ポルシェエンジニアリングは、ドライビングシミュレーターの分野での取り組みを拡大｡インフラを強化した施設をヴァイザッハに計画中
車両とその制御システムはますます複雑化している一方、プロトタイプ車両の数は減少の一途をたどっている。そのため開発者は、ソフトウェア・イン・ザ・ループ、モデル・イン・ザ・ループ、ハードウェア・イン・ザ・ループなどの高度なシミュレーション手法を用いたバーチャルテストやハイブリッドテストへの依存度を高めている。
これらのシミュレーションは、車両部品や機械システム、運転機能などを客観的に評価するための標準となって久しい。しかし、シミュレーションでは人間との対話や主観的な評価はできません。そこで、ドライビングシミュレーターを使ったテストが重要となるのだ。
「ドライビングシミュレーターとHiLシステム、そしてドライビングシミュレーター上で特別に開発されたシミュレーションフレームワークの一貫した使用と継続的な拡張を組み合わせることで、新しいデジタル機能に対する主観的なフィードバックを、最初のプロトタイプが完成するよりもずっと前の、開発プロセスの早い段階で得ることができるのです」
と、ポルシェ・エンジニアリングのシミュレーション担当シニアマネージャー、ティレ・カロライン・ルップ氏は説明する。｢この『フロントローディング』は、後にテスト車両で初めて使用される機能がより洗練されたものであることを意味するのです」
さらに、ドライビングシミュレーターを使用したテストは、実走行テストをコスト効率よく補完するものでもある。安全な環境で危険なテストを実施できるだけでなく、それぞれの問題に理想的に適応した仮想テストコースで、天候が大きく変化する状況下でもテストを実施できるからだ。
もうひとつの利点は、テストの状況を正確に再現できることだ。たとえば、周囲の交通状況を正確に指定し、それを自由に繰り返すことができる。現在のプロジェクトでは、開発者がドライビングシミュレーターを使って、ブレーキ制御システムソフトウェアのパラメーターを特定の車種に適用している。
【写真8枚】コストを抑えつつ､安全を守れる！ ポルシェのドライビングシミュレーター
「エレクトロニック・スタビリティ・プログラム (ESP)」としても知られる「ポルシェ・スタビリティ・マネージメント (PSM)」は、主に2つのコンポーネントで構成されている。｢アンチロックブレーキシステム (ABS)｣と｢車両コントローラー」だ。ABSは、ドライバーがブレーキをかけた際に、各ホイールブレーキの油圧を調整します。コーナーで不安定になる恐れがある場合、個々のホイールにブレーキがかかり、横滑りを防止してくれる。
ポルシェエンジニアリングのドライビング・ダイナミクス&バリデーション・シニア・マネージャーであるマーティン・ライヒェネッカー氏は「ブレーキの挙動は、路面やブレーキパッドの状態だけでなく、湿度や気温によっても大きく異なります。ESPは、夏タイヤと冬タイヤの違いだけでなく、これらの変動を補正する必要があるのです」と話す。
ESPコントロールユニットのソフトウェアは、ティア1サプライヤーから提供され、標準的なパラメーターセットとともに提供される。これらのパラメータは、キャリブレーションプロセスの過程で、開発者がさまざまな車両バリエーションに最適に適合させる必要がある。
しかし、開発プロセスの初期段階では、この目的のために十分なコンポーネントの成熟度を備えたテスト車両がまだ用意されていないのが課題だ。そのためポルシェエンジニアリングは、ESP機能の主観的評価にドライビングシミュレーターを使用する機会を増やしたいと考えているという。
「そのために、車両とシーンの生成、実際のコントロールユニットと関連ソフトウェア、そしてドライバーがステアリングホイールとペダルで直接操作できるユーザーインターフェースを包括的に統合しています」とライヒェネッカー氏は報告する。｢これにより、可能な限り現実的な条件下で、リアルタイムに走行を行うことができるのです」
本物の運転体験
リアルタイムの運転物理シミュレーションは、適切な仮想テストコースとの組み合わせにより、ドライビングシミュレーターでの本格的な運転体験を保証します。ドライバーはステアリングホイールのトルクを感じ、シミュレーター上の仮想テストドライブでは、たとえばブレーキング時に車両がスピンするかどうかが体験できる。
このようにして得られた知見を活用することで、開発者は早い段階から特定の車両にESP機能を適合させることができ、開発期間を大幅に短縮することが可能となった。ルップ氏、ライヒェネッカー氏とその同僚たちは、この新しい手法に約1年間取り組んできた。フロントローディングは期待通りの性能を発揮しており、ESPアプリケーションの最初のテスト走行は2024年末か2025年初頭に予定されている。
開発陣はすでに、摩擦係数や天候条件の異なるESP開発に関連するすべてのサーキットセクションを単一の環境でテストできるバーチャルテストグラウンドを完成させた。キャリブレーションにドライビングシミュレーターを使用することは、ポルシェエンジニアリングのいくつかの特徴的な機能によって容易になっている。
たとえば、暑い路面や凍結した路面、低地や山間部など、開発者は任意の仮想サーキットモデルを作成することができる。ポルシェ エンジニアリングが20のパートナーとともに主要な役割を担っているドイツ連邦経済・気候行動省による「AVEAS研究プロジェクト」(AVEASはドイツ語の頭文字で『検証に関連する交通状況の収集、分析、シミュレーション』の意)の成果を活用することで、実際のテストドライブで重要な状況を特定し、シミュレーションに適用することも可能だ。
このようにして生成されたトラックモデルや交通状況は、バーチャル検証のためのテストケースをより多く生成するために、さまざまなバリエーションが用意されている。ルップ氏は、次のように語っている。
「私たちは、あらゆるモデリング活動を駆使して、車両モデル全体の物理演算と可視化、そしてすべての道路とシナリオを含む、顧客に特化したソリューションを提供することができます。ドライビングシミュレーターでは、気候や地形の異なるヨーロッパを短時間で走破することが可能なのです」
ポルシェエンジニアリングは現在、中国、イタリア(ナルドテクニカルセンター)、チェコ、ドイツで4台のスタティックリアルタイムドライビングシミュレーターと2台のゲームベースドライビングシミュレーターを運用している。
各拠点は、シーン生成、シミュレーションフレームワークのさらなる開発、モデルの統合、HiL接続など、その展開とさらなる開発において協力しています。ゲームベースのドライビングシミュレータの1つは、開発者のテストドライブ準備に使用されている。
ポルシェAGも何年も前からドライビングシミュレーターを使用。とりわけ、車両機能、HMI(ヒューマン・マシン・インターフェース)、人間工学、運転快適性の分野で使用されている。
「私たちがドライビングシミュレーターを使用する主な目的は、チームメンバー、被験者、または意思決定者が、たとえば新しい運転機能を評価するために、被験者を使った研究を行うことです」と、ポルシェに新設されたバーチャルバリデーションセンター(VVC)のシニアプロジェクトマネージャー、インゴ・クレムス氏は説明する。
「バーチャル完成車テストの一環として、参加者は新型車のディスプレイやコントロールエレメント、ADAS機能、エルゴノミクス、ドライビングコンフォートを検証、体験、評価することができます。被験者からのフィードバックは、新型車のさらなる開発に直接反映されます」
ヴァイザッハにあるポルシェAGは現在、シリーズ車両の開発において、モーションプラットフォームとハイエンドのビジュアライゼーションシステムを備えたドライビングシミュレーターと、車両をバーチャルに体験できる小型のスタティックシミュレーター(VRグラスを備えたものも含む)を複数運用している。このインフラは現在、VVCプロジェクトの一環としてさらに拡張されている。
「動くプラットフォームを備えたドライビング・シミュレーターをさらに2台建設する予定です」とクレムス氏は付け加える。｢最初のVFP.NVHラボは今年末に稼働を開始します。最初のVFP.NVHラボは今年末に稼働を開始します。2つ目は2026年末、VVCのオープンと同時に稼働する予定です。革新的なモーション・システムのおかげで、このシミュレーターは、従来よりもはるかにダイナミックな運転状況や、市街地での運転状況をカバーすることが可能です」
ヴァイザッハのバーチャル･バリデーション･センター
VVCはヴァイザッハ開発センターの中心部に建設され、総面積は2,100平方m。シリーズ車開発に使用される大型シミュレーターはすべて、この新しい場所の複合ビルに集約される。また、モーション・システムを備えたシミュレーターでの貴重なテスト時間の準備と有効活用のために、新しいミニ・シミュレーターも開発される。センターは既存のビルに建設される。
「持続可能な建設によってCO2排出を回避し、開発センターの貴重なスペースを効率的に使用するために、私たちは新しい建物を建設しないことに決めました」とクレムス氏は話す。｢”現代性と伝統の融合”というコンセプトに従い、新技術は開発センターで最も古い建物のひとつに設置されます」
「ポルシェエンジニアリングとポルシェAGは、開発に同じドライビングシミュレーターのフレームワークを使用しています。これは、両社が協力し合うための有望な機会を生み出すものです」と、ルップも言う。｢たとえば、仮想道路、周辺交通、車両全体、ドライビングダイナミクスなど、必要なモデルのセットアップを作成し、自社のスタティックドライビングシミュレーターで統合的な初期テストを実施することができます。
これらの結果を基に、開発者はポルシェの動くドライビングシミュレーターにシームレスに切り替えて、新機能のダイナミックな挙動を即座に体験することができる。さらに、より現実的なプロトタイプへの洞察を得る方法として、実際の人間工学に基づいたシーティングバックスでの拡張テストも可能です」
ライヒェネッカー氏はこう付け加えた。｢当社のスタティック・ドライビング・シミュレーターを使えば、キャリブレーションのほとんどを迅速かつ無駄のない方法で実施できますし、VVCのダイナミック・ドライビング・シミュレーションを使えば、実際のプロトタイプに非常に近づけます。
将来的には、多くの開発分野でドライビング・シミュレーターの恩恵が受けられるはずです。SiLやHiLテストに加え、ドライビングシミュレーターは、開発をサポートし、我々のツールボックスに追加する”ツール”であり、既存の手法の代替物ではありません。
シーン生成と車両シミュレーションの専門知識、さらに周囲の交通状況や現実的な相互作用を考慮することで、私たちはそれぞれのアプリケーションに最適に適応できるモジュール式のソリューションをお客様に提供しています」
