Axeon 透過 Creo 與 Windchill 在電動車產業界擴大優勢地位

及早在研發週期中最佳化產品設計

Axeon 標誌

Axeon,位於蘇格蘭丹地市,為歐洲最大獨立鋰離子電池系統供應商,每年電池芯產量超過 7 千萬顆,供應全球電池量產市場。該公司專為電動/油電混合車設計製造大規模車用電池系統,並已研發出領先業界且經實證的電池管理系統,提供安全可靠、有保證的效能。Axeon 亦提供其他應用領域 (如 Bosch 電動工具) 的電池解決方案。

挑戰:為電動車市場設計堅固且輕薄的電池

近年來,廠商對電動車極具興趣,加上「綠色」意識抬頭,Axeon 的電動車市場逐漸擴大。在此之前,該公司主要聚焦於各式各樣行動產品,如電動工具所用的電池組、小尺寸 AA 電池等。如今環保浪潮興起,Axeon 將更多重心放在規模更大的車用電池管理系統上。不過,這些大型電池因為重量和結構載重較大,需進行更深入的工程分析。

為因應不斷增加的客戶群,Axeon 開發了許多不同電池設計,而新客戶也需要時間瞭解如何將這些電池技術應用到本身產品中。因受限於現行電池芯技術 (亦即電池基礎技術),Axeon 過去必須使用體積大又笨重的電池芯,才能產生足夠能源供應系統運作。Axeon 所面臨的挑戰就是為日益成長的電動車市場,設計既堅固又輕量的電池,而且要能在正式量產前讓設計經過測試。

在這項建築設計案中,ONL 因為採用了 Creo 而能針對該橋樑量身設計其建築構件,並運用該公司的「從檔案到工廠」(F2F) 電腦數值控制 (CNC) 組構流程,在預算內如期完成橋樑興建。

Axeon 電池系統

解決方案:使用 PTC Elements/Direct 設計出最佳強度系統;使用  Windchill PDMLink 管理文件與範本

Axeon 選擇使用 PTC 3D 產品設計軟體解決方案 Creo 研發各種電池元件,尤其是,他們利用這套解決方案分別進行不同工作,包括:利用 Routed Systems Designer 設計電路與管線示意圖;利用 Creo 進行機械設計;利用 Cabling Extension 直接在 Creo 模型上進行繞線纜;在設計交付製造前利用 Creo Simulate 進行模擬。Creo 讓 Axeon 能夠在模擬的實際環境 (通常為 SAE J2380) 下進行電池設計。再加上整合 Windchill PDMLink,Axeon 可以更有效管理整個流程。

成果:縮短研發週期,降低設計成本

導入 Creo 後,Axeon 能夠設計出具備最佳強度、尺寸輕薄的電池系統,不僅減少所用材料,也不再像舊款電池那般既大又重。在 Creo 中,Axeon 可以專注於所設計的結構,及早瞭解效能表現。在未採用 PTC Creo 之前,工程師原本進行設計的流程是:元件建模、建置原型、診斷問題、最後解決問題,現在,他們可以在實際情況下進行電池系統的設計、檢視、模擬,及早決定是否該按原設計繼續進行下去,或修改設計。


研發電動車用電池芯

Axeon 為歐洲最大獨立鋰離子電池系統供應商,專為電動/油電混合車、行動技術與電動工具提供個別解決方案。最近該公司轉向生產更複雜、規模更大的電池系統,以供應電動車市場需求。該公司研發了許多「一次性」設計,讓他們的客戶能在電動車應用領域善用這項技術。

Axeon 機械總工程師 Simon Dobson 解釋說:「我們最大的挑戰在於如何讓我們的系統提供足夠能源密度,以現行電池芯技術來說,我們必須使用許多體積大又笨重的電池芯,才能達到所需的電力容量。」

傳統車用電池可提供 300 瓦電力,因此需要約 90 顆電池芯才能構成電池系統。Axeon 的工程師利用模組化做法來封裝電池芯,一方面是為了方便工廠處理材料,另一方面是為了生產要放入更大電池系統的次組件。工程師以離線方式對模組進行測試,以確保達到品質標準,且能與電子元件整合運作,才能將模組裝入最後的電池系統。


Axeon 電池組設計

選擇 PTC Elements/Direct 以利建模與設計

Dobson 表示:「在 Creo 中進行建模和設計,讓我們能夠克服挑戰,研發出既可提供足夠電池能源,又堅固輕薄的結構,進而減輕了車輛的載重。要不是因為經過最佳化,否則電池重量就可能加重車輛的負擔。」
「我們選用 Creo 的原因之一,就是因為這套軟體可以在模擬實際狀況的實際環境下進行整個系統的設計。透過 Creo 的 Fatigue Advisor,我們可以分析個別元件的長期振動作用,所以,我們不必走完整個研發週期後再花時間找出有問題的設計,現在不需要製作初步實體原型,就能直接執行虛擬模擬。」
Creo 讓 Axeon 能夠建立多種版序,在完成研發或耗費成本投入生產之前,對設計加以微調並改進。
Dobson 最後表示:「所以基本上,要是我們沒有進行模擬,導致最終產品無法運作,就可能白白浪費兩個月的專案時程。在設計過程使用 Creo 後,讓我們對產品設計更有把握。」

運用 Windchill 控管與共享文件

Axeon 運用 Windchill PDMLink 控管內部電腦輔助設計 (CAD) 文件,並將所有規格與設計文件集中存放在單一環境中。在 Windchill 中,Axeon 工程師可以藉由建立範本模型來產生新產品結構,供組織內其他人員使用。工程師可以將 BOM 詳細資料分享給採購團隊參考,採購團隊也就能查閱報告並掌握研發中的產品資訊。

Windchill 的整體變更管理功能讓 Axeon 工程團隊能控管元件與組件修改後的正確版本修訂。

Dobson 繼續指出:「在設計過程中另一個難題就是資料完整性,要取得正確元件、正確路徑、正確版本,實在是一大難題,一旦出錯,代價勢必相當可觀。Windchill PDMLink 最棒的一項功能就是『單一來源』,這項功能真的減輕我們不少壓力,因為你可以確定為組件取得的是正確零件。」

電動車上路

現今有越來越多公司預計在車款中整合電池技術,因此許多車廠與 Axeon 合作研發可滿足專屬需求的輕薄高效電池。Axeon 藉助 Creo 設計工具,而能在電池裝入車輛系統之前進行測試與建模,因此節省了研發時間和成本。另一方面,Axeon 也透過 Windchill PDMLink 控管研發流程相關資訊,讓公司內不同部門能共享這些資訊。

Dobson 在最後結語表示:「對我們的電池系統來說,Creo 就是一種『擔保保障』,這套軟體讓我們有機會探索多種版序,在客戶拿到產品之前及早改進設計。」

進一步瞭解 Windchill