Stellantis基于模拟器的整车虚拟开发

汽车行业正面临各种挑战，首先随着互联网公司等造车新势力的参与，其车辆研发模式对传统车企带来很大冲击，车企缩短车辆开发周期成为必要。一方面，随着后疫情时代的到来，汽车行业还面临着办公方式与生产结构的调整，办公方式线上化、生产开发虚拟化也是企业面临的不可避免的课题。另一方面，对于车辆开发方法，尤其是对于车辆动力学开发，基于传统的V型开发流程，在样车测试阶段，不可避免地面临着高投入、高风险的客观状况。而VI-grade推出了基于虚拟仿真和驾驶模拟器解决方案的虚拟开发解决方案，为了更好地与我们的客户共同协作并推进虚拟开发的进程，VI-grade首次提出了“零原型”的概念，并从2021年开始每年举办“零原型峰会”，通过分享各个合作伙伴与客户使用VI-grade驾驶模拟器进行研发的优秀案例，使用户了解使用驾驶模拟器实现高效虚拟化开发，加速研发进程。

Stellantis集团（由FCA与PSA合并）与NIO蔚来汽车在2021年的“零原型峰会”上就使用驾驶模拟器进行车辆动力学虚拟开发方面发表了相关演讲

Stellantis基于模拟器的整车虚拟开发

来自Stellantis集团的功能科学主管Giovanni Boreanaz在演讲开头便提到，在收到演讲邀请时，他就被用户大会的主题——“零原型峰会”所吸引，主题中提到的概念“零原型”正是如今汽车厂商面临的重要挑战，这一概念能够有力的推动车辆开发过程中成本和时间的减少。所以Stellantis集团正在不断地开拓虚拟开发在车辆设置过程中的应用范围。

Giovanni提到，在车辆开发的各种技术领域中，车辆动力学方面的技术目标是与初期设计联系最为紧密的，所以他以车辆动力学的开发流程为例，讲述了如何通过使用驾驶模拟器来优化传统的开发流程。

在传统的车辆动力学相关的开发流程中，主要需要经历以下流程：

Offline离线仿真分析——>DemoCar样例车辆——>Mules骡车（即验证底盘性能的样例车）——>VP（Vehicle Phase，又称Process Verification phase）过程验证阶段——>PS（Project Start）项目开始

VP阶段开始之前，需要对样例车辆进行制作并且进行大量的实车测试与调校，可见在这一阶段需要投入大量的时间与金钱，尤其是对于高性能车辆的开发，车辆动力学测试的相关内容相比其他车辆而言更加重要。而进入VP阶段后，每个新部件都需要得到最后的验证，从而冻结关于车辆性能几乎80%的设计内容，这个阶段的重要性在于这些决定大都是不可以再修改的，所以先前样例测试至关重要，否则将会面临极大的风险。

在引入使用驾驶模拟器研发的理念后，Stellantis集团分别在北美、南美和欧洲设立了驾驶模拟器测试中心，集团将不同测试内容分别给到三个中心，各个中心在内部共享数据资源，同步进行开发测试工作，通过适应不同地区的合理工作安排调度，大大提高了测试效率。

以集团旗下的豪华高性能车品牌玛莎拉蒂为例，其旗舰跑车MC20在开发过程中使用多种高精度的测试路面进行了测试，包括各种实际扫描的测试路面与赛道，同时对车辆的操稳性和舒适性进行测试，从而在虚拟测试中就实现了二者非常好的平衡。

通过实践，在MC20的开发过程中，取消了车辆动力学传统开发流程中的DemoCar和MuleCar阶段，几乎所有机械方面的开发工作都可以转移到驾驶模拟器上进行，这样不仅可以节省时间与成本，还使得测试结果更加稳定：
1. 可以实现使用同样的车辆调校在不同的路面或赛道上进行测试，并且省去了实车测试的运输成本与时间
2. 在进行车辆参数调校时不需要等候工程师进行零部件更换操作
3. 由于测试时间短而集中，在测试不同调校时能保持驾驶员有十分稳定的状态，并且驾驶员能够在短时间内记得不同调校的主观感受，提高测试的准确性
4. 测试的路面调校能始终保持一致，不会受到天气等不稳定因素的影响

使用驾驶模拟器可以很好的对各种子系统敏感性进行测试，负责不同子系统的工程师在同一个车辆模型中协同合作，再根据同一个驾驶员在模拟器上提供的主观感受反馈，能够显著提高各系统工程师的开发效率。Stellantis对于驾驶员也提出了一套基于驾驶模拟器的训练与验证流程，使驾驶员对驾驶模拟器的反馈有更准确的判断，同时完善的实车测试与模拟器测试之间的联系。

对于底盘与车辆动力学的开发过程，模拟器测试占据了主导地位，而对于主动控制系统，目前仍然以实际测试作为基础。虽然如今虚拟开发还无法替代所有内容，但Stellantis对于基于虚拟测试的方法论也已经作出了更加长远的计划。

Stellantis十分看好驾驶模拟器的前景，并对未来驾驶模拟器的应用提出了三个展望：

1. 系统或部件级别的测试台架直接与驾驶模拟器进行交互，将驾驶模拟器的虚拟模型求解的部件输入请求传递到测试台架，测试台架进行物理测试后再将输出数据作为系统或部件的响应返回至驾驶模拟器中，实现驾驶模拟器与硬件测试台架联合仿真的 “全新硬件在环概念”

2. 基于驾驶模拟器工程师的专业知识，通过训练使其在驾驶模拟器上达到专业车手的驾驶水平，实现车手与工程师的合二为一，将 “驾驶员在环” 转变为 “工程师在环”

3. 扩大驾驶模拟器的应用范围，使其不局限于车辆动力学相关内容，而是能够实现HMI，NVH，ADAS，Lighting等领域的联合开发。实际上，VI-grade的驾驶模拟器解决方案目前已经实现了对VD、HMI、NVH与ADAS相关方面的研发支持。

NIO蔚来汽车基于驾驶模拟器的整车虚拟开发

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来自NIO蔚来汽车的副总裁Danilo Teobaldi进行了以“应用驾驶模拟器加速电动车研发进程”为主题的演讲。

作为创立不久的纯电动车品牌，蔚来在初期便面临着许多挑战，上市前留给蔚来的研发窗口非常短，需要在极其有限的测试条件下完成一套全新的电动车平台的设计验证与生产。于是在2018年，蔚来开始使用DiM150九自由度驾驶模拟器来进行车辆的开发。

蔚来在设计初期使用AdamsCar进行多体动力学车辆模型建模，然后使用导出插件生成VI-CarRealTime高精度实时车辆动力学模型，从而应用在驾驶模拟器中。基于DiM驾驶模拟器能够实现在很短时间内将不同车辆参数调校进行主观评价，即能够将大部分在传统开发流程中主观评价测试的内容提前在模拟器上进行。

随着对DiM模拟器使用的深入，蔚来将动力总成、制动系统、转向系统等其他子系统的研发也加入了使用DiM模拟器进行主观评价的阶段。

Danilo说到，蔚来目前基于驾驶模拟器的使用方面主要包括如下几个方面：
1. 悬架调校：即车辆动力学相关的仿真和评价，包括操稳性与舒适性，同时也还包括转向与制动的部分
2. 高级系统研究：包括新平台开发、硬件在环与自动驾驶演示
3. 赛道性能：使用驾驶模拟器提高车辆的赛道性能，打破了多个赛道的车型圈速纪录
4. 用户体验：用驾驶模拟器进行与驾驶员感受或反馈相关的车辆功能体验

基于数年的DiM驾驶模拟器使用经验，蔚来总结了基于驾驶模拟器进行开发的数个优势：
1. 更快、更便捷、更低成本：使用驾驶模拟器能够节省大量实车测试中调整、运输等方面的时间，操作步骤也更简单，同时还省下了实车测试中需要投入的成本
2. 更安全：使用驾驶模拟器进行测试能够完全保证测试安全
3. 更低风险：尤其是对于悬架几何等后期无法修改的参数，提早对其进行测试与主观评价能够大大降低该方面的开发风险
4. 开放、可扩展性：驾驶模拟器能够不断进行新功能与新硬件的升级开发，始终满足对新技术研发的需求

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关于 VI-grade：

VI-grade是实时仿真和专业驾驶模拟器解决方案的领先供应商，可加速整个车辆交通行业的产品开发。VI-grade的驾驶模拟器包括从静态桌面解决方案到全尺寸驾驶员在环动态模拟器，使主机厂、供应商、研究中心、赛车队和高校能够减少物理原型的开发并加速创新。

VI-grade在仿真领域拥有超过30年的经验，总部位于德国达姆施塔特，在意大利、英国、日本、中国和美国设有技术中心。

自2018年9月以来，VI-grade成为思百吉的一部分。思百吉公司在四个主要领域开展业务——材料分析、测试与测量、在线测量仪器和精密控制，并广泛服务于从车辆交通到航空航天、电子、能源、采矿、制药等众多行业。

审核编辑 ：李倩