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Fahrzeugentwicklung

BMW eröffnet neues Fahrsimulationszentrum

13. November 2020, 10:30 Uhr   |  Irina Hübner

BMW eröffnet neues Fahrsimulationszentrum
© BMW Group

Der High-Fidelity Simulator: 83 Tonnen bewegte Masse auf 400 m² Bewegungsfläche. In der Kuppel befindet sich das Testfahrzeug samt Proband und 360 Grad Projektionssystem.

Mit dem neuen Fahrsimulationszentrum schafft die BMW Group die Möglichkeit, die Fahrzeuganforderungen der Zukunft realitätsgetreu zu testen und zu simulieren. Mit 14 Simulatoren und Usability-Laboren auf 11.400 m² ist es höchst modern und vielseitig.

Mit dem neuen Fahrsimulationszentrum schafft die BMW Group die Möglichkeit, die Fahrzeuganforderungen der Zukunft realitätsgetreu zu testen und zu simulieren. Mit 14 Simulatoren und Usability-Laboren auf 11.400 m² ist es höchst modern und vielseitig.

Michael Brachvogel, Leiter BMW Group Forschung Interieur, User Interaction, User Experience und Fahrsimulation: »Das Ziel des neuen Zentrums ist es, für jeden Bereich sowie für jede Phase der Fahrzeugentwicklung das optimale Simulations-Tool unter einem Dach zu bieten.« Auch die Kundenzentrierung in der Entwicklung wird auf eine ganze neue Ebene gehoben. »Wir können mit bis zu 100 Probanden am Tag Tests für Studien absolvieren“, so Brachvogel.«

Ein Simulationstool für jede Phase der Entwicklung

Von der frühen Konzeptphase bis zur finalen Funktionsabsicherung bietet das Zentrum den unterschiedlichen Fachbereichen der Fahrzeugentwicklung ein optimiertes Simulationstool. Dabei reicht die Bandbreite von statischen Simulatoren ohne Bewegungssystem bis hin zum High Fidelity Simulator, der auf einer Bewegungsfläche von fast 400 m² die Straße realitätsgetreu in das Labor holt.

Innovative Entertainment-Technologien und Anzeige-Bedien-Konzepte, multimodale Interaktion zwischen Insassen und Fahrzeug, Feinheiten der Fahrwerksabstimmung sowie weitreichende Fahrerassistenzfunktionen bis hin zu Innenraumszenarien beim vollautomatisierten Fahren – all diese Aspekte der Automobilentwicklung können hier auf Kundentauglichkeit getestet werden.

Die virtuellen Erprobungsfahrten sollen nicht nur von Ingenieuren der BMW Group, sondern auch von externen Versuchspersonen absolviert werden. »Wir können zu jedem Zeitpunkt direktes Kundenfeedback in die Entwicklung einbeziehen«, erklärt Michael Brachvogel.

Die Freude am Fahren wird virtuell erlebbar

Bei der BMW Group spielt die Fahrsimulation für den Entwicklungsbereich Fahrdynamik schon seit Jahren eine tragende Rolle. Mit dem neuen Fahrsimulationszentrum kann der virtuelle Entwicklungsprozess noch ausgeweitet und damit die Anzahl von Prototypenfahrzeugen reduziert sowie die Dauer des Entwicklungsprozesses verkürzt werden. Im Fahrsimulator können innerhalb von Sekunden Reifen oder ganze Achsen getauscht und Erprobungsstrecken auf der ganzen Welt per Knopfdruck ausgewählt werden. Selbst der Übergang von Sommer auf Winter ist nahtlos möglich. Alle Einflussfaktoren können in der Simulation mit hoher Wiedergabetreue dargestellt werden.

Das neue Fahrsimulationszentrum erfüllt darüber hinaus die stetig steigenden Anforderungen an die Entwicklung hochvernetzter und intelligenter Fahrzeuge. Neue Anzeige- und Bedienkonzepte können intensiv getestet werden, um die Gefahr einer Ablenkung für den Fahrer oder die Wirkung der multimodalen Bedienungsmöglichkeiten zu analysieren.

Gerade für die Entwicklung von Fahrerassistenzsystemen und Automatisierungsfunktionen der Zukunft bietet die Fahrsimulation erhebliche Vorteile. Sowohl kritische als auch selten auftretende Verkehrssituationen lassen sich kaum gezielt auf der Straße erproben. Im Simulator können sie in sicherer Umgebung und mit großer Detailschärfe beliebig häufig nachgestellt werden. Einzelne Aspekte des jeweiligen Szenarios lassen sich zudem beliebig variieren und miteinander kombinieren. So können die komplexen Systeme noch vor der ersten Erprobung auf der Straße unter verschiedenen Bedingungen realitätsgetreu getestet werden.
Dank eines Anlagenkonzepts mit innovativem Transport- und Andocksystem können alle Simulatoren bei Bedarf am gleichen Tag mit verschiedenen Fahrzeugmodellen genutzt werden.

Vollständiges Eintauchen mit der Seamless Simulator Experience

Um ein noch realistischeres Simulationserlebnis für die Probanden zu ermöglichen und damit validere Ergebnisse erzielen zu können, wurde die Seamless Simulator Experience (nahtloses Simulationserlebnis) konzipiert. Bei ausgewählten Studien werden Probanden künftig den Weg zum Simulator mit einer VR-Brille absolvieren.

So befinden Sie sich beispielsweise in einem virtuellen BMW- oder MINI-Handelsbetrieb. Auf dem Parkplatz vor dem virtuellen Handelsbetrieb wartet das Fahrzeug für die Probefahrt. Während der Proband durch den virtuellen Raum geht, bewegt er sich im Fahrsimulationszentrum auf den Fahrsimulator zu. Erst unmittelbar vor dem Simulator wird die VR-Brille abgenommen und der Proband steigt in den Simulator ein. Dadurch soll ein hohes Maß an Immersion erzielt werden. Die Studienteilnehmer tauchen tiefer in die Fahrsituation ein, was belastbarere Ergebnisse für die Optimierung der Kundenfunktionen möglich macht.

Der High-Fidelity- und der High-Dynamic-Simulator

Beim High-Fidelity- und beim High-Dynamic-Simulator handelt es sich um die optischen und technologischen Highlights des neuen Fahrsimulationszentrums. Sie schaffen Erprobungsbedingungen, die bislang nur mit realen Testfahrzeugen auf der Straße erlebbar waren. Bei der gezielten Optimierung von Kundenfunktionen bietet die Erprobung im Labor zudem den Vorteil, dass ausgewählte Fahrsituationen beliebig häufig reproduzierbar sind. Dadurch wird die Aussagekraft der ausgewerteten Testergebnisse wesentlich erhöht.

Darüber hinaus lassen sich im Fahrsimulator auch Testszenarien durchspielen, die im realen Verkehrsgeschehen nur selten und unter ungewöhnlichen Umständen auftreten oder die mit Gefährdungen verbunden wären und daher im realen Verkehrsgeschehen nicht zu Erprobungszwecken herbeigeführt werden können. Im Gegenzug können Erkenntnisse aus Testfahrten auf der Straße durch eine realitätsgetreue Simulation im Labor überprüft und abgesichert werden.

Besonders detailliert wird das reale Fahrgeschehen im High Fidelity Simulator abgebildet: Das Abbremsen und Beschleunigen in Kurven, Fahrten im Kreisverkehr oder die schnelle Abfolge mehrerer Abbiegemanöver können auf dem fast 400 m² großen Bewegungsfeld dieser Anlage mit hoher Präzision nachempfunden werden. So sind erstmals auch komplexe Situationen des innerstädtischen Verkehrs, die für Systeme des automatisierten Fahrens besonders vielfältige Herausforderungen mit sich bringen, unter Laborbedingungen darstellbar.  

Mit dem neuen High Dynamic Simulator lassen sich Längs- und Querbeschleunigungen von bis zu 1,0 g erzeugen. Er dient bei der Erprobung neuer Systeme und Funktionen zur Darstellung von hochdynamischen Ausweichmanövern, Vollbremsungen und intensiven Beschleunigungsvorgängen.

Die Längs- und Querbewegungen beider Simulatoren werden durch ein ausgefeiltes System aus Rädern und Schienen realisiert, das auf Fahrereingaben wie Lenkbewegungen praktisch verzögerungsfrei reagiert. So werden im Simulator die Feinheiten erlebbar, die die Freude am Fahren ausmachen. Dies gelingt durch den Einsatz linearer Elektromotoren, die keine beweglichen Teile haben. Diese Elektromotoren bewegen sich über eine Reihe von Magneten mit schnell alternierenden Polen, um die erforderlichen Kräfte zu erzeugen. Vergleichbare Technologie wird in Hochgeschwindigkeits-Zügen mit Magnetschwebetechnik eingesetzt. Sogenannte Super-Kondensatoren stellen die benötigte Spitzenleistung für das Bewegungssystem in Sekundenbruchteilen bereit. Über Rekuperation (Bremsenergierückgewinnung) kann das Bewegungssystems wiederum Energie in die Superkondensatoren einspeisen.

Die Tests finden in einer als Dom ausgeprägten Plattform des Fahrsimulators statt. Dort werden die zu erprobenden Systeme in einem fest montierten Fahrzeugmodell installiert. Der Dom ist auf einem elektromechanischen Hexapod-System gelagert und kann über einen weiteren elektrischen Antrieb sowohl in Längs- als auch in Querrichtung bewegt werden. Im Dom steht das Fahrzeugmodell auf einem Drehteller, um zusätzlich Drehbewegungen zu ermöglichen.

Um den Fahrern auch optisch ein realitätsnahes Bild der simulierten Verkehrssituation zu vermitteln, wird im Dom die Umgebung in 360° projiziert. Eine präzise Synchronisierung der darauf projizierten Darstellungen des Verkehrsgeschehens mit den Bewegungen des Fahrzeugmodells sorgt für eine realitätsnahe Wahrnehmung der simulierten Fahrsituation, in der die optischen Eindrücke und die auf die Testperson einwirkenden Längs-, Quer- und Vertikalbeschleunigungen zu einem dynamischen nahezu perfekten Gesamteindruck verschmelzen.

Komplettiert wird das virtuelle Testfahrt-Szenario von einer ebenfalls exakt auf die nachgestellte Situation abgestimmten Geräuschsimulation. Die Probanden betreten das Fahrzeug in dem Dom über eine Gangway, vergleichbar mit dem Zugang zu einem Flugzeug.

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