Das 4-Corner-HiL-System von STEP Lab im Einsatz mit einem Fahrsimulator der Vi-grade

Was passiert, wenn man vier echte Dämpfer direkt an einen Fahrsimulator anschließt? Die Antwort gibt es jetzt auf YouTube – dort wird genau gezeigt, wie die „Hardware-in-the-Loop“-Testmöglichkeiten von STEP Lab in der Praxis aussehen.

Das Video zeigt eine Live-Fahrsitzung auf dem DiM150-Simulator mit dem 4-Corner-Damper-in-the-Loop-System von STEP Lab, VI-CarRealTime als Fahrdynamik-Engine, FTire für die Reifenmodellierung und einem von Astemo entwickelten KI-basierten Dämpfermodell. Das Ergebnis ist eine vollständige Closed-Loop-Umgebung, in der der Fahrer realistische Fahrdynamik erlebt und echte Dämpfer die Arbeit übernehmen.

Vier Stellantriebe, ein Regelkreis

Das „4-Corner Damper-in-the-Loop“-System basiert auf vier elektrodynamischen Aktuatoren vom Typ UD01, wobei jeder Aktuator einer Radposition zugeordnet ist. Jeder Aktuator steuert unabhängig einen physikalischen Dämpfer an und bildet so in Echtzeit die radspezifischen Eingaben nach, die vom im Simulator laufenden Fahrzeugdynamik-Solver berechnet werden.

Es handelt sich hierbei weder um einen statischen Dauertest noch um einen vorprogrammierten Wellenformzyklus. Die UD01-Aktuatoren reagieren auf Live-Simulationsdaten: Während der Fahrer im Vi-grade DiM150 lenkt, bremst und beschleunigt, berechnet das Fahrzeugmodell die Bewegungen der einzelnen Räder, und das System von STEP Lab betätigt in genau diesem Moment physisch den entsprechenden Dämpfer. Die an der realen Hardware gemessenen Kraft- und Wegdaten werden direkt in den Simulationskreis zurückgeführt, wodurch der Kreislauf zwischen dem virtuellen Fahrzeug und den physikalischen Komponenten geschlossen wird.

Die elektrodynamische Architektur verleiht ihr die Bandbreite und dynamische Präzision, die Echtzeit-HiL-Anwendungen erfordern, und macht sie damit zu einer der leistungsfähigsten Plattformen, die für diese Art von Dämpferprüfungen verfügbar sind.

Hardware-in-the-Loop für die Dämpferentwicklung: Warum es wichtig ist

Der HiL-Ansatz von STEP Lab befasst sich mit einer grundlegenden Herausforderung bei der Entwicklung von Dämpfern: Wie lässt sich das tatsächliche Verhalten der Komponenten bewerten, bevor das komplette Fahrzeug vorliegt?

Reine Simulationen sind zwar schnell, aber begrenzt – ein Modell ist nur so gut wie seine Parameter. Vollfahrzeugtests auf einem Testgelände sind zwar präzise, aber langsam, teuer und erst in einer späten Phase des Entwicklungszyklus möglich. Das STEP-Lab-System bietet einen dritten Weg: physikalische Dämpfer, die unter realistischen, dynamisch berechneten Belastungen getestet und in eine Simulationsumgebung integriert werden, die das vollständige Fahrzeugmodell und eine hochpräzise Reifendynamik umfasst.

Das bedeutet, dass Ingenieure bereits in einer viel früheren Phase des Entwicklungsprogramms aussagekräftige Dämpferbewertungen durchführen können, einschließlich subjektiver Rückmeldungen der Fahrer, und zwar mit echter Hardware im Regelkreis statt mit einem vereinfachten Modell, das diese ersetzt.

Vi-grade und STEP Lab gemeinsam

Wie bereits erwähnt, ist das STEP Lab-System nur ein Teil des Ganzen. Die vollständige Analyse wird nämlich durch die Integration des 4-Corner mit der VI-grade-Technologie ermöglicht. Der Fahrsimulator DiM150 nutzt VI-CarRealTime – einen Bestandteil der VI-grade-Plattform, mit der STEP Lab eine etablierte Partnerschaft unterhält – als Echtzeit-Lösungsmodul für die Fahrzeugdynamik. Das Reifenverhalten wird von FTire von cosin scientific übernommen, einem der genauesten Reifenmodelle, die für fahrdynamische Anwendungen verfügbar sind. Astemo steuert sowohl das Fahrzeugmodell des Nissan Ariya als auch ein KI-basiertes Dämpfermodell bei, das in der Demo als ergänzender Ansatz parallel zur Hardware von STEP Lab läuft und zeigt, wie Software und physikalische Testmethoden im selben Rahmen koexistieren können.

Diese Kombination verdeutlicht, wie STEP Lab seine Systeme positioniert: nicht als eigenständige Testumgebungen, sondern als Komponenten einer integrierten Entwicklungsumgebung, die sich nahtlos in die Tools und Arbeitsabläufe einfügt, die Ingenieure bereits nutzen.