Wissenschaftler entwickeln Schnellladesystem für Akkus

Der Aufladevorgang einer herkömmlichen Pedelec-Batterie dauert heute zwei bis vier Stunden – zu lange für viele Nutzer. „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 und Leiter des Projektes.

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 Elektrorads gemessenen Daten sollen über eine Internet-of-Things-Lösung (IoT) erfasst, analysiert und in der Hersteller-internen Cloud gestreamt werden. Sie geben Aufschluss über den Ladezustand, auch genannt State of Charge (SOC), und den Alterungsprozess, der mit dem so genannten State of Health (SOH) dargestellt werde, also die erreichbare Kapazität des Gebrauchtakkus im Vergleich zu einem neuen Akku. Beide Kennwerte bedingen einander.

Die Ergebnisse der Datenauswertung sollen Hersteller und Nutzern grafisch aufbereitet zur Verfügung stehen. Dies ermögliche eine kontinuierliche Optimierung des Pedelecs, 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 Karlsruher Institut für Technologie unter anderem die Auswahl und Bewertung der infrage kommenden Lithium-Ionen-Zellen, die Lebensdaueruntersuchung ausgewählter Zellen sowie die Entwicklung des Schnellladeverfahrens und eines Diagnosesystems, das den SOC und SOH umfasst. Coboc obliege vor allem die Anforderungsanalyse und Entwicklung des Betriebsmanagementsystems, die Implementierung des IoT-Systems mit dazugehörigem Server auf Anbieterseite sowie die Hardware und deren Integration ins Elektrorad. Das Projekt wird im Rahmen des Zentralen Innovationsprogramms Mittelstand des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie gefördert und läuft noch bis Ende September 2021.