SimBAS

 

PEM entwickelt Kostenmodell für reale und virtuelle Batteriezellen

Logo des SimBAS-Projekts

Der Lehrstuhl „Production Engineering of E-Mobility Components“ (PEM) der RWTH Aachen und vier weitere Forschungsinstitutionen befassen sich im Projekt „SimBAS“ mit der Simulation von Batteriezellen und Anwendungen in Speichersystemen. Das Vorhaben ist ein Begleitprojekt des vom Bund geförderten Kompetenzclusters „Batterienutzungskonzepte“ (BattNutzung). Dafür entwickeln die Partner ein kombiniertes Speicher-Simulations-Tool, das die Wertschöpfungskette von der Batteriezelle bis hin zur Anwendung abdeckt. Auf diese Weise sollen sich erstmalig Aspekte der Auslegung von aktuellen und künftigen Lithium-Ionen-Batteriezellen auf ein passendes Systemdesign für spezifische Anwendungen abbilden lassen.

Stationäre und mobile Einsatzbereiche

Dabei sollen technische, ökonomische und designspezifische Aspekte berücksichtigt werden. Als Applikationsfelder untersuchen die Akteure sowohl stationäre als auch mobile Bereiche mit jeweils passenden Profil- und Betriebsdaten. Das entstehende holistische Simulations-Tool wird zur Erreichung des größtmöglichen Nutzens für Forschung und Industrie als „Open Source“ mit angestrebter „3-clause BSD“-Lizenz bereitgestellt. Das Teilvorhaben der RWTH Aachen widmet sich der Entwicklung einer Datenbank, bei der Batteriezellen – angefangen bei den Materialeigenschaften der Edukte entlang der einzelnen Fertigungsschritte bis hin zum Produkt – in ihrem Gehäuse betrachtet werden.

Aufbau einer Zelldatenbank

Innerhalb der Datenbank sollen sowohl die elektrischen Eigenschaften als auch eine Kostenbetrachtung für jeden Schritt modelliert und durch Algorithmen automatisiert berechnet werden. Ausgehend von realen Zellbeispielen soll die Datenbank auf virtuelle Zellen beliebiger Kombinationen von Zellbestandteilen und Dimensionen skalierbar sein. Die Ergebnisse der Datenbank werden in einem „digitalen Batteriepass“ zur Verfügung gestellt. Dieses Dokument soll jegliche Parameter enthalten, die für die überlagerte Gesamtsystem-Simulation benötigt werden. Außerdem soll der Pass mit Blick auf die Ergebnisse anderer Clusterprojekte offen und erweiterbar gehalten werden.

Aussagen zu Materialbedarf, Performance, Ökologie und Kostenzielen

Durch einfache Zugriffsmöglichkeiten soll die Nutzung in anderen Tools gewährleistet werden. Die Implementierung der Schnittstellen sowie die Überprüfung der Funktionalität sind daher ebenfalls Teil des Forschungsvorhabens. Zum Ende des Projekts sollen Analysen und Bewertungen realer und virtuell designter Zellen mit Blick auf Materialbedarf, elektrische Performance, ökologischen Fußabdruck und erreichbare Kostenziele möglich sein.

Kontakt

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Das Projekt

  • „SimBAS“: Simulation von Batteriezellen und Anwendungen in Speichersystemen

Forschungsziele

  • Entwicklung eines kombinierten Speicher-Simulations-Tools zur Abdeckung der gesamten Wertschöpfungskette von der Batteriezelle bis hin zur Anwendung
  • Erstellung einer Datenbank mit Fokus auf Batteriezellen in ihrem Gehäuse
  • Aufstellung eines Kostenmodells für reale und virtuelle Batteriezellen
  • Weiterentwicklung des System-Modellierungs-Tools „SimSES“ zur Modellierung von Verschaltungstechnologien, thermischem Management sowie modularem Energiemanagement
  • Berücksichtigung verschiedener Bauraumbetrachtungen sowie mobiler und stationärer Anwendungsfälle

Forschungs- und Projektpartner

Lehrstuhl für Elektrische Energiespeichertechnik (EES) (TU München) (Projektkoordinator)
PEM der RWTH Aachen
Institut für Stromrichtertechnik und Elektrische Antriebe (iSEA) (RWTH Aachen)
Fraunhofer-Institut für Siliziumtechnologie (ISIT)
Fraunhofer-Institut für integrierte Systeme und Bauelementetechnologie (IISB)

Laufzeit

  • 01.01.2021 bis 31.12.2023

Projektträger

Projektträger Jülich (PtJ)

Förderkennzeichen

  • 03XP0338B

Zuwendungsgeber

Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)