Vehicle Motion Control für softwaredefinierte Fahrzeuge

Wie das VMC-Team Motion-Control-Funktionen entwickelt und validiert

Das Team für Vehicle Motion Control (VMC) entwickelt und validiert Regelungsfunktionen, die maßgeblich beeinflussen, wie sich ein Fahrzeug bewegt und auf Fahrsituationen reagiert. Die Arbeit reicht von der frühen Algorithmusentwicklung und Simulation über Hardware-in-the-Loop-Tests bis hin zur Fahrzeugvalidierung auf der Teststrecke.

So werden Motion-Control-Konzepte Schritt für Schritt in Funktionen überführt, die unter realitätsnahen technischen Bedingungen bewertet und weiterentwickelt werden können.

Funktionen für die Fahrzeugregelung der nächsten Generation

Das VMC-Team arbeitet an Regelungsansätzen für assistierte, automatisierte und hochintegrierte Fahrzeugfunktionen. Dazu gehören unter anderem Spurführung, Stabilitätsregelung, automatisiertes Parken, adaptive Geschwindigkeitsregelung und die koordinierte Bewegungsregelung über mehrere Aktuatoren hinweg.

Diese Themen verbindet ein gemeinsames Ziel: Regelungsfunktionen zu entwickeln, die technisch robust, systematisch validiert und für zunehmend integrierte Fahrzeugarchitekturen geeignet sind. Dafür braucht es Know-how in Regelungstechnik, Mathematik, Softwareentwicklung und Fahrdynamik – kombiniert mit einem Entwicklungsprozess, der schnelle Iterationen ermöglicht, ohne technische Sorgfalt und Engineering-Disziplin zu vernachlässigen.

Von der Problemstellung zur Systemarchitektur

Jede Entwicklung beginnt mit einer klar definierten regelungstechnischen Aufgabenstellung. Dabei kann es zum Beispiel darum gehen, das Fahrzeugverhalten in kritischen Situationen zu stabilisieren, eine Giergeschwindigkeitsregelung zu entwickeln oder Lenkung und Drehmomentverteilung so zu koordinieren, dass das Fahrzeug einer gewünschten Trajektorie präziser folgt.

Auf dieser Grundlage analysiert das Team die technischen Anforderungen, bewertet relevante Forschungsergebnisse und entwickelt eine erste Regelungsarchitektur. Diese frühe Phase ist entscheidend: Sie legt fest, welche Signale, Zustände und Schnittstellen die Funktion benötigt und welche Zielkonflikte im weiteren Entwicklungsprozess berücksichtigt werden müssen.

Eine sauber strukturierte Architektur schafft damit die Grundlage für gezielte Tests und eine effizientere Umsetzung in den nächsten Entwicklungsschritten.

Von den ersten Gleichungen zum Simulationsmodell

Die ersten Entwicklungsschritte sind analytisch geprägt. Ideen werden zunächst über Gleichungen, vereinfachte Modelle und Regelungskonzepte beschrieben, um das grundlegende Systemverhalten greifbar zu machen.

Diese frühen Modelle werden anschließend in einer technischen Simulationsumgebung wie MATLAB umgesetzt und schrittweise erweitert. Dabei steigt die Komplexität sukzessive – zum Beispiel durch die Berücksichtigung relevanter Reifen- und Fahrdynamikeffekte.

Dieser gestufte Ansatz ermöglicht es, Annahmen frühzeitig zu überprüfen, wichtige Systemzusammenhänge besser zu verstehen und Algorithmen gezielt zu verbessern, bevor sie in komplexeren Entwicklungsumgebungen getestet werden. So verbindet der Prozess Geschwindigkeit mit technischer Klarheit: Zusätzliche Details werden dort ergänzt, wo sie das Verständnis und die Modellqualität tatsächlich verbessern.

Virtuelle Validierung und Hardware-in-the-Loop-Tests

Wenn ein Algorithmus in der Simulation wie vorgesehen funktioniert, folgt ein strukturierter Validierungsprozess. Der erste Schritt ist der Test in einem detaillierten virtuellen Fahrzeugmodell. Dort lässt sich das Verhalten der Funktion systematisch über eine Vielzahl von Szenarien hinweg analysieren.

Anschließend folgt der Hardware-in-the-Loop-Test, kurz HiL. Dabei wird die reale Steuerungshardware mit einem Fahrzeugsimulator verbunden und unter Echtzeitbedingungen getestet.

HiL-Tests bilden eine wichtige Brücke zwischen Simulation und Fahrzeugerprobung. Sie helfen, potenzielle Probleme bei Timing, Schnittstellen oder Hardwaregrenzen frühzeitig zu identifizieren, bevor eine Funktion ins Fahrzeug übertragen wird. Das erhöht die Entwicklungseffizienz und reduziert Risiken in den nächsten Validierungsstufen.

Fahrzeugvalidierung auf der Teststrecke

Nach der virtuellen Validierung und den HiL-Tests kann die Funktion in das elektrische Lotus-Evora-Testfahrzeug des Teams übertragen und auf der Teststrecke erprobt werden. In dieser Phase steht das reale Fahrzeugverhalten im Mittelpunkt.

Die Ingenieurinnen und Ingenieure bewerten, wie sich die Funktion unter dynamischen Bedingungen verhält, vergleichen Messdaten mit Simulationsergebnissen und passen die Kalibrierung entsprechend an.

Die Validierung auf der Teststrecke ist entscheidend, weil sie Effekte sichtbar macht, die sich in der Simulation allein nicht vollständig abbilden lassen. Gleichzeitig können objektive Messdaten mit dem subjektiven Fahrereindruck abgeglichen werden – etwa mit Blick auf Lenkgefühl, Übergangsverhalten, Stabilität und Beherrschbarkeit.

Gerade bei Motion Control ist diese Kombination wichtig. Die Qualität einer Funktion zeigt sich nicht nur in Kennzahlen, sondern auch in einem stabilen, konsistenten und vorhersehbaren Fahrzeugverhalten.

Schnelle Iteration in einem strukturierten Entwicklungsprozess

Eine Stärke des VMC-Teams liegt darin, effizient vom Konzept bis zum Fahrzeugtest zu kommen. Möglich wird das durch einen klar strukturierten Entwicklungsprozess: Problemdefinition, Modellierung, Simulation, HiL-Test und Validierung auf der Teststrecke.

Der Vorteil liegt nicht allein in der Geschwindigkeit. Entscheidend ist die Kombination aus schnellen Iterationen und einem kontrollierten Engineering-Rahmen.

Für thyssenkrupp Automotive Technology ist dieser Ansatz wichtig, weil fortschrittliche Motion-Control-Konzepte nicht nur auf technische Machbarkeit geprüft werden müssen. Ebenso relevant sind Robustheit, Wiederholbarkeit und die Reife der Integration auf Gesamtsystemebene. Ein strukturierter Prozess stellt sicher, dass Entwicklungsergebnisse über die reine Konzeptphase hinaus belastbar und anschlussfähig sind.

Koordiniertes Fahrzeugverhalten entwickeln

Wenn Motion-Control-Funktionen gut abgestimmt sind, entsteht ein Fahrzeugverhalten, das stabil, präzise und vorhersehbar wirkt. Dieses Ergebnis lässt sich nicht erreichen, indem einzelne Funktionen isoliert optimiert werden.

Entscheidend ist das Verständnis dafür, wie verschiedene Teilsysteme zusammenspielen und welchen Beitrag sie zum Gesamtverhalten des Fahrzeugs leisten. Genau hier schafft der Entwicklungsprozess des VMC-Teams Mehrwert.

Durch die Verbindung von analytischer Arbeit, Simulation, Hardwaretests und realer Fahrzeugvalidierung werden einzelne Regelungsideen in integrierte Motion-Control-Funktionen überführt. Das gewinnt an Bedeutung, weil moderne Fahrzeugarchitekturen eine immer engere Interaktion zwischen Lenkung, Bremse, Antrieb und softwarebasierter Regelungslogik erfordern.

Vom Konzept zur validierten Funktion

Das VMC-Team zeichnet sich nicht nur durch die Bandbreite seiner Themen aus, sondern auch durch die Konsequenz seines Entwicklungsansatzes. Funktionen werden nicht als isolierte Prototypen betrachtet. Sie durchlaufen einen definierten Prozess, der wiederholbares Lernen, kontinuierliche Verbesserung und ein wachsendes Systemverständnis ermöglicht.

Für thyssenkrupp Automotive Technology bedeutet das: Motion-Control-Entwicklung ist eine anspruchsvolle Engineering-Aufgabe – vom ersten Regelungskonzept bis zur Validierung unter realitätsnahen Bedingungen.

Diese Kombination aus Methode, Geschwindigkeit und technischer Tiefe unterstützt die Entwicklung integrierter Vehicle-Motion-Funktionen für die Mobilität der Zukunft.