Digitaler Fahrwerkszwilling f√ľr pr√§diktive Fahrfunktionen und Bauteilzust√§nde

Digitaler Fahrwerkszwilling

Mit jeder neuen Porsche-Generation steigt die Leistungsf√§higkeit von integrierter Sensorik, Vernetzung und Datenverarbeitung. Dadurch er√∂ffnen sich immer neue M√∂glichkeiten f√ľr die effektive Nutzung dieser Informationen. Eine davon ist der sogenannte Digital Twin.

Er bildet die virtuelle Kopie eines existierenden Gegenst√ľcks und erm√∂glicht datengetriebene Analyse, √úberwachung und Diagnose ‚Äď ganz ohne die Aufw√§nde und Zw√§nge der realen Welt. Der digitale Zwilling eines Fahrzeugs besteht nicht nur aus den gesammelten Betriebsdaten, sondern auch aus deren Konsequenzen: Informationen, die bei planm√§√üigen Wartungsaufenthalten und unplanm√§√üigen Reparaturen gesammelt werden. Bestandteile dieses Digital Twins existieren damit bereits heute im Speicher von Steuerger√§ten und in den Datenbanken der Porsche-Zentren.

Zentrale Intelligenz f√ľr Daten

Das gro√üe Potenzial der digitalen Zwillinge liegt in ihrer Vernetzung und der Zusammenf√ľhrung der Daten in einer zentralen Intelligenz. Aus den Werten eines gesamten Feldes lassen sich R√ľckschl√ľsse ziehen, die f√ľr jedes einzelne Fahrzeug und damit f√ľr jeden einzelnen Kunden von Vorteil sind. Auf Grundlage dieser Big Data kann ein Algorithmus beispielsweise anhand der Sensordaten von Antrieb und Fahrwerk die Fahrweise berechnen und nicht nur den individuell optimalen Service-Zeitpunkt, sondern auch den Service-Umfang empfehlen. Service-Intervalle k√∂nnen flexibilisiert werden und der Service kann bedarfsorientiert, je nach Kundenanwendung, f√ľr spezifische Bauteile durchgef√ľhrt werden.

Der Big Data Loop könnte ein wichtiger Schritt zum lebenslang lernenden Fahrzeug sein.

Die besonders beanspruchten Fahrwerkslager eines Sportwagens, der h√§ufig auf der Rundstrecke unterwegs ist, w√ľrden auf diese Weise gezielt gewechselt k√∂nnen. Bei einem Langstreckenfahrzeug, das sich vorwiegend auf Autobahnen bewegt, st√ľnde hingegen der Motor im Fokus. Noch wichtiger: Auf die gleiche Weise k√∂nnen auch Bauteilverschlei√ü oder sogar m√∂gliche Ausf√§lle berechnet werden, noch bevor sie tats√§chlich eintreten ‚Äď ein erheblicher Sicherheitsgewinn.

Seit rund drei Jahren arbeiten Software-Spezialisten von Porsche am Konzept eines digitalen Zwillings mit dem Schwerpunkt Fahrwerk, einem sogenannten Chassis Twin. Mittlerweile wird dieses Projekt im Rahmen von CARIAD weitergef√ľhrt, dem eigenst√§ndigen Automotive Software Unternehmen im Volkswagen Konzern. Das hat den Vorteil, dass nicht nur Daten von Porsche-Fahrzeugen herangezogen werden k√∂nnen, sondern von allen Konzernmarken ‚Äď was den Pool auf die bis zu 20-fache Menge an Autos vergr√∂√üert.

Große Bedeutung des Chassis

Die Fokussierung auf Fahrwerkkomponenten liegt auf der Hand: Bei einem Porsche ist das Chassis den h√∂chsten Belastungen ausgesetzt, insbesondere im Rundstreckenbetrieb. Durch Sensorik im Fahrzeug und die Nutzung intelligenter, selbstlernender Algorithmen bei der zentralen Auswertung werden Beanspruchungen unmittelbar im Fahrzeug erkannt und an den Fahrer √ľbermittelt. Damit erh√∂ht sich die Insassensicherheit, da gewisse St√∂rungen direkt auffallen, noch bevor der Fahrzeugnutzer oder die Werkstatt einen Fehler beispielsweise durch Ger√§usche oder Vibrationen erkennt.

Philip M√ľller, Executive Assistant to Director of Chassis & Special Projects bei Porsche, Taycan Turbo S, 2021, Porsche AG

Philip M√ľller, Executive Assistant to Director of Chassis & Special Projects bei CARIAD

Eine erste Anwendung des Digital Chassis befindet sich bereits in der praktischen Erprobung. Bei der √ľberwachten Komponente handelt es sich konkret um die Luftfederung des Porsche Taycan. In dem Pilotprojekt, an dem rund jeder zweite Taycan-Kunde teilnimmt, werden zun√§chst haupts√§chlich die Daten der Aufbaubeschleunigung erfasst, ausgewertet und via Porsche Connect an das zentrale Backend √ľbertragen. Dieses vergleicht die Werte des individuellen Wagens permanent mit den Flottendaten. Daraus errechnet der Algorithmus Schwellwerte. Werden diese √ľberschritten, erh√§lt der Kunde √ľber das PCM eine Information, er m√∂ge sein Fahrwerk im Porsche-Zentrum √ľberpr√ľfen lassen. Damit wird nicht nur das √úberschreiten der Verschlei√ügrenze vermieden, durch die fr√ľhzeitige Reparatur k√∂nnen auch Folgesch√§den verhindert werden.

K√ľnstliche¬†Intelligenz und Datenschutz

Durch die k√ľnstlichen Intelligenzen im Fahrzeug und in der Datenzentrale werden die Schadensm√∂glichkeiten sowie die Genauigkeit der Algorithmen stetig verbessert. Da sowohl in der Test- als auch in der Serienphase der Datenschutz √ľber allem steht, werden die Kunden per PCM um ihr Einverst√§ndnis f√ľr die √úbermittlung der anonymisierten Daten gebeten. Rund jeder zweite Taycan-Kunde nimmt an diesem Pilotprojekt teil ‚Äď eine sehr positive Resonanz f√ľr diese Anwendung des Digital Chassis.


Rolling Chassis des Taycan Turbo S, 2021, Porsche AG
Rolling Chassis des Taycan Turbo S

W√§hrend in der ersten Ausbaustufe des digitalen Zwillings, die im kommenden Jahr in Serie gehen wird, nur die unmittelbaren Sensordaten mechatronischer Komponenten ausgewertet werden, sind in Zukunft auch weitergehende Funktionen denkbar ‚Äď etwa, dass auch ohne Messf√ľhler an bestimmten Bauteilen deren Verschlei√ü berechnet werden kann. Ein Beispiel: Muss an mehreren Fahrzeugen die Spureinstellung korrigiert oder die Spurstange gewechselt werden und es wurden zuvor √ľber mehrere Sensoren √ľbereinstimmende Abweichungen festgestellt, kann dies als Hinweis auf ein Muster gewertet werden. Treten die entsprechenden Werte dann bei einem weiteren Fahrzeug auf, w√ľrde dem Fahrer folglich empfohlen, die Werkstatt aufzusuchen.

Durch diese fr√ľhzeitige Diagnose k√∂nnen Folgesch√§den vermieden werden ‚Äď in diesem konkreten Beispiel etwa abgefahrene Reifen durch eine verstellte Spur. Die Fehlersuche in der Werkstatt wird verk√ľrzt, da gezielt fehlerhafte Komponenten ausgetauscht werden k√∂nnen. Dadurch verringern sich die Durchlaufzeiten in der Werkstatt und damit die Kosten f√ľr den Kunden.¬†Der digitale Zwilling erm√∂glicht auch abseits des Fahrbetriebes Kundenvorteile: Die digitale Fahrzeugakte kann den Restwert des Fahrzeugs belegen und erh√∂ht die Transparenz f√ľr Gebrauchtwagenk√§ufer und -verk√§ufer. Durch die l√ľckenlose Dokumentation der Bauteile w√§re zudem eine erweiterte Approved-Garantie durch den Hersteller denkbar, ja sogar eine Zertifizierung mit einer Preisempfehlung f√ľr den Wiederverkauf.

√ľbermittelt durch Porsche

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