Cloud-basierte Batterielösungen So sorgt IoT-Technologie für mehr Nachhaltigkeit in der Elektromobilität

Ein Gastbeitrag von Dorian Gast*

Elektromobilität dominierte im Jahr 2021 die Entwicklungen der globalen Automobilindustrie. Der Trend, weg von fossilen Brennstoffen hin zu elektrifizierten Alternativen auf Basis regenerativer Energien hat sich durchgesetzt.

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Intelligente Ladevorgänge tragen erheblich zur Lebensdauer von Fahrzeugbatterien bei.
Intelligente Ladevorgänge tragen erheblich zur Lebensdauer von Fahrzeugbatterien bei.
(Bild: gemeinfrei / Pixabay )

Batteriebetriebene Fahrzeuge jeglicher Art und für jede Zielgruppe prägen zunehmend das Bild europäischer Innenstädte. Ob E-Skateboards, elektrische Roller oder E-Busse: Ausschlaggebend für ihren Erfolg sind die Nachhaltigkeit der Gesamtsysteme sowie die Langlebigkeit der Batterien. Gerade Letztere zählt zu den kostenintensivsten Komponenten bei elektrischen Antrieben.

Cloud-basierte Batterielösungen, auch Cloud-enabled Battery Solution oder kurz CEBS, können dazu beitragen, die Lebensdauer von Batterien zu erhöhen. Sie lesen Batteriesysteme verschiedener Hersteller in Echtzeit in der Cloud aus und steuern sie. Damit wird die Lebensdauer der Komponenten erheblich gesteigert und folglich auch der Marktwert. Zudem lassen sich mögliche Schäden durch verfrühte Abnutzung und damit verbundenen Kosten wirksam vermeiden.

Elektromobilität mit einer Cloud-fähigen Batterielösung unterstützen

Mit CEBS-Systemen können sowohl Firmware Over-The-Air-Update-Prozesse initiiert als auch Methoden in Echtzeit ausgeführt werden, um den Status der Batteriezellen zu analysieren oder Ladevorgänge zu optimieren.

Die Anwendungsfälle umfassen

  • die Analyse der Batterie-Zustandsdaten und ein Ladevorgang-Monitoring für eine höhere Transparenz der Batteriezellen-Auslastung sowie zur optimalen Berechnung der Kapazitäten.
  • die Cloud-basierte Ausführung von Algorithmen für maschinelles Lernen oder Künstliche Intelligenz auf der stetig wachsenden Datenbasis zur Optimierung der Ladevorgänge. Dies erfolgt auch unter der Prämisse, dass das Verhalten der Batterie erkannt wird und sich dadurch der Ladevorgang optimieren lässt.
  • Fehleranalysen des Gesamtsystems und zentrale sowie fahrzeugunabhängige Konfiguration der Software über Funkschnittstellen (FOTA).
  • eine standardisierte Verbindung zu nachgelagerten Systemen für weiterführende datengestützte Prozesse sowie Analysen für produktions- und versicherungsrelevante Aspekte.

Das komplette System entspricht gängigen Security- und Verschlüsselungsstandards in Abhängigkeit der jeweils eingesetzten Technologie: BMS zu Gateway, Gateway zur Cloud und zurück.

Schaubild eines skalierbaren CEBS-Zyklus.
Schaubild eines skalierbaren CEBS-Zyklus.
(Bild: Concept Reply)

Effiziente urbane Mobilität am Beispiel eines Elektro-Busses

Anhand eines batteriebetriebenen Busses lässt sich verdeutlichen, wie die Mehrwerte des Systems generiert werden und welche monetären Vorteile sich für Betreiber sowie Hersteller ergeben. In einem batteriebetriebenen Bus sind mehrere Komponenten an verschiedenen Orten verbaut: im Heck, am Boden und an der Decke. Dort herrschen jeweils unterschiedliche Umgebungstemperaturen. Diese werden vom BMS aktiv ausgeglichen, um die Effizienz zu erhöhen.

Die in der Cloud hinterlegten Informationen zu den Batterien wie Wh oder Leistung/Kapazität und Material sowie Verfahren (Algorithmen oder Berechnungen) zur Ladelast helfen dem BMS dabei, die vielen Batteriezellen der Einheit im Betrieb und während des Ladens optimal auszulasten, Schwankungen zu kompensieren und möglichst schonende Ladeintensitäten zu wählen. Dies geschieht in Abhängigkeit des gelernten Nutzungsverhaltens der Batterieeinheit.

Betreiber und Hersteller profitieren von einer präventiven Überwachung in Form verlässlicherer Fahrzeugkomponenten. Die Vorteile für Unternehmen oder Flottenbetreiber sind geringere Ausfallzeiten, eine längere Lebensdauer und die damit verbundenen geringeren Kosten sowie ein planbarer Restwert. Damit leistet das System einen wertvollen Beitrag für ein optimiertes – auch flottenweites – Batteriemanagement und spielt eine entscheidende Rolle für die Reichweite und Dynamik von Elektrofahrzeugen.

* Dorian Gast ist Associate Partner bei Concept Reply, einem Unternehmen der Reply Gruppe, das auf IoT-Entwicklung spezialisiert ist.

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