Fahrzeugsimulation

Fahrzeugsimulation bezeichnet die computergestützte Abbildung eines Kraftfahrzeugs und seines Umfelds zur Untersuchung von Fahrdynamik, Fahrkomfort, Energieverbrauch, Sicherheit und Emissionen. Sie beruht auf physikalischen Modellen des Fahrzeugsystems, darunter Karosserie, Antrieb, Fahrwerk, Lenkung, Bremsen, Reifen und Sensorik, sowie auf Annahmen zu Straßenbelag, Verkehrslage und Umweltbedingungen. Typische Modelle decken ein Spektrum von mehrkörpersystembasierten Multibody-Modellen bis zu detaillierten Reifen-, Antriebsstrang- und Fahrwerkskomponenten ab. Reifenmodelle wie das Pacejka-Verfahren oder vergleichbare Ansätze sind zentral, ebenso Modelle für das Fahrwerk, das Lenken, die Bremsregelung und Antriebsstränge. Je nach Zielsetzung kommen Real-Time-Fähigkeiten, Hardware-in-the-Loop (HIL) oder Offline-Simulation zum Einsatz. In Integrationsumgebungen werden dynamische Fahrzeugmodelle mit Steuerungssystemen, Sensoren und Verkehrsszenarien verknüpft.

Anwendungsbereiche reichen von der virtuellen Prototypenentwicklung und -evaluierung über die Entwicklung und Validierung von Steuergeräten (ECUs) und Algorithmen bis hin zur Entwicklung von Fahrerassistenzsystemen (ADAS) und autonomen Fahrfunktionen. Typische Arbeitsabläufe nutzen MIL, SIL und HIL-Methoden, um Software frühzeitig zu testen, Risiken zu minimieren und Kosten zu senken.

Herausforderungen sind Modellkomplexität versus Rechenzeit, Kalibrierung und Validierung mit realen Messdaten, sowie Unsicherheiten bei Reifen- und Straßenmodellen. Fahrzeugsimulation ist ein zentraler Bestandteil moderner Fahrzeugentwicklung und wird durch internationale Normen wie ISO 26262 und SOTIF in sicherheitskritischen Anwendungen eingebettet.