Sviluppo di un controllo per la stabilità laterale di un veicolo equipaggiato con smart tyre e validazione mediante test hardware in the loop

Road safety is one of the most important social issues. Every year about 43,000 people in Europe die in road accidents. Since the late 70s, thanks to the introduction of electronics, new intelligent systems have been developed that can prevent the occurrence of accidents. These systems are called active control systems. Among these there are ABS, EBD, ASR and VDC. These systems make extensive use of sensors to feel the condition in which the vehicle stands. In recent years it was purposed to use the tyre as a sensor for improve the lateral dynamics control. Smart Tyres instrumented with an accelerometer in the inner liner directly measure the tire road contact forces and the maximum coefficient of friction. The objective of this thesis is the investigation of possible improvements introduced by the Smart Tyres on current active control systems (VDC). During this work an Hardware in the Loop (HIL) test bench was build for testing of ECUs ABS / VDC. On the bench was implemented an experimentally validated 7 d.o.f. vehicle model based on the car of the Department of Mechanics of Politecnico di Milano, Alfa Romeo 159 1.8 JTS, and integrated with a driver model (trajectory follower). It was then developed a numerical control logic which takes into account the information from the Smart Tyres. In the numerical model of the developed control logic a subsystem was added for control the twelve valves and pump in the ABS ECU / VDC to be ready for a future implementation of the control on the HIL test bench. The results of the new logic were then compared with the ones carried out from the HiL bench test, highlighting the advantages introduced by the Smart Tyres, both from a qualitative point of view and quantitatively.

La sicurezza stradale è oggi uno dei temi di maggior rilevanza sociale. Ogni anno infatti in Europa muoiono circa 43.000 persone per incidenti stradali. A partire dalla fine degli anni '70, grazie all'introduzione dell'elettronica a bordo veicolo, si sono sviluppati nuovi sistemi intelligenti, in grado di prevenire l'insorgere di incidenti. Questi sistemi prendono il nome di sistemi di controllo attivi. Tra questi sistemi troviamo ad esempio ABS, EBD, ASR e VDC. Questi sistemi fanno largo utilizzo della sensoristica per intuire la condizione in cui si trova il veicolo. E' negli ultimi anni che si è pensato di utilizzare come sensore per il controllo l'elemento che maggiormente influenza la dinamica del veicolo: lo pneumatico. Strumentando lo pneumatico con un accelerometro è possibile andare a misurare direttamente le forze di contatto pneumatico strada ed il massimo coefficiente d'attrito. L'obiettivo del presente lavoro di tesi è l'indagine dei possibili miglioramenti introdotti dal nuovo pneumatico sensorizzato Smart Tyre sugli attuali sistemi di controllo VDC. Durante questo lavoro è stato costruito un banco prova Hardware in the Loop (HiL) per il test di centraline ABS/VDC. Sul banco è stato implementato un modello di veicolo a 7 g.d.l. validato sperimentalmente con la vettura prova del Dipartimento di Meccanica del Politecnico di Milano, Alfa Romeo 159 1.8 JTS, ed integrato con un modello di pilota (inseguitore di traiettoria). E' stata poi sviluppata una logica di controllo numerica che tenga conto delle informazioni provenienti dagli Smart Tyres. Nel modello della logica di controllo è stato inserito il sistema di attuazione delle dodici elettrovalvole e della pompa presenti nella centralina ABS/VDC per una futura implementazione al banco. I risultati della nuova logica sono stati infine comparati con quelli del sistema VDC commerciale testato al banco HiL, mettendo in luce i vantaggi introdotti, sia da un punto di vista qualitativo, sia quantitativo. E' negli ultimi anni che si è pensato di utilizzare come sensore per il controllo l'elemento che maggiormente influenza la dinamica del veicolo: lo pneumatico. Strumentando lo pneumatico con un accelerometro è possibile andare a misurare direttamente le forze di contatto pneumatico strada ed il massimo coefficiente d'attrito. L'obiettivo del presente lavoro di tesi è l'indagine dei possibili miglioramenti introdotti dal nuovo pneumatico sensorizzato Smart Tyre sugli attuali sistemi di controllo VDC. Durante questo lavoro è stato costruito un banco prova Hardware in the Loop (HiL) per il test di centraline ABS/VDC. Sul banco è stato implementato un modello di veicolo a 7 g.d.l. validato sperimentalmente con la vettura prova del Dipartimento di Meccanica del Politecnico di Milano, Alfa Romeo 159 1.8 JTS, ed integrato con un modello di pilota (inseguitore di traiettoria). E' stata poi sviluppata una logica di controllo numerica che tenga conto delle informazioni provenienti dagli Smart Tyres. Nel modello della logica di controllo è stato inserito il sistema di attuazione delle dodici elettrovalvole e della pompa presenti nella centralina ABS/VDC per una futura implementazione al banco. I risultati della nuova logica sono stati infine comparati con quelli del sistema VDC commerciale testato al banco HiL, mettendo in luce i vantaggi introdotti, sia da un punto di vista qualitativo, sia quantitativo.