E-Bikes schneller laden

Für die meisten Fahrer von E-Bikes, die in der Stadt oder auf kurzen Strecken unterwegs sind, reicht eine geringe Reichweite und damit verbunden eine kleinere Batterie als zurzeit bei den meisten E-Bikes üblich. Das spart Kosten und schont die Umwelt. Um dennoch auch weitere Strecken zurücklegen zu können, muss diese Batterie möglichst schnell geladen werden können. Bis eine herkömmliche E-Bike-Batterie aufgeladen ist, dauert es heute allerdings zwei bis vier Stunden. Ein schneller Start nach kompletter Akku-Entladung ist damit schwierig. „Deswegen wollen wir ein Schnellladesystem für E-Bikes entwickeln, das kompakt und leistungsfähig ist, aber auch nutzer- und umweltfreundlich“, erklärt Nicolaus Lemmertz, Wissenschaftler am Elektrotechnischen Institut ETI des KIT.

Das neue Schnellladeverfahren soll auf Lithium-Ionen-Zellen mit hoher Lebensdauer basieren, über einen vergleichsweise starken Ladestrom von bis zu zehn Ampere verfügen und an normalen 230-Volt-Steckdosen in weniger als einer Stunde aufgeladen werden können. Darüber hinaus soll das Batterie­managementsystem eine Diagnose­funktion bieten: Die während der Nutzung des E-Bikes gemessenen Daten werden über eine Internet-of-Things-Lösung erfasst, analysiert und in der internen Cloud des Unternehmens Coboc gestreamt. Sie geben Aufschluss über den Ladezustand der Batterie und den Gesamtzustand im Vergleich zu einem neuen Akku. Beide Kennwerte bedingen einander.

Die Ergebnisse der Daten­auswertung sollen Hersteller und Nutzern grafisch aufbereitet zur Verfügung stehen. Dies ermöglicht eine kontinuierliche Optimierung des E-Bikes, eine entsprechende Anpassung des Gesamtsystems und im Sinne einer voraus­schauenden Wartung auch stets aktuelle Informationen über den Batteriestatus. „Durch den Vertrieb von E-Bikes mit einem solchen smarten System können wir nicht nur unseren Marktanteil erhöhen, sondern auch für mehr Nach­haltigkeit sorgen“, betont Coboc-Geschäftsführer David Horsch.

Innerhalb des Projektverbunds übernimmt das KIT unter anderem die Auswahl und Bewertung der infrage kommenden Lithium-Ionen-Zellen, die Lebens­daueruntersuchung ausgewählter Zellen sowie die Entwicklung des Schnell­ladeverfahrens und eines Diagnosesystems. Coboc unterliegt vor allem die Anforderungsanalyse und Entwicklung des Betriebsmanagementsystems, die Implemen­tierung des IoT-Systems mit dazu­gehörigem Server Back End sowie die Hardware und deren Integration im Elektrofahrrad. Das Projekt wird im Rahmen des Zentralen Innovations­programms Mittelstand des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie gefördert und läuft noch bis Ende September 2021.

KIT / JOL