Elektromobilität effizient und sicher gestalten!

Steinbeis-Experten unterstützen ARADEX bei der Umsetzung der Norm für Funktionale Sicherheit

Die ARADEX AG als Spezialist für effiziente Antriebssysteme und das Steinbeis-Transferzentrum System Design arbeiten gemeinsam an effizienten und sicheren Elektromobilitätslösungen. Ziel der Projektpartner ist es, die unterschiedlichen Prozessanforderungen mit ihren branchenspezifischen Ausprägungen für Schiffe, Automobil (ISO 26262), Nutzfahrzeuge und Omnibusse, Maschinen und Apparatebau (IEC61508) in die Unternehmens- und Entwicklungsprozesse zu integrieren.

ARADEX wurde 1989 gegründet und beschäftigt sich seit 1992 mit Umrichtern für elektrische Antriebe, 2004 kamen mobile Anwendungen dazu und 2009 Traktionsantriebe. Das Unternehmen ist Systemlieferant für den Antriebsstrang in Schiffen und vor allem in Nutz- und Funktionsfahrzeugen. Die Leistungen reichen von 50kW bis über 1000kW je Antrieb und der Leistungsumfang vom Wechselrichter über den Motor und gegebenenfalls das Getriebe bis zur Ankopplung an das Fahrzeug. Allen gemeinsam sind diese Elektrifizierungsvorteile: geringste Feinstauberzeugung, ein hohes Potenzial an CO2-Reduktion und eine große Absenkung des Lärmpegels. Aber auch die Wirtschaftlichkeit ist erheblich schneller erreicht als beispielsweise bei Pkw. Technisch gemeinsam haben sie die Herausforderung, einen sehr hohen Systemwirkungsgrad zu erreichen – von der Batterieklemme bis zum Rad. Und das wiederum speziell in den vorliegenden Lastkollektiven. Diese weisen einen sehr hohen Anteil an Betriebsstunden bei sehr geringer Teillast aus. ARADEX hat hierzu Antriebslösungen erarbeitet, die gerade in dieser geringen Teillast sehr gute Wirkungsgrade erreichen. Damit reduziert sich nicht nur der tägliche Bedarf an elektrischer Energie deutlich, es erhöht sich auch die Reichweite bei gleicher Batteriegröße und dies zum Teil so stark, dass auf ein Nachladen während des täglichen Betriebs ganz verzichtet werden kann. Damit wiederum entfallen sonst notwendige erhebliche Investitionen in die Lade-Infrastruktur. So werden aktuell in Serie Linien- Omnibusse der Klasse 12m/18to ausgerüstet, die 14 Stunden Stadtverkehr im Linienbetrieb mit nur einer Batterieladung absolvieren und sich im Alltagseinsatz bereits seit Jahren bewähren.

(Noch) nicht im breiten Fokus, aber in Zukunft von strategischer Bedeutung: die Umsetzung des elektrischen Antriebs ohne den Bedarf an Magneten. ARADEX widmet sich seit Jahren intensiv den Traktionsantrieben auf Basis der Asynchronmotoren, die ganz ohne Seltene-Erd- Magnete auskommen. Gerade in dem wichtigen Teillastbereich ist es gelungen, adäquate Wirkungsgrade zu den sonst sehr beliebten Motoren mit Permanentmagneten zu erreichen. Dabei stehen die Sicherheit der Produkte und deren Effizienz an erster Stelle. Daher war es dem Unternehmen wichtig, qualitative Prozessanforderungen aus anderen Branchen in Unternehmens- und Entwicklungsprozesse zu integrieren. Um dieses Vorhaben zu realisieren, hat sich das Unternehmen das Steinbeis- Transferzentrum System Design ins Boot geholt.

Das Steinbeis-Unternehmen berät die ARADEX AG bei der Umsetzung der Norm für Funktionale Sicherheit in Straßenfahrzeugen ISO 26262, da die Kunden des Systemlieferanten deren Umsetzung für die Komponenten im Antriebsstrang von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen längerfristig verlangen. Innerhalb des Projektes wurde das gemeinsame Vorgehen bei der Erreichung dieses Zieles abgestimmt. Dabei sollten vorhandene Qualitätsprozesse bei ARADEX so weit wie möglich in die Prozessanforderungen der ISO 26262 integriert werden. Da die Firma nicht nur im Automobilbereich tätig ist, gilt es, die hohen Anforderungen der ISO 26262 sinnvoll mit den Anforderungen aus anderen Branchen zu vereinen. Das bedeutet, dass bestimmte qualitätssichernde Prozesse immer durchgeführt werden und branchenspezifische Prozesse nur bei Bedarf.

Übergeordnet verfolgt die Norm das Ziel, systematische Fehler zu vermeiden und zufällige Fehler zu minimieren, um das Restrisiko gering zu halten. Teil der normativen Anforderungen ist es, im Unternehmen das Bewusstsein für sicherheitsrelevante Systeme zu schärfen. In einer ersten Projektphase stellte das Steinbeis-Team die Zielsetzung und Umsetzungsansätze der Norm für Funktionale Sicherheit in Straßenfahrzeugen ISO 26262 in Workshops vor. Dabei wurden mögliche Ansätze zur Umsetzung organisatorisch und prozesstechnisch diskutiert. Die Herausforderung in diesem Projekt besteht darin, die branchenspezifischen verschiedenen Prozessanforderungen, beispielsweise aus ISO Qualitätsanforderungen, Sicherheits- und Qualitätsanforderungen aus dem Maschinen- und Apparatebau oder bei Sonderfahrzeugen, zu erfüllen. Qualitative und sicherheitsrelevante Prozesse sind immer auch mit mehr Aufwand verbunden, so dass die effiziente Integration in die Unternehmensprozesse erfolgen muss. Für einen Spezialisten wie die ARADEX AG, der in mehreren Branchen tätig ist, stellt dies eine große Herausforderung wie auch eine große Chance für Synergien dar.

In weiteren Projektphasen wurden in Workshops bestimmte Unternehmensprozesse auf Managementebene analysiert. Die Ergebnisse dieser sogenannten „Gap-Analyse“ ermöglicht es ARADEX frühzeitig die richtigen Strukturen zu schaffen. Erste Lücken wurden geschlossen, indem auf Managementebene durch das Steinbeis-Transferzentrum System Design Trainings der Mitarbeiter durchgeführt wurden. Im weiteren Verlauf des Projektes sind weitere Analysen geplant, in denen unter anderem Lösungsansätze diskutiert und abgestimmt werden.

Das Steinbeis-Unternehmen beschäftigt sich mit der Analyse und Optimierung komplexer technischer Systeme und unterstützt Unternehmen bei der Implementierung und Optimierung von Entwicklungsprozessen und -methoden. „Sicherheit“ und „Funktionale Sicherheit“ haben einen wesentlichen Einfluss auf die Entwicklung, Produktion und Wartung von Geräten, Anlagen und Systemen. Die Grundbausteine eines sicheren Systems werden in den ersten Überlegungen zu einem Produkt gelegt und ziehen sich durch den Entwurf und Testprozess des Produktes hindurch. Normative Regelungen beschreiben hierbei den Stand der Technik, den Unternehmen als Mindeststandard anwenden sollten. Das Steinbeis-Transferzentrum System Design berät oder begutachtet die Einhaltung dieser sicherheitsgerichteten Anforderungen.

Kontakt

Professor Dr. Walter Commerell leitet das Steinbeis-Transferzentrum System Design an der Hochschule Ulm. Das Dienstleistungsangebot des Steinbeis-Unternehmens umfasst die Analyse und Optimierung komplexer Systeme. Schwerpunkte sind Energiespeicher, Automotive- und Energiesysteme. Die Leistungen umfassen Beratung in Prozessen, prozessund entwicklungsrelevante Themen der Funktionalen Sicherheit (ISO 26262) sowie in modellbasierten Entwurfs- und Testmethoden. Daneben bietet das Zentrum angewandte Forschung und Entwicklung, Gutachten und Seminare an.

 

Professor Dr. Walter Commerell
Steinbeis-Transferzentrum System Design (Deggingen)