次世代車両開発を加速するメルセデス・ベンツが最新のEtherCAT計測技術を採用

ベッコフオートメーション（ドイツ・フェアル）の製品と技術は、世界各国の多様な業界で活用されている。今回、同社によりメルセデス・ベンツの次世代車両開発のテストベンチ刷新事例が公開された。

ベッコフは、メルセデス・ベンツの次世代車両開発において、EtherCAT、TwinCAT、および高精度計測ターミナル「ELMシリーズ」を活用したテストベンチを刷新した。これにより、同社のシャシー性能評価プロセスが大幅な最適化により、車両特性の高度な解析が可能になった。

ドライブ特性の追求に欠かせない高精度テストベンチ

メルセデス・ベンツの次世代車両開発用テストベンチ。ベッコフの高精度計測ターミナル・ELMシリーズとTwinCATソフトウェアを採用、ドライビングダイナミクス特性の最適化に活用している。（写真提供：メルセデス・ベンツ）

メルセデス・ベンツは、車両の特性やブランドの個性を形作るシャシーの品質向上を追求している。ドイツ・ジンデルフィンゲンにあるメルセデス・テクノロジ・センタ（MTC）では、4台の最新テストベンチを用いてアクスル検査を実施。

テストプロセスは、車両をジャッキに設置し、アクスルに荷重をかけることで進められる。車両が受ける力や変位、トルクに対する反応を0.1mmの精度で計測している。

テスト結果は、デジタル・ツインにより約90のパラメータと照合され、開発車両の高い走行性能を確保する上で重要な役割を担っている。メルセデス・ベンツ、シャシー分析チームのウーヴェ・ロヒナー氏は、「車両の特性を高精度に把握することが、ブランドアイデンティティの維持に欠かせません」と精度の重要性を強調する。

旧システム刷新の背景と新システムのメリット

長年にわたり使用されてきた旧テストベンチの制御システムは、ダイムラー社が開発した「Hydromat」をベースに構築されていた。しかし、部品の調達が困難になるといった課題が顕在化し、システムインテグレータであるDynoTec Prüfstandstechnik（ダイノテック）に新システムの設計・実装が委託された。

この新システムには、テストベンチのモジュール式コンセプトを維持しながらも、より効率的かつ柔軟な制御が求められる中でEtherCATを導入することで、長いアナログ信号線をデジタル信号に置き換え、データロギングの精度を大幅に向上させると同時に、制御品質も向上した。ベッコフのオープンな自動化プラットフォームを用いることで、異なるメーカーの機器との互換性も確保され、メンテナンス性の向上とシステムコストの削減を実現している。

決め手となったのはベッコフの高精度計測ターミナル

今回のシステム刷新において、ベッコフのEtherCAT計測ターミナルが、導入の決定的な要因となった。高精度計測ターミナルのELM3xxxシリーズは、車両の振動や変位、トルクなどのデータを高精度かつ高分解能で取得することが可能。同システムでは、最大136の計測チャンネルをそれぞれ5kspsで同期して記録する。さらに、必要に応じて10kspsまで拡張可能で、合計680kspsのデータレートを実現している。

高精度計測ターミナルのELM3xxxシリーズが格納された制御盤。コンパクトで高性能な計測技術により省スペースなデータロギングが実現した。（写真提供：メルセデス・ベンツ）

また、コンパクトなモジュール構造により、柔軟で省スペースなデータロギングが可能。EtherCATの高速通信機能により、すべての計測データがリアルタイムで取得され、PC上でのライブモニタリングとデータベースへの即時転送が実現。EtherCATによる高速通信と高精度計測が可能となったことで、テストベンチの制御品質が大幅に向上し、信頼性が強化されている。加えて、ベッコフのオープンな制御プラットフォームが導入されたことにより、柔軟性と拡張性が向上し、将来の技術革新に対応できる基盤が整った。

EtherCATの高速通信機能により、すべての計測データがリアルタイムで取得され計測結果は、TwinCAT HMIにより詳細に視覚化される。（写真提供：メルセデス・ベンツ）

システム開発の今後の方向性

メルセデス・ベンツとダイノテックは、今後のテストベンチ開発においてベッコフの自動化ソフトウェア機能であるTwinCAT Analytics Loggerの導入を計画している。これにより、複数のテストベンチでリアルタイムのデータロギングと保存が可能になり、テストデータの集中管理と迅速な分析が実現。ダイノテックのウォルター・セルグ氏は、「ベッコフのスケーラブルな制御プラットフォームにより、標準化されたシステムで様々なプロジェクトに対応できることを確認できました」と述べ、今回のプロジェクトの成功に確かな手応えを感じている。

関連情報：https://www.beckhoff.com/ja-jp/

構成／土屋嘉久