Reichweite und Gewicht, das sind die zentralen Problemstellungen bei Elektroautos. Dabei können beide Aspekte nicht getrennt voneinander betrachtet werden. Bei der Entwicklung des Projekts Light Car hat EDAG auf das Catia V6 Knowhow von Transcat PLM gesetzt.
eMobility in der Gesamtsimulation
Reichweite und Gewicht, das sind die zentralen Problemstellungen bei Elektroautos. Dabei können beide Aspekte nicht getrennt voneinander betrachtet werden. Bei der Entwicklung des Projekts Light Car hat EDAG auf das Catia V6 Knowhow von Transcat PLM gesetzt. Durch eine zentrale Gesamtfahrzeugbetrachtung konnten so die Wechselwirkungen der Anforderungsparameter multidisziplinär und nachvollziehbar simuliert werden, was den Entwicklungsprozess des Batteriemoduls deutlich effizienter gestaltete.
EDAG Light Car Sharing nennen die Entwickler ihr Konzept: Ein elektroangetriebenes Fahrzeug, das jeder mieten kann, aber keiner kaufen muss. Das Auto wurde von dem Entwicklungsdienstleister aus Fulda speziell für Car Sharing entwickelt. Der Begriff „Light“ hat dabei eine Doppeldeutigkeit. Zum einen bezieht er sich auf das besondere Konzept der Außenbeleuchtung, mit dem das Fahrzeug seinen aktuellen Status kommuniziert. Wird es gerade geladen, leuchtet es rot und der Begriff „Charging“ wird auf den Boden projiziert. Mit Grün und „Rent Me“ zeigt das Auto an, dass es frei ist, Weiß und „Reserved“ signalisiert, dass es gerade im Einsatz ist.
Light bezieht sich aber auch auf die Bauweise. Durch Verwendung von Faserverbundbauteilen in der Karosserie konnte das Fahrzeuggewicht stark gesenkt werden. Das Design ist konsequent auf temporären Gebrauch ausgerichtet. Der ungünstige cw-Wert ist hier für ein Stadtfahrzeug eine zu vernachlässigende Größe. Das Cockpit wurde bei dem Wagen auf das Minimum reduziert. Gas, Bremse, Lenkrad, Blinkerhebel und eine Anzeige, die lediglich Geschwindigkeit, Ladezustand Reichweite und Navigationshinweise darstellt. Heizung, Scheibenwischer oder Licht werden automatisch über Sensoren gesteuert.
Blieb schließlich noch die Herausforderung, für eine möglichst große Reichweite ein optimiertes Batteriemodul hinsichtlich Leistung und Gewicht zu entwickeln – ein ganz entscheidendes Bauteil bei einem Elektroauto. Für das „Systems Engineering“ des Batterieantriebs holte EDAG die Karlsruher Transcat PLM GmbH mit ihrem Partner Modelon ins Boot. Dabei strebte EDAG auch einen Wissenstransfer an, denn dies war das erste Projekt des Entwicklungsdienstleisters, bei dem mit der spartenübergreifenden Plattform Catia V6 eine transparente Simulation des Gesamtsystems durchgeführt wurde. „Elektromobilität stellt auch die Entwicklung vor neue Herausforderungen. Wir wollten die Potenziale von V6 in der Praxis und über alle Entwicklungsbereiche erproben und Rückschlüsse für zukünftige optimierte Entwicklungsprozesse ziehen“, erklärt Michael Hog, Leiter der Fahrzeugintegration bei EDAG. Eine Reduktion von Schnittstellen erschien hierfür ein vielversprechender Ansatz, immerhin nutzt EDAG derzeit rund 40 verschiedene Softwarelösungen. „Die Mitarbeiter von Transcat PLM sind absolute Profis im System Engineering. Dieses Know-how haben sie auch auf sehr effiziente Weise in die Entwicklung des Batteriemoduls eingebracht“, blickt Michael Hog zurück.
Zunächst formulierte Transcat das Lastenheft, beispielsweise bezüglich Fahrleistung, Reichweite Verbrauch, Ladezeiten und Lebensdauer. Dieses Anforderungsmanagement wurde in das Catia Verwaltungsmodul Enovia V6 aufgenommen und für alle Entwicklungsbeteiligten dargestellt. Diese Transparenz sorgt für eine deutliche Zeitersparnis und Fehlerreduktion.
Beim anschließenden sogenannten Packaging wurden die möglichen räumlichen Anordnungen der Bauteile im Fahrzeug im CAD untersucht. Hierzu wurden die Datenblätter der in Frage kommenden Batteriezellen mitsamt ihrer Kühlkörper in der Datenbank hinterlegt. Die Zuordnung der Anforderungen zum Gesamtfahrzeug war dabei für alle Projektbeteiligten sichtbar. Mit V6 3DLive konnten Projektfortschritte und Produktinformationen auch für User ohne CAD-Kenntnisse sehr einfach und mit stets nachvollziehbarem Versionsmanagement visualisiert werden.
Mit der Vorauswahl der Batterie und der Simulation des Akkus in der Anwendung ging es immer mehr in Richtung praktische Umsetzung. Mit dem Simulationsmodell in CATIA Systems wurde das dynamische Verhalten der Batteriemodule im Einsatz untersucht. Die Batterie-Typen mit sämtlichen Daten wurden hierzu von Modelon auf der Basis von Modelica modelliert. Damit konnten die Batterie-Typen als Varianten des Modells für realistische Simulationen verwendet werden. Somit konnte festgestellt werden, welche Variante die beste ist, bezogen auf die Leistung, den Bauraum und die Anforderungen. Schließlich wurde das Thermomanagement der Module per FEM untersucht, denn immerhin ist ein erheblicher Energiebedarf notwendig um die Batteriezellen in der optimalen Betriebstemperatur zu halten.
Die abgestimmte Darstellung des Gesamtfahrzeugkonzepts auf e-Komponenten und die durchgängige Abbildung des Entwicklungsprozesses für das Batteriemodul mit V6 sieht man bei EDAG als zukunftsweisend. „Die V6 Lösung mit der integrierten multidisziplinären Zusammenarbeit bringt deutliche Vorteile gegenüber der Arbeitsweise mit verschiedenen Tools, hinsichtlich Zeit, Transparenz, Nachvollziehbarkeit und sie bietet uns eine beachtliche Datenkonsistenz“, bilanziert Michael Hog.
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Transcat PLM ist seit 1987 im CAx/PLM-Geschäft tätig und bietet als einer der führenden Spezialisten das gesamte Product Lifecycle Management (PLM) Portfolio von Dassault Systèmes basierend auf CATIA, ENOVIA, DELMIA, SIMULIA, 3DVIA und EXALEAD an. Darüber hinaus verfügt Transcat PLM über ein breites Angebot an Dienstleistungen: von der Beratung, Projektkonzeption, Schulung bis hin zur Anwenderbetreuung vor Ort. Eigenentwicklungen von Standard- und Individualsoftware für CATIA, ENOVIA & JT sowie die Absicherung und der Betrieb der vorhandenen PLM-Anwendungen & Infrastruktur ergänzen das Portfolio.
Transcat PLM verbessert die Wettbewerbsfähigkeit seiner Kunden durch den Einsatz und die Nutzung von innovativen IT Lösungen zur virtuellen Produktentwicklung. Zudem werden alle beteiligten Prozesse vernetzt und abgesichert. Transcat PLM verfügt über eine hohe Kompetenz bei der Umsetzung dieser Projekte, ökologische Faktoren werden dabei immer berücksichtigt. So erreichen die Kunden ihre wirtschaftlichen Ziele schnell und effektiv. Über 25 Jahre Erfahrung und Kompetenz sind hierfür der Garant.
Die deutschland- und weltweiten Projekte führt Transcat mit seinen 200 Mitarbeitern durch, die an sieben Standorten in Deutschland und der Slowakei vertreten sind: Karlsruhe, Stuttgart, München, Dortmund, Saarbrücken, Hannover und Zilina.
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