Schwarmintelligenz aus der Cloud erhält Leistung von Batterien bis ins hohe Alter

Stress lässt Zellen schneller altern: Was Genforscher für Körperzellen schon längst bewiesen haben, gilt auch für die Batteriezellen von Elektroautos. Denn mit dem Alter nehmen Leistung und Kapazität der Akkus und somit die Reichweite der Stromer ab. Damit die Batterien länger halten, entwickelt Bosch neue Cloud-Dienste, die das Batteriemanagement der Fahrzeuge ergänzen. „Bosch bringt die Batterien von Elektroautos in die Cloud. Mit neuen datenbasierten Services verbessern wir Leistung und Lebensdauer der Akkus deutlich“, sagt Dr. Markus Heyn, Geschäftsführer der Robert Bosch GmbH. Smarte Softwarefunktionen in der Cloud analysieren kontinuierlich den Zustand der Batterie und ergreifen Maßnahmen gegen die Zellalterung. Das kann den Verschleiß der teuersten Komponente eines Elektroautos um bis zu 20 Prozent reduzieren. Echtzeitdaten aus dem Fahrzeug und seinem Umfeld spielen hierfür die entscheidende Rolle. Die Cloud-Dienste nutzen diese Daten auch, um jeden einzelnen Ladevorgang zu optimieren und Autofahrern maßgeschneiderte Hinweise zu einer batterieschonenden Fahrweise direkt im Fahrzeugdisplay anzuzeigen. Erster Kunde der neuen Services, die Bosch unter dem Oberbegriff „Battery in the Cloud“ zusammenfasst, ist DiDi Chuxing. Die Cloud-Dienste sollen die Batterieleistung der Elektrofahrzeugflotte des führenden Mobilitätsanbieters aus China zu verbessern. Davon profitieren sowohl die Autofahrer als auch die Flottenbetreiber in DiDi‘s Mobilitätsplattform.

Präzise Echtzeit-Analyse

Die Lebensdauer heutiger Batterien mit Lithium-Ionen-Technik veranschlagen Experten im Schnitt mit acht bis zehn Jahren und 500 bis 1 000 Ladezyklen. Garantiert wird meist eine Laufleistung zwischen 100 000 bis 160 000 Kilometern. Doch Schnellladen, viele Ladezyklen, eine allzu sportliche Fahrweise und zu hohe bzw. zu niedrige Temperaturen sind Stress für die Akkus. Das lässt sie vorzeitig altern. Aufgabe der cloudbasierten Services von Bosch ist es, solche Stressauslöser zu erkennen und etwas dagegen zu tun. Dafür gelangen zunächst alle für die Batterie relevanten Daten – beispielsweise aktuelle Umgebungstemperatur und Ladeverhalten – in Echtzeit in eine Cloud. Dort kommen mit maschinellen Lernverfahren erzeugte Algorithmen zum Einsatz, die die Informationen auswerten. Damit stellt Bosch nicht nur den jederzeit aktuellen Zustand der Batterien dar, sondern kann auch erstmals eine verlässliche Prognose über die noch verbleibende Lebensdauer und Leistungsfähigkeit der Akkus geben. Das ist ein Novum, denn bisher ist eine Vorhersage, wie schnell sich die Batterien in Elektroautos abnutzen, noch nicht akkurat möglich. „Leistungsfähige Batterien mit langer Lebensdauer werden die Alltagstauglichkeit der Elektromobilität weiter erhöhen“, sagt Heyn. Als weitere Besonderheit nutzen die smarten Softwarefunktionen das Schwarm-Prinzip. Denn die zur Analyse eingesetzten Algorithmen werten immer die Daten der gesamten Fahrzeugflotte aus, nicht nur einzelner Fahrzeuge. Diese Schwarmintelligenz ist der Schlüssel, noch mehr Stressfaktoren für die Fahrzeug-Akkus noch schneller zu erkennen.

Maßnahmen gegen die Zellbelastung

Das neue Wissen über den aktuellen Zustand der Batterie ermöglicht es Bosch, die Batterien auch vor dem Altern zu schützen. Ein Beispiel: Voll aufgeladene Akkus altern bei besonders hohen oder niedrigen Temperaturen schneller. Wird der Ladestand des Stromspeichers hingegen um nur wenige Prozentpunkte reduzierter, schützt das die Akkus vor ungewolltem Verschleiß. Daher sorgen die Cloud-Dienste von Bosch dafür, dass Akkus nicht zu 100 Prozent geladen werden, wenn es zu warm oder kalt ist. Auf Basis der Cloud-Daten können Batterien künftig auch besser gewartet und repariert werden. Wird beispielsweise ein Batteriefehler oder ein Defekt erkannt, erhält der Fahrer oder Flottenbetreiber sofort einen Hinweis. Dann kann die Batterie in der Werkstatt möglichst noch repariert werden, bevor sie unwiderruflich geschädigt wird oder gar ausfällt. Die Cloud-Dienste von Bosch optimieren schließlich auch das Stromtanken selbst. Besonders beim Laden eines Elektroautos – übrigens eine der großen Hürden für die Massentauglichkeit der Elektromobilität – besteht die Gefahr, dass die Batteriezellen dauerhaft an Leistung und Kapazität einbüßen. Eine smarte Software berechnet in der Cloud eine individuelle Ladekurve für jeden einzelnen Ladevorgang – egal ob zu Hause oder unterwegs geladen wird. Damit tankt die Batterie die jeweils optimale Leistung und gleichzeitig werden die Zellen geschont. Die Bosch-Lösung geht somit weit über bisher verfügbare Apps mit Ladetimer hinaus, mit denen Elektroautos zeitgesteuert und möglichst netzausgleichend laden, also wenn wenig andere Verbraucher Strom benötigen. Letztlich gehören eigens entwickelte Ladeverfahren zu den neuen Cloud Services von Bosch. Sie optimieren sowohl das schnelle als auch langsame Laden und steuern Strom und Spannung beim Aufladen der Akkus so, damit die Batterien geschont werden.