Optimierungsgestützte Fahrzeugauslegung für die Zielkriterien Rundenzeit und Handling
Jan Alexander Tschorn
Steigende Anforderungen an Kraftfahrzeuge erfordern zunehmend die Effizienzsteigerung der Produktentwicklung. Treibende Faktoren sind Zeit, Kosten und die kontinuierliche Produktverbesserung. Eine Antwort auf diese Herausforderungen ist der vermehrte Einsatz virtueller Methoden in der Produktentwicklung. Virtuelle Prototypen haben sowohl bei der Auslegung als auch bei der Absicherung das Potential zur Einsparung physischer Prototypen und damit verbundener Testressourcen. Dafür müssen virtuelle Prototypen alle relevanten Fahrzeugeigenschaften simulieren können und eine ausreichende Genauigkeit aufweisen. Abhängig von der Fahrzeugklasse stehen gewisse Fahrzeugeigenschaften im Vordergrund und beeinflussen direkt die gestellten Anforderungen. Für Sportwagen liegt auf den fahrdynamischen Eigenschaften ein hoher Fokus. Im Sinne einer virtuellen Produktentwicklung sind in der Literatur Simulations- und Optimierungsansätze hierfür bekannt. Diese sind jedoch zumeist auf nur ein Zielkriterium ausgerichtet und allgemeine Methodiken zur Produktentwicklung liegen nicht zu Grunde.
In dieser Arbeit werden bekannte Optimierungsansätze auf Gesamtfahrzeugebene und im speziellen für fahrdynamische Zielkriterien wie die Rundenzeit analysiert. Im Gegensatz zu bestehenden Forschungsarbeiten werden die Rundenzeit und die Handlingeigenschaften eines Fahrzeugs in einer simultanen Optimierung des Fahrzeugkonzepts betrachtet. Dazu wird eine Optimierungsmethodik mithilfe verschiedener Methodenbausteine in einer modularen Umgebung aufgebaut. Bei der Entwicklung der Methodik wird das Ziel verfolgt, eine Anwendung entlang des Produktentstehungsprozesses zu ermöglichen. Neben der Validierung des verwendeten Simulationsmodells wird anhand von zwei Anwendungsbeispielen die Methodik zum einen in einer sehr frühen Phase und zum anderen in einer weiter fortgeschrittenen Phase des Produktentstehungsprozesses implementiert, um sowohl die Einsetzbarkeit nachzuweisen als auch Potentiale aufzuzeigen.
