Leichtelektrofahrzeuge E-Mobility ist nicht nur eine Sache der Autoindustrie

Autor / Redakteur: Holger Zeltwanger / Ines Stotz

Alle reden über Elektromobilität und denken oft nur an das dem Deutschen so wichtige Statussymbol: das Auto. Dabei gibt es längst einen Massenmarkt der E-Mobility.

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Vor allem in Asien gibt es Fahrräder mit elektrischen Antrieben. Neben dem E-Bike, einem Fahrrad mit Elektromotor, das ähnlich einem E-Scouter funktioniert, handelt es sich dabei hauptsächlich um so genannte Pedelecs. Letzteres sind Fahrräder, bei denen der Motor nur dann eine Unterstützung liefert, wenn man in die Pedale tritt. Sie fahren also nicht ohne Muskelkraft und man benötigt deshalb auch keinen Führerschein. Außerdem zählen zu den Leichtelektrofahrzeugen auch batterie-betriebene Rollstühle, Golf-Caddies, Segways und Spezialfahrzeuge. Allein in China werden pro Jahr rund 20 Mio. Pedelecs hergestellt. In Europa sind es nur rund eine halbe Million Fahrzeuge. Aber der Markt wächst sehr schnell.

Standardisierte Kommunikation zwischen Batterie und Ladegerät nötig

Die Batterien dieser Fahrzeuge lassen sich gefahrlos mit einem entsprechenden Ladegerät aufladen. Allerdings erfordern die unterschiedlichen Batterie-Technologien ein bestimmtes, individuelles Ladeverfahren. Da Ladegeräte recht unhandlich sind, wird der Fahrer diese nicht gerne mit sich führen, um die Batterien seines Pedelecs aufzuladen. Ersatz- bzw. Austauschbatterien mitzuschleppen, ist auch nicht sehr kommod. Bleiben also öffentliche Ladestationen, denen die Batterien mitteilen können, wie sie geladen werden möchten. Dazu ist eine standardisierte Kommunikation zwischen Batterie und Ladegerät notwendig. Dies war die ursprüngliche Anforderung, der die Pedelec-Industrie nachging. Doch schon bald kamen weitere Wünsche hinzu:

  • Der Fahrer soll informiert werden, wie weit er bei der eingestellten Unterstützung noch fahren kann.
  • Die Betreiber größerer „Flotten“ (z.B. Post, Bahn und Pedelec-Verleiher) wollten ein Flottenmanagementsystem.
  • Spezialfahrzeuge mit zusätzlicher Photovoltaik oder anderen elektrischen Energiequellen benötigten ein Energiemanagementsystem (dies schließt auch Rikschas ein).
  • Leichtelektrofahrzeuge für den Gesundheitsbereich (z.B. für Reha-Maßnahmen) brauchen Spezialsensoren (z.B. für Puls oder Blutdruck).
Auswahlkriterien für das Kommunikationssystem (Archiv: Vogel Business Media)

Um all diese Anforderungen erfüllen zu können, benötigt man ein leistungsfähiges Kommunikationssystem. Dies muss möglichst preisgünstig sein - aber trotzdem robust gegen Störungen und sehr zuverlässig. Zudem muss es sich für Outdoor-Anwendungen eignen. Die im EnergieBus e.V. organisierte Pedelec-Industrie evaluierte verschiedene Kommunikationssysteme (siehe Tabelle) und entschied sich für das ursprünglich für PKWs entwickelte serielle Bussystem CAN (Controller Area Network).

Standardisiertes Anwendungsprofil CiA 454

Um der Forderung nach Plug-and-Play-Funktionalität nachzukommen, wurde außerdem noch ein standardisiertes Anwendungsprofil benötigt. Als Grundlage wählte man das höhere Protokoll CANopen und entwickelte gemeinsam mit dem CiA e.V. (CAN in Automation) die Profilfamilie CiA 454, die im Frühjahr in Taiwan in der Version 1.0 vorgestellt wurde. Bild 2 zeigt den maximal derzeit möglichen Ausbau des CANopen-Netzwerkes. Dabei handelt es sich um virtuelle Geräte oder funktionale Elemente. Ein reales Gerät kann mehrere virtuelle Geräte enthalten. Ein funktionales Element kann aber nicht auf mehrere reale CANopen-Geräte verteilt werden.

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