Wer mit seinem E-Bike meist nur kurze Routen fährt, dem reicht in der Regel ein kleinerer Akku als in den meisten Elektro-Zweirädern derzeit verbaut ist. Trotzdem soll das Aufladen möglichst schnell gehen. Ein neues Verbundprojekt aus Wissenschaft und Industrie tüftelt deshalb an einer Ladezeit von unter einer Stunde.

Nutzer- und umweltfreundlich

Für die meisten E-Bike-Fahrer, die in der Stadt oder auf kurzen Strecken unterwegs sind, reicht eine geringere Reichweite als bei den meisten E-Fahrrädern üblich aus. Eine entsprechend kleinere Batterie  würde weniger Herstellungskosten verursachen und die Umwelt schonen. Um bei Bedarf trotzdem auch weitere Strecken zurücklegen zu können, muss auch dieser Energiespeicher möglichst schnell geladen werden können. Das Problem: Die herkömmliche Ladezeit liegt aktuell bei zwei bis vier Stunden. Ein schneller Start nach kompletter Akku-Entladung ist damit schwierig. Hier setzt ein neues Projekt des Elektrotechnischen Instituts (ETI) am Karlsruher Institut für Technologie in Zusammenarbeit mit dem Heidelberger E-Bike-Hersteller Coboc an: Das Ziel ist ein Schnellladesystem, „das kompakt und leistungsfähig ist, aber auch nutzer- und umweltfreundlich“, erklärt Nicolaus Lemmertz, Wissenschaftler am ETI und Leiter des Projektes.

Schnellladung plus smarte Diagnosefunktion

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 Fahrt mit dem Bike gemessenen Daten werden über eine Internet-of-Things-Lösung (IoT) erfasst, analysiert und in der internen Coboc-Cloud gestreamt. Sie geben Aufschluss über den State of Charge (SOC), also den Ladezustand der Batterie, und den State of Health (SOH), das heißt ihren Gesamtzustand im Vergleich zu einem neuen Akku.

Die Ergebnisse sollen Herstellern und Nutzern grafisch aufbereitet zur Verfügung stehen. Den Herstellern soll so eine kontinuierliche Optimierung des E-Bikes und eine entsprechende Anpassung des Gesamtsystems ermöglicht werden. Der Fahrer profitiert und im Sinne einer vorausschauenden Wartung von  aktuellen 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. Sein Unternehmen verantwortet die 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 (BMWi) gefördert und läuft noch bis Ende September 2021. (aho)