacturers are exploring new technologies to enhance vehicle dynamics performance without compromising safety and passenger comfort. To mention some of them, torque vectoring with four in-wheel independent electric motors has proven to significantly improve vehicle dynamic capabilities. Additionally, innovative actuators like the active wheel carrier, which can simultaneously adjust wheel toe and camber angle, have been shown to increase a car’s agility in all turning phases. These technologies, when applied to autonomous vehicles, particularly race cars, represent the pinnacle of innovation, showcasing advanced vehicle dynamics control. Successfully navigating challenging tracks demonstrates the precision and reliability of these systems. This progress helps build public trust in the safety and capabilities of self-driving technology. We will present four case studies applied to the aforementioned advances in vehicle dynamics control: an all-in-one torque vectoring algorithm, a novel performance-orientedd regenerative brake blending for an electric hypercar, a combined rear-wheel steering and camber control for the Active Wheel Carrier actuator and concluding, a trajectory tracking control algorithm for an autonomous race car.

I recenti progressi nella tecnologia dei veicoli e il cambiamento di paradigma verso i veicoli elettrici e autonomi stanno trasformando il mondo dei trasporti. Per una piccola nicchia di veicoli, come le auto sportive ad alte prestazioni, i produttori stanno esplorando nuove tecnologie per migliorare le prestazioni dinamiche senza compromettere la sicurezza e il comfort dei passeggeri. Tra queste, il torque vectoring con quattro motori elettrici indipendenti sulle ruote ha dimostrato di migliorare significativamente le capacità dinamiche del veicolo. Inoltre, attuatori innovativi come l’**Active Wheel Carrier**, in grado di regolare simultaneamente angolo di convergenza (toe) e campanatura (camber) delle ruote, hanno mostrato un incremento dell'agilità dell'auto in tutte le fasi di curva. Quando applicate ai veicoli autonomi, in particolare alle auto da corsa, queste tecnologie rappresentano l’apice dell’innovazione, evidenziando i progressi nel controllo della dinamica del veicolo. Il successo nella navigazione di tracciati impegnativi dimostra la precisione e l'affidabilità di questi sistemi, contribuendo a rafforzare la fiducia del pubblico nella sicurezza e nelle capacità della guida autonoma. Presenteremo quattro casi di studio relativi ai suddetti progressi nel controllo della dinamica del veicolo: un algoritmo di torque vectoring **all-in-one**, una nuova strategia di **regenerative brake blending** orientata alle prestazioni per un'**hypercar elettrica**, un sistema combinato di **sterzatura posteriore e controllo della campanatura** per l'attuatore Active Wheel Carrier e, infine, un algoritmo di controllo per il **tracking della traiettoria** di un'auto da corsa autonoma.