Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen (RWTH Aachen University)

Projektbeteiligungen

BatgasMod

OrtOptZelle

Der Lehrstuhl für Elektrochemische Energiewandlung und Speichersystemtechnik am ISEA der RWTH Aachen forscht an der Schnittstelle zwischen Material- und Zellentwicklung einerseits und mobilen und stationären Batterieanwendung andererseits. Schwerpunkte sind Untersuchung und quantitative Modellierung von Alterungsprozessen und Lebensdauererwartung, Batteriediagnostik in Hardware und Software, Batteriepackdesign, Integration von Batteriesystemen in Fahrzeuge aller Art und in Stromnetze für USV-Funktionen, Netzstabilisierung und Integration erneuerbarer Energien. Die Arbeitsgruppe betreibt eigene Demonstrationsanlagen und Fahrzeuge zur Erprobung von Batterien sowie ein vollausgestattetes Labor zur Durchführung von Post-Mortem-Untersuchungen.  Das ISEA ist Partner im Helmholtz-Institut Münster (HI MS) des Forschungszentrums Jülich und hat die wissenschaftliche und organisatorische Leitung des „Center for Ageing, Reliability and Lifetime Prediction for Electrochemical and Power Electronic Systems (CARL)“ inne, für das sich der von Land und Bund finanzierte Forschungsbau aktuell im Bau befindet. Er bietet einmalige interdisziplinäre Forschungsmöglichkeiten Möglichkeiten für die Untersuchung von Alterungsprozessen, Lebensdauer und Zuverlässigkeit zusammen mit Instituten der Elektrotechnik, des Maschinenbaus, der Werkstoffwissenschaften, der Chemie, der Physik, der Informatik und der Mathematik.

Im Cluster BattNutzung ist das ISEA am Clusterbegelitprojekt greenBattNutzung sowie an den Projekten NUBase, OSLiB, BALd, MADAM4Life, BetterBat, SimBAS und Model2Life beteiligt. Ziel der Arbeiten des ISEA in diesen Projekten ist die Untersuchung grundlegender Einflussfaktoren auf die Batteriealterung und -sicherheit, die Erstellung von Modellen zur Beschreibung und von Diagnostik zur Überwachung dieser Prozesse und die gezielte Abstimmung von Zelldesign und geplanter Anwendung. Bei der Erarbeitung dieser Fragestellungen kann das ISEA auf weitreichende Vorarbeiten im Bereich der Untersuchung von Batteriealterungsmechanismen aus Projekten wie eperformance, MEET-HiEnD I – III, openBat und Raffzyklen zurückgreifen. Zudem bestehen tiefgehende Erfahrungen im Bereich der Batteriesystemmodellierung aus Projekten wie Everlasting, DUETT und HV Modal. Außerdem forscht das ISEA intensiv an Themen der Anwendungssimulation und Gesamtsystembewertung von Batteriesystemen in Projekten wie BOB-LKW, Eliptic, ZeEUS und E2Fuels. Durch die Position von Prof. Dr. rer. nat. Dirk Uwe Sauer als Clustersprecher des Clusters Batterienutzungskonzepte engagiert sich das ISEA zudem für die clusterübergreifenden Vernetzung.

Projektbeteiligungen

Begleitprojekt greenBattNutzung

NUBase

OSLiB

BALd

MADAM4Life

BetterBat

SimBAS

Model2Life

Die Aktivitäten des Lehrstuhls „Production Engineering of E-Mobility Components“ (PEM) der RWTH Aachen behandeln alle Fragestellungen rund um das Themenfeld elektrifizierte Mobilität, insbesondere in Bezug auf die Komponenten der Elektromobilität. Neben der Betrachtung der Produktion, Entwicklung und dem Recycling von (Traktions-)Batterien werden am Lehrstuhl auch die Produktion von Elektromotor und Brennstoffzelle erforscht. Wichtig dabei ist die Integration der Forschung in mögliche praktische Anwendungen. Schlüsselelemente dafür sind die praxisnahe Forschung und deren Umsetzung in der Industrie. Kompetenzen in diesen Bereichen konnten durch zahlreiche Forschungsprojekte aufgebaut werden.
Angegliedert an das PEM ist auch das eLAB. Im eLAB können, gemeinsam mit anderen Forschungseinrichtungen, sowohl Komponenten als auch Fahrzeuge aufgebaut und neueste Technologien erforscht und erprobt werden.

Der Lehrstuhl „Production Engineering of E-Mobility Components“ (PEM) der RWTH Aachen ist im Cluster BattNutzung an den Projekten „Model2Life“ und „SimBAS“ beteiligt. In beiden Projekten werden Simulationsmodelle für Batteriezellen und -systeme aufgebaut. Ziel der Modelle sind die Verbesserung der Wiederverwendbarkeit der Batterien in einem 2nd-Life, bzw. die Optimierung hinsichtlich Kosten und Performance.

Die zugehörigen Kompetenzen in den Bereichen Simulation von Batteriesystem und Remanufacturing konnte der Lehrstuhl in Forschungsprojekten wie „HitCell“, „POLICE“ oder „BatteReMan“ aufbauen. Im Rahmen der Projekte in BattNutzung können die bereits aufgebauten Simulationsmodelle genutzt und weiterentwickelt werden. Diese Vorkenntnisse sollen im gemeinsamen Austausch mit Projekt- und Clusterpartnern zur Verfügung gestellt und weiter ausgebaut werden.

Projektbeteiligungen

SimBAS

Model2Life

Das Institut für Statistik und Wirtschaftsmathematik (ISW) sieht seine wesentlichen Aufgaben in der Vermittlung, Entwicklung und Umsetzung von Ideen, Modellen, Methoden und Verfahren der Stochastik. In der wissenschaftlichen Arbeit liegen die Schwerpunkte von Maria Kateri in der angewandten und mathematischen Statistik, der stochastischen Modellierung und der Zuverlässigkeitstheorie mit einer breiten Erfahrung in Modell- und Methodenentwicklung (frequentistische und Bayes’sche Methoden), Datenanalyse und Simulationen. Sie ist in den aktiven Forschungsfeldern der Analyse kategorialer und ordinaler Daten, multivariate Statistik, statistische Entscheidungstheorie, Lebensdaueranalyse und beschleunigte Lebensdauertests (ALT) international ausgewiesen. Weiterhin ist sie in der anwendungsorientierten Forschung, in Beratungstätigkeit und Projektarbeit mit unterschiedlichen Partnern aus Industrie und Wirtschaft aktiv.

Das Team von Maria Kateri ist in der aktuellen ALT-Forschung (optimale Versuchsplanug and statistische Inferenz unter Zensierung) international ausgewiesen. Die Modellbildung und Entwicklung statistischer Methodik sowie die Modellvalidierung, Prognose und Unsicherheitsquantifizierung sind von großer Bedeutung für die Untersuchung der Zuverlässigkeit und Alterungsprozesse von Batterien unter verschiedenen Anwendungen und werden somit zentrale Arbeitsgebiete im BattNutzung sein (BALd Project).

Projektbeteiligungen

BALd

Das Institut für Maschinenelemente und Systementwicklung erforscht das grundlegende strukturelle und tribologische Verhalten von Maschinenelementen und bildet dieses in experimentell validierten Modellbeschreibungen ab. Diese Modellbeschreibungen werden genutzt, um das Funktions-, Verlust- und Geräuschverhalten gesamthafter technischer Systeme mit Fokus auf die Antriebstechnik von Windenergieanlagen und mobilen Arbeitsmaschinen sowie von elektrischen Fahrzeugen zu analysieren und zu gestalten. Ergebnis sind rechnerische und konstruktive Ausgestaltungen konkreter technischer Lösungen inklusive Nachweis der geforderten Systemeigenschaften auf Großprüfständen. Zahlreiche Erfahrungen mit derartigen modellbasierten Lösungsfindungen bis hin zur Konzeption konfigurierbarer Produkte ermöglichen dem MSE die Erforschung und Entwicklung von Methoden des Model-Based Systems Engineering als zentrales Element künftiger, industrieller Produktentstehungsprozesse.

Als Mitgründer des Center for Systems Engineering gestaltet das Institut für Maschinenelemente und Systementwicklung den Wandel der Produktentstehung auf Grundlage dokumentenbasierter und geometrieorientierter Prozesse hin zu digitalen, physikalisch motivierten modellbasierten Prozessen. Dabei werden Methoden erarbeitet, die durch die Vernetzung der einzelnen Entwicklungsschritte und -werkzeuge eine agile und automatisierte Produktentwicklung ermöglichen, um den Herausforderungen der zunehmenden Interdisziplinarität in der Entwicklung von cyber-physischen Produkten gerecht zu werden. Die Methoden ermöglichen damit die ganzheitliche Optimierung von Produktsystemen. Als Partner im Kompetenzcluster ermöglicht das MSE damit die systematische, integrierte Entwicklung und frühzeitige virtuelle Absicherung von Umsetzungskonzepten für Traktionsbatteriesysteme, welche Anforderungen der 2nd Life-Konzepte Repurposing und Remanufacturing adressieren.

Projektbeteiligungen

Model2Life