Virtuelle Entwicklung bei VAIVA – Eine Erfolgsgeschichte
Mit der virtuellen Entwicklung von Fahrzeugfunktionen ist VAIVA ein unverzichtbarer Partner langjähriger Expertise der Volkswagen Gruppe. Seit mehr als 10 Jahren tragen wir unseren Teil dazu bei sichere Serienfahrzeuge auf den Markt zu bringen. Mit dem Fokus auf der Nachbildung von funktionalen und fahrdynamischen Eigenschaften eines realen Referenzfahrzeugs, realisiert VAIVA digitale Prototypen.
Seit mehr als 10 Jahren entwickelt VAIVA entwickelt Gesamtfahrzeug-Simulationen und Simulations-Toolketten in der Volkswagen Gruppe. Das erste Projekt war die Realisierung eines virtuellen Zwillings für ein innovatives Elektrofahrzeug. Anhand dieses Zwillings wurden virtuell neue Betriebsstrategien für den Antriebsstrang nachgewiesen. In den folgenden Jahren wurden die gewonnenen Erfahrungen zur Entwicklung virtueller Fahrzeuge für weitere Baureihen genutzt. Diese virtuellen Nachbildungen dienten für die virtuelle Entwicklung und Erprobung in den Bereichen Karosserieelektronik, Fahrerassistenzsysteme, integrierte Sicherheit, Fahrwerk und Antriebsstrang. Dieser große Erfahrungsschatz wurde erstmals bei der Entwicklung eines vollelektrischen Serienfahrzeugs gebündelt, sodass schon in frühen Projektphasen ein zuverlässiges virtuelles Fahrzeug zur Verfügung stand. Aktuell liegt ein Schwerpunkt der VAIVA auf der Entwicklung der virtuellen Fahrzeuge für die Premium Platform Electric (PPE) und Scalable Systems Platform (SSP).
Die Gesamtfahrzeug-Simulationen werden im Model-/Software- und Hardware-in-the-Loop-Bereich verwendet. Dabei liegt der Fokus auf der Nachbildung der funktionalen und fahrdynamischen Eigenschaften des realen Referenzfahrzeugs. Die Modelle werden mittels graphischer Programmierung realisiert und bestehen aus mehreren hundert Bibliotheken. VAIVA deckt hier also das vollständige Profil der Entwicklung ab. Dabei kommen auch die langjährigen Erfahrungen aus der Entwicklung von Fahrzeugsoftware nach dem ASPICE-Prozessmodell zum Tragen. Am Beginn der Entwicklung werden auf Basis der Kundenanforderungen technische Anforderungen an das virtuelle Fahrzeug abgeleitet und mit technischen Unterlagen aus der Fahrzeug-Entwicklung verknüpft. Auf Basis dieser Informationen führen die Architekten ein Design der Modellarchitektur und ggf. des Simulationsframeworks durch. Im nächsten Schritt erfolgt die Modellierung einzelner Teilmodelle anhand dieser funktionalen und technischen Dekomposition aus den Bereichen: Fahrdynamik, Antrieb, Energiespeichersysteme, Infotainment/Connected Car, ADAS und Restbus-Simulation. Diese Modelle werden durch die VAIVA selbst, aber auch von den OEMs, Tier 1 und weiteren Partnern entwickelt.
Nach der Fertigstellung der Modelle führt VAIVA die Integration zu einem Gesamtfahrzeugmodell durch. Dazu werden als Erstes die Ergebnisse der Komponenten-Tests und zugelieferten Versionen auf Gültigkeit geprüft. Nach dieser Konsistenzprüfung kann der Aufbau und die Anpassung des Fahrzeugmodells durchgeführt werden, wozu auch eine CI/CD-Infrastruktur zum Einsatz kommt. Üblicherweise treten während der Integration Auffälligkeiten auf. Diese werden durch die VAIVA mit den Prozesspartnern besprochen und eine Behebung herbeigeführt. Nach Abschluss der Integration des Modells liegt der Fokus auf der Validierung des Simulationsmodells, welche mehrstufig erfolgt. In einer ersten Stufe werden Fahrsituationen in Simulink re-simuliert und mit gewünschten Referenzverhalten abgeglichen (Kriterien/Zeitreihen). Darauffolgend wird das Modell auch auf einem Echtzeit-Target nach gleichen Kriterien validiert. Bei einem erfolgreichen Abschluss der Tests wird das Gesamtfahrzeugmodell für die Nutzung durch die Partner im Konzern freigeben.
Neben der Bereitstellung eines virtuellen Gesamtfahrzeugs besitzt VAIVA eine sehr große Kompetenz in der Realisierung von Model- und Software-in-the-Loop-Systemen. Im Bereich der Model-in-the-Loop-Simulation werden die Nachbildungen von Fahrzeugfunktionen durch reale Stände der Fahrzeugfunktion ersetzt. In den aktuellen Architekturen des virtuellen Fahrzeugs erfolgt dieses durch ein einfaches Austauschen der Module, da die Nachbildungen in Simulink die gleichen Schnittstellen wie die reale Referenz verwenden. Zur Realisierung von komplizierten Software-in-the-Loop-Systemen auf Basis von virtuellen Steuergeräten werden die Tools namhafter Hersteller verwendet. In diesen Toolketten werden die Autosar-SWC’s oder Funktions-Module in eine Emulation der Basis-Software integriert und anschließend als FMU in die Gesamtsimulation eingebunden. Die virtuelle Entwicklung bei VAIVA ist also schon jetzt eine Erfolgsgeschichte, die jeden Tag weiter geführt wird.
von Mirko