Range Rover Evoque als ontwikkelingsplatform

Flanders Make biedt infrastructuur aan voor het testen en valideren van producten en productiesystemen. In het kader van deze activiteiten hebben we twee Range Rover Evoques aangepast. Zo ontwikkelden we een hybride versie en een volledig elektrische versie die we inzetten voor allerlei onderzoek en testen. Zowel door onze eigen onderzoekers als door onze klanten.

Onze hybride Evoque is uitgerust met een P4-hybride aandrijflijn waarbij de voorwielen worden aangedreven door de originele verbrandingsmotor met bijhorende transmissie. Ieder achterwiel wordt aangedreven door een in-wiel elektromotor. Tenslotte is dit voertuig ook uitgerust met actieve ophanging op de achterwielen.

Onze elektrische Evoque is uitgerust met 4 elektrische motoren (eentje voor ieder wiel) en een hydraulisch brake-en steer-by-wire systeem zodat het voertuig volledig autonoom kan rijden. Onderstaande tabel toont de belangrijkste specificaties van beide voertuigen.

Vehicle Dynamics controllers

Een belangrijk gedeelte van onze innovaties draait rond vehicle dynamics controllers. Enkele voorbeelden zijn:

• Een controller voor een elektrisch ABS-systeem aan de hand van de elektromotor per wiel in plaats van het conventioneel hydraulisch systeem;
• Een controller die elektrische wagens met één elektromotor per wiel efficiënter laat rijden in alle omstandigheden;
• Een fault tolerant lateral controller die ervoor zorgt dat wanneer er een fout optreedt in één van de aandrijvingen (wanneer een motor uitvalt) het voertuig toch het gewenste pad blijft volgen;
• Ontwikkeling van een controller die leidt tot een verbeterd rijcomfort. Dit bereikten we door de aansturing van de actieve ophanging op de achterwielen te optimaliseren. Dit zowel voor wegoneffenheden als voor de dynamische eigenschappen van het voertuig. In onderstaand filmpje vind je hiervan een korte samenvatting.

Verslag wintertesten in Zweden

Recent kregen we de kans om onze hybride Evoque naar een hoger TRL-niveau te brengen door deel te nemen aan wintertesten van DANA. De Zweedse ondergrond van sneeuw en ijs zorgen voor weinig grip. Hierdoor treedt slip op bij lagere snelheden en zijn de krachten op de aandrijflijn veel lager. Dit zorgt ervoor dat we de controllers veiliger en eenvoudiger kunnen ontwikkelen om zo het gewenste voertuiggedrag te bekomen.

Om in het ijskoude Zweedse klimaat te kunnen werken hebben we ons voertuig winterproof gemaakt met o.a. aangepaste koeling, banden, etc. Daarnaast hebben we eerder ontwikkelde model-based controllers, namelijk het torque vectoring algoritme, aangepast en geoptimaliseerd door middel van testen in verschillende rijscenario’s.

De verschillende rijscenario’s van de testen omvatten:

1. Rijden in cirkels met constante radius;
2. Rijden op handling tracks;
3. Uitvoeren van de bekende Moose test.

Door gradueel de snelheid te verhogen tijdens het rijden in cirkels met constante radius kunnen we de onderstuurcoëfficiënt van het voertuig bepalen. Deze waarde geeft aan hoe sterk het voertuig neigt om (a) ofwel in het instabiele overstuur te gaan (driften), ofwel (b) in het stabielere onderstuur te gaan, waarbij het voertuig niet meer reageert op het sturen.

Op de handling track en tijdens de Moose tests evalueren we het dynamische rijgedrag van het voertuig. Hierbij kijken we niet enkel naar longitudinale en laterale acceleraties, maar ook naar verticale acceleraties, rolsnelheid en pitchsnelheid. Zo brengen we ook het comfortniveau van de inzittenden in kaart.

De Moose test, tot slot, is een belangrijke test om de veiligheid van de wagen te verbeteren. Bij deze test simuleert men het uitwijken voor een eland op de weg zonder daarbij de controle te verliezen. Ook hier zorgen onze systemen zoals torque vectoring en actieve ophanging voor betere prestaties. Onderstaand figuur laat drie moose tests zien met verschillende instellingen van het voertuig: met Actieve Ophanging (AS) en Torque Vectoring (TV), enkel TV of beide systemen uitgeschakeld (off). Uit dit figuur valt af te leiden dat voor vergelijkbare laterale acceleratie en giersnelheid (draaisnelheid van het voertuig om de verticale as) het voertuig minder rol ondervindt. Dit verhoogt het comfort en verbetert de wegligging.

Tijdens deze testen maken we gebruik van een dSPACE rapid prototyping platform om eenvoudig data te kunnen loggen én aanpassingen te kunnen maken aan de controle software. Hierdoor kunnen we direct na de tests de data analyseren in zowel het tijds- als frequentiedomein en daarmee onze controle software verbeteren om vervolgens de volgende iteratie te testen.

Na drie weken van testen en optimaliseren van de verschillende controleparameters is ons voertuig, in vergelijking met een standaard voertuig zonder actieve controle, voorspelbaarder en performanter in winterse condities. Bovendien, door de actieve controle van de achterophanging, werden deze kilometers ook comfortabeler afgelegd.

De volgende Evoque-stappen

De volgende stappen die we willen zetten met onze voertuigen zijn:

• Nauwkeurigere voertuig state estimators: het doel is hier om nog nauwkeuriger én met minder sensoren de status van het voertuig te bepalen en deze in de controlealgoritmes te gebruiken. Concreet zal dit leiden tot betere algoritmes en een gereduceerde kost aangezien er minder sensoren nodig zullen zijn;
• Een schaalbaar, modulair software framework ontwikkelen dat voor een breed gamma aan voertuigen gebruikt kan worden. Bovendien moet het compatibel zijn met complexere, adaptieve hardware en daarnaast ook de uitdagingen richting autonoom rijden ondersteunen.