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CEBS: Cloud-Enabled Battery Solution
Die Verkehrswende ist batteriebetrieben
Die Abkehr von fossilen Brennstoffen leitet eine Verkehrswende ein und Batterien zeichnen sich als die dominanten Energiespeicher im Mobilitätssektor ab. Batteriebetriebene Fahrzeuge jeglicher Art und für jede Zielgruppe prägen das Bild europäischer Innenstädte. Ausschlaggebend für ihren Erfolg sind die Nachhaltigkeit der Gesamtsysteme sowie die Langlebigkeit der Batterien. Gerade letztere zählt zu den kostenintensivsten Komponenten bei elektrischen Antrieben.
Die Leistung und Lebensdauer von Batterien hängt unter anderem stark von Schwankungen der Umweltbedingungen und Abnutzungserscheinungen ab. Daher ist es nötig, die Leistung und auch Temperatur von Batteriezellen zu überwachen und Nutzung und Ladung entsprechend auszusteuern, um die Lebensdauer von Batterien zu verlängern.
IoT-basiertes Batterie-Zustandsmonitoring
in der Cloud
Die Cloud-Enabled Battery Solution von Concept Reply setzt auf den Einsatz von IoT-Sensoren, welche den Zustand der einzelnen verbauten Batteriezellen überwachen und die Daten, die mittels eines externen Gateways aus dem BMS extrahiert werden, und zur Auswertung an einen Cloud-Service via Mobilfunk, oder ggf. über WLAN, übermitteln.
Die Lösung liest Batteriesysteme aller Hersteller in Echtzeit in der Cloud aus und steuert sie. Ladezustand und Temperatur sind für die Wahl der richtigen Ladespannung entscheidend. Echtzeitinformationen zu diesen Parametern können daher genutzt werden, die Lebensdauer der Zelle beträchtlich erhöhen. Dies steigert den Marktwert des Fahrzeugs. Zudem lassen sich mögliche Schäden durch verfrühte Abnutzung und damit verbundenen Kosten wirksam vermeiden.
Zugleich können die gesammelten Daten auch die Produktentwicklung der nächsten Fahrzeuggeneration informieren.
Batterie-datenerfassung
Verbindet Gateway mit Battery Management System
SDK für Gateway
CAN-Bus-Kommunikation
Cloud-Übertragung
Nutzt MNO-Konnektivität zur Datenübertragung an Cloud-Provider (z.B. 2/4/5G)
Alternative Technologien möglich
Cloud-basierte Analyse und KI-Software
Monitoring und Analytics
Dashboards
ML/AI Algorithmen
läuft auf allen Cloud-Providern (z.B. Azure, AWS)
Firmware-over-the-Air Updates
Automatisierte Updates von Firmwarekomponenten auf Gateway und BMS
Kampagnenmanagement
Automatische Wiederherstellung
Datengetriebene Anwendungsfälle
Mit dem CEBS-System können sowohl Firmware Over-The-Air-Update-Prozesse initiiert als auch Methoden in Echtzeit ausgeführt werden, um den Status der Batteriezellen zu analysieren oder Ladevorgänge zu optimieren.
Das komplette System entspricht gängigen Security- und Verschlüsselungsstandards in Abhängigkeit der jeweils eingesetzten Technologie: BMS zu Gateway, Gateway zur Cloud und zurück.
Potenziell können auch Energieversorger die Daten aus dem Ladestand der Batterien, die an den Stromkreislauf der Gebäude angeschlossen sind, nutzen, um den Energiebedarf genauer vorherzusagen, um die Stromproduktion effizienter aussteuern zu können.
Nachhaltige urbane Mobilität
Das Beispiel eines batteriebetriebenen Busses verdeutlicht die ökonomischen Vorteile des Systems, für Hersteller und Betreiber des Fahrzeugs. In einem batteriebetriebenen Bus sind mehrere Komponenten an unterschiedlichen Stellen verbaut: im Heck, am Boden und an der Decke. Dort herrschen jeweils unterschiedliche Umgebungstemperaturen. Diese werden vom BMS aktiv ausgeglichen, um die Effizienz zu erhöhen.
Die in der Cloud hinterlegten Informationen zu den Batterien (Kapazität, Material) und Verfahren (Algorithmen oder Berechnungen) zur Ladelast helfen dem BMS dabei, die vielen Batteriezellen der Einheit im Betrieb und während des Ladens optimal auszulasten, Schwankungen auszugleichen und möglichst schonende Ladeintensitäten zu wählen. Dies geschieht in Abhängigkeit des „gelernten“ Nutzungsverhaltens der Batterieeinheit.
Betreiber und Hersteller profitieren von einer präventiven Überwachung in Form verlässlicherer Fahrzeugkomponenten. Die Vorteile für Unternehmen oder Flottenbetreiber sind geringere Downtimes, eine längere Lebensdauer und die damit verbundenen geringeren Kosten sowie ein planbarer Restwert. Damit leistet das System einen wertvollen Beitrag für ein optimiertes – auch flottenweites – Batteriemanagement und spielt eine entscheidende Rolle für die Reichweite und Dynamik von Elektrofahrzeugen.
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Concept Reply ist ein auf die Erforschung, Entwicklung und Validierung innovativer Lösungen spezialisierter IoT-Softwareentwickler und unterstützt seine Kunden aus der Automobil-, Fertigungs- und Smart-Infrastructure-Industrie sowie anderen Branchen in allen Fragen rund um das Internet der Dinge (IoT) und Cloud Computing. Ziel ist es, End-to-End-Lösungen entlang der gesamten Wertschöpfungskette anzubieten: von der Definition einer IoT-Strategie über Testing und Qualitätssicherung bis hin zur Umsetzung einer konkreten Lösung.