Fahrzeugsicherheit
Bei der Fahrzeugsicherheit stehen neben der Entwicklung technologischer Innovationen klare gesetzliche Anforderungen im Fokus. Nationale und internationale gesetzliche Vorschriften definieren verbindliche Standards für die Hersteller, um die Sicherheitsniveaus der Fahrzeuge kontinuierlich zu verbessern. Gleichzeitig fordern die Verbraucher – und mit ihnen die Verbraucherschutzorganisationen – ein Höchstmaß an Sicherheit, Qualität und Transparenz. Die Einhaltung dieser Vorgaben wird heute dank modernster virtueller Methoden bereits in der frühen Phase der Entwicklung berücksichtigt.
Wir unterstützen mit unseren CAE-Experten die Entwicklung aller sicherheitsrelevanten Eigenschaften und Funktionen der modernen Fahrzeuge.
CRASH-SIMULATION
Zum Schutz der Insassen soll bei vorgegebenen Unfallszenarien genügend Überlebensraum im Fahrzeug zur Verfügung gestellt werden. Zudem dürfen Kräfte und Beschleunigungen, die beim Aufprall auf die Insassen wirken, festgelegte Grenzwerte nicht überschreiten.
Weltweit haben die verschiedenen Länder daher gesetzliche Vorgaben erlassen, die von den Herstellern einzuhalten sind. Diese Vorschriften werden kontinuierlich verschärft.
Darüber hinaus legen regionale Verbraucherschutzorganisationen eigene Standards fest, die über die geltenden gesetzlichen Anforderungen hinausgehen. Anhand dieser Vorgaben wird die Sicherheit der Fahrzeuge zusätzlich bewertet. Diese Richtlinien sind für die Hersteller jedoch nicht bindend.
LASTFÄLLE
Die gesetzlichen Vorschriften betreffen folgende Lastfälle:
- Frontcrash (volle Überdeckung und Offset-Crash)
- Seitencrash
- Pfahlaufprall
- Fußgängerschutz
- Heckcrash
- Kopfaufprall
- Überschlag
Gesetzlche Vorschriften
Die folgende Tabelle gibt einen Überblick über die gesetzlichen Vorschriften, die erfüllt werden müssen, damit Fahrzeuge für den Betrieb in der jeweiligen Region freigegeben werden:
| Region | Full-width frontal | Offset frontal | Side Barrier | Side Pole | Pedestrian | Rear | Head Impact | Rollover |
| USA | FMVS 208 | FMVSS208 | FMVSS 214 | FMVSS 214 | – | FMVSS 302a FMVSS 301 | FMVSS 201 | Roof Crush: FMVSS 216a Ejection Mitigation: FMVSS 226 |
| Europe | UN R137 | UN R94 | UN R95 | UN R135 | UN R127 R(EU) 2019/2144 | UN R34 UN R153 | UN R21 | – |
| Japan | Art. 18 | Art. 18 | Art. 18 | Art. 18 | Art. 18 | Art. 22-4 | Art. 20 | – |
| China | GB11551 | GB/T 20913 | GB 20071 | GB/T 37337 | GB/T 24550 | GB 20072 | GB 11552 | Roof Crush: GB 26134 |
| India | AIS-201 | AIS-098 | AIS-099 | – | AIS-100 | AIS-101 | IS 15223 | – |
| South Korea | KMVSS 102-3 | KMVSS 102 | KMVSS 102 | KMVSS 102-4 | KMVSS 102-2 | KMVSS 91 KMVSS 91-2 KMVSS 91-3 | KMVSS 88 | – |
| Australia | ADR 69/00 | ADR 73/00 | ADR 72/01 | ADR 85/00 | – | – | ADR 21/00 | – |
Unsere Ingenieure haben stets die neuesten Regelungen im Blick. So entwickeln wir effiziente und kostengünstige Lösungen, angepaßt an die Anforderungen der Zielmärkte.
Verbraucherschutz-Anforderungen
Die folgende Tabelle beinhaltet die Crash-Lastfälle, die in den jeweiligen Assessment-Programmen aktuell enthalten sind und deren Testergebnisse bewertet werden:
| Assessment Program | Relevant for | Full-width | ODB / SOB | MDB | Pole | Rollover | VRU | Child Safety | Whiplash |
| Euro NCAP | Europe | ● | ● | ● | ● | ● | ● | ● | |
| ANCAP | Australia and New Zealand | ● | ● | ● | ● | ● | ● | ● | |
| US-NCAP | USA | ● | ● | ● | ● | ● | ● | ● | |
| IIHS | USA | ● | ● | Virtual testing | |||||
| Latin NCAP | Latin America | ● | ● | ● | ● | ● | ● | ● | |
| JNCAP | Japan | ● | ● | ● | ● | ● | ● | ||
| C-NCAP | China | ● | ● | ● | ● | ● | ● | ● | ● |
| C-IASI | China | ● | ● | ● | ● | ● | ● | ● | |
| KNCAP | South Korea | ● | ● | ● | ● | ● | ● | ● | |
| AESEAN NCAP | ASEAN-Members | ● | ● | ● | ● |
Bei der Entwicklung achten wir konsequent auf die Einhaltung aller relevanten Vorgaben.
Anforderungen der Versicherungen
Die Versicherungseinstufung von Fahrzeugen hängt unter anderem davon ab, welche Schäden bei einem Unfall mit geringer Geschwindigkeit entstehen.
Unsere Spezialisten nutzen modernste CAE-Verfahren zur Simulation dieser Low-Speed-Lastfälle und zur Optimierung der Bauteile.
Insassenschutz
Bei der Entwicklung des Insassenschutzes betrachten wir alle Teile des Fahrzeuges, die während eines Unfalls Kontakt mit dem Insassen haben können. Rückhaltesysteme (Airbags und Gurte) aber auch Bauteile, wie Sitze und Instrumententafel werden dabei gezielt auf die Interaktion mit den Insassen ausgelegt.
Modernste Sensoren erlauben es heute, die Größe der Insassen und deren Sitzposition im Fahrzeug zu ermitteln. Zudem wird bereits in der frühen Phase des Unfalls die Art und Schwere des Aufpralls eingestuft.
Mit Hilfe der Sensordaten und umfangreicher Parameterstudien legen wir alle Rückhaltesysteme optimal aus.
Methoden und Simulationsverfahren:
- Design of Experiment (DoE)
- Gradientenbasierte Optimierungsalgorithmen
- Evolutionäre Optimierungsalgorithmen
- Stochastische Optimierungsalgorithmen
VIRTUAL TESTING
Mit der Einführung virtueller Testverfahren gewinnt die Fahrzeugsicherheit eine neue Dimension. Physische Crashtests werden dabei zunehmend durch Simulationen mit hochdetaillierten Dummy- und Menschmodellen ergänzt.
Virtuelle Methoden ermöglichen es, Aufprallszenarien differenzierter zu bewerten. Erste Anwendungen bei der Bewertung des Fußgängerschutzes mit aktiven Motorhauben sowie die Simulation von Farside-Impact-Szenarien haben gezeigt, dass dadurch wertvolle zusätzliche Erkenntnisse gewonnen werden können.
Ab 2026 wird Virtual Testing auch im Bereich Frontschutz eingesetzt und es erfolgt das Monitoring von Simulationen mit Menschmodellen (Human Body Models). Für den Heckcrash sind in Zukunft ebenfalls entsprechende Schritte geplant.
Wir verfolgen ständig die neuesten Entwicklungen und Trends und beherrschen alle Standards des Virtual Testing.
HUMAN BODY MODEL (HBM)
Die Entwicklung der passiven Fahrzeugsicherheit wird bis heute geprägt durch die Verwendung der bekannten Crashtest-Dummys (Anthropomorphic Test Device). Die konstruktionsbedingten Einschränkungen dieser Modelle sollen künftig durch den Einsatz virtueller Menschmodelle (Human Body Models) überwunden werden.
HBMs ermöglichen eine wesentlich genauere Modellierung des menschlichen Körpers und besitzen eine deutlich höhere Biofidelität. Einflußfaktoren wie Alter, Geschlecht, Gewicht und BMI werden dabei berücksichtigt.
Mit Hilfe dieser Modelle kann die Interaktion zwischen Mensch und Fahrzeug detailliert analysiert werden – insbesondere bei Crash-Lastfällen, aber auch hinsichtlich der Ergonomie.
Als Vertriebspartner namhafter Hersteller führen wir regelmäßig interne Studien zum Verhalten neuer FE-Modelle und HBMs in der CAE-Simulation durch. Das angesammelte Expertenwissen fließt unmittelbar in unsere Kundenprojekte ein.
Partnerschutz
In den vergangenen Jahren hat der Partnerschutz in der Fahrzeugentwicklung immer mehr an Bedeutung gewonnen. Dabei werden insbesondere Unfallszenarien mit Fußgängern und Radfahrern betrachtet.
Im Zielkonflikt zwischen vorgegebenen Fahrzeugdesigns, zur Verfügung stehenden Bauräumen und den geforderten Sicherheitsstandards entwickeln wir mit Hilfe multidisziplinärer Simulationsverfahren in kurzer Zeit zielführende Lösungen.
Nach Abschluss der virtuellen Entwicklungsphase übernehmen wir für unsere Kunden gerne die Planung und Koordination der Realversuche sowie den Abgleich der Testergebnisse mit den Simulationsergebnissen.
Hochvoltsicherheit
Elektrifizierte Fahrzeugen gewinnen zunehmend an Bedeutung, sei es als Hybrid- (HEV), Plug-in Hybrid- (PHEV) oder als reines Batterie-Elektrisches Fahrzeug (BEV).
Mit der Einführung von Hochvoltsystemen entstehen aber auch neue Risiken, z.B. durch die Gefahr von Kurzschlüssen oder Bränden.
Für alle möglichen Szenarien des realen Unfallgeschehens müssen daher Vorkehrungen getroffen werden, um Personen- und Sachschäden zu vermeiden.
KAROSSERIE
Die Rohkarosserie muss für den Schutz des HV-Systems ausgelegt sein. Die sichere Integration des Batteriegehäuses in die Fahrzeustruktur ist dabei ein wesentlicher Faktor.
Aufgrund der großen Masse der HV-Batterie wirken bei einem Crash sehr hohe Kräfte. Diese müssen über die Befestigungspunkte und den Formschluss der Bauteile kontrolliert in die Karosserie eingeleitet werden.
Wir nutzen neueste Simulationsverfahren zur Ermittlung aller auftretenden Kräfte und Spannungen und finden für unsere Kunden die intelligenteste und sicherste Leichtbaulösung.
BATTERIEGEHÄUSE
Das Batteriegehäuse schützt im Falle eines Unfalls die Zellen in seinem Inneren vor mechanischen Belastungen.
Mit Hilfe innovativer CAE-Methoden optimieren wir die Bauteile hinsichtlich Steifigkeiten und Festigkeiten.
BATTERIEZELLEN
Die Batterie-Zellen – insbesondere Li-Ionen-Zellen – stellen den empfindlichsten Teil der HV-Batterie dar. Zu ihrem Schutz dienen alle Maßnahmen.
Die realistische Abbildung des mechanischen Verhaltens der Zellen in der Simulation ist die Grundlage für prognosesichere Berechnungen. Wir schaffen dafür die Voraussetzungen.
ELEKTRONIKKOMPONENTEN UND LEITUNGEN
Alle stromführenden HV-Komponenten sind so auszulegen, dass im Rahmen der vorgegebenen Crash-Lastfälle keine kritischen Beschädigungen auftreten. Zusätzlich müssen die kundenspezifischen Vorgaben eingehalten werden. Ladegerät, Leistungselektronik und PTC-Heizelemente werden daher von uns hinsichtlich ihrer mechanischen und thermischen Belastungen genau untersucht.
Wir helfen dabei, alle sicherheitskritischen Punkte zu erkennen, abzuprüfen und bieten effiziente Lösungen für die betroffenen Bauteile.
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