Verkürzung der Testzeit in rauen Umgebungen um bis zu 12 Prozent durch schnellere Einrichtung

Leistung ist längst nicht alles

Beim Bau der besten Fahrzeuge geht es um mehr als nur um Leistung. Um auf dem Weltmarkt wettbewerbsfähig zu sein, müssen Autos so gebaut sein, dass sie starken Erschütterungen und Vibrationen sowie stark unterschiedlichen Temperaturen standhalten, um eine lange Lebensdauer und die Sicherheit und den Komfort der Insassen zu gewährleisten. Kunden erwarten, dass Autos jahrelang halten, bevor sie schließlich schrottreif sind; Entwicklungsteams können jedoch Fahrzeuge nicht jahrelang testen, um ihre Widerstandsfähigkeit zu bestimmen. Um dies aussagekräftig zu testen, muss die Hyundai Motor Company (Hyundai) die Belastungszustände der Fahrzeugsubsysteme über ihren gesamten Lebenszyklus ermitteln. Dies erfordert ein robustes Datenerfassungssystem, das ebenfalls allen damit verbundenen Bedingungen gewachsen ist und sich darüber hinaus einfach in das Fahrzeug einbauen und mit allen erforderlichen Sensoren ausstatten lässt.

Um dieses Ziel zu erreichen, entschied sich Hyundai für Simcenter-Hardware™ und -Software, beides Komponenten der Siemens Xcelerator-Geschäftsplattform für Software, Hardware und Services.

Testen der Langlebigkeit von Subsystemen und des gesamten Fahrzeugs

Das für die Technologie für Langlebigkeit zuständige Team bei Hyundai strebt danach, Prüfstandspläne zu erstellen, die die Langlebigkeit von Fahrzeugsubsystemen genau messen. Diese Prüfpläne werden auf der Grundlage von Schwingungssignalen erstellt, die während der Kampagnen zu den Fahrlastdaten (Road Load Data Acquisition, RLDA) auf dem Testgelände gemessen werden. Die Ergebnisse dieser Prüfstandstests werden dann weiterverarbeitet und analysiert, um die Lebensdauer der einzelnen Subsysteme, wie z. B. der Batteriesysteme in Elektrofahrzeugen (EV), vorherzusagen.

Jongwoo Kim, Technology Part Manager, erklärt, dass es mehrere Gründe für die Durchführung dieser RLDA-Kampagnen gibt: „Wir messen nicht nur die Beschleunigungen, um diese auf unserem Prüfstand zu reproduzieren, sondern auch die Radkräfte, die Übertragungskräfte von Fahrwerksteilen und die Verformung der Karosserie, um einen vollständigen Fahrzeugtest zu ermöglichen“, sagt er. „Diese Belastungsdaten dienen auch als Input für die Simulation während der zukünftigen Entwicklung, um die Konstruktion jedes Subsystems und des gesamten Fahrzeugs weiter zu optimieren.“

Normalerweise misst Kims Team 15 bis 20 Beschleunigungskanäle; bei Tests mit dem gesamten Fahrzeug kann dies allerdings leicht auf bis zu 100 Kanäle ansteigen. In diesem Fall müssen sie ihren Testaufbau um eine Reihe von Sensoren unterschiedlicher Art wie Dehnungsmessstreifen, Beschleunigungsmesser, Wegsensoren, Kraftmesszellen und Radkraftaufnehmer erweitern.

„Jeder Test dauert etwa zwei bis drei Wochen“, sagt Kim. „Das ist ein erheblicher Zeitaufwand. Wir müssen also sicherstellen, dass die Ergebnisse präzise und richtig sind und die Tests nicht länger als nötig dauern, vor allem, wenn die Tests unter extremen Umgebungsbedingungen durchgeführt werden, was bei Tests zur Lebensdauer oft der Fall ist. Wir brauchen die besten Werkzeuge, die es unseren Konstrukteuren ermöglichen, bequem und einfach zu arbeiten.“

Erfassung realer Testdaten unter rauen Bedingungen

Aufgrund dieser Anforderungen erwies sich die Simcenter SCADAS™ RS-Hardware als hervorragendes Werkzeug für Hyundai: Sie ist für den Einsatz in rauen Umgebungen konzipiert und konditioniert und synchronisiert eine Vielzahl von Sensortypen mit hoher Präzision. Die integrierte Web-App ermöglicht es Konstrukteuren, Daten sofort vor Ort zu validieren und dadurch effizienter zu arbeiten und sicherzustellen, dass nur die richtigen Daten erfasst werden.

Das Produkt lässt sich auf über 1.000 synchronisierte Kanäle skalieren, und dank flexibler drahtloser Konnektivität kann jeder Konstrukteur überall und mit jedem Gerät sicher auf das Messsystem zugreifen. In Kombination mit der Simcenter Testlab-Software™ bietet es alles, was Konstrukteure zur Erfassung hochpräziser Testdaten und zur Analyse der Ergebnisse benötigen, um eine effiziente Fehlerbehebung und Ursachenanalyse für die Konstruktion zu ermöglichen.

Nachdem die Entscheidung für die Implementierung der Simcenter-Lösung gefallen war, gab es laut Kim sofort erkennbare Vorteile. „Simcenter SCADAS RS ist durch seinen kompakten Formfaktor viel einfacher im Fahrzeug zu befestigen und alle Sensorkabel sind viel leichter anzuschließen als bei anderen Lösungen“, erklärt er. „Dank seiner Widerstandsfähigkeit hält es starken Erschütterungen und Vibrationen sowie dem großen Betriebstemperaturbereich stand, die für Tests zur Betriebsfestigkeit typisch sind. Das unterbrechungsfreie Netzteil ist sehr hilfreich, um ungewollte Abschaltungen und/oder kostspielige Testwiederholungen zu verhindern. Auch Simcenter Testlab war sehr einfach zu installieren und zu verwenden.“

„Wir haben festgestellt, dass Simcenter SCADAS RS eine äußerst genaue und zuverlässige Lösung für Messungen ist. Sie lässt sich außerdem wesentlich leichter mit einer Vielzahl unterschiedlicher Sensoren verbinden. Wir können sogar Fahrzeugbusdaten in einem speziellen Kommunikationsprotokoll wie CAN-FD lesen, das von einigen ähnlichen Lösungen auf dem Markt nicht unterstützt wird. Die drahtlose Verbindung zur Steuerung der in der Hardware integrierten Webanwendung ist sehr nützlich und die modulare Systemarchitektur macht es einfach, das Setup sowohl für kleine als auch für große Testkampagnen zu optimieren.“

Kim ist außerdem dankbar für den After-Sales-Support: „Der technische Support von Siemens war vom ersten Tag an großartig“, sagt er. „Sie haben unser Team geschult, sodass wir mit der Software und Hardware schnell produktiv arbeiten konnten, und wir hatten regelmäßige Besuche von einem Siemens-Konstrukteur, der uns mehr über das System erklärte und uns half, es optimal einzusetzen.“

Seit dem Wechsel zu Simcenter SCADAS RS hat sich die Effizienz laut Kim deutlich verbessert. „Was den Zeitaufwand für die Einrichtung von Messkanälen während der Vorbereitungsphase betrifft, so haben wir diesen drastisch reduziert, indem wir einfach eine Vorlage verwendet haben, anstatt jedes Mal bei Null anzufangen. Und die Echtzeitüberwachung des Messfortschritts mit der Webanwendung machte es viel einfacher und schneller, die erfassten Daten direkt während der Messung zu überprüfen. Dank all dieser Funktionen von Simcenter SCADAS RS sparen wir schätzungsweise ein bis zwei Tage innerhalb eines zwei- bis dreiwöchigen Testprogramms ein (eine Zeitersparnis von etwa 12 Prozent)."

Erweiterung der Testmöglichkeiten mit künstlicher Intelligenz

Kim ist sich sicher, dass Siemens Digital Industries Software auch in Zukunft eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung von Produkten in seinem Unternehmen spielen wird. „Wir glauben, dass die Langlebigkeits- und Systemanalysetools sowie die Geräusch- und Vibrationsanalysetools von Siemens hervorragend sind und bei Hyundai für unsere zukünftige Entwicklung in Bereichen wie Elektrofahrzeuge, Sonderfahrzeuge, urbane Luftmobilität und Robotik wichtig sein werden“, sagt er.

Er ist auch bereit, die Vorteile der neuesten Technologie der künstlichen Intelligenz (KI) zu nutzen. „Kürzlich haben wir zusammen mit dem Siemens Engineering and Consulting Services Team die Möglichkeit untersucht, ein vereinfachtes 1D-Vollfahrzeugmodell zur Vorhersage der Radkräfte für bestimmte Straßenprofile zu verwenden, um sie später in detaillierten 3D-Berechnungen der Materialermüdung zu verwenden“, sagt Kim. „Wir erwägen die Verwendung eines auf maschinellem Lernen basierenden Lösungsansatzes für die Radkraftkorrektur, der auf realen Messdaten und einem 1D-Vollfahrzeugmodell basiert. Ich denke, das wird in Zukunft ein wichtiges Tool für uns sein, um der Konkurrenz voraus zu sein.“