Virtuelle Testmethoden für die Fahrzeugsicherheit & ECE Regelungen

Virtuelle Testmethoden für die Fahrzeugsicherheit.

Was bedeutet virtuelles Testen?

Virtuelle Testmethoden für Fahrzeuge simulieren mit Hilfe von Software auf Basis mathematischer Modelle tausende verschiedene Verkehrsszenarien, Betriebs- und Aufpralllstfälle. Sie beschleunigen den Entwicklungsprozess, senken dessen Kosten und beteiligen sich daran, dass neue Fahrzeuge alle geltenden Sicherheitsvorschriften und andere Anforderungen erfüllen. Virtuelle Testmethoden dürfen auch beim Zertifizierungsprozess verwendet werden. Diese Testmethoden (Simulationen) gehen daher weit über die traditionellen statischen Analysen hinaus und umfassen sowohl dynamische Crash-Simulationen zur Modellierung verschiedener Aufprälle als auch NVH-Simulationen, um unerwünschten Geräuschen, Vibrationen und Rauheit auf die Spur zu kommen, sowie Simulationen zur Prüfung der Dauerhaltbarkeit, Festigkeit, Steifigkeit und vieler weiterer Aspekte. Um die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der virtuellen Testmethoden sicherzustellen, werden die mit diesen Testmethoden ermittelten Ergebnisse häufig mit den Resultaten physischer Prüfverfahren verglichen.

Warum ist virtuelles Testen wichtig?

Virtuelle Testmethoden bieten Fahrzeugherstellern und Bauteilzulieferern eine ganze Reihe von Vorteilen:

• Schon in der frühen Entwicklungsphase, wenn kein physischer Prototyp verfügbar ist, erhalten Sie einen Nachweis, ob Ihre Produkte den internationalen Sicherheits- und Qualitätsnormen und anderen Anforderungen entsprechen.

• Sie ermitteln eventuelle Schwachstellen noch vor der Prototypbauphase und verkürzen so die Entwicklungszeit und reduzieren die Kosten von Neuprodukten (Neufahrzeugen).

• Sie geben eine Vorschau auf die Ergebnisse, die Sie von physischen Tests erwarten können und ermitteln potentielle Schwachstellen am Fahrzeug oder an Fahrzeugteilen unter realitätsnahen Prüfbedingungen noch vor der Durchführung physischer Prüfverfahren. Das gibt Ihnen unter anderem die Möglichkeit, die Zahl der physischen Tests zu reduzieren.

• Die Tests können unter exakt gleichen Bedingungen wiederholt werden.

• Es werden keine physischen Prototypen zerstört.

• Sie geben die Möglichkeit der einfachen Erstellung, Auswertung und Beurteilung verschiedener Prüfszenarien (Parametrische Studien). Dadurch erhalten Sie einen Einblick in die Sensitivität des gemessenen Strukturverhaltens auf geänderte Parameter (geometrische Dimensionen, Material Property, etc.)

• Sie erhalten Zugriff auf die durch Ihre Tests generierten eindeutigen Unterlagen und Daten.

TÜV SÜD – Ihr Partner für virtuelle Testmethoden und Fahrzeugsicherheit

Wir verfügen über mehr als 100 Jahre Erfahrung im Bereich der Fahrzeugsicherheit,
-prüfung und -zertifizierung sowie über moderne Prüfeinrichtungen und ein globales Expertennetzwerk und können auch Sie mit virtuellen Prüfleistungen umfassend unterstützen und bezüglich der für Ihr Produkt besten Prüfmethoden beraten. Unser nach ISO/IEC 17025:2005 akkreditiertes Prüflabor bietet Ihnen den bestmöglichen Service. Darüber hinaus arbeiten wir aktiv an der Entwicklung von Sicherheitsvorschriften, Normen und effizienten Prüflösungen mit und fördern damit den Fortschritt im Mobilitätsbereich. Unsere Prüfeinrichtungen ermöglichen es uns, die Ergebnisse virtueller Testmethoden mit den Ergebnissen der physischen Prüfverfahren zu validieren. Wir bieten virtuelle Simulationen als ergänzende Dienstleistungen zu physischen Tests an, um den Einfluss verschiedener Parameter auf die Ergebnisse zu ermitteln und damit die Menge an physischen Tests zu reduzieren.

Unser Testverfahren zur Simulation dynamischer Ereignisse eignet sich auch für den Einsatz in anderen Branchen, wie z. B. in der Luftfahrt, im Militär, in der Energieindustrie, in der Schifffahrt und im Bahnsektor.

TÜV SÜD-Dienstleistungen auf dem Gebiet des virtuellen Testens

TÜV SÜD verfügt über modernste Technologie und Software und unterstützt Kunden weltweit. Alle Dienstleistungen im Bereich der physischen Prüfungen können auch mit virtuellen Testmethoden erbracht werden (F&E sowie Zertifizierung mittels Simulation). In den meisten Fällen benötigen wir dazu keine physischen Prüfmuster. Unsere Experten sind in der Lage, potenzielle Schwächen in der Fahrzeugstruktur auf Basis des virtuellen Modells zu simulieren bzw. zu identifizieren und können so Verbesserungen vorschlagen. Traditionelle Einsatzgebiete für virtuelle Testmethoden bei TÜV SÜD sind zum Beispiel die Bewertung bezüglich der Sicherheitsanforderungen an Nutzfahrzeuge und Kraftomnibusse. Die Kombination aus Simulationen mittels validierten virtuellen Modellen und physischen Tests dynamischer Bauteile (Dynamic Component Testing, DYCOT) ermöglicht uns, die insbesondere für die Durchführung von Frontal- und Seitenaufpralltests sehr gefragten Feineinstellungen an Rückhaltesystemen, wie Sicherheitsgurten oder Airbags, durchzuführen.

• Von Punktlasten bis zu komplexen Crash-Simulationen unterstützen wir unsere Kunden mit einer Reihe von Analysen und bieten die gesamte Bandbreite an virtuellen Testmethoden, die wir in unterschiedlichen technischen Bereichen anwenden.

• Unsere Experten verfügen über theoretische und praktische Kenntnisse von allen Arten virtueller Analysen, wie zum Beispiel lineare/nicht-lineare, statische(quasi-statische und dynamische Simulationen, implizite und explizite Verfahren.

Unser Prüflabor ist nach ISO/IEC 17025:2005 akkreditiert und für die Durchführung von Prüfungen nach den folgenden Normen benannt.

• UN ECE R11, R29, R17, R21, R55, R58, R66, R67, R73, R93, R100 (Standsicherheit), R107, R110, R111, R129, R134
• Weitere Normen: FMVSS (gleichwertig zu ECE-Regelungen), FIA J, xNCAP, ISO (3449, 3471 etc.), EN (1317, 1789, 12642, 12767 etc.), VDI 2700

Unsere Software für virtuelle Analysen:

ANSA/μETA, MSCNastran/Eπilysis, LSTC LS-Dyna, LS-OPT, PAM-CRASH, ABAQUS/Standard, Altair Radioss, CarMaker, MatLAB/Simulink, SolidWorks, Pro-SiVIC

Unsere virtuellen Simulationen für PKW:

Entwicklungsbegleitende Dienstleistungen - Wir bieten alle Arten von virtuellen Simulationen (Modal-, Steifigkeits-, Festigkeits-, NVH- und Crash-Analysen) für Bauteile und/oder Gesamtfahrzeuge.

• Alle Arten von Crash-Simulation (Frontal-, Seiten-, Heck- und Dachaufprall, z.B. FMVSS/ENCAP/KNCAP/ECE etc.)
• Unsere einzigartige Kombination aus virtuellen Simulationen und den physischen Testoptionen des Crash-Schlittens bietet detaillierte Studien und Optimierungen des Rückhaltesystems für breite Anwendungsbereiche
  • Frontalaufpralltest (DYCOT - non-destructive DYnamic COmponent Testing)
  • Seitenaufpralltest mit aktiven Seitenaufprallsystem (ALIS - Active Lateral Impact System)
  • Farside
  • Unsere "non-destructive component testing" Prüfeinrichtung ermöglicht Batterietests gemäß R100
• Komponenten-Tests gemäß R21
• Feineinstellung von Rückhaltesystemen (Airbags, Sicherheitsgurte, Lastenbegrenzer)

Unsere virtuellen Simulationen für LKW:

• Entwicklungsbegleitende Dienstleistungen. Wir bieten alle Arten von virtuellen Simulationen (Crash-, NVH-, Dauerfestigkeits-, Festigkeits-/Steifigkeits- und Modalanalysen) und können diese bei Bedarf auch mit physikalischen Tests im Prüflabor kombinieren (Festigkeit, Vibrationen usw.)
• Homologation der Strukturfestigkeit von LKW-Fahrerhäusern mittels Simulation nach ECE-R29
• Homologation des Unterfahrschutzes mittels Simulation nach ECE R58/73/93
• Entwicklungsbegleitung nach ISO 3449 und ISO 3471 (FOPS/ROPS)
• Zertifizierung der Ladungssicherheit mittels Simulation nach EN 12642 L/XL Code, VDI 2700, etc.

Unsere Simulationen für Kraftomnibusse

• Entwicklungsbegleitende Dienstleistungen. Wir bieten alle Arten von Simulationen (Crash-, NVH-, Dauerfestikeit-, Festigkeits-/Steifigkeits- und Modalanalyse) und können diese bei Bedarf auch mit physikalischen Tests im Prüflabor kombinieren (Festigkeit, Vibrationen usw.)
• Homologation der Festigkeit des Busaufbaus mittels Simulation gemäß ECE-R66 (kann bei Bedarf mit physischen Prüfungen vor Ort kombiniert werden)
• Überprüfung der Strukturfestigkeitseigenschaften des Busfahrerhauses gemäß ECE-R29 (Nur verpflichtend für LKW, gehobener Qualitätsnachweis im Wettbewerbsumfeld)

Unsere Simulationen für die Verkehrsinfrastruktur:

• Crash-Simulationen mit Straßensperren TB 11 bis TB 81

• Strukturelle Festigkeit der Straßenausstattung (Leitplanke, Straßenlampe, Signal gemäß EN1317)

TÜV SÜD-DIENSTLEISTUNGEN AUF DEM GEBIET DES VIRTUELLEN TESTENS iM Bereich FahrzeugDynamik und autonomes Fahren (AV, ADAS)

Die Bewertung automatisierter Fahrfunktionen sowie deren Homologation für den Markteintritt stellen eine riesige Herausforderung dar. Die Anzahl an Regulationen und Standards rund um die Sicherheit des automatisierten Fahrens nehmen stetig zu und weitere sind in der Vorbereitungsphase. Für automatisierte Fahrfunktionen, die nicht eine dauerhafte Aufsicht des Fahrers benötigen, müssen außerdem theoretisch eine unendliche Anzahl an möglichen Verkehrssituationen getestet werden, um die Verhaltenskompetenz eines autonomen Fahrzeugs zu gewährleisten. Eine vielversprechende Methode zur Behebung dieses Problems ist die Szenario-basierte Herangehensweise. Im Vergleich mit konventionellen physischen Testmethoden sind diese kaum noch geeignet, daher sollte dem Virtualisieren der Testmethoden mit Hilfe von Simulationen besondere Aufmerksamkeit gewidmet werden. TÜV SÜD nutzt eine Software-Toolchain Szenario-basierter Simulationen als Basis der virtuellen Testmethoden für automatisierte Fahrzeuge und verbessert diese stetig. Diese kombiniert realistische Modelle der Fahrzeugdynamik mit äußerst genauen Sensormodellen, um realitätsnahe Messergebnisse zu liefern. Die Toolchain erlaubt das Testen eines Fahrzeugs auf dem Systemlevel oder kann genutzt werden, um Hardware und Software Lösungen auf Bauteilebene zu evaluieren. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die automatisierten Fahrsysteme frei von unangemessenen Sicherheitsrisiken sind und die Standards des Straßenverkehrs sowie die gesetzlichen Rahmenbedingungen eingehalten werden. TÜV SÜD kann physische Tests auf dem eigenen Testgelände durchführen, sowohl fahrdynamische Tests für bestimmte Manöver als auch ausgewählte Verkehrssituationen, um die automatisierten Fahrfunktionen zu bewerten. Fahrende Roboter, differentielle GPS, Guided Soft Targets und weitere Ausrüstung von AB-Dynamics werden für physische Tests verwendet. Diese physischen Tests können separat durchgeführt werden, oder TÜV SÜD bietet den Kunden eine Komplettlösung als Dienstleistung, welche physische Tests mit dem virtuellen Testen kombiniert. Bei dieser Lösung werden die vorangegangenen Simulationen und Modellierungen mit Hilfe phyischer Tests anschließend validiert. Dadurch können die Fähigkeiten im Umgang mit kritischen Verkehrssituationen überprüft werden.

Unsere Simulationen für die FahrzeugDynamik

• Entwicklung eines validierten Fahrzeugmodells mit der Software MATLAB/Simulink
• Entwicklung eines validierten Fahrzeugmodells mit der Software CarMaker
• Modellierung und parametrische Studien zur Untersuchung fahrdynamischer Reaktionen bei verschiedenen Fahrmanövern (zum Beispiel ISO 3888, ISO 4138 und weitere)
• Detaillierte Modellierung von Fahrzeugkomponenten und Teilsystemen, zum Beispiel passive und semi-aktive Systeme, aktive Federung, ABS, ASR und mehr
• Fahrzyklusmodellierung für elektrische Fahrzeuge zur Überprüfung und Optimierung von Energieverbrauch, Ladezustand des Akkus etc.
• Physische Tests zur Validierung der virtuellen Modelle

Unsere Simulationen für Autonome Fahrzeuge (AV, ADAS)

• Große Datenbank an verschiedenen Szenarien
• Entwicklung und Validierung virtueller Modelle zur Simulation realer Verkehrsszenarios
• Simulation kritischer Szenarios, um die AV oder ADAS Funktionen und ihre Fähigkeiten im Umgang mit den jeweiligen Situationen zu überprüfen
• Modellierung virtueller Szenarios (statisch und dynamisch) mit Hilfe der Software Pro-SiVIC
• Modellierung der Fahrzeugsensorik in der Software Pro-SiVIC
• Entwicklung validierter Fahrzeugmodelle und Steueralgorithmen mit Hilfe von Matlab/SIMULOINK und Co-Simulatoin mit dem Pro-CiVIC Umweltmodell
• Physische Tests auf dem hauseigenen Testbereich mit Driving Robots, Differential GPS, GST und mehr