Smart Traffic & Mobility Batterie-Infrastruktur für 
universelles Laden und Speichern

„Ja, aber…“ – diese Worte sind noch immer oft zu hören, wenn es um Elektromobilität geht. Wer sich etwas näher mit der Materie beschäftigt, erkennt, dass die angeführten Pro­bleme in der Fahrzeug-, Zweirad- und Batteriebranche artverwandt sind. Sie lassen sich auf folgende Schlagworte reduzieren: Laden, Parken, proprietäre Auslegung und Nachhaltigkeit.

Leidige Probleme und ihre Lösung

Die in diesem Themenfeld vielversprechendsten Lösungsansätze stellen standardisierte und intelligente Schnittstellen mit einer eindeutigen ID dar. Dabei werden zwei typische Einsatzfälle unterschieden: Beim Laden von Elektroleichtfahrzeugen dienen die Schnittstellen der Verbindung mit Sicherungsmechanismen, bei den Energiespeichern hingegen der Verbindung mit einem bidirektionalen DC/DC-Wandler. Die Energytube Holding mit Sitz in Schwäbisch Gmünd widmet sich beiden Szenarien.

Standardisierte Ladeschlösser

Im Auftrag des EU Mandats 468 aus 2010 und in Kooperation mit EnergyBus entwickelte das Unternehmen die für den Standard IEC/ISO/TC69/JPT61851-3 passende Schnittstelle „EnergyLock“. Fahrräder, Pedelecs, E-Scooter, E-Motorräder und Motorräder lassen sich so weltweit anhand einer eindeutigen ID identifizieren. Mit EnergyLock-Steckern ausgerüstete Fahrzeuge lassen sich nicht nur digital sichern, sondern bei Bedarf zusätzlich mit maximal 60 V DC und 60 A beziehungsweise 120 V DC und 60 A laden (siehe Abbildung oben). Darüber hinaus ist auch ein herstellerunabhängiges Laden und digitales Sichern möglich, und zwar mittels der für alle Elektroleichtfahrzeuge geeigneten EnergyBus-Schnittstelle. In diesem Fall erfolgt die Identifikation über die NFC-Schnittstelle (Near Field Communication) im Steckverbinder. Praktischer Nebeneffekt: Als Service- und Datenschnittstelle lässt sich diese auch für den Betrieb eines Parkraum- oder Flottenmanagement nutzen.

Standardisierte Batteriesysteme

Ein weiteres bekanntes Hindernis für den Durchbruch der Elektromobilität besteht bislang darin, dass der Nutzer mit der Fahrzeugbatterie stets ein lästiges Risiko eingehen muss: die unweigerliche Abnahme der Batterieleistung. So ist es für die meisten nicht mehr produzierten Pedelecs unmöglich, eine Ersatzbatterie zu bekommen. Denn Batterien dieser Größenordnung sind heute spezifisch für die jeweilige Anwendung entwickelt und folglich nicht mit anderen kompatibel. Diese und viele weitere Probleme will das Unternehmen mit einem zylinderförmigen Batteriesystem lösen, das sich universell für unterschiedlichste Geräte und Fahrzeuge eignet.

Das Gehäuse besteht aus einem 180 mm hohen und 60 mm breiten Zylinder (siehe Abbildung Seite 26). Im Innern befinden sich zehn 18650-Zellen, die eine Gesamtkapazität von 100 Wh bereitstellen. Dank Steckverbindern, integriertem DC/DC-Wandler und einer intelligenten Regelung können bei Bedarf auch mehrere der Batteriesysteme ohne Leistungsverlust kombiniert werden.

Zum Tauschen und Mieten

Unterschiedliche Kapazitäten, beispielsweise aufgrund des Alters oder der chemischen Zusammensetzung, spielen laut Hersteller bei der Kombination mehrerer EnergyTubes keine Rolle. Denn über eine NFC-Schnittstelle können sie sowohl untereinander, als auch mit der Anwendung oder der Lade­infrastruktur kommunizieren. Weil das Kommunikationsprotokoll für jede EnergyTube-Generation gilt, lassen sich diese laut Hersteller auch problemlos austauschen, sodass das System letztlich auch für Wechsel- und Mietmodelle in Frage kommt. Insbesondere, weil über die eindeutige ID der Schnittstellen, die Vernetzung und den EnergyTube Cloud Service (siehe Kasten) auch Ferndiagnosen, Energiemanagement und Nutzer­management möglich sind. Die ersten EnergyTube-Wechselautomaten stellt die Firma Ettrak in Berlin auf, um Lasten-Pedelecs von Paketzustellern zu bestücken. Darüber hinaus bietet sich das System auch für Tankstellen oder 24-h-Shops an.

Leichtfahrzeug-Batteriewechselsysteme

Mit seinen verschiedenen Steckverbindern bildet EnergyTube derzeit den weltweit einzigen Vorschlag innerhalb des kommenden internationalen Standards für Batteriewechselsysteme für Elektroleichtfahrzeuge. Die entsprechenden Normen, IEC 61851-3-3 und IEC 62196-4, werden Ende 2015 und Anfang 2016 spezifiziert. Auf dieser Grundlage können Fahrzeuge und andere Geräte künftig selbst noch nach ihrem Marktaustritt mit neuen Batterien versorgt werden. EnergyLock und EnergyTube sollen nach Erscheinen der technischen Spezifikation möglichst umgehend von beliebigen Herstellern unter Frand-Lizenzbedingungen produziert werden. Die Planung einer ersten vollautomatischen Massenproduktion von 12 Millionen EnergyTubes pro Jahr läuft.

Wandler passt Spannung an

Die Zukunftssicherheit ihrer Lösung sehen die Erfinder der EnergyTube als gesichert an. Nicht zuletzt auch deshalb, weil sich Neuentwicklungen, beispielsweise in der Zellchemie, jederzeit in Form von 18650 Zellen integrieren lassen. Schließlich passt der DC/DC-Wandler die Spannung zwischen Batteriezellen und der Applikation stets an. Somit ist die EnergyTube nicht nur ein zukunftsweisendes, sondern auch ein nachhaltiges Batteriesystem, das gemeinsam mit sicheren ID- und Ladelösungen das Zeug dazu hat, die Elektromobilität ein ordentliches Stück voranzubringen.