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MEEMO - Methanol-Erneuerbare Energie für Mobilität mit Plug-in-Hybridfahrzeugen, Teilvorhaben: Gesamtprojektleitung, Systemanalyse und -anforderungen, Gesamtsystem 'Motor' und Evaluierung

MEEMO - Methanol-Erneuerbare Energie für Mobilität mit Plug-in-Hybridfahrzeugen, Teilvorhaben: Für Methanolbetrieb angepasste Einspritz- und Motorsteuerungssysteme

MEEMO - Methanol-Erneuerbare Energie für Mobilität mit Plug-in-Hybridfahrzeugen, Teilvorhaben: Kraftstoff - Untersuchung und Bewertung

QS-Zell: Entwicklung, Integration und Validierung innovativer Prozesse und QS-Methoden in der Produktion großformatiger Lithium-Ionen-Zellen

Ziel des Vorhabens ist es, die Performance und Qualität von Li-Ionen-Zellen bei gleichzeitiger Einsparung von Produktionskosten zu steigern und damit einen wichtigen Beitrag für den Aufbau einer wirtschaftlichen und nachhaltigen Batteriezellproduktion in Deutschland zu leisten. Dies soll erreicht werden durch die Entwicklung von zeiteffizienteren, ressourcenschonenden Herstellverfahren und durch die Entwicklung eines wirksamen, übergreifenden Qualitätssicherungskonzepts entlang der gesamten Wertschöpfungskette mit dem Ziel, Qualitätsschwankungen, Ausschussraten und Kosten in der Zellproduktion zu reduzieren. Ein wichtiger Aspekt dieses Projekts ist die Nutzung der Forschungsproduktionslinie am ZSW als Referenz- und Integrationsplattform, um Projektergebnisse aus verschiedensten Vorhaben im Kompetenzcluster ProZell zusammenzuführen und am PHEV-1 Zellformat im industrienahen Maßstab als Gesamtpaket darzustellen. Es werden qualitätsrelevante Kernprozesse und QS-Methoden zum Kalandrieren, Nachtrocknen, Befüllen und Formieren am Beispiel von NCM622-Kathoden und Grafitanoden am ZSW erforscht und weiterentwickelt. Mit den verbesserten Prozessen werden dann optimierte PHEV-1-Zellen in mehreren Produktionskampagnen an der FPL hergestellt und der Entwicklungsfortschritt anhand von Leistungsdaten und Tests bewertet. Projektergebnisse aus anderen Vorhaben im Kompetenzcluster ProZell werden im letzten Projektjahr auf die FPL übertragen, Zellen produziert und der Nutzen und die Anwendungsrelevanz durch einen Gesamtvergleich dargestellt.

MEEMO - Methanol-Erneuerbare Energie für Mobilität mit Plug-in-Hybridfahrzeugen, Teilvorhaben: Grundlagen der motorischen Verbrennung

Hamburger Elektrobus Demonstration - HELD

Ziel des Vorhabens ist die Erprobung von Plug-In Hybridbussen (PHEV) und Batterieelektrischen Bussen (BEV) im Linienverkehr in Hamburg. Mit den Erkenntnissen aus dem Linieneinsatz und der technischen Weiterentwicklung werden die Voraussetzungen dafür geschaffen, dass elektrische Busse schneller an den Markt kommen und praxistauglicher sind. Darüber hinaus tragen die Busse dazu bei, die Emissionen schon heute zu reduzieren. So kann beispielsweise der Ausstoß von Kohlendioxid in rein elektrisch betriebenen Bussen ( je nach Herkunft des Stroms und Verbrauch des Vergleichsfahrzeuges) um annähernd 3 kg je Liter Dieselkraftstoff reduziert werden. Bei einem unterstellten Verbrauch von 40 Liter Diesel und etwa 60.000 km Kilometern Jahresleistung spart ein komplett elektrisch betriebener Bus etwa 70 Tonnen des schädlichen Klimagases Kohlendioxid ein. Zudem entfallen bei einem elektrischen Betrieb (bei PHEV und BEV) komplett die anderen Emissionen wie Stickoxide oder Ruß. Auch die Geräusche des Busses werden beim elektrischen Fahren erheblich reduziert. Das Projekt setzt sich aus insgesamt 15 Arbeitspaketen zusammen, die teils sukzessive, teils parallel umgesetzt werden. Die wesentlichen Aufgaben des Arbeitsprogrammes sind die praktische Erprobung der innovativen Busse auf den Linien einschließlich ihrer technischen und betrieblichen Weiterentwicklung im Abgleich mit der Ladeinfrastruktur für die Busse. Die Verringerung von Emissionen und Lärm in den Städten ist eine Aufgabe, die alle Entscheider beschäftigt. Daher beschäftigen sich fast alle Verkehrsunternehmen mit elektrisch angetriebenen Bussen unterschiedlicher Konzepte. Die Flotte der in Deutschland eingesetzten Nahverkehrsbusse beträgt etwa 45.000 Fahrzeuge, davon 33.000 im Stadtverkehr. Aktuell sind aber erst 250 Hybridbusse im Einsatz und noch erheblich weniger Elektrobusse. Auch die Fahrzeughersteller haben sich, gemessen an dem Bedarf, bislang mit Entwicklungsaktivitäten noch zurückgehalten. Vor diesem Hintergrund besteht ein erhebliches Interesse, in dem vorliegenden Projekt PHEV und BEV in einem Praxistest zu erproben und zu optimieren. Zwar kann zurzeit noch nicht sicher abgeschätzt werden, in welchem Umfang PHEV und BEV am Markt künftig nachgefragt werden. Die vorstehend ausgewiesenen Zahlen belegen jedoch ein grundsätzliches und interessantes Mengenpotenzial für entsprechende Busse, vor allem im Stadtverkehr.

Ganzheitliche Analyse und Bewertung der Umwelteffizienz von Elektro- und Plug-In-Hybrid-Fahrzeugen in der Alltagsnutzung am Beispiel des Flottenbetriebs - Fleets Go Green

Ziel des Verbundprojekts Fleets Go Green ist die ganzheitliche Analyse und Bewertung der Umwelteffizienz von Elektro- und Plug-In-Hybridfahrzeugen in der Alltagsnutzung am Beispiel des Flottenbetriebs. Im Projekt werden für die Anwendungsszenarien Werksflotten und E-Car-Sharing-Flotten batterieelektrische (BEV), Plug-In Hybrid (PHEV)- und Range-Extender Fahrzeuge (REV) beschafft, mit entsprechender Messtechnik zur Erfassung des Gesamtenergiebedarfs ausgerüstet und betrieben. Die ökologischen und ökonomischen Potentiale werden unter Zugrundelegung verschiedener Nutzungsprofile experimentell in Flottenversuchen sowie mit Hilfe von Komponenten- und Gesamtfahrzeugsimulationen untersucht und bewertet. Die Flottenversuche ermöglichen die Aufzeichnung, Speicherung, Aufbereitung und Analyse unterschiedlichster Daten des Fahrzeug-, Nutzer-, Netzverhaltens im realen Betrieb. Mit Hilfe der Simulationsmodelle kann bei begrenzter Anzahl verfügbarer Fahrzeugtopologien kosten- und zeitsparend eine Vielzahl verschiedener Antriebstrangkonfigurationen bei variierenden Komponenteneigenschaften unter Berücksichtigung unterschiedlicher Nutzerverhalten abgebildet und damit die Umweltwirkungen sowie Auswirkungen im Hinblick auf das Netzverhalten bewertet werden. Das Projekt gliedert sich hierfür in fünf Module:Fahrzeugverhalten (Modul 1), Nutzerverhalten (Modul 2), Netzverhalten (Modul 3), Ökobilanz (Modul 4), Anwendungsszenario Flottenbetrachtung (Modul 5).

Teilvorhaben: Lebensdauermodellierung für Verschleißausfälle auf Leiterplatten, Teilvorhaben: Automotivegerechte Umsetzung von Wandlersystemen

Im Projekt wird der Einsatz von GaN-Bauteilen in Leistungswandlern für den Einsatz in EVs und PHEVs untersucht. Immer mehr Sicherheits- und Komfortkomponenten benötigen Leistungen im Bereich größer als 1kW, die im 12V-Bordnetz unzureichend oder gar nicht bedient werden können. Dafür wurden für Pkw weitere Spannungsebenen im Bereich von 48V bzw. über 400V etabliert. Zur Leistungsübertragung zwischen diesen Spannungsebenen sind kompakte, effiziente und zuverlässige Wandler erforderlich. Zunächst wird ein hochdynamischer, bidirektionaler Bordnetzwandler mit einer Nennleistung von ca. 6kW entwickelt, der eine Verkleinerung bzw. Entfall der 48V-Batterie ermöglicht. Zu diesem Zweck werden die Eigenschaften neuer GaN-Schalter und innovative AVT-Ansätze zur Kühlung eingesetzt, um trotz erhöhter Anforderungen eine kompakte, zuverlässige und effiziente Lösung zu ermöglichen. Zur Ladung der Traktionsbatterie soll ein Ladegerät mit etwa 3,7kW mit Skalierungsoption auf 11kW bei dreiphasiger Versorgung entwickelt werden, das gegenüber dem Stand der Technik eine Erhöhung der Leistungsdichte um 60% mit gleichzeitiger Senkung der Umwandlungsverluste um 40% aufweist. Im Teilvorhaben werden die Systemanforderungen analysiert und darauf aufbauend Funktionsmuster und Demonstratoren entwickelt, aufgebaut und validiert.

Ermittlung der Schadstoff- und Klimagasemissionen von Pkw und leichten Nutzfahrzeugen durch WLTP und RDE unter Berücksichtigung zukünftiger Kraftstoffe und Antriebskonzepte

Extern aufladbare Hybridelektro-Pkw, sogenannte Plug-in-Hybride, werden zur Erreichung der Flottenzielwerte für CO2 in der EU zukünftig stärker in den Markt kommen müssen. Es ist notwendig, dass auch diese Fahrzeuge im praktischen Betrieb auf der Straße nur möglichst geringe Mengen der verschiedenen Schadstoffe ausstoßen und die CO2-Emissionen möglichst realistisch bestimmt werden. Im Vorhaben wurde ein Plug-in-Hybrid-Pkw in Messungen auf dem Prüfstand und auf der Straße umfassend bezüglich des Emissionsverhaltens charakterisiert. Das Vorhaben lief parallel zur Weiterentwicklung der Abgasgesetzgebung auf EU-Ebene durch RDE und WLTP. Die Ergebnisse flossen in die entsprechenden Prozesse ein.

Integrierte Planung und Steuerung von Flotten-, Energie- und Ladeinfrastruktur; lautlos&einsatzbereit

Bei der Planung der Flotten-, Energie- und Ladeinfrastruktur sind komplexe Entscheidungen zur Auslegung der Flotte zu treffen, z.B. Anzahl der Fahrzeuge, Fahrzeugtypen (konventionelle, hybride und batterieelektrische Fahrzeuge), Ladeinfrastrukturvarianten (Anzahl benötigter AC und/ oder DC Ladestationen, ungesteuert vs. gesteuertes Laden), Energieversorgung (Fremdbezug vs. Eigenproduktion). Aktuell bestehen weder in der Praxis noch in der Wissenschaft Ansätze für die integrierte Planung und Steuerung von Flotten-, Energie- und Ladeinfrastruktur unter Extrembedingungen. Hier setzt das Forschungsprojekt 'lautlos & einsatzbereit' an. Es fokussiert auf die Entwicklung eines Leitfadens zur integrierten Planung und Steuerung von Flotten-, Energie- und Ladeinfrastruktur mit dem Schwerpunkt eines ökologischen und ökonomischen Betriebs von Fahrzeugflotten unter Extrembedingungen mit hybriden und batterieelektrischen Fahrzeugen. Dieser Leitfaden unterstützt Entscheidungsträger bei der Planung der Flotten-, Energie- und Ladeinfrastruktur, der Beschaffung und dem Betrieb von Flotten mit besonderen Anforderungen. Die geplanten Arbeiten im Forschungsprojekt gliedern sich in vier Module: In Modul 1 erfolgt die Planung des Betriebs, die Entwicklung eines Grobkonzepts und die Beschaffung der Flotten-, Energie- und Ladeinfrastruktur. In Modul 2 wird die Flotten-, Energie- und Ladeinfrastruktur ausgerüstet und betrieben sowie die Ergebnisse der wissenschaftlichen Begleitforschung aus Modul 3 in den Betrieb integriert. In Modul 3 erfolgt die wissenschaftliche Begleitforschung: Ein Detailkonzept für die integrierte Planung und Steuerung der Flotten-, Energie- und Ladeinfrastruktur wird entwickelt und in den Betrieb übertragen. In Modul 4 werden die entwickelten Planungs- und Steuerungskonzepte auf Basis der Anwendungsszenarien evaluiert und in einen Leitfaden zur integrierten Planung und Steuerung von Flotten-, Energie-, und Ladeinfrastruktur überführt.

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