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Unicorn - Das LadeSchlossKabel

Vortragsvideo: Unicorn - Das LadeSchlossKabel und der EnergyBus Release Stecker. Johannes Dörndorfer, Unicorn und Hannes Neupert, 1.Vors. ExtraEnergy e.V./Executive Director EnergyBus e.V., im Rahmen des E-Bike Fachkongresses 2018.
 

 
Das LadeSchlossKabel und der EnergyBus Release Stecker. Technologie, die alles verändern wird. Referenten: Johannes Dörndorfer, Unicorn und Hannes Neupert, EnergyBus.org

Schauen Sie sich das Vortragsvideo hier an:

>> Unicorn - Das LadeSchlossKabel (YouTube)

Lesen Sie hier einen Ausschnitt aus dem Vortragsvideo.

Johanes Dörndorfer: "Unicorn war früher die Firma EnergyTube und die Firma EnergyTube war früher die Firma ropa engineering. So haben wir uns als junges Unternehmen weiterentwickelt. Zusammen mit Hannes haben wir vor 25 Jahren ExtraEnergy.org gegründet. 

Warum eine einheitliche Schnittstelle?
Als die ersten Li-Ionen-Batterien aufkamen, war unser großes Thema zunächst einmal die ersten großen Garagenbrände. Grund dafür war, dass jeder den gleichen Steckverbinder für das Ladekabel an sein Fahrrad gestöpselt hat. Dummerweise war mal ein 24V Akku dran, mal ein 26V Akku, mal eine Bleibatterie, mal eine Lithium-Ionen Batterie, mal eine Ni-Metallhydrit-Batterie. Die Folge davon waren Brände.

Unsere Schlussfolgerung: Akku und Ladegerät müssen standardisiert werden. Dadurch ist mit der Firma Rosenberger zusammen ein schönes Produkt entstanden, das inzwischen aber schon wieder eine Historie von fast 10 Jahren hat. 

Wichtig ist eine einheitliche Schnittstelle, nicht nur an den Fahrrädern sondern auch im öffentlichen Raum. 

Ich bin glücklich, dass wir sehr viele Ingenieure am Tisch hatten, sehr viele Diskussionsrunden, sehr viele Kritiker aber auch Befürworter. Ganz wichtig war, dass wir von der Europäischen Union das Ziel bekamen, beim Pedelec eine Situation wie bei Handys zu erreichen, so dass jedes Fahrrad mit jedem Ladegerät verbunden werden kann, ohne dass etwas gefährliches passiert. Mit der Zusatzfunktion des Abschließens während des Ladevorgangs.

Fahrräder sicher abstellen
Wer sein Fahrrad zum Laden abstellt, will auch Sicherung. Dafür haben wir eine Buchse mit Stecker entwickelt, die wir in der Norm kreiert haben. In der Normierung haben wir definiert, dass man Strom ab 60V nicht aus Versehen berühren können sollte. Hierfür haben wir einen Stecker mit 2 Kontakten für Fahrräder, bei dem der 120 V Kontakt fehlt, und einen Stecker mit 3 Kontakten für Motorräder o.ä. entwickelt. 

Insgesamt haben wir 3 Stecker. Einer, der nur zum Sichern dient, einer bis 60 V für Fahrräder und einer für Motorräder o.ä.

Wie kommunizieren wir?
Das Laden von Elektrofahrrädern ist etwas komplizierter, als zu Hause ein Gerät in die Steckdose für 220 V zu stecken. Bei Elektrofahrrädern haben wir heute noch die Problematik, dass das Ladegerät speziellen Anforderungen der Batterie entsprechen muss. Deswegen muss zwischen beiden kommuniziert werden. Wie kommunizieren wir? Wir kommunizieren über Near Field Communication. Das kennen wir heute von den Scheckkarten, von Zutrittskontrollen, ... In Steckverbindern ist NFC erst selten eingebaut worden. Hier befinden wir uns noch auf Neuland. Es ist jedoch, ähnlich wie Bluetooth, gut durchstandardisiert. Es gibt eine ISO Norm und eine IEC Norm dazu. Das heißt, dass wir vom Fahrzeug bis zum Stecker kommunizieren können, wenn wir wollen über CAN-Bus, über EnergyBus, über Bluetooth, ANT+ und ab dem Stecker praktisch über Near Field raus auf die Gegenseite. Wenn wir heute über IoT reden, bringt das auch den Vorteil, dass wir Datensicherheit benötigen. Dies was lange Zeit mit vielen Herstellern ein großes Problem. Daher bilden wir eine typische Firewall. Das heißt, ab dem Stecker wird ab sofort nur noch über das geredet, was notwendig ist. Es muss klar sein, was auf diesem Steckverbinder passieren soll. Das heißt, das Fahrzeug wird an den Steckverbinder die Information geben, welche Spannung und welcher Strom benötigt wird und die Ladesäule bildet das Gegenstück. Das gleiche gilt für den Schließ- und Öffnungs- sowie Bezahlvorgang. 

Der Steckverbinder ist bereits in ersten Dokumenten zu sehen, und wir diskutieren weltweit. Wichtig ist, dass das Ladegerät nicht mehr bis zur Batterie redet, sondern nur bis zur Steckereinheit, die dann auf der Gegenseite die Information bekommt: "Ich bin ein Fahrrad, ich benötige jetzt grad 50V und 2A." 

Wer bin ich?
Weiterhin ist wichtig, dass es in dem Steckverbinder verschiedene Elektroniken geben kann. In der einfachsten Version reicht es aus, die Information zu geben: "Wer bin ich?" "Ich bin Kabelschloss Nr. 312." Und ein Server kann irgendwo festlegen, wem diese Nummer heute gehört. Diese Version ist elektronisch gesehen praktisch das genau gleiche Bauteil, das heute in jeder Scheckkarte enthalten ist. Es ist eine weltweit eindeutige Nummer, die identifiziert. Mehr an Kommunikation hat dieses Bauteil nicht notwendig.

Gateway
Die nächste Stufe ist eine Version, in der überwacht wird, ob das Kabel durchgeschnitten wird. In der besten Version machen wir eine Full Speed CAN Kommunikation, die dies als Gateway benutzt. Das heißt, wer will und wer diesen Datenkanal öffnet, kann selbstverständlich auch das Update über eine Ladesäule realisieren. Dafür sind die Standards da.

Endkontrolle
Ein weiterer wichtiger Punkt ist, dass beide Seiten den Zugang verweigern können. Was man auch von den Kreditkarten kennt, ist ein Security-Chip, das heißt es kann noch mal von einer übergeordneten Stelle kontrolliert werden, ob es sich um eine Raubkopie oder das Original handelt. 

Die Zukunft der Kleinspannung
Zusätzlich zur Ladeinfrastruktur haben wir eine einfache Kupplung, mit der es möglich ist, simple Home-Lösungen umzusetzen. Auch fürs Camping benötigt man eine Steckdose. Wer Camping macht weiß, dass man mit der 12V Steckdose in Form eines Zigarettenanzünders für Niederspannungssteckdosen auch nicht zurecht kommt. Will man in Zukunft DC Haushalt haben, mit 48V aus der Solaranlage in die Batterien und wieder in die einzelnen Geräte, ist die Zukunft der Kleinspannung wichtig. In der Computerindustrie wird gerade erkannt, dass jeden PC mit 220 V zu versorgen, nicht effektiv ist. Für den Notfall wird sowieso eine Batterie benötigt. Also wird auch hier der Weg gegangen, 48 V einzuführen. Alle diese DC Stromversorgungen haben immer die Problematik, dass kommuniziert werden sollte. Bei USB ist man dies bereits gewohnt. Mittlerweile überträgt dieser kleine Steckverbinder, der früher dreimal so groß war und nur 5V übertragen hat, bis zu 20 Volt, mit 5 A und sind wir heute bei 100 W."

EnergyBus Beta Stecker
Hannes Neupert: "Im Jahr 2009 ist der EnergyBus Beta Stecker definiert worden. Dieser Stecker wird über 1 Mio. mal im Jahr verbaut. Der EnergyBus Beta Stecker ist nicht mit der Release Version zu verwechseln. Der Unterschied ist minimal. Mit der Release Version haben wir verschiedene Dinge gelernt, beispielsweise dass die kleinen Gold-Pins auf einer metallischen Oberfläche so weit heraus stehen, dass man quasi einen kleinen Kurzschluss der Hilfsspannung produzieren kann, wodurch die Goldoberfläche beschädigt wird. Diese Beta Stecker aus dem EnergyBus Experiment gibt es in verschiedenen Kodierungen und sie laufen sehr erfolgreich am Markt. 

Stiftung Warentest
Derzeit ist Stiftung Warentest der Meinung, dass Magnetstecker gefährlich seien. Allerdings hat sich die Stiftung die Peinlichkeit erlaubt, sich auf den falschen Standard zu beziehen. Ein Standard, der auf Elektrofahrräder nicht anwendbar ist. Das Hauptargument war, dass metallische Gegenstände Kurzschluss verursachen können, was natürlich auch auf andere Stecker zutrifft. Die Erfahrung zeigt, dass man damit Metallstaub, z.B. in einer Fahrradwerkstatt, sammeln kann. Beispielsweise, wenn der Stecker einmal herunterfällt. Auf der anderen Seite wissen wir, dass sich der Metallstaub dort sammelt, wo die Flächen magnetisch sind. Das ist dort, wo keine Pins sind. Diesen kann man als Reinigungsmethode dann mit einem noch stärkeren Magneten wieder entfernen, oder einfach wegwischen. Am Kontaktfeld haftet der Metallstaub aber nicht. Aktuell sind die Stecker dafür berühmt, dass sie teuer sind. Grund dafür ist, dass die Firma Rosenberger ein Monopol darauf hat und dass es sich um eine sehr teure Technik handelt. Diese teure Technik ist ab November nicht mehr notwendig. 

EnergyBus Release Version
Der Grund dafür, dass wir den von Johannes beschriebenen Stecker, die 2. Generation für draußen, gemacht haben, sind Versuche von BMW Motorrad. Bei diesen Versuchen wurden die Stecker unter vollem Ladestrom herausgezogen und es wurde dabei festgestellt, dass die Lamellen nach 3 - 4 Mal Abziehen unter Last bei Strömen größer 8 - 10 A wegbrannten. Diese Lamellen gibt es in der Form jetzt nicht mehr. Dadurch kann man dann 2.000 mal mit 40A abziehen, ohne dass etwas abgebrannt ist. Der Grund ist, dass eine Art Blitzableiter, ein Opferkontakt, eingebaut wurde. Von diesem wird jedes mal ein Stück von dem Lichtbogen abgetragen und nach 2.000 mal so Abziehen, wie man es nicht machen sollte, ist dieser dann weg und erst dann geht es dem Kontakt selber an den Kragen. Ich denke, wenn man das 2.000 mal geschafft hat, dann hat man auch keine Lust mehr. 

NFC (Near Field Communication)
Mit NFC (Near Field Communication) ist es deutlich besser, da NFC keine Oxidation kennt. Oxidationsprobleme hatten wir am Pilotprojekt an der Ostsee bei der Rostocker Straßenbahn AG. Wir haben festgestellt, dass Seeluft und Straßendreck dazu führt, dass kleine leitende Brücken entstehen können. Bei NFC geht dies nicht. 

DIN EN 50604-1
Wenn es um den Ladevorgang geht, gibt es zwei anwendbare Stecker. Diese sind, über die Batteriesicherheitsnorm, die wir in Europa schon seit einer Weile haben, die DIN EN 50604-1, Stand der Technik . Voraussichtlich ab September 2019 ist es gesetzlich vorgeschrieben, dass diese Norm in der Batterie- und/oder in der Maschinenrichtlinie gelistet wird. Ab diesem Moment ist ein Produkt, das nicht dieser Ladeschnittstellen-Norm entspricht, nicht mehr in der Lage, ein CE Zeichen zu tragen. Übergangsfristen wird es nicht geben, da diese bereits laufen. Wie immer bei so etwas gilt, es dauert noch viele Jahre, bis es sich dann durchgesetzt hat. Entscheidend ist, dass klar ist, wo lang es geht. 

Braucht es überhaupt so etwas?
Es gibt immer die spannende Argumentationskette: Braucht es überhaupt so etwas?
Das Aufladen kann man organisieren, dies ist gar nicht so das große Thema. Was entscheidend ist, ist das Thema Parkraummanagement. Hier ist es wichtig, dass man das Produkt orten kann, beispielsweise dem Dieb auf die Finger schauen, und wo das Diebesgut platziert wurde. Mit dem LadeSchlossKabel geht das."

Einheitliche Schnittstelle ist Grundlage
Johannes Dörndorfer: Grundlage ist, erst mal eine Schnittstelle zu haben, mit der wir leben können. Für mich ganz wichtig: Wir wollen es immer einfacher machen. In der Historie wollten wir, dass alle Komponenten des Pedelecs EnergyBus können müssen. Mittlerweile können wir sagen, wenn der Stecker fix mit dem Fahrzeug verbunden ist, reicht es aus, wenn dieser alle Informationen enthält. Er muss nicht mehr zwangsweise mit dem Fahrzeug kommunizieren. Macht man diesen Kanal auf, hat man natürlich mehr Funktionen und Möglichkeiten, aber es besteht nicht mehr der Zwang dahinter, es ist optional.

Manufacturer Adapter und Gateway
Hannes Neupert: Es gibt die Möglichkeit eines sogenannten Manufacturer Adapters. Da heißt, es gibt ein proprietäres System, beispielsweise bei Shimano, und dort gibt es ein Gateway. Ab diesem Gateway könnte sich Shimano dann überlegen, was sie durchlassen und was nicht. Je nachdem, was sie politisch wollen. Dieser Gateway ist aber auch in der Lage, dass man alles darüber steuern könnte, muss es aber nicht. In der Norm ist ein großer Teil der Kommunikation optional.

Öffentlichen Raum managen
Mit dem LadeSchlossKabel Pilotprojekt bei Tegernsee, Schliersee, Achensee haben wir alles erprobt und viel gelernt. Nach vier Jahren haben wir jetzt das fertige industrielle Produkt. Den Stecker produzieren kann jeder, das ist auch der Sinn einer Norm. Ich glaube, dass China die ersten sein werden, die produzieren. Grund ist das Parkraummanagement. Hiermit können Städte ihren öffentlichen Raum managen und zu den selben Konditionen jedem Bürger, jeder Firma zur Verfügung stellen. 

Wie ist die Preisgestaltung?
Die Preisgestaltung hängt vom Hersteller ab. In dem Moment, in dem es einen Standard gibt, gibt es auch viele neue Vertriebswege. Beispielsweise hat in den 90ern ein Nokia Ladegerät 29 Mark gekostet. Heute wird bei einem Standard USB Adapter für 5 Euro immer noch etwas verdient. Es gibt keine Monopole mehr. Das ist auch der Grund, warum die Firma Bosch und andere ihre private Lösung weiter machen und das Geld quasi mitnehmen aber dem Kunden auch über einen Manufacturer Adapter mehr Optionen anbieten. Unsere Erwartung ist, das war mal unser Ziel, 150 Euro Kosten pro Stellplatz."

Johannes Dörndorfer: "Derzeit kostet es pro Stellplatz 2.000 Euro."

Hannes Neupert: "Und damit ist es dann immer noch nicht universell."

Weitere Vortragsvideos vom E-Bike Fachkongress 2018 finden Sie hier:

>> E-Bike Fachkongress 2018

Textauszug: Angela Budde

Bild und Video: E-Bike Festival Kitzbüheler Alpen – Brixental

Datum: 16. Juli 2018

 

 
 

Termine:

21. Juni 2019, Westendorf, Kitzbüheler Alpen, Österreich
E-Bike Fachkongress

22. und 23 Juni 2019, Westendorf, Österreich, E-bike Festival Kitzbüheler Alpen

12. bis 15. September 2019, Birmingham, UK, The Cycle Show Birmingham

5. bis 10. November 2019, Mailand, Italien, EICMA

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