オフロードテストの品質向上のためのベストプラクティス

高精度な車両シミュレーションモデルを達成するため、試験場で車両の特定の操作を試験しますが、最初は舗装部分のみを使用します。次に、車両の寸法、重量配分、パワートレインの仕様と関連マップ、空力、シャーシとサスペンションの特性、ブレーキおよびタイヤモデルなどの利用可能な入力を使用してバーチャルツインが作成されます。

車両が他のテスト目的で使用されているため、初期段階では利用できないことがよくあります。また、一部の測定値や入力データが欠けている場合もあります。このような場合、ユーザー定義のKPIに基づくモデリング手法が適用され、既知の車両性能結果（例：加速時間、制動距離）を設定します。モデルは、VSMのAI機能に基づいて自動的に更新されます。

この機能は「車両モデル生成」と呼ばれ、少数の性能入力に基づいて車両パラメータを自動的に更新する非常に強力なAIベースのアプローチを使用します。これは、実際の測定データが不完全な場合や、実際の生産車両、プロトタイプ、またはミュール車両がまだ存在しない初期段階で非常に役立ちます。

加速、制動、コーストダウン、定常負荷、コーナリング（定常および過渡）、スラローム、ステップステア、ウィーブテストなどの操作は、通常VSM環境でシミュレートされるテストケースのマトリックスの一部です。シミュレーションモデルを実際のテスト結果やユーザー定義のKPIに適応させることで、車両は最終的に準備が整い、タイヤモデルを変更することでオフロードに変換することができます。

通常、車両モデルはオフロード条件に直接作成されることはありません。オンロードのテストケースは再現と繰り返しが容易だからです。しかし、例外もあります。オフロードのテストケースの複雑さに応じて、オフロード条件で直接モデル化されることがあります。多くの場合、既存のオンロードモデルをオフロード用に更新することができます。

モデルをオフロード条件に変換するためには、新しい軟質土壌モデルとタイヤモデルを仮想車両に適用し、タイヤトレッドパターンから直接測定できるタイヤ設計特性を組み込みます。オフロードの土壌特性を設定する方法はいくつかありますが、最も簡単な方法は土壌テンプレートを使用することで、VSMはダートロード、泥、砂などのさまざまなテンプレートを提供しています。

また、土壌特性は実際のオフロードテスト中に取得された実車の測定値から導き出すこともできます。異なるエンジントルクやホイールスリップ比を含むいくつかの測定値が利用可能になると、テストデータに一致するように土壌特性を「調整」することができます。

タイヤの設計が変わらず、車両の特性も同じであることを考慮すると、土壌モデルは実際のデータに合わせて容易に最適化することができます。この手順を、車両がテストされたさまざまな道路や土壌タイプで繰り返した後、バーチャルツインは制御開発、キャリブレーション、タイヤ選択、および全体的な車両のオフロード性能最適化に使用できるようになります。これらの活動は、オフィス（SiL）、テストベッド（HiL、ETB、PTTB）、またはドライビングシミュレータ（DiL）で実施でき、すべての環境で同じモデルが使用されます。

シミュレーションエンジニアは、オフロードのテストケースを仮想的に再現するためにタイヤのグリップを減らし、抵抗を増やします。この方法は、濡れた舗装や氷のような低摩擦の表面に対してはうまく機能します。しかし、このアプローチでは、砂、ダートロード、泥、雪などの実際のオフロード条件における複雑な物理現象を完全には捉えることができません。

タイヤに加えられる追加の抵抗と力の相互作用は、オフロード条件では大きく異なります。過渡的な操作だけでなく、定常状態の挙動も変化し、オフロード条件を反映するためにはより正確なシミュレーションが必要です。これらの違いは、オフロード表面の複雑で動的な性質から生じ、多くの特性が変化します。

オフロードの土壌モデルとタイヤモデルは連携して機能し、土壌材料がタイヤの前方および側面に圧縮されて蓄積されるブルドーザー現象や、前輪と後輪の相互作用の違いを考慮する必要があります。これは、前輪が土壌を圧縮してから後輪が接触するマルチパス効果によるものです。

このような現象に加え、土壌特性やタイヤトレッドの形状を考慮することで、シミュレーションはさまざまな車両速度やタイヤスリップ比における各ホイールの抵抗と力を正確に予測できます。これにより、オフロードテストケースのより現実的な性能分析と最適化が可能となり、広範な実地試験を必要とせずに設計とテストの効率が向上します。

オフロード車両シミュレーションにおいて、土壌特性はさまざまな操作に対する車両性能を決定する上で基本的な要素です。これらの特性を正確にパラメータ化することは、過渡的な負荷条件を含むシミュレーション結果の品質にとって重要です。ワークフローの円滑化に向けて、これらの特性を取得するためのいくつかの方法が利用可能です：

• 事前定義された土壌テンプレートを使用してVSMはダートロード、泥、砂などのさまざまなテンプレートを提供
• 実際のオフロードテスト中に取得された実車レベルの測定値から土壌特性を抽出し、エンジントルクやホイールスリップ比などの信号を使用してテストデータに一致するように土壌の特性を調整

さらに、実際の試験場からタイヤと土壌の沈下形状データを収集することで、土壌モデルを精密化することができます。土壌サンプルをラボで分析して精度をさらに向上させることも可能ですが、これは任意です。タイヤと土壌の両方がテストベンチで試験される場合もあり、このような方法が制御された環境で再現されます。

シミュレーション結果を実際のテスト測定値と相関させることは、特にオフロード性能において車両シミュレーションを検証および改良するための重要な最終段階です。試験場やテストベンチからの実際のデータと車両およびタイヤの性能などのシミュレーション結果を比較することで、エンジニアはモデルがオフロード条件での車両の挙動を正確に再現していることを確認できます。

この相関プロセスは通常、実際の運転操作を仮想環境で再現し、同じドライバー入力をシミュレーションモデルに適用することを含みます。エンジントルク、ホイールトルク、ホイール速度などの重要なパラメーターが分析されます。この体系的な比較により、仮想テストと実世界のテストの間の不一致を最小限に抑え、信頼性が高く非常に現実的なシミュレーションを確保します。

シミュレーションモデルが検証されると、より高度な応用に使用できます。例えば、広範な物理的テストを必要とせずに、さまざまな条件下で車両の制御とキャリブレーションを最適化することができます。エンジニアは、車両システムを改良したり、タイヤやトランスミッション部品（例：デファレンシャル）や戦略（例：トルク分配）などの新しいコンポーネントに関する決定を行うために、さまざまなシナリオを検討することもできます。

このシミュレーションベースの検証を統合することで、開発時間が平均で最大50％短縮されます。これにより、キャリブレーション、プロトタイピング、および試運転に関連するコストに大きな影響を与えます。VSMアドオンは、正確なオフロードシミュレーションのための強力で費用対効果の高いソリューションを提供します。シミュレーションエンジニアがVSMオフロードテストケースで作業するためのオンボーディング時間は、環境（SiL、HiL、テストベンチ、またはドライビングシミュレーター）に応じて2日から4日です。この体系的なアプローチにより、デジタル車両開発はより正確になるだけでなく、コスト効率も大幅に向上します。