計測技術が車両開発を前進させる

May 02, 2023

車両の開発は、徹底した車両動力学テストなしには不可能です。 これらは、シャーシの最終セットアップと制御システムの特性を知らせるデータを提供します。 公道を走行する乗用車やモータースポーツのレーシングカーにおいても、安定した走行挙動を実現するISO試験に合格することは、独特のドライビングエクスペリエンスと走行中の安全感を実現するための基本要件です。 同時に、騒音と振動の観点から乗客の快適性を最大限に高めることも最重要目標の 1 つです。

一般的な車両動力学テストは 25 年前に誕生し、ドイツの新聞では「エルク テスト」と呼ばれていました。 当時、スウェーデンのメディアは、新型自動車が突然現れたヘラジカを避けようとすると転倒することを実証していた。 ほとんどの国ではヘラジカはそれほど問題ではありませんが、ドライバーは子供やバックする車が予期せず前方の道路を妨げる状況に直面する可能性があります。 ドライバーが回避操作を行うと、突然の荷重移動が発生します。 このような状況で車が安定した状態を保つには、VDA の車線変更テストに合格する必要がある ISO 3888-2 規格に準拠する必要があります。 車両を安全に道路に出す前に合格する必要があるさらに 2 つのテストは、定常状態の円周走行動作と、直進走行中の片側の滑りやすい路面でのブレーキです。 これらのテストで車両の性能を測定するには、車両の前後速度と横速度を捕捉する技術が必要です。 これらのテストにより、エンジニアは車両の動的挙動を予測し、車両のバランスと操縦性を最適化することができます。

スイスのヴィンタートゥールにあるキスラー グループは、関連するすべてのモーション パラメーターをキャプチャする Correvit S-Motion センサーを提供しています。 この光学技術は、スリップ角、縦方向および横方向のダイナミクス (横加速度) を測定し、ISO 4138 に従って定常円周走行中の車両の挙動を評価します。また、ヨー レート、ロール角、ピッチ角、および加速度も測定します。高度な車両動的テストを備えた軸。 Correvit の光学およびモーション センサー ソリューションは、直接的で摩擦がなく、滑りにくく、過酷な条件に適しています。 Correvit の光学技術は、内蔵の 6 自由度慣性測定ユニット (IMU) からの追加データと組み合わされています。 センサー フュージョン テクノロジーにより、低ノイズ信号が提供されます。 結果として得られる速度とスリップ角のデータ品質は、堅牢な光学センサー コアによるものです。 全地球航法衛星システム (GNSS) センサーとは異なり、キスラー フュージョン テクノロジーには周囲の建物や樹木の影響を受けないという利点があり、信号のドロップアウトなしにあらゆる条件下で正確なデータを測定できます。

レーシングカー用途向けに開発された新しい SF-Motion は、この技術をより小さなパッケージで提供し、かさばる調整を必要とせずにセンサーを車体に簡単に取り付けることができます。 レースカーのモノコックに完全に組み込むことも可能です。 センサーは各ホイールに取り付けることもできるため、補正方程式や計算を必要とせずに、実際のタイヤのスリップを測定して迅速に評価することができます。 測定精度は工場での校正方法と認証によって保証されています。

車両開発も車輪力変換器 (WFT) に依存しています。 これらのホイールは標準リムの代わりに使用され、タイヤの接地面に作用する力とモーメントを測定します。 WFT は、回転ホイール上の 3 つの力とモーメントを捕捉する多軸 6 成分の精密測定システムです。 これらは、乗用車、SUV、商用車、レーシングカー、産業用車両など、さまざまな車両の完全なシャーシおよびシャーシコンポーネントの開発とテストで使用するために設計されています。 センサーは車両と道路の間の境界面に直接取り付けられているため、車両開発者は測定されたホイール データを利用して車両を正確かつ安全に設計できます。 道路と車両のホイールハブの間には、タイヤと測定ホイールの機械構造のみが配置されています。 WFT は安全に関連する部品の開発と寸法決定に使用されるため、高いデータ精度が非常に重要です。 したがって、回転ホイールの力とモーメント、角度と角速度を測定する際の精度を確保するには、慎重な校正手順が必要です。 キスラーは、長期にわたって高品質基準が確実に満たされるように、認定されたヘキサポッド校正ベンチを提供しています。

将来のモビリティのコンセプトを検討する場合、車両の設計目標は大きく異なる可能性があります。 e-モビリティの導入により、騒音、振動、ハーシュネスが新たな課題となります。 NVH は、車両の音響および振動挙動のあらゆる側面をカバーします。 NVH 特性の適切な設計は、車両の性能、耐久性、信頼性に影響を与えるだけでなく、運転性、快適性、ブランド イメージの面でも顧客の期待に確実に適合します。 車両テクノロジーが進化するにつれて、NVH テストのパラダイムも進化します。 これまで、内燃エンジン (ICE) およびパワートレインのアプリケーションには、一般に最大 160 °C の温度に耐えられる加速度計が必要でした。 同時に、温度補正の必要性を回避するために、熱的に安定した感度を確保する必要がありました。 このような規格はキスラーの PiezoStar テクノロジーによって満たされ、業界標準のクォーツ ソリューションと比較して高い感度も提供します。 未来に移行する場合、特に電動モーターの場合、高感度を維持しながら最大 10 kHz までのより広い使用可能な周波数範囲が必要です。 電気的接地絶縁は、測定電流ループを回避するために重要です。 最後に、重要なことですが、自動車アプリケーション向けの優れた加速度センサーは、迅速かつ信頼性の高いテスト設定を保証するために、簡単かつ柔軟な取り付けを保証する必要があります。

最後に、車両テストで生成されたデータは効率的かつ効果的に管理する必要があります。 キスラーは、ユーザーがさまざまな種類の測定データを大量にインポートおよび保存できる柔軟なデータ管理システムである MaDaM を提供しています。 その後、jBEAM を使用してデータを視覚化し、分析できます。jBEAM は、さまざまなデータ形式を処理し、既存のソフトウェアに組み込むことができるプラットフォームに依存しないアプリケーションです。 評価方法は柔軟に構成できるため、個々のテスト実行が最大限の効率で評価されるようになります。 キスラーは、耐久性テストやパワートレイン解析など、特定のアプリケーション分野向けに jBEAM の特別エディションを提供しているため、ユーザーは自分の作業に必要なソフトウェア機能を確実に入手できます。

自動車業界のイノベーションサイクルがますます短くなっているため、テストベンチとテストコースの両方での統合車両テストがますます重要になっています。 キスラーの測定ソリューションは、センサー技術から信号調整、すべての共通インターフェース、ユーザーフレンドリーなソフトウェアに至るまで、測定チェーン全体をカバーしています。

この記事は、キスラー グループの車両テスト担当プロダクト マネージャーである Thorsten Beck によって執筆されました。 詳細については、ここを参照してください。

この記事は、Sensor Technology Magazine の 2023 年 2 月号に初めて掲載されました。

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