ÜBERBLICK:

Ein effizientes Batteriemanagement ist bei den heutigen Elektrofahrzeugen von entscheidender Bedeutung und der Schlüssel zum Erreichen der Leistungs- und Langlebigkeitsziele. Can Kurtulus, Chief Technical Officer von Eatron Technologies, erläutert die beiden Hauptansätze für das Batteriemanagement - Edge und Cloud - und erklärt, dass es auch eine Hybridlösung geben kann, die die Vorteile beider Ansätze vereint.

Batteriemanagement am Netzrand oder in der Cloud. Was ist am besten?

Batteriemanagementsysteme werden oft in Edge- und Cloud-basierte Systeme unterteilt, aber was ist, wenn es einen dritten Weg gibt?

Das Batteriemanagement ist eine wichtige Aufgabe für viele Geräte und wird von vielen genutzt, ohne dass wir es überhaupt merken. Besonders wichtig ist sie jedoch für Geräte mit höherer Leistung, wie z. B. Elektrofahrzeuge, Energiespeicher auf Netz- oder Hausebene und Industrieanlagen, und das macht ein effektives Batteriemanagement zu einem Schlüsselfaktor für eine maximale Leistung und Langlebigkeit.

Abbildung 1: Cloud-Batteriemanagement und Edge-Batteriemanagement

Es gibt heute zwei Hauptansätze für das Batteriemanagement: Edge und Cloud. Lassen Sie uns in beide eintauchen.

Beim Edge-Batteriemanagement werden Batteriedaten am Edge-Gerät erfasst und Entscheidungen über das Batteriemanagement lokal getroffen. Dieser Ansatz kann geringere Latenzzeiten, niedrigere Kosten und bessere Sicherheit bieten, da die Daten nicht in die Cloud übertragen werden müssen. Die Verwaltung von Edge-Batterien kann jedoch komplexer sein, da es ein erhebliches Unterfangen ist, den Überblick über alle Hardware- und Softwarevarianten zu behalten und die Batterien mit der Konnektivität auf dem neuesten Stand zu halten. Edge-Geräte müssen über die nötige Verarbeitungsleistung und Speicherkapazität verfügen, um leistungsfähige Softwarefunktionen darauf bereitstellen zu können.

Beim Cloud-Batteriemanagement werden Batteriedaten am Edge-Gerät gesammelt und zur Analyse und Entscheidungsfindung an die Cloud gesendet. Dieser Ansatz kann Skalierbarkeit und Kosteneffizienz bieten, da die Cloud die Verarbeitungs- und Speicheranforderungen für eine große Anzahl von Geräten übernehmen kann. Allerdings kann das Cloud-Batteriemanagement höhere Latenzzeiten und Sicherheitsrisiken mit sich bringen, da die Daten in die Cloud übertragen werden müssen. In den meisten Fällen führt dies zu erheblich höheren Kosten, da die erforderliche Rechenplattform ständig verfügbar und in der Lage sein muss, die gesamte Flotte zu unterstützen, während die Bandbreitenkosten mit der Zeit zu hoch werden können.

Um die Vor- und Nachteile der einzelnen Ansätze zusammenzufassen, sehen wir uns die folgende Tabelle an:

Vorteile: Nachteile:
Edge-Batterie-Management Geringere Latenzzeit: Edge Computing kann Echtzeitverarbeitung für Anwendungen bieten, die geringe Latenzzeiten erfordern.

Geringere Kosten: Edge Computing kann zur Kostensenkung beitragen, indem ein Teil der Verarbeitung auf Edge-Geräte verlagert wird. Dadurch wird auch die Datenmenge reduziert, die in die Cloud übertragen werden muss. Rechenleistung und Bandbreite sind die Hauptkosten beim Cloud Computing, so dass dies ein Gewinn für beide Seiten ist.

 Komplexität: Die Verwaltung von Edge-Geräten kann sehr komplex sein. Es kann eine Vielzahl von Edge-Geräten und Protokollen eingesetzt werden, und es kann schwierig sein, den Überblick über alles zu behalten und Geräte, Hardware- und Softwarevarianten usw. zu verwalten.

 
Cloud-Batterie-Management Skalierbarkeit: Cloud Computing ist hochgradig skalierbar. Bei einem erheblichen Anstieg der Flottengröße oder des Bedarfs an Rechenleistung aufgrund neu eingeführter Funktionen oder eines flottenweiten Analysebedarfs können die Cloud-Ressourcen leicht aufgestockt werden, um den erhöhten Bedarf zu decken.

Kosteneffizienz bei intermittierendem Ressourcenbedarf: Cloud Computing kann kosteneffizient sein für Anwendungen, die in unregelmäßigen Abständen viel Rechenleistung oder Zugang zu großen Datenmengen benötigen. Dies liegt daran, dass Cloud-Anbieter die Kosten für ihre Infrastruktur über viele Nutzer amortisieren können, die unterschiedliche Anforderungen haben.

Globale Reichweite: Cloud Computing hat eine globale Reichweite. Das bedeutet, dass Nutzer in jedem Teil der Welt mit Überwachung, OTA-Updates oder Analysen auf Flottenebene usw. unterstützt werden können.

Latenzzeit: Das Cloud Computing kann hohe Latenzzeiten aufweisen. Dies liegt daran, dass die Daten in die und aus der Cloud übertragen werden müssen, was Zeit in Anspruch nehmen kann und mitunter erhebliche Bandbreitenkosten verursacht.

Konnektivität Bedürfnisse: Für bestimmte betriebs- und sicherheitsrelevante Funktionen ist eine ständige Konnektivität erforderlich.

Kosten: Sowohl Rechenleistung als auch Bandbreite sind teuer.

 

 

Welcher dieser Ansätze ist der beste?

Der beste Weg nach vorne ist ein hybrider Ansatz, der die Stärken von Edge- und Cloud-Computing kombiniert. So können Unternehmen von den Vorteilen beider Welten profitieren: niedrige Latenzzeiten, wettbewerbsfähige Kostenstruktur, hohe Sicherheit und Skalierbarkeit.

Einige der Vorteile des hybriden Edge-Cloud-Ansatzes:

  • Verbesserte Leistung: Edge-Geräte können Echtzeitverarbeitung für Anwendungen bieten, die geringe Latenzzeiten und Zugriff auf hochfrequente Daten erfordern (z. B. die meisten der wertvollen Diagnose- und Prognosefunktionen).
  • Geringere Kosten: Ein hybrider Edge-Cloud-Ansatz kann dazu beitragen, die Kosten des Cloud Computing erheblich zu senken, indem ein Teil der Verarbeitung auf einzelne Edge-Geräte verlagert wird und die Bandbreitenkosten durch eine stärkere lokale Verarbeitung reduziert werden.
  • Erhöhte Sicherheit: Edge-Geräte können zur Verbesserung der Sicherheit beitragen, indem sie die Daten näher an der Quelle halten.
  • Skalierbarkeit: Die Cloud kann problemlos alle verbleibenden Rechen- und Speicheranforderungen erfüllen und bietet gleichzeitig die Flexibilität, die Analyse und Entscheidungsfindung im Feld zu skalieren, ohne die im Edge-Gerät ausgeführten Berechnungen zu beeinträchtigen.

Natürlich gibt es auch einige Herausforderungen, die bewältigt werden müssen, um das volle Potenzial eines hybriden Edge-Cloud-Ansatzes auszuschöpfen. :

  • Datensynchronisierung: Edge-Geräte und Cloud-Server müssen synchronisiert werden, um sicherzustellen, dass die Daten immer auf dem neuesten Stand sind. Außerdem muss eine ausreichende Pufferstrategie eingesetzt werden, um die Datenkontinuität aufrechtzuerhalten und vor Konnektivitätsverlusten zu schützen.
  • Verwaltung: Ein hybrider Edge-Cloud-Ansatz kann komplex zu verwalten sein.
  • Sicherheit: Edge-Geräte müssen sicher sein, um sensible Daten zu schützen.

 

Schlussfolgerung:

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die beste Art und Weise, das Problem zu betrachten, darin besteht, beide Welten mit der richtigen Architektur zu nutzen:

  • Erledigen Sie den Großteil der schweren Arbeit und bieten Sie hochleistungsfähige Funktionen (Zustandsschätzung, Diagnose und Prognose usw.) direkt im Edge-Knoten (z. B. in der GLT oder einer zonalen/zentralen Recheneinheit). Dadurch werden der Bandbreiten- und Konnektivitätsbedarf sowie die Kosten für Cloud-Computing reduziert.
  • Führen Sie Analysen und Vorhersagen auf Flottenebene in der Cloud durch, wo Sie Zugang zu Daten, Nutzungs- und Betriebsparametern der gesamten Flotte haben, so dass bei der Entscheidungsfindung für jede einzelne Batterie die Erkenntnisse der gesamten Flotte berücksichtigt werden können.

Abbildung 2: Eatrons BMS Edge-Cloud-Architektur

Das Management aller Geräte am Rande (einschließlich Hardware- und Softwarevariantenmanagement), OTA und Sicherheit sind die Hauptanliegen und werden den größten Teil des Aufwands für ein angeschlossenes Batteriemanagementunternehmen erfordern. Für spezielle Funktionen, die ein erhebliches Maß an Batterie- und Anwendungs-Know-how erfordern (z. B. SOX, intelligente Diagnose und Prognose), ist es am sinnvollsten, mit den richtigen Experten zusammenzuarbeiten, um das Beste aus Ihren Batterien im Feld herauszuholen, indem Sie deren Sicherheit, Leistung und Lebensdauer erhöhen.

Can Kurtulus, CTO bei Eatron Technologies.

Bei Eatron entwickeln wir intelligente Softwarelösungen für das Batteriemanagement, die sowohl im Netz als auch in der Cloud eingesetzt werden können. Wenn Sie mehr über diese Lösungen erfahren möchten, besuchen Sie www.eatron.com oder senden Sie eine E-Mail an info@eatron.com.