Německá společnost používá řešení společnosti Siemens při vývoji elektrických a autonomních vozidel

Řešení nastávajících problémů v oblasti hluku a vibrací

AZL je německý výrobce akustických zkušeben, který je na trhu od roku 1999 a zabývá se problémy spojenými s vývojem elektrických vozidel (EV) a autonomních vozidel (AV). AZL při analýzách hluku a vibrací (NVH) využívá inovativní technologie, například analýzu přenosových drah podle komponent (TPA) a modelové testování systémů (MBST).

AZL dodává speciální testovací přípravky, které umožňují zákazníkům zjistit, jak optimalizovat hluk a vibrace autonomních i elektrických vozidel již v raných fázích vývoje.

Nejčastější problémy v oblasti hluku a vibrací při vývoji AV a EV

Podle Andrease Schilpa, generálního ředitele AZL-Technology Center GmbH, s sebou nese vývoj AV a EV tyto hlavní problémy:

Vysokofrekvenční hluk vznikající v konstrukci elektrických vozidel je stále větším problémem. Je proto nutné vyvíjet pouzdra a upínky s tlumením v daném frekvenčním pásmu. Nové testovací přípravky tento vývoj umožňují.

Protože byl z vozidel odstraněn spalovací motor, který funguje jako prostředek maskování hluku, je hluk vznikající v konstrukci mnohem patrnější. Z tohoto důvodu je vývoj kvalitních tlumících systémů pro zákazníky velmi důležitý. Společnost AZL aktivně vyvíjí testovací přípravky, které pomáhají řešit hluk vozovky a získávat data potřebná pro validaci simulačních modelů. Testy výrobce se však nezaměřují pouze na vozidlo jako celek – nabídka obsahuje také testy pro izolované tlumící systémy, například individuální testování předního nebo zadního odpružení náprav.

Společnost AZL také hledá způsoby, jak výsledky testů těchto komponent a systémů přenést do světa simulací v podobě digitálních dvojčat výrobků. Pro dosažení přesných digitálních dvojčat je nutné předat simulačnímu modelu přesná data.

Vozidla nové generace vyžadují nové vývojové procesy

Koncept digitálních dvojčat jde ruku v ruce s rostoucím trendem v průmyslu. Místo testování finálního vozidla se fyzické testování provádí v dřívější fázi – na úrovni systému a komponent. Tento přístup může značně urychlit vývoj vozidel, protože vede výrobce autonomních a elektrických vozidel k inovacím vývojového procesu.

„Při vývoji elektrických vozidel se snažíme vrátit zpět k vývoji na úrovni systému a komponent. Totéž platí pro optimalizované vývojové cykly, které jsou nutností kvůli zavádění nových homologačních procesů,“ říká Schilp.

V ideálním případě začíná vývoj nastavením simulačních modelů. Společnost AZL vytváří speciální testovací přípravek, který dokáže testovat hluk a vibrace na úrovni komponent i systému a přesně odhadnout okrajové podmínky. „Jako výrobce testovacích přípravků předáváme našim zákazníkům jasné pokyny,“ říká Schilp.

Pro získání přesných dat z testovacího přípravku spoléhá AZL na software Simcenter™ Testlab™ a hardware Simcenter™ SCADAS od společnosti Siemens Digital Industries Software, který je kompatibilní s širokou řadou senzorů a datových rozhraní.

„Portfolio Simcenteru je jedinečné, protože nabízí možnost úzce integrovat výsledky testování s výsledky simulací a porovnávat je v jednotném prostředí,“ říká Schilp.

Blokování sil při vývoji hluku a vibrací vozidel

Vzrůstající trendy v oblasti systémového vývoje daly vzniknout nové technice nazvané TPA podle komponent. TPA se skládá z vyhodnocení blokovaných sil (a momentů) představujících souhrn vlastností systému.

„Blokované síly jsou při vývoji důležité, protože umožňují oddělit systémy od sebe,“ říká Schilp. „Potřebujeme je rozdělit z hlediska vzájemných sil a momentů. Tyto vzájemné síly nejsou invariantní a závisí na celé sestavě, zatímco blokované síly určují vlastnosti systému samotného.“

Možnost určování vlastností systémů nezávisle na jejich pozdější integraci otevírá obrovský potenciál z hlediska obchodních vztahů s automobilovými výrobci OEM.

„Díky využití blokovaných sil nedochází k situacím, kdy po integraci komponenty do vozidla jako celku budete hnát dodavatele k zodpovědnosti za něco, k čemu došlo až na úrovní celého vozidla,“ říká Schilp. "Můžete však přimět dodavatele k zodpovědnosti za jeho systém a k tomu, aby testoval jeho komponenty přímo."

Společnost AZL pomáhá svým zákazníkům vyvíjet testovací přípravky pro přesné stanovování blokovaných sil. To vše vede k jedinému hlavnímu cíli – tvorbě virtuálního modelu celého vozidla.

„Schopnost vypočítat síly rozhraní z blokovaných sil je jedním ze stavebních bloků, díky kterým je možné provést virtuální montáž vozidla,“ říká Schilp. „Díky tomu lze využít výsledky simulací a testování s blokovanými silami jednotlivých systémů a spojit je dohromady při určování vlastností virtuálního modelu vozidla. Věřím, že se správnými procesy hybridních simulací a spolehlivými výsledky testování na úrovni systému lze dosáhnout robustního systému pro nižší frekvenční rozsah do 500 Hz. Pokud tyto výsledky poté integrujete v rámci celku, získáte virtuální prototyp s vysoce přesným odhadem.“

Proces pro TPA podle komponent je v aplikaci Simcenter Testlab a systému pro sběr dat Simcenter SCADAS plně podporován. Nabízí integrované řešení pro optimální kvalitu měření dat funkce provozní a frekvenční odezvy (FRF) a související analytické nástroje. Díky těmto funkcím mohou uživatelé určit blokované síly, převést je na síly rozhraní a rychle vytvořit požadované předpovědi chování.

V náročných technikách jako u dat TPA podle komponent je konzistence naprosto zásadní – a z tohoto důvodu byly přidány funkce zvyšující produktivitu, například maticová tepelná mapa, která uživatelům umožňuje interpretovat velké datasety jediným kliknutím. Toto zobrazení umožňuje okamžitě ověřit kvalitu dat a nabízí pohled na vibroakustické chování různých komponent. Uživatel má navíc k dispozici řadu integrovaných funkcí pro kontrolu nekonzistencí v datech, například chybné směry a problémy s reciprocitou.

TPA podle komponent a převod blokovaných sil na síly rozhraní jsou plně podporovány v aplikaci Simcenter Testlab.

Sledování hluku od vozovky

Společnost AZL nabízí optimalizované testovací prostředí a vyvíjí přizpůsobené dynamometry vozovky s proměnnými plochami. Díky dalším testovacím přípravkům pro odpružení a silové působení pneumatik je možné testovat chování celých vozidel, předních či zadních odpružení i různých kombinací ráfků s pneumatikami při použití stejných budicích frekvencí. Přístup V-modelu je tak realizován v prostředí s širokými možnostmi reprodukce.

Databáze naměřených dat a modely validované testováním nabízejí robustní prostředí pro následný vývoj virtuálního modelu vozidla.