De nieuwe elektrische Cayennepeper zal aan het einde van de jaren worden verwarmd.

Bij de ontwikkeling van de Cayenne Electric vertrouwt Porsche meer dan ooit op digitale tests. De menselijke factor blijft echter onmisbaar: tijdens de laatste testritten drijven de ingenieurs de SUV tot het uiterste. En dat onder extreme weersomstandigheden, van vrieskou tot extreem hoge temperaturen piese auto online.

De nieuwe elektrische Cayennepeper zal aan het einde van de jaren worden verwarmd.

Ontwikkelingen in een virtuele omgeving worden geanalyseerd op hun gereedheid voor gebruik in de praktijk. Porsche laat zien hoe digitale transformatie en technische expertise samenwerken bij de ontwikkeling van de nieuwe Cayenne Electric. De nieuwe volledig elektrische SUV wordt tegen het einde van het jaar gepresenteerd en zal dan naast het huidige modelgamma met verbrandingsmotoren en hybride aandrijvingen worden aangeboden. "Dit was het eerste project waarin we direct van het digitaal testen van het complete voertuig naar de pre-serieproductie zijn gegaan", legt Dr. Michael Steiner, Vice President en lid van de Raad van Bestuur voor Onderzoek en Ontwikkeling, uit. De "constructieve" testfase, waarbij gebruik wordt gemaakt van individueel gebouwde prototypes, was niet langer nodig, omdat de ongeveer 120 testvoertuigen, die veel tijd kosten om te bouwen, grotendeels werden vervangen door digitale equivalenten. De ingenieurs stuurden virtuele prototypes al vanaf de ontwerpfase op digitale testritten.

Simulatie en kunstmatige intelligentie hebben het testen van voertuigen radicaal veranderd – en ingekort. Ze zijn gebaseerd op drie hoofdrichtingen: nauwkeurig gedigitaliseerde routes, variërend van rijden op de Nürburgring tot het dagelijks verkeer, de decennialange ervaring van de ingenieurs uit Weissach met veldtesten en de aanzienlijk toegenomen rekenkracht van moderne realtime simulatiesystemen. Dit stelde de ingenieurs in staat om de Cayenne niet alleen virtueel te visualiseren, maar hem ook direct in een virtuele omgeving te testen. In een ontwikkelingsfase waarin componenten aanvankelijk digitaal beschikbaar zijn en daarom eenvoudig kunnen worden aangepast, gebruikten de experts virtual reality (VR) om de eerste tests van de toekomstige generatie SUV-modellen uit te voeren. De resultaten van de digitale tests werden later geverifieerd met benchtests van echte, fysieke componenten.

Hiervoor is een volledig nieuwe gecombineerde testbank ontwikkeld. Hiermee kunnen de aandrijf-, accu-, energiebeheer- en laadsystemen samen onder realistische omstandigheden worden getest. De vier krachtige synchrone elektromotoren op de testbank kunnen zo worden geprogrammeerd dat ze verschillende wegomstandigheden, de weerstand bij acceleratie en de krachten die optreden bij recuperatie en remmen nauwkeurig simuleren. "De machines zijn zo complex dat we zelfs verschillende asfaltoppervlakken of bandenslip kunnen nabootsen", aldus ingenieur Markus Junige. Ook omgevingsomstandigheden kunnen volledig worden gesimuleerd.

"Onze testprogramma's zijn uniek qua eisen", voegt Junige toe. Een indrukwekkend voorbeeld is de Nordschleife-ronde op de Nürburgring, die de grenzen van het mogelijke duidelijk laat zien. De inputgegevens hiervoor worden geleverd door het virtuele prototype en alle gesimuleerde parameters worden in realtime ingevoerd in de gecombineerde testbank. "Onder alle omstandigheden moet de auto altijd het volledige vermogen leveren zodra de bestuurder daarom vraagt", merkt Junige op. Zo'n snelle opwekking van maximaal vermogen is bijzonder belastend voor de thermische beheersystemen van een auto met zulke hoge dynamische kwaliteiten: om de accu onder alle omstandigheden op een optimale temperatuur te brengen, moeten de verwarmings- en koelsystemen krachtiger zijn dan in welke elektrische Porsche tot nu toe dan ook. Op elk moment tijdens de Nürburgring-ronde worden de waarden die op de gecombineerde testbank zijn gemeten, vergeleken met de waarden die eerder voor de digitale twin zijn berekend. Dit bevestigt dat de simulatie nu zo nauwkeurig is dat er vrijwel geen afwijkingen meer zijn die gecorrigeerd moeten worden na ontvangst van de resultaten van de fysieke tests.

Hoe nauwkeurig de simulatie ook is, de uiteindelijke afstelling wordt nog steeds door mensen gedaan. "In werkelijkheid kunnen alleen mensen de puntjes op de i zetten", merkt Sascha Niesen op, hoofd van het volledige testteam van het Porsche Development Center in Weissach. Het belang van de ervaring van de testrijders bij het perfect afstemmen van rijdynamiek en stuurstrategieën is vooral duidelijk op het circuit. Of het nu in de stad, op de snelweg of offroad is, de Cayenne Electric wordt getest in alle realistische gebruiksscenario's. Bijzondere aandacht wordt besteed aan het laadmanagement. "Ongeacht hoe de Cayenne wordt gereden voordat hij stopt, hij moet altijd klaar zijn voor snelladen", legt Junige uit. Zelfs files worden door het voertuig in acht genomen om de energie optimaal te benutten.

Testen onder extreme weersomstandigheden vormt een bijzondere uitdaging. In warme gebieden zoals de Golfstaten of Death Valley in de VS moesten onder andere de klimaatregeling en het thermisch beheer van de accu en het aandrijfsysteem veeleisende functionele tests ondergaan bij temperaturen tot wel 50 graden Celsius. In Scandinavië, waar de temperaturen dalen tot -35 graden Celsius, omvatte het testprogramma voor de preproductievoertuigen onder meer koude start, klimaatregeling, tractie, stuur- en remgedrag en de functionele functionaliteit van de regelsystemen met betrekking tot de rijdynamiek. In beide klimaatextremen moest de Cayenne Electric snel en probleemloos kunnen opladen – nauwelijks een andere fabrikant stelt hogere eisen aan zijn voertuigen dan Porsche.

Duurtests simuleren de levensduur van een auto onder omstandigheden die zo zwaar zijn dat klanten ze alleen als laatste redmiddel zouden gebruiken. In alledaagse omstandigheden leggen voertuigen in ploegendiensten meer dan 150.000 kilometer af, verspreid over meerdere maanden – in stadsverkeer, op provinciale wegen en op snelwegen.

Van crashtestlaboratoria en duurcircuits tot tests onder extreme omstandigheden – de combinatie van digitale voorbereiding en praktijktests bewijst zijn effectiviteit op alle gebieden. Het maakt het ontwikkelingsproces nauwkeuriger en efficiënter. Vergeleken met een conventionele ontwikkelingsstrategie werd de ontwikkelingstijd voor de Cayenne Electric met 20% verkort. Tegelijkertijd zijn de state-of-the-art virtuele tests ook efficiënter dankzij het verminderde materiaalverbruik.

Auto-onderdelen AutoPower België
Auto-onderdelen AutoPower België

Ontwikkelingen in een virtuele omgeving worden geanalyseerd op hun gereedheid voor gebruik in de praktijk

Simulatie en kunstmatige intelligentie hebben het testen van voertuigen radicaal veranderd – en ingekort