Aufbau Ihres virtuellen Fahrzeugs mit Simulink

Der Begriff „virtuelles Fahrzeug“ bezieht sich auf die Virtualisierung des Produktentwicklungszyklus eines Fahrzeugs, in der Regel mithilfe einer Simulation des Fahrzeugverhaltens auf Systemebene. Mit virtuellen Fahrzeugsimulationen können Automobilingenieure schnell Einblicke in das reale Verhalten gewinnen, virtuelle Tests in unterschiedlichen Szenarien durchführen und die Funktionalität von Embedded Software überprüfen. Diese Vorverlagerung der Entwicklung hilft Ihnen, die Variantenbewertung zu beschleunigen, Randfälle sicher zu studieren und die Produktqualität zu verbessern.

Für die Entwicklung eines virtuellen Fahrzeugs müssen Sie folgende Aufgaben erledigen:

  • Erstellen von Fahrzeugmodellen
  • Integration von Embedded Software
  • Definieren von Testszenarien
  • Durchführen von Simulationen und Analysen
  • Bereitstellen von Simulationen

„Die virtuelle Fahrzeugsimulation ist von entscheidender Bedeutung für die kontinuierliche Beurteilung von Anforderungen, Modellen und Software im gesamten Entwicklungszyklus.“

Robert ter Waarbeek, technischer Experte bei Ford

Erstellen von Fahrzeugmodellen

Sie können vorgefertigte Referenzanwendungen auf Ihr Fahrzeugdesign abstimmen. Diese parametrisierten Modelle umfassen Antriebssysteme und Fahrzeugdynamik und Sie können sie auf die Optimierung der Fahrzeugenergie, die Analyse des Kraftstoffverbrauchs, Wärmeanalysen und die Dimensionierung von Komponenten anwenden. Diese Modelle können mithilfe von Komponenten aus Elektrik-, Mechanik-, Flüssigkeits-, Wärme- und Mehrkörper-Bibliotheken weiter angepasst werden.

Bei Anwendungen für automatisiertes Fahren können Sie eine Auswahl an detaillierten Sensormodellen integrieren, zum Beispiel Kameras, LiDAR-, Radar- und Ultraschallsensoren.

Simulink® ist eine offene Integrationsplattform mit mehr als 100 Verbindungen von Partnern mit speziellen Integrationsschnittstellen für Simulink. Sie haben die Möglichkeit, benutzerdefinierte Functional Mock-up Units (FMUs) mit eingebauter Unterstützung für ein Functional Mock-up Interface (FMI)  von Simulink zu integrieren.


Integration von Embedded Software

Integration von Embedded Software

Binden Sie Ihren eigenen Steuerungsalgorithmus ein oder verwenden Sie vorgefertigte Komponenten und Überwachungssteuerungen für eine rasche Bewertung der Leistung Ihres kompletten Fahrzeugs in einem geschlossenen Regelkreis.

Zum Testen von Steuerungen, die in Simulink und Stateflow® modelliert wurden, können Sie mit einer Model-in-the-Loop (MIL)-Simulation beginnen. Die Verbindung dieser Komponenten mit den virtuellen Fahrzeugmodellen funktioniert unkompliziert und ist eine effektive Möglichkeit, Ihre Algorithmen schon in den frühen Entwurfsphasen zu beurteilen.

Integrieren Sie in einer späteren Entwicklungsphase C/C++ Produktionscode für Software-in-the-Loop (SIL)-Simulationen. Sie können C Code über die in Simulink integrierten C/C++ Schnittstellen aufrufen oder kompilieren und die Code-Abdeckung innerhalb des importierten Codes analysieren.


Definieren von Testszenarien

Die Simulation mit realistischen parametrisierten Szenen und Fahrszenarien ist ein zentraler Bestandteil der virtuellen Entwicklung. Dies gilt insbesondere für automatisiertes Fahren, denn dies ist die einzige praktische Möglichkeit, um die erforderlichen Milliarden von Kilometern an Testfahrten zur Gewährleistung seiner Sicherheit zu erreichen. Mit MATLAB®, Simulink und den entsprechenden Add-on-Produkten können Sie komplexe 3D-Straßennetze und -markierungen interaktiv erstellen oder einen Bereich von Straßennetzen generieren, indem Sie hochauflösende Kartendaten importieren und anschließend Akteure und Bewegungsbahnen hinzufügen. Bei der Simulation von Kamera-, Radar- und LiDAR-Sensoren profitieren Sie von den Sensormodellen in der Unreal®-Umgebung für die Co-Simulation mit Simulink.

Im Rahmen der Entwicklung elektrifizierter Antriebe oder sonstiger gebräuchlicher Fahrzeuganwendungen helfen Ihnen eine vorab definierte Sammlung von Fahrmanövern oder Daten aus Standard-Fahrzyklen bei der schnellen Bewertung der Leistung Ihres Fahrzeugs. Sie können diese problemlos modifizieren oder benutzerdefinierte Fahrzyklen auf Basis aufgezeichneter Flottentestdaten in MATLAB synthetisieren.

Entwickeln von Testszenarien

Durchführen von Simulationen und Analysen

Durchführen von Simulationen und Analysen

Mit Model-Based Design können Sie Fehler im Systementwurf zum Zeitpunkt der Modellierung erkennen und korrigieren.  In Ihrer Simulation ist es möglich, vorwärts und rückwärts zu springen, um Einblicke in den Fahrzeugentwurf zu erhalten und unerwartetes Verhalten nachzuvollziehen.

Wenn das vollständige Fahrzeugmodell wie erwartet simuliert wird, optimieren Sie die Leistung und führen umfangreiche Simulationsstudien durch, um den Entwurfsraum zu erkunden oder das vollständige Systemverhalten zu validieren. Sie können Ihre Simulation bequem hochskalieren, indem Sie Jobs zur parallelen Ausführung auf lokale Multi-Core-Systeme, Grafikkarten, Cluster oder die Cloud verteilen.

Sobald die Simulationsergebnisse verfügbar sind, prüfen Sie die Ergebnisse mithilfe der integrierten Visualisierungstools und flexiblen Datenvisualisierungsfunktionen in MATLAB. Darüber hinaus können Sie die Berichterstellung für Ihre Simulationen entsprechend den Standards Ihres Unternehmens automatisieren.


Bereitstellen von Simulationen

Sie können die Vorteile der Simulation auch breiter aufgestellten Teams zur Verfügung stellen, die nicht unbedingt Modellierungsexperten sein müssen. Mit App Designer lassen sich dabei benutzerdefinierte Apps erstellen und daraus Pakete für die Verteilung als MATLAB-App, eigenständige Desktop-App oder Web-App zusammenstellen.

Zur Integration Ihrer virtuellen Fahrzeugsimulation mit realen Fahrzeugflotten-Testdaten haben Sie die Option, diese in der Cloud bereitzustellen, in der umfangreiche Daten häufig gespeichert werden.

Für die Validierung der Hardware-/Software-Integration können Sie Ihr vollständiges Fahrzeugmodell dann mithilfe der Codegenerierungsprodukte von MathWorks® für Hardware-in-the-Loop (HIL)-Tests bereitstellen.