Of je nu een ambitieuze mountainbiker bent of een comfortabele stadscruiser: als je eenmaal op een elektrische fiets hebt gereden, wil je hem niet meer missen. Simpelweg omdat het gevoel van altijd wind-mee te aangenaam is. Alleen de batterij blijft een gevoelig punt voor de meeste e-bikes. Een volledige lading kost momenteel twee tot vier uur. Met andere woorden, je moet een lange pauze nemen om verder te kunnen rijden.
Maar dit kan snel veranderen: Het Karlsruher Institut für Technologie (KIT) en de e-mobiliteitsspecialist Coboc GmbH & Co KG werken momenteel aan een snellaadproces voor e-bikes en speed pedelecs.
Compacte batterij voor de stad
Voor een stadsfiets is een kleinere batterij met een kortere actieradius meestal voldoende. Dit maakt een stadse elektrische fiets goedkoper dan andere elektrisch aangedreven fietsen – en beschermt ook het milieu. Maar voor wie langere afstanden moet afleggen, kan een snelle oplaasbeurt een voordeel zijn. Dit is nog niet mogelijk, zeker niet bij een volledige ontlading van de accu. “Daarom willen we een snellaadsysteem voor e-bikes ontwikkelen dat compact en krachtig is, maar ook gebruiksvriendelijk en milieuvriendelijk”, verklaart Nicolaus Lemmertz, wetenschapper bij het Elektrotechnisch Instituut (ETI) van het KIT en hoofd van het project.
Het nieuwe snelle laadproces moet gebaseerd zijn op lithium-ioncellen met een lange levensduur. Bovendien heeft hij een relatief hoge laadstroom van maximaal tien ampère nodig – zo kan de fiets met een volledig lege batterij in minder dan een uur worden opgeladen bij normale 220 volt stopcontacten. Ook tussentijds bijladen zou veel sneller kunnen gaan.
Het batterijbeheersysteem moet daarvoor een diagnostische functie hebben. Terwijl de e-bike in gebruik is, registreert dit systeem de gemeten data via een Internet of Things (IoT) oplossing, analyseert het en streamt het naar de interne cloud van de wielproducent Coboc. De data geven informatie over de laadtoestand (SOC) van de batterij en de algemene toestand ervan in vergelijking met een nieuwe batterij, d.w.z. de ‘gezondheidstoestand’ (SOH). Beide parameters zijn onderling afhankelijk.
De resultaten van de gegevensevaluatie worden in grafische vorm aan de gebruiker en de fabrikant ter beschikking gesteld. Dit maakt een continue optimalisatie van de e-bike, de bijbehorende aanpassing van het totale systeem en, in de zin van voorspellend onderhoud, altijd actuele informatie over de batterijstatus mogelijk.
Geïntegreerde installatie
Overigens moet de batterij volledig in het frame worden geïntegreerd, zoals dat nu bijvoorbeeld ook al het geval is bij de VanMoof S2. Dit helpt om gewicht en kosten te besparen. Dit ontwerp maakt ook een betere warmteafvoer mogelijk. Maar het grootste voordeel is zeker de hogere operationele betrouwbaarheid. Omdat er minder stekkers en contactpunten nodig zijn, wat kan leiden tot breuk en corrosie. Het enige nadeel is dat de gebruiker de batterij niet kan vervangen.
Binnen het projectnetwerk is het KIT onder meer verantwoordelijk voor de selectie en evaluatie van geschikte lithium-ioncellen. Het instituut is ook verantwoordelijk voor de levenscyclusanalyse van geselecteerde cellen en voor de ontwikkeling van het snelle laadproces en een diagnostisch systeem dat de lading en de algemene conditie van de batterij (SOC en SOH) omvat.
Steun van de overheid
Coboc is verantwoordelijk voor de analyse van de vereisten en de ontwikkeling van het operationele managementsysteem. Het bedrijf beheert ook de implementatie van het it-systeem met de bijbehorende server backend en de hardware en de integratie ervan in de elektrische fiets. “Door de verkoop van e-bikes met zo’n slim systeem kunnen we niet alleen ons marktaandeel vergroten, maar ook zorgen voor meer duurzaamheid”, benadrukt Coboc Managing Director David Horsch. Het project wordt gefinancierd in het kader van het Centrale Innovatieprogramma voor het mkb van het Duitse ministerie van Economie en Energie (BMWi) en loopt tot eind september 2021.
Gedurende deze periode zullen de eerste veldproeven worden uitgevoerd op een prototype. Hoewel er nog geen exacte datum voor de marktintroductie bekend is, zal dat zeker pas na 2021 zijn. Los daarvamn kan een e-bike-rijder ook nu al wat doen aan de actieradius van de batterij. Zorg bijvoorbeeld voor voldoende bandenspanning, zo min mogelijk gewicht, fiets in een lichtere ondersteuningsstand en zoek geen heuvels op. En, goed om te weten: als de batterij niet altijd volledig ontladen is, gaat deze langer mee.
