Axeon 依靠 PTC Creo 和 PTC Windchill 在电动汽车行业中取得更大成功

在开发周期早期优化产品设计

Axeon 徽标

位于苏格兰邓迪市的 Axeon 是欧洲最大的独立锂离子电池系统供应商,每年加工超过 7000 万个电池单元,并为全球市场供应批量生产的电池。该公司为电动车和混合动力车设计和制造大规模汽车级电池系统。此外,Axeon 开发出市场领先、久经验证的电池管理系统,能够可靠、安全地提供有保证的性能。Axeon 还为包括 Bosch 电动工具在内的其他应用提供电池解决方案。

挑战:面向电动车市场设计电量大、重量轻的电池

在过去几年中,受益于人们对电动车的高度关注及环保意识,Axeon 的电动车市场取得了大发展。而在此之前,该公司主要侧重于大量移动产品,比如电动工具使用的电池组,以及小型 AA 电池。现在,在环保浪潮的推动下,该公司将重心更多地放在大规模车用电池管理系统上。但是,这些大型电池的重量和结构负荷更大,需要更深入地开展工程分析。

Axeon 为这个不断增长的客户群体提供了许多电池设计,而新客户通常需要时间来了解如何将此技术运用到他们的应用中去。受当前可用的电池单元(电池的构建模块)技术的限制,Axeon 以前需要使用更重、更大的电池单元来为系统提供足够的电量。Axeon 面临的挑战是为不断增长的电动车市场设计电量大、重量轻的电池,还需要在生产出产品之前测试设计方案。

由于在这项建筑设计中使用了 PTC Creo,因此 ONL 能够自定义构成桥梁的建筑部件,并且能够使用从文件到工厂 (F2F) 的计算机数控 (CNC) 制造过程按时按预算地构建桥梁。

Axeon 电池系统

解决方案:使用 PTC Elements/Direct 设计最佳强度系统;使用 PTC Windchill PDMLink 管理文档和模板

Axeon 选择 PTC 3D 产品设计软件解决方案 PTC Creo 开发电池的各个零部件。具体来说,他们使用 Routed Systems Designer 设计电气和布线示意图,使用 PTC Creo 进行机械设计,使用 Cabling Extension 直接在 PTC Creo 模型上布置电缆,以及使用 PTC Creo Simulate 在制造前进行模拟。PTC Creo 使 Axeon 能够在模拟的现实环境(通常是 SAE J2380)下测试电池的设计方案。由于还采用了 PTC Windchill PDMLink,Axeon 因此能够更好地管理整个流程。

结果:缩短开发周期并降低设计成本

部署 PTC Creo 后,Axeon 能够设计出外形紧凑、重量轻但却具有最佳强度的电池系统,相比以前使用了更多的材料且电池又大又重的设计,这无疑是一个巨大的进步。使用 PTC Creo 时,Axeon 能查看他们创建的结构,而且在早期便能了解这些结构的性能。在使用 PTC Creo 之前,工程师不得不先对零部件建模,然后建造原型,接着再诊断问题并加以解决。现在,他们可以在真实条件下设计、查看和模拟电池系统,以便提早决定是继续推进还是修改设计方案。


开发电池的电池单元

Axeon 已发展成为欧洲最大的独立锂离子电池系统供应商,能够为电动车和混合动力车、移动技术和电动工具提供解决方案。近来,该公司进行了转型,转而生产更复杂、规模更大的电动车电池系统。该公司开发了许多“一次性”设计,帮助客户确定如何在他们的电动车应用中充分利用这项技术。

Axeon 的首席机械工程师 Simon Dobson 解释道,“我们面临的最大挑战是在我们的系统中提供足够的电量密度。当前的电池单元技术要求我们采用大量既重又大的电池单元来提供所需的电量。”

典型的车用电池可提供 300 V 电压,并需要使用约 90 个电池单元来构建电池系统。Axeon 工程师采用了模块化方法来组装电池单元,这种方法既有利于在工厂处理材料,又方便各个子装配可以装入更大的电池系统。工程师可以离线测试模块,确保它们符合质量标准,能与各电子元件配合良好,然后再将模块装入最终的电池系统。


Axeon 电池组设计

选择 PTC Elements/Direct 进行建模和设计

“我们要设计一个结构来承载整个电量大、重量轻的电池,以便最大限度减轻车辆的有效负载,而使用 PTC Creo 进行建模和设计帮助我们解决了这一难题。”Dobson 说道,“如果没有优化的设计,可能要在现有的车辆上增加相当大的重量。”

“我们使用 PTC Creo 的一个原因是,我们能用它设计系统,然后在模拟实际使用条件的现实环境下模拟该系统。借助 PTC Creo,我们能使用 Fatigue Advisor 查看各个零部件振动的长期影响。因此,我们不会在经历完整的开发周期后才发现设计无效,而是可以在虚拟环境下进行模拟,并且不必制作最初的物理原型。”

PTC Creo 能让 Axeon 创建多个迭代来微调和改善设计方案,而不必等到将产品开发出来或花钱生产出来再做这项工作。

“因此,基本上,如果没有使用模拟,而最终产品又出了问题,那么我们可能会损失两个月的项目时间。在设计流程中加入 PTC Creo 让我们对设计方案更有信心。”Dobson 最后说道。

PTC Windchill 帮助控制和分享文档

Axeon 使用 PTC Windchill PDMLink 控制他们的计算机辅助设计 (CAD) 文档,因此可以将所有规格和设计文档放在一个环境下。在 PTC Windchill 内,Axeon 工程师可以创建模板模型,将新产品结构推送到公司中的其余部门。工程师能够与采购团队分享 BoM 详情,因此他们可以审查报告,开始了解正在开发的产品。

PTC Windchill 中的集成更改管理功能允许 Axeon 工程部在发生修改时准确控制所有零部件和装配的修订版。

Dobson 继续说道,“设计过程中的一个难题是数据完整性。了解自己是否掌握正确的零部件、正确的路径和正确的版本是一个巨大的挑战。如果这方面出了问题,就会导致代价高昂的错误。PTC Windchill PDMLink 提供的一个出色功能就是只提供‘一个事实’。它可确保我们在装配中使用正确的零件,无疑为我们减轻了许多压力。”

助力电动车发展

随着越来越多的公司计划在他们生产的汽车中采用电池技术,他们中有许多都转向 Axeon 寻求帮助,希望后者针对他们的特定需求开发轻量、高效的定制电池。通过使用 PTC Creo 设计工具,Axeon 能在电池安装到车辆系统之前测试和建模电池,节省了开发时间和费用。PTC Windchill PDMLink 还帮助 Axeon 在公司内的许多不同部门之间控制和共享开发流程信息。

Dobson 总结道,“PTC Creo 为我们的电池系统加了一重保险。我们有机会重复进行多次研究,留有充足的时间改善设计,然后才会将产品交予客户。”

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