Abgeschlossene Forschungsprojekte des INEM

Das INEM hat in den folgenden Jahren verschiedene Projekte abgeschlossen:

• 2021
• 2020
• 2019
• 2018
• 2017
• 2016

Wieslauftalbahn

Konzeptstudie emissionsfreier ÖV-Lösung für die Zuglinie Schorndorf-Rudersberg

Untersuchung emissionsfreier ÖV-Konzepte im RMK mit besonderem Schwerpunkt auf Errichtung eines wasserstoffbasierten oder batterieelektrischen Zuglinienbetriebes der Wieslauftalbahn. Schwerpunkte der Studie umfassen:

1.  Marktsondierung geeigneter Konzepte & zugehöriger Randbedingungen
2.  Auslegung und Kalkulation des Vorhabens (inkl. Wirtschaftlichkeitsrechnung)
3.  Erarbeitung von Beschlussvorlagen in Zusammenarbeit mit den Partnern sowie den Kommunen und zuständigen Ämtern

Emissionsfreier ÖPNV

Eine wissenschaftliche Konzeptentwicklung für den Aufbau eines regionalen, emissionsfreien Buslini­ennetzes im urbanen Raum

Aufgrund des wachsenden Verkehrsaufkommens sind gerade urbane Räume dazu aufgefordert, neben dem Ausbau der Straßen eine CO2-neutrale sowie flächendeckende Infrastruktur für den öffentlichen Personennahverkehr auszubauen. Dabei wurde für einen attraktiven ÖPNV der Einsatz von Bussen mit Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologien in einem nahe an Stuttgart gelegenen Mobilität-areal erforscht. In enger Zusammenarbeit wurde für ein regionales Busunternehmen sowie für die Stadtwerke ein Konzept für den Ausbau von zunächst einer Buslinie in eine angrenzende Stadt erarbeitet und analysiert. Anhand der ermittelten Ergebnisse können die Vorteile einer Busflotte im Vergleich zu einer motorisierten Flotte als Handlungsempfehlung für den Ausbau weiterer Buslinien des Unternehmens dienen.

eUrban

Elektromobilität im urbanen Raum – Analysen und Prognosen im Spannungsfeld von Elektromobilität und Energieversorgung am Fallbeispiel Stuttgart

Am Beispiel der Region Stuttgart (Landeshauptstadt Stuttgart und die umliegenden Landkreise Böblingen, Esslingen, Göppingen, Ludwigsburg und Rems-Murr) mit 2,7 Millionen Menschen wird in diesem AP ein künftiges Mobilitäts- und Ladeverhalten mit Elektromobilität aufgezeigt.
Ergebnisse der Modellierung sind alle Wege aller Einwohner der Region Stuttgart mit allen Verkehrsmitteln und der Nutzung von Elektromobilität. Alle Elektrofahrzeuge werden mikroskopisch modelliert, sodass alle Bewegungsmuster der Fahrzeuge als auch die Ladevorgänge ausgewertet werden können.

Life-Cycle-Assessment Studien zu Fahrzeugmodulen von Elektrofahrzeugen

Der Einsatz elektrifizierter Antriebssysteme im PKW erschließt neue Chancen für die Fahrzeugausprägung hinsichtlich erzielbarer Emissionsfreiheit, Effizienz, Performance, Raumangebot und ökologischem Anspruch. Jedoch erfordern gerade die neuen Bauteile und Materialien wie z.B. Batteriesystem, HV-Bordnetz, Inverter und elektrische Antriebsmaschine im angedachten Nutzungs- / Lebenszyklus eine eingehende Betrachtung hinsichtlich deren Einfluss auf die oben genannten Attribute.
Eine Analyse nach den Methoden einer LCA, erlaubt eine Zuordnung der erzielbaren Verbesserungen hinsichtlich Emissionsreduzierung und Beschränkung der Umwelteinflüsse. Das geschieht  in Anlehnung an Methoden gemäß ISO 14040.

Multiphasige elektrische Maschinen

Erstellung einer Studie zu multiphasigen elektrischen Maschine für den Einsatz in Elektrofahrzeugen.

Prototype Park Waiblingen

Nachhaltige Quartierentwicklung für Energie- und Mobilitätsanwendungen

Das Ameisenbühl-Gelände der Stadt Waiblingen liegt in idealer Umgebung unterschiedlicher Verkehrsknotenpunkte. Zur Erschließung dieses neuen und zukunftsweisenden Erlebnis-, Kreativ- und Werkraumes ist es notwendig, ein Mobilitätskonzept zu definieren, welches alle lokalen und überregionalen Belange mit einzubeziehen hilft.
In dieser Studie soll die Untersuchung möglicher Ansatzpunkte für zukunftsweisende und nachhaltige Mobilitätskonzepte geschaffen werden. Dabei sollen neben Logistik- und Personentransportkonzepten gleichberechtigt auch Fragen der Energieversorgung und der Digitalisierung mit einbezogen werden.
Berücksichtigt werden auch Vorschläge zu Mobilitätsanwendungen seitens der Firma Daimler AG, sowie zu Energie- und Digitalisierungskonzepten seitens der Stadtwerke Waiblingen.

Prüfstand für 48V-Hybridantriebe

Für Untersuchungen an 48V-Antriebssystemen in hybridisierten Kraftfahrzeugen wird ein Prüfstand aufgebaut. Der Belastungsantrieb in der Leistungsklasse 30kW ist hinsichtlich des Drehmoment- und Drehzahlniveaus auf getriebeintegrierte Hybridantriebe ausgelegt (300Nm / 8000U/min). Die Arbeiten umfassen den mechanischen Aufbau, den Aufbau des Belastungsantriebs, die mechanische Adaption des Prüflings, die Implementierung einer Prüfstandssteuerung und den Aufbau einer 48V-Spannungsversorgungsanlage.

Technologiefolgenabschätzung mobiler Brennstoffzellenantriebe

Untersuchung des Konzeptes zum Einsatz von Brennstoffzellenantrieben in mobilen Anwendungen, unter besonderer Beachtung einer sog. Technologiefolgenabschätzung. Sondierung auf geeignete Forschungs- und Entwicklungspartnerschaften im Rahmen des Vorhabens sind geplant.

Satellite-Mobility-Hubs Hochschule Esslingen

Schwerpunkt der Projektidee SaMoHubs-HE war, ein Konzept zur Schaffung von sogenannten Satellite-Mobility-Hubs an den drei Hochschul-Standorten ES-Stadtmitte, ES-Flandernstraße (bzw. ES-Weststadt) und Göppingen zu erstellen. Damit kann eine Reduzierung beziehungsweise eine verbesserte Auslastung des motorisierten Individualverkehrs sowie die Verlagerung von Mobilität auf öffentliche Verkehrsmittel beziehungsweise weitere Mobilitätsangebote, wie Car- & Bike-Sharing, ermöglicht werden. Das sind primär:

• Die Schaffung von Verkehrsinfrastrukturen, wie Park- und Ladeinfrastruktur, die bedarfsgerecht ausgelegt und flexibel aus- bzw. umgebaut werden können.
• Die Entwicklung einer Mobilitätsmanagement-Plattform, die alle Mobilitäts- und Infrastrukturangebote bündelt, visualisiert und Nutzern einen direkten Zugang ermöglicht.

Booster-Inverter-Kombination für 48V-Hybridantriebe

Im Rahmen des Projekts soll ein innovativer 48V-Antriebsstrang für hybrid-elektrische Fahrzeuge entwickelt werden, bei dem durch eine Kombination eines Boosters (Hochsetzsteller) mit einem Inverter (Wechselrichter) eine deutliche Leistungssteigerung erreicht wird. Die beiden wesentlichen Innovationen dieses Projekts bestehen in der Anwendung des Booster-Inverter-Prinzips auf 48V-Systeme und der Minimierung der Kapazität des erforderlichen Zwischenkreiskondensators durch eine optimierte steuerungstechnische Verknüpfung von Booster und Inverter. Das Projekt soll den Forschungsgegenstand einer mit der Universität Stuttgart durchgeführten kooperativen Promotion bilden.

Erprobung des e-Bürgerbusses "Gottlieb"

Ausrüstung und Erprobung des e-Bürgerbusses "Gottlieb" mit einem bezüglich der thermischen und elektrischen Eigenschaften innovativen Batteriemoduls.

HDGAS

Future alternative fuel powertrains and components for heavy duty vehicles

Das übergeordnete Ziel des HDGAS-Projekts ist die Entwicklung, Demonstration und Optimierung fortschrittlicher Antriebskonzepte für Dual-Fuel- und rein erdgasbetriebene Motoren. Diese sollen in Schwerlastfahrzeuge integriert werden, um Euro-VI-Emissionsnormen unter realen Fahrbedingungen zu erreichen. Aufgabenschwerpunkt des INEM und der Fakultät Maschinenbau: Strömungssimulation und Optimierung des Betankungsvorganges (flüssig, gasförmig). Vorschläge zur Normung und Standardisierung.

SELIBA

Second Life Program for Lithium-Ion-Batteries

In SELIBA werden Methoden zur Ermittlung des Restwertes, des "State of Health" (SOH) und der Betriebssicherheit verbunden mit Möglichkeiten von Refurbishment-Maßnahmen erarbeitet, die eine qualifizierte Bewertung für den Einsatz gebrauchter Batteriemodule in einer 2nd-Life-Phase ermöglichen.

Studie zu innovativen Schnittstellenkonzepten für VAF-Anwendungen im Straßenverkehr

Fahrerassistenzsysteme der nächsten Generation bilden die Grundlage für teil- und vollautonome Fahrmanöver von Fahrzeugen im Betrieb auf öffentlichen Straßen.  Zur Verbesserung des Nutzungsgrades sollen Methoden & Applikationen untersucht werden, die in der Schnittstelle zwischen Straße / Infrastruktur einerseits, und Fahrzeugobjekt andererseits interagieren. In Betracht zu ziehen sind sowohl C2x-Konzepte,  intelligente Werkstoffe oder aber digitale Vernetzungen zwischen Teilnehmern aus beiden oben genannten Systemen. Die Studie teilte sich in einen wissenschaftlichen und einen projekthaften analytischen Teil auf, die an der Hochschule Esslingen zunächst im Zeitraum von November 2017 – März 2018 durchgeführt worden sind.

Therma-Lift

Entwicklung eines Thermomanagement-Systems für den Hochlastbetrieb von Li-Ionen-Modulen für den Einsatz in Booten und Fahrzeugen

Verbesserung der gesamten Kette des Thermomanagements eines Batteriesystems durch konstruktive Optimierung des Energieeintrags in den Zellkörper. Aufgabenschwerpunkt des INEM: Die Hochschule Esslingen führt die Berechnungen zur Auslegung des Thermo- und Batteriemanagements für Fahrzeuge und Boote durch und übernimmt die Erprobung des Therma-Lift-Systems im Fahrzeug.

Untersuchung der Degradation von Brennstoffzellen-Komponenten und Batteriekathoden mit dem Rasterkraftmikroskop

Materialsensitive und Leitfähigkeitsanalyse von nanoskaligen Materialien, insbesondere Polymer-Elektrolyt-Membranen, Gasdiffusionselektroden und Elektroden bzw. Batteriekathoden zur Aufklärung der Degradationsmechanismen in Brennstoffzellen und Batterien.
Struktur und Leitfähigkeit von Oberflächen und Querschnitten von Ionomermembranen. Das Projekt ist eine Kooperation mit der HI Ulm.

Schwerpunkte:

• Interfacebildung von Ionomerschichten
• Interface zwischen Ionomer und Platinpartikel als Elektroden-ModellsystemUltradünne Nafionfilme, Kooperation mit Prof. Kanal Karan, Paul Devproshad, Queens University, Department of Chemical Engineering, Kingston, Ontario, Kanada
• Neuartige Dünnschichtsolarzellen, Kooperation mit Prof. Dr. Dieter Meissner, Kaia Ernits, Crystal Sol Oy., Tallinn und Prof. Dr. Enn Mellikov, Technische Universität Tallinn, Estland

Smart EnergyCity

Neue Weststadt Esslingen

Entwicklung eines ganzheitlichen innovativen Energiekonzeptes für das 110 000 m² große Areal der Weststadt Esslingen mit Wohn- und Gewerbefläche, Büronutzung, Hotel und Einrichtungen der Hochschule. Aufgabenschwerpunkt des INEM: Die Hochschule bearbeitet schwerpunktmäßig die  Schnittstelle von stationären und mobilen Energiesystemen. Das geschieht im ersten Schritt durch die Erstellung eines Technikheftes möglicher Mobilitätskonzepte um in einem zweiten Schritt dann gemeinsam mit der Stadt und den Partnern umsetzbare Lösungen zu erarbeiten.

Solartestfeld und Carport Demonstrationsanlage Göppingen

Forschung und  Ausbildung  Regelungssysteme, Energiemanagement, Test und Bewertung unterschiedlicher Technologien der Photovoltaik Anlagen und Technologien sowie der zugehörigen Leistungselektronik. Schwerpunkt des INEM: Systementwicklung, Aufbau, Inbetriebnahme und Betrieb, Optimierung, Energiemanagement, Ausbildung.

STABLE

Storage system for Any lithium-ion-Battery with Long endurance and Enhanced performance

Entwicklung eines innovativen Storage Management Systems (SMS) zur Ansteuerung und Diagnose von unterschiedlichen Batterietypen zur Integration in einen stationären Speicher.
Fortsetzung der Arbeiten von IQ-Batt und Morpheus durch Entwicklung von Batteriemanagementsystemen für Kombinationen von Leistungs- und Energiebatterien für  optimale Anpassung  von second-life Modulen an Anforderungsprofile stationärer Anwendungen.
Schwerpunkt des INEM: Entwicklung einer innovativen Batterie - Konfigurators als Entwicklungstool zur Absicherung und Weiterentwicklung eines Speichersystems, das aus unterschiedlichen Modulen bestehen kann.