25 Jahre Geschichte der Fahrsimulatoren bei der Renault Group: auf dem Weg zu einem Erlebnis mit vollem Eintauchen

Bevor es die ersten numerischen Simulationen gab, wurden die von der Renault Group entwickelten Prototypen zukünftiger Fahrzeuge ausschließlich physischen Fahrversuchen (auf der Straße oder auf dem Prüfstand) unterzogen, um ihre Eigenschaften und Ausstattungsmerkmale zu validieren. Ein kostspieliges Unterfangen, das besonders aufwendig wurde, wenn es darum ging, technologische Ausstattungsmerkmale wie ADAS (Fahrassistenzsysteme) zu validieren.

Seit dem rasanten Vormarsch der Digitalisierung hat die numerische Simulation (zu deren Anwendungsbereichen auch die Fahrsimulation gehört) neue Maßstäbe gesetzt: Zeit- und Kostenersparnis, weniger gebaute Prototypen – und eine erhebliche Senkung der Fahrzeugentwicklungskosten.

Von 1998 mit HELIOS bis 2023 mit ROADS: Entdecken Sie die fünf Generationen bedeutender Simulatoren, die die Renault Group stets an die Spitze der digitalen Entwicklung gebracht haben.

1998: HELIOS ebnet den Weg für Simulatoren

Bereits Ende der 90er Jahre wurde die Fahrzeugbeleuchtung auf einem Beleuchtungssimulator entwickelt und validiert. Vor dieser Zeit erforderte die Entwicklung eines neuen Autoscheinwerfers die Herstellung mehrerer physischer Prototypen. Das 1998 unter dem Namen HELIOS (HEadLIght Operating System) eingeführte System ermöglichte es bereits in seiner ersten Version, die Anzahl der für die Entwicklung von Scheinwerfern erforderlichen physischen Prototypen zu reduzieren und gleichzeitig die Qualität der Lichtoptik (Leuchtweite, Farbhomogenität, Blendverhalten) zu verbessern. Nicht zu vergessen die Nachtlichttests … die so auch bei Tageslicht durchgeführt werden konnten.

Um mit der rasanten technologischen Entwicklung Schritt zu halten, wurde HELIOS im Laufe seiner Betriebsjahre mehrfach modernisiert. Seit der letzten Überarbeitung im Jahr 2017 gibt HELIOS die Straßenbeleuchtung ultrarealistisch wieder : acht Projektoren in ultrahoher 4K-Auflösung (die Pixel sind für das menschliche Auge nicht mehr erkennbar), ein hoher Kontrast für eine optimierte Sicht bei Nacht – und das alles auf einem 225°-Kugelschirm, der das gesamte Sichtfeld des Fahrers abdeckt.

Ausgestattet mit einem Hydraulikzylindersystem ermöglicht HELIOS eine erste Nachbildung der Fahrzeugbewegungen und -vibrationen. HELIOS diente kürzlich zur Validierung der Matrix-LED-Vision-Technologie, die insbesondere beim Austral, dem neuen Espace und dem neuen Rafale zum Einsatz kommt .

2001: C-CARDS, der erste dynamische Simulator der Renault Group

C-CARDS (Comprehensive Automobile Research and Development Simulator), der erste dynamische Fahrsimulator der Renault Group, wurde im Rahmen eines europäischen Projekts entwickelt und 2001 in Betrieb genommen. Das Frontbild wurde in einem horizontalen Feld von 150° projiziert, und ein Bewegungssystem ermöglicht die Nachbildung von Beschleunigungen von bis zu 0,5 G. In den nachfolgenden Versionen von C-CARDS wurde insbesondere das Projektionssystem verbessert, wobei der Bildschirm auf 270° erweitert wurde, was dem gesamten Sichtfeld des Fahrers entspricht. C-CARDS wird zur Bewertung von Konzepten in den Bereichen Ergonomie, Mensch-Maschine-Schnittstelle (MMS) und nun natürlich auch zur Funktionsprüfung von Fahrerassistenzsystemen eingesetzt. C-CARDS eignet sich besonders für Studien zur Einfädelung in den Verkehr mit Sicht auf den toten Winkel dank eines hinteren Bildschirms.

Zur Ergänzung der Mittel zur Bewertung von Ergonomie und Mensch-Maschine-Schnittstellen wurde 2013 der Fahrsimulator SEi (Simulateur Ergonomie & IHM) in Betrieb genommen. Als Ergänzung zu C-CARDS ist SEi ein statischer Fahrsimulator (ohne Beschleunigungsrückmeldung für den Fahrer), der aus einem modularen Cockpit besteht, das die Anzeigen der Armaturenbretter und der Multimediasysteme nachbildet. Dieses Cockpit befindet sich vor drei 4K-Bildschirmen, auf denen die Fahrszene projiziert wird.

2004: ULTIMATE, der Simulator mit hoher dynamischer Leistung

Bei seiner Markteinführung im Jahr 2004 war ULTIMATE eine Weltneuheit bei einem Automobilhersteller. Seine einzigartige Architektur bestand aus einem Fahrzeugcockpit und einem Panorama-Bildschirm. Ergänzt wird die Anlage durch ein Bewegungssystem, das aus einem Hexapod und einem Kreuztisch besteht. Der Hexapod ermöglicht die Nachbildung der Fahrzeugbewegungen in alle Richtungen (Nicken, Rollen und Gieren). Der Kreuztisch („XY-Tisch“) mit einem Verfahrweg von 5 Metern x 5 Metern bildet seitliche und längsgerichtete Bewegungen gleichzeitig nach und ermöglicht eine Beschleunigung von bis zu 0,7 G.

Diese dynamischen Eigenschaften ermöglichen eine realistische Wiedergabe der kinästhetischen Empfindungen, die man beim Beschleunigen während der Fahrt wahrnimmt.

Vor ROADS war ULTIMATE der größte dynamische Simulator der Gruppe. Von Anfang an diente er unter anderem dazu, „unfallträchtige“ Situationen zu simulieren und dabei die Reaktionen der Fahrer präzise zu messen. Der Realismus der Simulationssituation wird durch die Vielfalt der für den Test generierten Verkehrsszenarien und Verkehrsbedingungen verstärkt. In jüngster Zeit wurde er zum Testen von Elektrofahrzeugen eingesetzt, beispielsweise für die regenerative Bremsung, die die Reichweite der Batterie verbessert, oder für deren Geräuschdesign.

2013: CAVE – ein weiterer Schritt in Richtung visuellen Realismus

Ein CAVE (Cave AutomaticVisualizationEnvironment) ist ein immersiver Raum, dessen Wände, Boden und Decke dazu dienen, eine dreidimensionale (3D) Szene im Maßstab 1:1 darzustellen. Es ergänzt die ebenfalls bei der Renault Group eingesetzten Systeme auf Basis von Virtual-Reality-Headsets. Das 2014 eingerichtete CAVE trägt den Namen IRIS (Immersive Room & Interactive System). Dieses immersive 3D-Visualisierungstool ermöglicht es, ein vollständig virtuelles Fahrzeug, den „virtuellen Zwilling“ des zukünftigen Autos, zu betrachten und mit ihm zu interagieren. Der Nutzer, der sich innerhalb oder außerhalb eines virtuellen Autos befindet, trägt eine Brille mit Sensoren, die es dem im Maßstab 1:1 angezeigten Bild ermöglichen, seinen Kopfbewegungen zu folgen. Die Bilder werden in Echtzeit aktualisiert, um ein vollständiges Eintauchen in die virtuelle Welt zu gewährleisten. IRIS wird unter anderem zur Validierung der Fahrzeugarchitektur (Sichtfeld durch die Windschutzscheibe usw.) oder der wahrgenommenen Qualität im Innen- und Außenbereich des Fahrzeugs eingesetzt.

Ein solches Tool wurde auch im Entwicklungszentrum in Rumänien (RTR) für die Marke Dacia eingeführt.

2023: ROADS etabliert sich als der leistungsstärkste Simulator der Welt

ROADS (Renault Operational Advanced Driving Simulator) ist einzigartig und der leistungsstärkste Simulator der Welt. Er wurde 2023 eingeweiht und befindet sich in einem 2.300 m² großen Gebäude, das ebenfalls den Namen ROADS trägt.

Dieser Simulator verfügt über beeindruckende Eigenschaften: Beschleunigung bis zu 1 G in Quer- und Längsrichtung, Bewegung auf Schienen mit einer Fläche von 25 Metern x 25 Metern (etwa das Zehnfache der Bewegungsfläche von ULTIMATE), Fahrgeschwindigkeit von 9 m/s, Reaktionszeit unter 30 Millisekunden (gegenüber 250 ms bei ULTIMATE), ein Projektionssystem im Inneren der Kuppel, bestehend aus 15 2,5K-Videoprojektoren, um ein hochauflösendes 360°-Bild sowohl in 2D als auch in 3D zu erzeugen.

Um den futuristischen Eindruck dieser Anlage zu verstärken, erfolgt der Einstieg in das Innere der Kuppel über eine geschlossene Laufbrücke in 4 Metern Höhe. Der Fahrer bewegt sich auf das Herzstück des Simulators zu, ohne dessen Mechanismus jemals zu sehen, um ihn besser in die Übung einzutauchen und ihm das Gefühl zu vermitteln, sich in einer echten Fahrsituation zu befinden. Das Cockpit des im Kuppelraum platzierten Fahrzeugs kann ausgetauscht werden, um eine gute Übereinstimmung zwischen diesem physischen Innenraum und dem zu bewertenden digitalen Fahrzeug zu gewährleisten.

Im Vergleich zu früheren Simulatorengenerationen ermöglicht ROADS heute die Bewertung von Fahrerassistenzsystemen unter Grenzbedingungen (Notbremsung, Spurhalteassistent usw.) sowie die sichere Untersuchung des Fahrverhaltens zukünftiger Fahrzeuge. Letztendlich ermöglicht ROADS eine Vertiefung aller Bewertungen zukünftiger Modelle der Baureihe und eröffnet damit eine neue Dimension: mehr Präzision, mehr Geschwindigkeit und vor allem mehr Immersion.