COBRA (CObalt-free Batteries for FutuRe Automotive Applications)

Der Straßenverkehr ist die größte Quelle von CO2-Emissionen und trägt mit 27 % zum Gesamtwert in der EU bei, wobei die Fahrzeuge 45 % der Auswirkungen ausmachen. Es ist der einzige große Sektor, in dem die Treibhausgasemissionen immer noch ansteigen. Um dem entgegenzuwirken, wurde die Elektromobilität als eine der wichtigsten Lösungen zur Dekarbonisierung des Verkehrs erkannt. Ein batterieelektrisches Fahrzeug kann über seine Lebensdauer 50 % weniger CO2-Emissionen verursachen als ein durchschnittliches EU-Öl- oder Dieselfahrzeug heute. COBRA (CObalt-free Batteries for FutuRe Automotive Applications) ist ein kollaboratives Forschungs- und Innovationsprojekt zu Batterien der nächsten Generation, kofinanziert durch das Programm Horizon 2020 der Europäischen Kommission. Das Projekt startete im Januar 2020 und wird bis Januar 2024 laufen. COBRA zielt darauf ab, eine neuartige kobaltfreie Lithium-Ionen-Batterietechnologie zu entwickeln, die viele der derzeitigen Mängel von Batterien für Elektrofahrzeuge (EV) durch die Verbesserung jeder Komponente im Batteriesystem auf ganzheitliche Weise überwindet. COBRA wird eine Batteriechemie verwenden, die aus einer LNMO-Kathode in Kombination mit einer Komposit-Anode besteht, die auf nanometrischem Silizium und Graphit als aktive Partikel basiert. Das Projekt wird zu einem einzigartigen Batteriesystem führen, das mehrere gesuchte Eigenschaften vereint, darunter eine überlegene Energiedichte, niedrige Kosten, erhöhte Zyklen und weniger kritische Materialien. Die vorgeschlagene Li-Ionen-Batterietechnologie wird bei TRL6 (Batteriepack) demonstriert und auf einem automobilen EV-Teststand validiert. Die Beteiligung mehrerer führender Organisationen für die Batterieherstellung gewährleistet eine einfache Anpassung an Produktionslinien und ein Scale-up, um zu einer höheren Marktakzeptanz beizutragen und gleichzeitig die Position Europas in diesem Bereich zu stärken.

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FreeRail

Die stetig nachwachsende Vegetation entlang des 34.000 km langen Streckennetzes der Deutschen Bahn (DB) zu kontrollieren und zu pflegen, ist eine zeitintensive und herausfordernde Aufgabe. Um der vorgeschriebenen Verkehrssicherungspflicht nachzukommen, muss mindestens einmal jährlich die Vegetation entlang des gesamten Streckennetzes von Fachpersonal inspiziert, dokumentiert und ausgewertet werden. Zeitgleich soll während dieser Kontrollarbeit der Bahnverkehr nicht gestört werden.

Projektziel:

Im Projekt werden die wissenschaftlich-technischen Grundlagen eines zukünftigen vollautomatisierten drohnenbasierten Systems zur digitalisierten Vegetationskontrolle und Registrierung von Schäden nach Unwetterereignissen entlang des Streckennetzes der Deutschen Bahn erarbeitet. Ziel ist zum einen die Konzeptionierung und Untersuchung der hierfür benötigten Technologien und Betriebsprozesse. Zum anderen wird ein funktionsfähiger Demonstrator entwickelt und an einem ausgewählten Streckenabschnitt erprobt.

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MARBEL – Manufacturing and assembly of Modular and Reusable EV Battery for environment-friendly and lightweight mobility

Das Projekt MARBEL entwickelt eine innovative und wettbewerbsfähige Leichtbau-Batterie mit erhöhter Energiedichte und kürzeren Aufladezeiten mit dem Ziel, die Massenmarkteinführung von Elektrofahrzeugen zu beschleunigen.

Die Projektinnovation basiert auf den folgenden Hauptsäulen:

  • Fortschrittliches Batterie-Packaging unter Verwendung einer Design for Assembly (DfA) und Disassembly (DfD) Methodik.
  • Leichtgewichtige und nachhaltige Batterieverpackungen.
  • Lösungen und Prozesse für die nachhaltige Demontage und das 2nd Life
  • Flexible fortschrittliche Batterie-Management-Systeme.
  • Ultra-schnelle Ladestrategien und verbessertes Wärmemanagement
  • Verfahren zur Charakterisierung und Validierung der zukünftigen Leistung und Sicherheit

Eurecat koordiniert und beteiligt sich an dem Projekt durch seine Waste, Energy and Environmental Impact (WEEI) Unit, die als technischer Koordinator des Projekts fungiert und die Anforderungen und Richtlinien für Batteriepacks in Bezug auf Sicherheit, Funktionalität, 2nd Life, Kreislaufwirtschaft, Recycling und Ökodesign überwacht. Darüber hinaus liefert die WEEI Unit elektrochemische und thermische Modelle für die Implementierung von Batteriemanagementsystemen (zusammen mit der Water, Air and Soil (WAS) Unit von Eurecat), eine elektrische und sicherheitstechnische Bewertung der Batterie, Unterstützung bei der Demontage und dem Wiederzusammenbau, das Design neuer Leistungs- und Sicherheitstestverfahren und die Lebenszyklusbewertung der Projektprozesse und Produkte.

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SAFE-UP

PROAKTIVER SCHUTZ VON PERSONEN INNERHALB UND AUSSERHALB DES FAHRZEUGS
Die Fortschritte bei der Verringerung der Zahl der Verkehrstoten in der EU sind in den letzten Jahren ins Stocken geraten:
Laut EU-Verkehrssicherheitsstatistiken ist die Zahl der Verkehrstoten im Jahr 2019 gegenüber 2018 um 2 % gesunken. Während der zugrunde liegende Trend weiterhin rückläufig ist, hat sich der Fortschritt in den meisten Ländern seit 2013 verlangsamt, und das EU-Ziel, die Zahl der Verkehrstoten bis 2030 zu halbieren (bezogen auf das Basisjahr 2010), wird nicht erreicht werden.
Vernetzte und automatisierte Fahrzeuge (CAVs) könnten die Zahl der Schwerverletzten und Todesopfer bei Verkehrsunfällen deutlich reduzieren. Denn über 90 % der Verkehrsunfälle sind auf menschliche Fehler zurückzuführen. Deshalb brauchen wir robuste und ganzheitliche Lösungen, die eine effektive Integration von Sicherheitsmaßnahmen für alle Verkehrsteilnehmer gewährleisten

SAFE-UP wird sich darauf konzentrieren, das versprochene Potenzial der neuen Mobilität zu nutzen, um alle Verkehrsteilnehmer sicher zu machen - Fahrer, Fahrzeuginsassen und schwächere Verkehrsteilnehmer wie Fußgänger, Radfahrer und Benutzer von Zweirädern.

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SAFIR-Cluster 1: Simulationsbasierte Testsysteme für die Pre-Crash-Phase

Impulsprojekt 1: Mixed-Reality Versuchsumgebung für sicherheitskritische Funktionen beim hochautomatisierten Fahren

Automatisiertes Fahren ist eine Schlüsseltechnologie der Mobilitätswende. Die Einführung von hoch-, bzw. vollautomatisierten Fahrzeugfunktionen wird das Zusammenspiel zwischen Fahrer, Fahrzeug und Fahrumgebung entscheidend verändern. Die technische Komplexität und insbesondere die Funktionssicherheit dieser Fahrzeuge kann jedoch mit klassischen Dauerlauftests, wie sie bisher in der Entwicklungsphase durchgeführt werden, nicht ausreichend erfasst und überprüft werden. Das Impulsprojekt setzt an dieser Stelle an und hat das Ziel, über einen Mix aus simulationsbasierten Methoden und Realtests, eine moderne Versuchsumgebung für automatisierte Fahrzeuge im städtischen Verkehr zu schaffen. Ein weiteres Problem klassischer Dauerlauftests ergibt sich dadurch, dass besonders im Mischverkehr unterschiedliche Witterungsbedingungen, Mentalzustände aller Verkehrsbeteiligten sowie auch Sensoralterung und -ausfälle in einem reproduzierbaren Setting untersucht werden müssen.

Die zentrale Forschungsfrage von IP 1 ist, wie sich die Verkehrssicherheit in urbanen Gebieten durch hoch-, bzw. vollautomatisiertes Fahren verändern wird. Die Zielsetzung des Projekts liegt dabei in der automatischen Generierung von Testfällen sowie, darauf aufbauend, der Ermittlung und Bewertung künftiger Verkehrsszenarien und deren Auswirkungen auf die Verkehrssicherheit. Durch die Implementierung einer durchgängigen sogenannten „Mixed-Reality Versuchsumgebung“, soll eine Basis geschaffen werden, um die hohe Komplexität von zu bewältigenden Situationen im urbanen Bereich mit variablem Realitätsbezug valide und reproduzierbar abzusichern. Dazu kann in den vier Dimensionen, Fahrermodelle, Sensorik, Umgebungseigenschaften und Fahrzeugcharakteristik des Versuchsaufbaus, der Anteil zwischen virtuellem und realem Test in mehreren diskreten Stufen variiert werden. Mit den dadurch entstehenden Konfigurationen sollen sämtliche in der Realität auftretenden Testfälle generiert, hinsichtlich deren Kritikalität bewertet und HAF-/VAF-Funktionen schließlich reproduzierbar abgesichert werden.

Erklärung Video 1: Eine wesentliche Komponente bei der Einführung des automatisierten Fahrens ist es, ein hohe Akzeptanz und Vertrauen in die Technik unter den Nutzern zu erreichen. In Fahrsimulationsstudien werden entsprechende Parameter erhoben sowie die Wirkung assistierender Systeme (z.B. Systemtransparenz durch Augmentierung) untersucht.

Publikation: Philipp Wintersberger , Frederica Janotta , Jakob Peintner , Andreas Löcken und Andreas Riener. 2021. Evaluating feedback requirements for trust calibration in automated vehicles, it-Information Technology. De Gruyter Oldenbourg, Online 16 January 2021, DOI: https://doi.org/10.1515/itit-2020-0024

Erklärung Video 2: Simulation kann, z.B. aufgrund fehlender tatsächlicher Gefahr, niemals die Realität widerspiegeln. In Vergleichsstudien werden deshalb mit instrumentierten (automatisierten) Fahrzeugen, u.a. auf der CARISSMA-Outdoorteststrecke, Laborversuche repliziert, die Unterschiede analysiert und daraus wiederum Rückschlüsse auf die Simulation abgeleitet. Ziel ist, in Simulationen möglichst realitätsnahe Ergebnisse zu erhalten.

Publikation: Anna-Katharina Frison, Philipp Wintersberger, Clemens Schartmüller, and Andreas Riener. 2019. The real T(h)OR: evaluation of emergency take-over on a test track. In Proceedings of the 11th International Conference on Automotive User Interfaces and Interactive Vehicular Applications: Adjunct Proceedings (AutomotiveUI '19). Association for Computing Machinery, New York, NY, USA, 478–482. DOI: https://doi.org/10.1145/3349263.3349602

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Sichere Energiespeicher Bayern SENSE BAY - Vernetzung von Wissenschaft und Wirtschaft

Das Projekt SENSE BAY - Sichere Energiespeicher Bayern wird durch den Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) gefördert. Projektdauer: 01.03.2018 – 28.02.2022, Projektvolumen: 1.122.805 €.

Leistungsfähige und sichere elektrochemische Energiespeicher sind für die Energiewende und die Elektromobilität von zentraler Bedeutung. Um vor allem kleine und mittelständische Unternehmen in diesem dynamischen Markt zu fördern, unterstützt das Projekt SENSE BAY – Sichere Energiespeicher Bayern den Aufbau einer bayerischen Spitzenposition in Forschung und technologischer Entwicklung im Bereich elektrochemische Energiespeicher.

Eine Anpassung der Versuchs- und Batteriemesstechnik der THI und eine Verstärkung des Technologietransfers ermöglicht den Aufbau einer Kompetenzregion zu elektrochemischen Energiespeichern in zentraler Lage von Bayern. Dank einer gezielten Vernetzung von Akteuren im Themengebiet und durch den offenen, fachlichen Austausch von Wissenschaft und Wirtschaft werden innovative Geschäftsmodelle und Dienstleistungen im Bereich der Entwicklung sicherer Energiespeicher generiert, wie beispielsweise die Optimierung von Testverfahren in der Entwicklungsphase oder die Realisierung zuverlässiger Sicherheitskonzepte.

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Ansprechpartner COBRA

Forschungsprofessor Batteriesysteme, Leiter SAFIR-Cluster 4
Prof. Dr. Hans-Georg Schweiger
Tel.: +49 841 9348-4500
Raum: H026
E-Mail:

COBRA Batterielabor

Ansprechpartner FreeRail

Prof. Dr. Andreas Festag
Tel.: +49 841 9348-2255
Raum: B102
E-Mail:

Video Projekt FreeRail

Ansprechpartner MARBEL

Forschungsprofessor Batteriesysteme, Leiter SAFIR-Cluster 4
Prof. Dr. Hans-Georg Schweiger
Tel.: +49 841 9348-4500
Raum: H026
E-Mail:

Projekt MARBEL

Ansprechpartner SAFE-UP

Studiengangleiter und -fachberater "Elektrotechnik mobiler Systeme" (Master)
Prof. Dr. Christian Birkner
Tel.: +49 841 9348-3404
Raum: A112
E-Mail:

SAFE-UP: Anzahl der Verkehrstoten

Ansprechpartner SAFIR

Studiengangleiter User Experience Design (Bachelor), Forschungsprofessur Mensch-Maschine Interaktion, Virtual Reality, Fahrerphysiologie und Fahrergonomie
Prof. Dr. techn. Priv.-Doz. Andreas Riener
Tel.: +49 841 9348-2833
Raum: B210
E-Mail:

Info Video 1 - SAFIR IP1

Info Video 2 - SAFIR IP1

SAFIR Simulationslabor

Ansprechpartner SENSE BAY

Forschungsprofessor Batteriesysteme, Leiter SAFIR-Cluster 4
Prof. Dr. Hans-Georg Schweiger
Tel.: +49 841 9348-4500
Raum: H026
E-Mail: