KUNDENHERAUSFORDERUNG
Ständiger Druck zur Beschleunigung von Fahrzeug-Dauertests ist der Alltag für Automobilhersteller. Für ein globales Unternehmen wie Jaguar Land Rover kann es sich als besonders schwierig erweisen, mit den aggressiven Entwicklungsplänen Schritt zu halten, da die Korrelation in zahlreichen Märkten weltweit durchgeführt werden muss.
Es kann nicht davon ausgegangen werden, dass etablierte Haltbarkeitssequenzen für alle bedienten Märkte gültig sind. Daher muss Jaguar Land Rover Fahrzeuge in die ganze Welt schicken, um marktspezifische Straßenbelastungsdaten zu sammeln und festzustellen, wie gut die Sequenzen mit den tatsächlichen, lokalen Einsatzbedingungen korrelieren. Diese Aufgabe mit konventionellen Werkzeugen – instrumentierter Prototyp auf einer Teststrecke – anzugehen, ist höchst ineffizient; irgendwann würden dem Unternehmen die Zeit und die Ressourcen ausgehen.
Um diesen Teil des Entwicklungszyklus zu komprimieren, untersuchte Jaguar Land Rover Möglichkeiten für „straßenlose“ Vollfahrzeugtests. Konkret ging es darum, mit Hilfe von computergestützten Engineering-Tools (CAE), einschließlich Mehrkörpersystem-Software, Straßenbelastungsdaten virtuell zu erzeugen. Sie entdeckten, dass die Vorhersage der Lasten auf diese Weise eine extrem genaue Modellierung des gesamten dynamischen Systems des Fahrzeugs erfordert, was ebenfalls eine sehr komplexe und ressourcenintensive Aufgabe ist.
Was wirklich gebraucht wurde, war ein Mittelweg zwischen den beiden Extremen, einen fertigen Prototyp auf eine reale Strecke zu stellen und ein umfassendes virtuelles Modell auf einer digitalen Strecke zu betreiben. Letztendlich sollte eine innovative hybride Simulationstechnik, die von der MTS Systems Corporation entwickelt wurde, diesen Mittelweg darstellen.
MTS-LÖSUNG
Hybrid System Response Convergence (HSRC) ist ein von MTS entwickeltes iteratives Verfahren, das die hybride Simulation für komplexe Anwendungen wie z. B. Dauerlauftests praktikabel macht. Im Wesentlichen wird ein reales Fahrzeug (oder ein Fahrzeugteilsystem) mit virtuellen Reifen und Fahrbahnoberflächen kombiniert, um eine genaue dynamische Simulation zu erstellen, ohne dass ein Prototyp, ein Prüfgelände oder ein umfassendes digitales Modell erforderlich ist. Der Unterschied zu den meisten hybriden Simulationstechniken besteht darin, dass die Systemkomponenten nicht in Echtzeit betrieben werden müssen. Daher arbeitet HSRC mit Standard-Testsystemen und bestehenden Fahrzeugmodellen.
Schon bei den ersten Gesprächen mit MTS war klar, dass der Einsatz der HSRC-Technik erhebliche Effizienzgewinne für Jaguar Land Rover bringen würde. Die Möglichkeit, genaue Straßenlasten zu erzeugen, ohne einen instrumentierten Prototyp über ein Testgelände fahren zu müssen, würde den Unterschied zwischen monatelanger Arbeit und der einfachen Installation eines Standardfahrzeugs auf einem Prüfstand bedeuten.
Jaguar Land Rover und MTS mussten zunächst feststellen, ob die HSRC-Technik mit den Testsystemen, digitalen Straßen, Reifenmodellen und der Modellierungsumgebung, die Jaguar Land Rover bereits verwendete, funktionieren würde. Als dies bestätigt wurde, arbeiteten die beiden Teams gemeinsam an einem HSRC-Pilotprojekt mit einem MTS 329 6DOF-Straßensimulator mit horizontalen Schwerpunktsbegrenzungen. Bei dem Testfahrzeug handelte es sich um einen Range Rover Sport. Zu den virtuellen Komponenten gehörten Straßenprofile von Jaguar Land Rover aus ausgewählten Testgeländen, ein FTire™-Modell für die dynamische Haltbarkeit von Reifen sowie HSRC-Modellierungs- und Steuerungssoftware-Tools von MTS.
Mit dem HSRC-Toolset kombinierte Jaguar Land Rover das am Simulator montierte Fahrzeug mit dem FTire-Modell, das dann über das digitale, dreidimensionale Testgelände „gefahren“ wurde, um Brems- und Manövriervorgänge zu simulieren. Sequentielle Iterationen dieses Prozesses ergaben einen Satz von Testfahrtdateien, die dann mit den tatsächlichen Straßenbelastungsdaten desselben Fahrzeugs, die im Feld gesammelt wurden, verglichen wurden. Wo ein direkter Vergleich möglich war, wurde die Korrelation zwischen den HSRC-Ergebnissen und den tatsächlichen Straßenmessungen von Jaguar Land Rover als sehr gut eingestuft; eigentlich fast zu gut, da mehrere Teams innerhalb von Jaguar Land Rover skeptisch gegenüber der engen Übereinstimmung waren und eine Bestätigung verlangten, dass die beiden Datensätze unabhängig voneinander entwickelt wurden.
KUNDENVORTEILE
Das erfolgreiche Pilotprojekt bildete die Grundlage für die weitere Entwicklung der HSRC-Technik bei Jaguar Land Rover. HSRC hatte das Potenzial, ein zentrales Werkzeug für die Entwicklung der Straßenbelastung zu werden, das einen Teil der teuren und zeitaufwendigen Prüfstandsarbeiten ersetzen könnte, die immer noch einen Teil des Zyklusplans eines jeden Fahrzeugs ausmachen.
Ein Beispiel ist, wie die Technik auch in den frühen Phasen des Prototypings eingesetzt werden könnte, um bei der Integration vieler aktiver Steuersysteme zu helfen, die heute Standard in neuen Fahrzeugen sind. Aktive Systeme erfordern einen erheblichen Abstimmungsaufwand, der oft nicht rechtzeitig zur Erfassung der Straßenbelastung abgeschlossen ist. Die HSRC-Technik könnte Jaguar Land Rover die Möglichkeit bieten, einen Teil dieser Abstimmung im Labor statt auf der Rennstrecke durchzuführen. Darüber hinaus ändern sich im Laufe der Entwicklung aktiver Systeme die Anforderungen an das Testprofil, was bedeutet, dass die Dauerhaltbarkeitsprüflasten angepasst werden müssen; auch hierfür könnte HSRC im Labor eingesetzt werden.
Ob für CAE-Korrelation, Entwicklung von Straßenbelastungsdaten, aktive Systemabstimmung oder andere Anwendungen, die HSRC-Technik verspricht sehr reale Vorteile für Jaguar Land Rover. Die Möglichkeit, die Reaktion eines bestimmten Fahrzeugs auf gescannte Fahrbahnoberflächen aus der ganzen Welt zu bestimmen, wird sich für dieses global agierende Unternehmen als besonders wertvoll erweisen, wenn es darum geht, die Lebensdauerprüfung von Fahrzeugen zu beschleunigen und seine Wettbewerbsposition weltweit zu verbessern.
