국립 타이어 연구 센터(NTRC)의 새로운 테스트 기능은 타이어 설계 및 가상 차량 개발의 가능성을 재정립합니다.
자동차 산업은 전례 없는 규제 변화를 겪고 있으며, 이러한 새로운 현실은 안전과 연비 모두에 최적화된 혁신적인 타이어 설계에 대한 강력한 수요를 이끌고 있습니다. OEM은 요구 사항을 충족하기 위해 이에 맞는 혁신적인 테스트 기술이 필요합니다.
그렇기 때문에 버지니아주 알튼의 NTRC(국립타이어연구센터, 2013년 1월 개관 예정) 임원들은 이곳이 타이어 테스트 세계의 새로운 중심이 될 것으로 기대하고 있습니다.
OEM이 차량 및 타이어 설계를 놀랍도록 빠르고 정확하게 최적화하는 데 필요한 능력과 도구를 갖춘 NTRC는 타이어 테스트 및 가상 차량 개발의 법칙을 다시 작성할 수 있을 만큼 독보적인 경험을 제공할 것입니다.
NTRC의 운영 이사인 Jonathan Darab 씨는 "이와 가장 가까운 예를 들자면 저희가 바이어스 타이어에서 래디얼 타이어로 전환했을 때입니다."라고 말했습니다. 그것은 타이어와 타이어 성능 자체를 개발하는 데 사용된 기술 면에서 거대한 도약이었습니다. 저는 이 점이 바로 NTRC가 가지고 있는 역량이라고 생각합니다."라고 Darab 이사는 말했습니다.
높은 수준의 정확도와 반복성 테스트가 완료되는 경우, 가상 차량 개발은 OEM이 안전하고 성능이 높으며 연료 효율적인 차량을 설계하고 시장에 신속하게 출시하는 데 사용할 수 있는 가장 중요한 도구 중 하나입니다. 그러나 문제는 실험실 장비가 다양한 운영 조건과 주행 이벤트를 복제할 수 있어야 한다는 것입니다. 차량 설계가 더욱 복잡할 수록 이 문제는 훨씬 더 어려워집니다.
이 결과의 가장 좋은 사례 중 하나는 FMVSS(연방 자동차 안전 표준) No. 126으로, 이 표준에 따라 2013년까지 모든 승용차, 다목적 승용차 및 총 차량 중량 등급이 10,000파운드 이하인 트럭에는 ESC(전자 제어 주행 안전) 시스템을 장착해야 하는 것이었습니다. FMVSS 126 테스트를 수행하려면 특정 주행 이벤트의 복제가 필요합니다. 예를 들면, 운전자가 충돌을 피하기 위해 한 방향으로 방향을 틀었다가 다시 우측으로 방향을 틀 때 발생하는 이중 차선 변경(차량 전복의 빈번한 원인)입니다.
Darab 씨는 "현재는 실험실에서 126 테스트를 정확하게 재현할 수 있는 타이어 테스트 시스템이 없습니다."라고 하며 “새롭게 설계된 타이어가 이 테스트를 통과하도록 하기 위해서 차량 OEM과 타이어 제조업체들은 다른 유사 상황을 바탕으로 데이터를 추정해야 합니다. 그래서 새 모델이 통과할 것이라고 95% 확신하기보다는 80% 이상 확신하고 있습니다.”라고 덧붙였습니다.
이러한 절충에 따라 OEM은 특정 주파수 임계값을 피하기 위해 차량을 다르게 조정하고 시간과 비용이 많이 드는 물리적 테스트로 가상 개발을 보완해야 합니다. 물론 차량이 생산된 후 OEM 제품이 FMVSS 126 테스트를 통과하지 못하면 분명히 홍보에 악영향을 줄 큰 과징금이 부과됩니다.
그러나 OEM은 이 문제를 해결할 새로운 방안을 곧 찾게 될 것입니다. 즉, NTRC를 방문하여 미네소타주 이던 프레리에 본사를 둔 MTS Systems Corporation에서 설계 및 개발한 새로운 타이어 테스트 시스템에 일정을 예약하는 것입니다.
NTRC는 글로벌 차량 및 타이어 제조업체의 연구 개발을 지원하기 위해 완전한 범위의 고급 타이어 테스트를 제공할 것입니다. NTRC는 VT(버지니아 공과대)가 전체 소유 및 운영하고 있으며 혁신적인 테스트 기술을 통해 가상 차량 개발을 지원하는 VT 연구 시설인 SoVa Motion(Southern Virginia Vehicle Motion Laboratory)과 밀접하게 연관되어 있습니다.
| NTRC는 동종업계에서 가장 포괄적이고 유능한 설비를 목표로 두고 있기 때문에 OEM이 미국이나 전 세계 어디에서도 찾을 수 없는 타이어 테스트 기능을 제공하고자 합니다. | |
| 이를 계기로 NTRC는 Flat-Trac 타이어 테스트 시스템 제조업체인 MTS와 협력하게 되었습니다. MTS는 30년이 넘는 기간 동안 평면 하중 및 모멘트 측정에 대한 업계 표준으로 인식되고 있습니다. MTS는 요구 사항에 대해 NTRC와 협력한 후 고급 가상 개발을 지원하도록 설계된 독점 기능을 제공하는 타이어 테스트 시스템인 Flat-Trac LTRe를 개발했습니다. |  |
"기계 사양은 126 테스트를 포함하여 승용차나 소형 트럭 타이어에 실제로 나타나는 모든 주행 조작을 복제하도록 선택되었습니다." “그래서 저희는 무엇보다도 90°/sec 슬립 각도와 38°/sec 캠버 각도를 고집했습니다. OEM 제품의 95%를 이 기계에서 테스트 가능한지 확인하고 싶었거든요.”라고 Darab 씨는 말했습니다.
Flat-Trac LTRe를 차별화하는 요소는 시스템의 스핀들 토크 드라이브 역할을 하는 MTS 설계 전기 영구 자석 모터입니다. 이 모터는 세 방향 모두에서 매우 높은 물리적 하중 하에 최대 도로 속도에서 주행 및 제동 토크를 적용하는 데 필요한 높은 출력 밀도와 초고성능 대역폭을 제공합니다. 최종 목표는 OEM 및 타이어 제조업체에게 물리적 한계를 넘어서는 훨씬 더 광범위한 타이어 설계를 테스트할 수 있는 시스템을 제공하는 것입니다.
이 시스템은 시스템의 전체 속도와 하중 범위에서 도로 벨트를 평평하게 유지하는 특수 용수 베어링과 모터스포츠 코너링 기동을 복제할 수 있을 만큼 빠른 최대 200mph의 도로를 달리는 두 번째 전기 모터를 제공합니다.
전 세계의 다른 어떤 시스템도 동적 위치 지정 속도에서 최대 하중 용량, 토크 적용에 이르는 LTRe의 전체 동적 테스트 기능을 제공하지 않습니다.
NTRC의 상임 이사인 Frank Della Pia 씨는 "저희는 완전히 새로운 형태의 테스트를 만들고 있습니다. “NTRC에 이보다 더 뛰어난 시험장비는 없을 것입니다. NTRC가 제공해야 하는 모든 기능을 추가하면 타이어 기술의 획기적인 도약이 될 것입니다.”라고 말했습니다.
NTRC는 이전의 실험실 환경에서는 불가능했던 조건에서 타이어 테스트를 진행합니다. 이를 통해 새로운 방식으로 타이어를 테스트하고 하이브리드 시뮬레이션을 사용하여 다른 구성요소 및 하위 시스템과의 타이어 상호 작용을 조사할 수 있습니다. HIL(hardware-in-the-loop) 테스트라고도 하는 하이브리드 시뮬레이션에는 전체 차량 컴퓨터 모델과 함께 실행되는 LTRe 시스템이 포함됩니다. 가상 차량은 LTRe가 실제 타이어에 복제하는 기동을 실행하고 타이어의 응답은 시뮬레이션의 정확성을 더욱 높이기 위해 모델에 피드백됩니다.
"OEM 테스트 팀이 NTRC에 오면 전체 차량을 계측하지 않고도 단일 타이어를 테스트할 수 있습니다." "20%의 잠재적 오류율을 가진 단일 테스트를 실행하는 데 이틀을 소비하는 대신, 수천 개의 시뮬레이션을 이틀 만에 실행할 수 있습니다."라고 Darab 씨는 설명했습니다.
이러한 기능은 테스트 전문가가 타이어 테스트를 미지의 영역, 즉 타이어 테스트 및 모델링의 정확성과 반복성이 가상 차량 개발을 통해 달성할 수 있는 것을 재정립하는 시점까지 추진하는 NTRC의 사명과 일치합니다.