Bij de ontwikkeling van de nieuwe Cayenne vertrouwt Porsche meer dan ooit op digitaal testen. Maar de menselijke factor is nog steeds onmisbaar: tijdens de laatste proefritten pushen ingenieurs de SUV tot het uiterste – in ijzige kou en verzengende hitte.
Virtueel ontwikkeld, bewezen in de praktijk: Porsche laat zien hoe digitale transformatie en ingenieurskennis voor een synergie-effect kunnen zorgen als er goed wordt samengewerkt. De nieuwe Cayenne, standaard voorzien van een volledig elektrische aandrijflijn, zal eind dit jaar worden onthuld. Hij zal dan worden aangeboden naast het huidige model met benzinemotor.
“Dit was het eerste project waarbij we rechtstreeks van digitaal testen van het volledige voertuig naar de productie van de pre-serie gingen”, legt Michael Steiner uit, lid van de Raad van Bestuur voor Ontwikkeling bij Porsche. 120 testvoertuigen, die tijdrovend zijn om te bouwen, werden grotendeels vervangen door digitale equivalenten en ingenieurs stuurden virtuele prototypes op digitale proefritten al tijdens de ontwerpfase.
Initiële testen virtueel uitgevoerd
Simulatie en kunstmatige intelligentie hebben voertuigtesten radicaal veranderd – en verkort. Dit is gebaseerd op 3 pijlers: nauwkeurig gedigitaliseerde routes variërend van de Nürburgring tot het dagelijks verkeer; de decennialange ervaring van Porsche ingenieurs; en de aanzienlijk verhoogde rekencapaciteit van moderne systemen voor realtime-simulaties. Dit stelde de ingenieurs in staat niet alleen de Cayenne te visualiseren, maar ook direct in een virtuele omgeving te testen. In een ontwikkelingsfase waarin componenten aanvankelijk alleen beschikbaar zijn in digitale vorm en dus eenvoudig kunnen worden aangepast, gebruikten de experts virtual reality (VR) om initiële tests uit te voeren van de toekomstige SUV. De resultaten van de digitale tests werden later geverifieerd met testbank-tests van echte, fysieke componenten.
Geavanceerde testbank simuleert belastingen
Voor dit doel werd een volledig nieuwe testbank ontwikkeld. Hiermee kunnen het aandrijfsysteem, de accu, het energiemanagement en de laadsystemen samen worden getest onder realistische omstandigheden. De vier krachtige synchrone motoren van de testbank kunnen zo worden geprogrammeerd dat ze verschillende wegomstandigheden, versnellingsweerstand en krachten die worden ervaren tijdens recuperatie en remmen precies simuleren. “De machines zijn zo geavanceerd dat we zelfs verschillende asfaltoppervlakken of bandenslip kunnen weergeven,” zegt ingenieur Marcus Junige. Omgevingsomstandigheden kunnen ook volledig worden gesimuleerd.
Permanente vergelijking met de digitale variant
“Onze testprogramma’s zijn uniek qua eisen,” zegt Junige. Een spectaculair voorbeeld is een ronde van de Nürburgring-Nordschleife. De input hiervoor wordt geleverd door het virtuele prototype. Alle gesimuleerde impulsen worden in realtime in de testbank gevoed. “Onder alle omstandigheden moet het voertuig altijd maximaal vermogen leveren zodra de bestuurder erom vraagt,” zegt Junige. Deze maximale vermogensafgifte is bijzonder belastend voor het thermisch management van het voertuig: om de accu onder alle omstandigheden optimaal te conditioneren, zijn de verwarming- en koelsystemen krachtiger dan in enig ander elektrische Porsche. Op elk punt tijdens de Nürburgring-ronde worden de waarden die op de testbank zijn gemeten vergeleken met wat eerder is berekend voor de digitale variant. Dit bevestigde dat de simulatie nu zo nauwkeurig is dat er nauwelijks afwijkingen meer hoeven te worden gecorrigeerd na het verkrijgen van de fysieke testresultaten.
Testen tot het uiterste en in alle situaties
Hoe nauwkeurig de simulatie ook is, de laatste afstemming wordt nog steeds door mensen uitgevoerd. “In werkelijkheid kunnen alleen mensen de laatste tests uitvoeren” zegt Sascha Niesen, teamleider voertuigtesten bij het Porsche Development Centre in Weissach. Testrijders zijn met name van belang in het perfect balanceren van rij-dynamiek en controle. Of het nu in de stad is, op de snelweg, off-road of op het circuit, de nieuwe Cayenne wordt in alle realistische gebruiksscenario’s getest. Speciale aandacht wordt besteed aan het opladen. “Het maakt niet uit hoe de Cayenne heeft gereden voordat hij stopt, hij moet altijd geconditioneerd zijn voor snel laden,” legt Junige uit. Ook verkeersopstoppingen worden door het voertuig meegenomen om optimaal gebruik te maken van energie.
Extreme omstandigheden
In warme regio’s zoals de Golfstaten of Death Valley in de VS moesten onder andere de klimaatbeheersing en het thermisch management van de accu en het aandrijfsysteem veeleisende tests ondergaan bij temperaturen tot 50 graden Celsius. In Scandinavië, waar de temperaturen min 35 graden Celsius bereiken, werden koud starten, klimaatbeheersing, tractie en wegligging allemaal getest met pre-productie voertuigen. En in beide klimatologische extremen moest de nieuwe Cayenne snel kunnen opladen zonder problemen – geen enkele andere fabrikant eist meer van zijn voertuigen dan Porsche.
Grotere precisie, efficiëntere ontwikkeling
Uithoudingstests simuleren de levensduur van een voertuig onder omstandigheden die zo zwaar zijn dat klanten ze alleen zouden ervaren in extreme situaties. Onder dagelijkse omstandigheden leggen de voertuigen binnen enkele maanden meer dan 150.000 kilometer af in shifts – in stadsverkeer, op landwegen en op snelwegen. Van crashlaboratoria en uithoudingsproeven tot testen onder extreme omstandigheden – de combinatie van digitale voorbereiding en testen in de praktijk bewijst zijn waarde op alle vlakken. Het maakt het ontwikkelingsproces nauwkeuriger en efficiënter. In vergelijking met een conventionele ontwikkelingsstrategie werd de ontwikkelingstijd van de nieuwe Cayenne met 20 procent verkort. Tegelijkertijd is modern virtueel testen ook efficiënter, dankzij verminderd materiaalverbruik.