Virtuell entwickelt, real bew\u00e4hrt: Mit dem neuen Cayenne Electric zeigt Porsche, wie digitale Transformation und Ingenieurskunst zusammenspielen. Das neue vollelektrische SUV soll gegen Ende des Jahres vorgestellt werden und wird dann parallel zu den aktuellen Verbrenner- und Hybrid-Modellen angeboten. \u00abDieses Projekt war das erste, bei dem wir direkt von der digitalen Gesamtfahrzeugerprobung in die Vorserienfertigung \u00fcbergegangen sind\u00bb, erkl\u00e4rt Michael Steiner, stellvertretender Vorstandsvorsitzender und Mitglied des Vorstandes, Forschung und Entwicklung. Die sogenannte Baustufe, wie die in Einzelanfertigung aufgebauten Prototypen intern heissen, konnte entfallen: Rund 120 zeitaufw\u00e4ndig herzustellende Versuchsfahrzeuge wurden weitgehend digital ersetzt. Bereits in der Konstruktionsphase schickten die Ingenieure virtuelle Prototypen auf digitale Testrunden.
Erste Komponentenversuche in der virtuellen Realit\u00e4t
Simulation und K\u00fcnstliche Intelligenz haben die Fahrzeugerprobung einschneidend ver\u00e4ndert \u2013 und verk\u00fcrzt. Die Basis daf\u00fcr bilden drei S\u00e4ulen: pr\u00e4zise digitalisierte Strecken von N\u00fcrburgring bis Alltagsverkehr, jahrzehntelange Erfahrung der Weissacher Ingenieure aus der Realerprobung und die deutlich gestiegene Rechenleistung moderner Systeme f\u00fcr Simulationen in Echtzeit. So konnten die Ingenieure den Cayenne nicht nur virtuell darstellen, sondern auch direkt virtuell erproben. In einer Entwicklungsphase, in der Bauteile zun\u00e4chst digital vorhanden und damit vergleichsweise leicht ver\u00e4nderbar sind, testeten die Experten via Virtual Reality (VR) die ersten Eindr\u00fccke der k\u00fcnftigen SUV-Generation. Die Ergebnisse der digitalen Erprobung wurden sp\u00e4ter mit Pr\u00fcfstandtests realer Komponenten verifiziert.
Hochmoderner Verbundpr\u00fcfstand simuliert reale Belastungen
Hierf\u00fcr wurde ein v\u00f6llig neuer Verbundpr\u00fcfstand entwickelt. Auf diesem lassen sich Antrieb, Batterie, Energiemanagement sowie Ladesystem gemeinsam und unter realit\u00e4tsnahen Bedingungen testen. Die vier leistungsstarken Synchronmotoren des Pr\u00fcfstands k\u00f6nnen so programmiert werden, dass sie unterschiedliche Fahrbahnbedingungen, Beschleunigungswiderst\u00e4nde sowie Kr\u00e4fte beim Rekuperieren und Bremsen pr\u00e4zise simulieren. \u00abDie Maschinen sind so hoch entwickelt, dass wir sogar verschiedene Asphaltoberfl\u00e4chen oder Reifenschlupf darstellen k\u00f6nnen\u00bb, sagt Ingenieur Marcus Junige. Auch die Umgebungsbedingungen k\u00f6nnen vollst\u00e4ndig simuliert werden.
Permanenter Abgleich mit dem digitalen Zwilling
\u00abUnsere Versuchsprogramme sind vom Anspruch her im Wettbewerb einmalig\u00bb, sagt Junige. Spektakul\u00e4res Beispiel: eine Runde auf der N\u00fcrburgring-Nordschleife \u2013 am Limit. Den Input daf\u00fcr liefert der virtuelle Prototyp. Alle simulierten Impulse werden in Echtzeit in den Verbundpr\u00fcfstand eingespeist. \u00abDas Fahrzeug muss unter allen Bedingungen die volle Leistung bringen, sobald der Fahrer sie abruft\u00bb, unterstreicht Junige. Insbesondere f\u00fcr das Thermomanagement des Hochleistungsfahrzeugs ist diese sogenannte maximale Stromfreigabe Stress pur: Um die Batterie unter allen Bedingungen optimal zu konditionieren, sind Heizung und K\u00fchlung leistungsf\u00e4higer ausgelegt als bei jedem Elektro-Porsche zuvor. Zu jedem Zeitpunkt der N\u00fcrburgring-Runde wird verglichen, welche Werte auf dem Verbundpr\u00fcfstand gemessen werden und was f\u00fcr den digitalen Zwilling zuvor errechnet wurde. Dabei best\u00e4tigte sich, dass die Simulation inzwischen so akkurat ist, dass es kaum noch Abweichungen gibt, die nach den physischen Erprobungsergebnissen korrigiert werden m\u00fcssen.
Testen im Grenzbereich und allen Lebenslagen
So pr\u00e4zise die Simulation auch ist: Die finale Abstimmung bleibt Menschen vorbehalten. \u00abIn der Realit\u00e4t kann nur der Mensch den letzten Feinschliff geben\u00bb, betont Sascha Niesen, Teamleiter Erprobung Gesamtfahrzeug im Porsche-Entwicklungszentrum Weissach. Besonders auf Rundstrecken zeige sich, wie wichtig die Erfahrung von Testfahrern ist, um Fahrdynamik und Regelstrategien perfekt auszutarieren. Ob in der Stadt, auf der Autobahn oder im Gel\u00e4nde: Der Cayenne Electric wird in allen Nutzungsszenarien getestet. Ein besonderer Fokus liegt auf dem Lademanagement. \u00abEgal wie der Cayenne vorher bewegt wurde, er muss immer f\u00fcr das Schnellladen konditioniert sein\u00bb, erkl\u00e4rt Junige. Selbst Stausituationen werden vom Fahrzeug ber\u00fccksichtigt, um die Antriebsenergie optimal einzusetzen.
Eine besondere Herausforderung sind Tests unter klimatischen Extrembedingungen. In heissen Gegenden wie den Golfstaaten oder im US-amerikanischen Death Valley mussten bei Temperaturen bis 50 Grad Celsius unter anderem die Klimatisierung und das Thermomanagement von Batterie und Antrieb anspruchsvolle Funktionspr\u00fcfungen \u00fcber sich ergehen lassen. Im minus 35 Grad kalten Skandinavien standen Kaltstarts und Klimatisierung, Traktion, Handling und Bremsverhalten sowie Performance der Fahrdynamik-Regelsysteme auf dem Testkalender der Vorserienfahrzeuge. Bei beiden Klimaextremen musste der Cayenne Electric problemlos schnell laden k\u00f6nnen \u2013 kaum ein Hersteller verlangt seinen Fahrzeugen diesbez\u00fcglich mehr ab als Porsche.
H\u00f6here Pr\u00e4zision, weniger Ressourcen, effizientere Entwicklung
Im Rahmen der Dauerl\u00e4ufe wird ein Fahrzeugleben unter so harten Bedingungen simuliert, wie sie in Kundenhand nur selten erfahren werden. Unter Alltagsbedingungen absolvieren die Fahrzeuge im Schichtbetrieb innerhalb weniger Monate jeweils mehr als 150 000 Kilometer \u2013 im Stadtverkehr, auf Landstrassen und Autobahnen.
Vom Crashlabor \u00fcber Dauerl\u00e4ufe bis hin zu Erprobungen unter Extrembedingungen \u2013 \u00fcberall bew\u00e4hrt sich das Zusammenspiel von digitaler Vorbereitung und realer Pr\u00fcfung. Es macht den Entwicklungsprozess pr\u00e4ziser und effizienter und hat die Entwicklungszeit des Cayenne Electric um rund 20 Prozent verk\u00fcrzt. Gleichzeitig ist die hoch moderne virtuelle Erprobung durch weniger Materialaufwand ressourcenschonender.<\/p>\n\n\n\n