El sistema HiL 4-Corner de STEP Lab en acción con el simulador de conducción Vi-grade

¿Qué ocurre cuando se conectan cuatro amortiguadores reales directamente a un simulador de conducción? La respuesta ya está disponible en YouTube, y muestra exactamente cómo funcionan en la práctica las capacidades de ensayo «Hardware-in-the-Loop» de STEP Lab.

El vídeo muestra una sesión de conducción en directo en el simulador DiM150, con el sistema «4-Corner Damper-in-the-Loop» de STEP Lab, VI-CarRealTime como motor de dinámica del vehículo, FTire para el modelado de neumáticos y un modelo de amortiguadores basado en IA desarrollado por Astemo. El resultado es un entorno completo de bucle cerrado en el que el conductor experimenta una dinámica del vehículo realista y los amortiguadores reales se encargan de la tarea.

Cuatro actuadores, un bucle

El sistema «4-Corner Damper-in-the-Loop» se basa en cuatro actuadores electrodinámicos UD01, uno por cada rueda. Cada actuador acciona de forma independiente un amortiguador físico, reproduciendo en tiempo real las entradas específicas de cada rueda calculadas por el solucionador de dinámica del vehículo que se ejecuta en el simulador.

No se trata de una prueba de resistencia estática ni de un ciclo de formas de onda preprogramado. Los actuadores UD01 responden a datos de simulación en tiempo real: a medida que el conductor gira el volante, frena y acelera dentro del Vi-grade DiM150, el modelo del vehículo calcula el comportamiento de cada rueda y el sistema de STEP Lab acciona físicamente el amortiguador correspondiente en ese preciso instante. Los datos de fuerza y desplazamiento medidos en el hardware real se retroalimentan directamente al bucle de simulación, cerrando el circuito entre el vehículo virtual y los componentes físicos.

Su arquitectura electrodinámica le confiere el ancho de banda y la precisión dinámica que requieren las aplicaciones HiL en tiempo real, lo que la convierte en una de las plataformas más eficaces disponibles para este tipo de ensayos de amortiguadores.

Hardware-in-the-Loop para el desarrollo de amortiguadores: por qué es importante

El enfoque HiL de STEP Lab aborda un reto fundamental en el desarrollo de amortiguadores: ¿cómo se evalúa el comportamiento real de un componente antes de que exista el vehículo completo?

La simulación pura es rápida, pero tiene sus limitaciones: la calidad de un modelo depende de la calidad de sus parámetros. Las pruebas con el vehículo completo en un circuito de pruebas son precisas, pero lentas, caras y solo están disponibles en las últimas fases del ciclo de desarrollo. El sistema STEP Lab ofrece una tercera vía: amortiguadores físicos sometidos a pruebas bajo cargas realistas calculadas dinámicamente, integrados en un entorno de simulación que incluye el modelo completo del vehículo y la dinámica de los neumáticos de alta fidelidad.

Esto significa que los ingenieros pueden realizar evaluaciones significativas de los amortiguadores, incluyendo las opiniones subjetivas de los conductores, en una fase mucho más temprana del programa, utilizando hardware real en el bucle en lugar de un modelo simplificado que lo sustituya.

Vi-grade y STEP Lab, juntos

Como ya se ha mencionado, el sistema STEP Lab es solo una parte del conjunto. De hecho, el análisis completo es posible gracias a la integración de 4-Corner con la tecnología de VI-grade. El simulador de conducción DiM150 ejecuta VI-CarRealTime, que forma parte de la plataforma VI-grade —con la que STEP Lab mantiene una colaboración consolidada—, como solucionador de dinámica de vehículos en tiempo real. El comportamiento de los neumáticos se gestiona mediante FTire, de cosin scientific, uno de los modelos de neumáticos más precisos disponibles para aplicaciones de dinámica de vehículos. Por su parte, Astemo aporta tanto el modelo del vehículo Nissan Ariya como un modelo de amortiguadores basado en IA, que en la demostración funciona junto con el hardware de STEP Lab como enfoque complementario, mostrando cómo el software y los métodos de ensayo físico pueden coexistir en un mismo marco.

Esta combinación refleja cómo STEP Lab posiciona sus sistemas: no como bancos de pruebas independientes, sino como componentes de un entorno de desarrollo integrado que se integra a la perfección con las herramientas y los flujos de trabajo que los ingenieros ya utilizan.