Können Algorithmen das Problem der Batteriesicherheit lösen?

Übersicht

JOHN: Heute sprechen wir in „ The Garage “ mit Qnovo über softwaredefinierte Batterien. Los geht’s.

JOHN: Willkommen bei „ The Garage “. Ich bin John Heinlein, Chief Marketing Officer bei Sonatus. Heute sprechen wir in „ The Garage “ über softwaredefinierte Batterien, Batteriemanagementsysteme und viele andere spannende Themen, die für Elektrofahrzeuge von großer Bedeutung sind. Unser Gast heute ist Nadim Maluf. Nadim ist CEO und Mitbegründer von Qnovo. Nadim, willkommen bei „ The Garage “.

NADIM: John und Sonatus, vielen Dank, dass ich heute hier sein darf.

Lernen Sie Nadim Maluf kennen

JOHN: Wir möchten gerne damit beginnen, unsere Gäste kennenzulernen. Erzählt uns doch bitte ein wenig über euch und euren Werdegang.

NADIM: Ich bin ausgebildeter Ingenieur. Ich habe am Caltech studiert und vor vielen Jahren an der Stanford University promoviert.

JOHN: Das haben wir gemeinsam.

NADIM: Als Absolvent der Naturwissenschaften wollte ich viele Jahre lang Professor werden. Ich habe diesen Weg einige Jahre lang ausprobiert und dann gemerkt, dass das nicht mein Ding war. Also bin ich in die Industrie gewechselt. Und natürlich ist das Silicon Valley sozusagen eine großartige Erweiterung von Stanford. Und irgendwie … Anfangs war ich in der Automobilbranche tätig. Mein allererster Job in den 90er-Jahren war das TPMS, das Reifendruckkontrollsystem – damals, als sich noch niemand dafür interessierte. Wir gingen zu den Kunden und sagten: „Bitte kauft mein System.“ Sie fragten: „Was stimmt denn mit meinem mechanischen Manometer nicht?“ Für uns alle, die wir heute in der Automobilbranche tätig sind und die Einführung solcher Systeme hinterfragen, sind diese Zeiten eine schmerzhafte Erinnerung geblieben. Und ich habe mir geschworen, nie wieder in die Automobilbranche zurückzukehren. Also bin ich … sozusagen aus der Automobilbranche ausgestiegen und in die Telekommunikation gewechselt, genauer gesagt in die Glasfasertelefonie, und habe dort ziemlich viel gearbeitet. Und dann habe ich 2010 Qnovo gegründet.

JOHN: Das ist toll. Das ist ein fantastischer Hintergrund. Ich meine, ich hatte selbst einen naturwissenschaftlichen Hintergrund. Ich habe kurz mit dem Gedanken gespielt, Professor zu werden, hatte auch einige Stellenangebote als Professor, aber ich bin, genau wie Sie, in die Privatwirtschaft gewechselt und habe es genossen. Aber ich finde, es ist ein wunderbarer Hintergrund, einen naturwissenschaftlichen Hintergrund zu haben. Wir hören auch gerne ein paar lustige Anekdoten über unsere Gäste. Erzählen Sie uns doch eine lustige Anekdote über sich.

Arthur Eddington und die Eddington-Zahlen

NADIM: Mein Team weiß also, dass ich ein begeisterter Radfahrer bin, und ich möchte kurz abschweifen und etwa 100 Jahre zurückgehen zu einem sehr berühmten Wissenschaftler namens Arthur Eddington, Sir Arthur Eddington, einem Engländer. Er erlangte 1919 Berühmtheit, als er experimentell nachwies, dass Einsteins Relativitätstheorie richtig war. Er begab sich auf eine Insel im Atlantik und zeigte, dass sich das Sternenlicht während einer Sonnenfinsternis tatsächlich um die Sonne herum krümmte – aufgrund ihrer Masse. Sehr faszinierend. Vor allem im Ersten Weltkrieg. Wenn Sie jedoch nach „Arthur Eddington“ googeln und insbesondere nach der „Eddington-Zahl“ suchen, werden Sie zwei Zahlen finden. Eine davon ist die Anzahl der Protonen auf der Welt, auf die wir heute jedoch nicht näher eingehen werden.

Der zweite Grund ist jedoch, dass er ein sehr begeisterter Radfahrer war, und diese Zahl bezog sich konkret auf die Anzahl der Touren, die man absolviert hat und die der Anzahl der Meilen entsprachen. Nehmen wir zum Beispiel an, deine Eddington-Zahl beträgt zehn. Das bedeutet, dass du zehn Touren absolviert hast, die mindestens zehn Meilen lang waren.

JOHN: Okay.

NADIM: 20 natürlich, das heißt 20 Touren à 20 Meilen. Seine Zahl lag also bei 68. Meine liegt bei etwa 65. Ich bin also sehr froh, dass ich in dieser Kategorie bin.

JOHN: Das bedeutet also 65 Touren, die 65 Meilen lang oder länger sind.

NADIM: In der Tat.

JOHN: Das ist also exponentiell.

NADIM: Sehr exponentiell, natürlich – wenn man sich gerne die Fahrer der Tour de France ansieht, dann liegen die bei über 100.

JOHN: An den meisten Tagen legen sie schon vor dem Frühstück Hunderte von Meilen zurück.

NADIM: In der Tat.

JOHN: Unglaublich. Vielen Dank. Ich erzähle immer gerne eine kleine Anekdote, die zu unserem Gast passt. Früher habe ich oft Triathlons gemacht. Ich habe an vielen Laufwettbewerben und so teilgenommen, aber eine Zeit lang war ich wirklich stolz darauf, Triathlons zu bestreiten. Ich habe eine Reihe von Triathlons über die olympische Distanz absolviert, was in etwa einem Viertel-Ironman entspricht – nicht ganz genau. Und einmal habe ich einen Halb-Ironman-Triathlon absolviert, worauf ich sehr stolz bin. Das ist wahrscheinlich meine größte sportliche Leistung überhaupt. Und als ich im Ziel war, sagte ich zu meiner Frau: „Wow, das war viel anstrengender, als ich gedacht hatte.“ Sie meinte: „Ja, ich wollte es dir nicht sagen, weil meine Frau schon einen richtigen Ironman absolviert hat.“ Sie sagte: „Das ist viel anstrengender, ich wollte es dir nicht sagen.“

NADIM: Ich habe großen Respekt vor Sportlern, insbesondere vor Triathleten.

Über Qnovo

JOHN: Na ja, wie auch immer, vielen Dank, dass du uns das erzählt hast. Erzähl uns doch jetzt etwas über dein Unternehmen, Qnovo: Was macht ihr und welche Technologie bietet ihr an?

NADIM: In der Tat. Ich fange also zunächst einmal mit dem Namen an: Qnovo. Das „q“ ist natürlich das universelle Symbol für elektrische Ladung. „Novo“ ist Lateinisch und bedeutet „neu“. Man kann sich also schon ein Bild davon machen – so etwas wie „neue Ladung“. Und im Jahr 2010 – wenn man ein wenig in der Zeit zurückgeht – wussten wir alle, dass Batterien die Zukunft sein würden. Elektrofahrzeuge würden sicherlich die Zukunft sein, aber würde das noch zu meinen Lebzeiten geschehen oder erst zu Lebzeiten anderer? Niemand war sich wirklich sicher. Aber uns wurden damals einige Tatsachen bewusst. Zum einen, dass die Herstellung von Batterien schwierig ist, und zum anderen, dass China eine dominierende Rolle bei der Batterieproduktion einnehmen würde – was heute der Fall ist. In der Tat. Und so wollten wir sozusagen prüfen: Können wir etwas anderes machen, das uns nicht auf Kollisionskurs mit den Chinesen bringt? Eine der Inspirationsquellen waren die Smartphones, das iPhone und die frühen Android-Handys. Sie machten Fotos, die absolut hervorragend waren.

JOHN: Stimmt.

NADIM: Und da ich selbst Fotograf bin, fragt man sich: Moment mal, was schaffen wir mit diesen 50-Cent-Plastikobjektiven, was ein 1.000-Dollar-Objektiv von Nikon nicht kann? Haben wir etwa gegen die Gesetze der Physik verstoßen? Die Antwort lautete: Nein, das haben wir nicht. Was wir getan haben, war, die Last von der Fertigung auf die Datenverarbeitung zu verlagern. Rechenleistung ist heute so günstig, dass wir so viele Dinge tun und die Fehler korrigieren können, die bei der Fertigung entstanden sind. Das bedeutete natürlich zum einen eine Leistungssteigerung. Zum anderen kann ich, wenn wir die Last von der Fertigung auf die Rechenleistung verlagern, gleichzeitig meine Fertigungskosten senken.

Spulen wir also zehn Jahre vor – und genau das tun wir heute. Vor zehn Jahren, vor 15 Jahren, galt es noch als Blasphemie: „Was wollt ihr denn mit Batterien machen? Ihr wollt sie mit Software verbessern?“ Als wir mit den Elektrochemikern und den Batterie-Gurus sprachen, sagten sie uns: „Geht einfach weg.“ Heute sieht die Sache ganz anders aus. Wir sind also sehr zufrieden mit den Fortschritten.

JOHN: Ja, das ist wirklich interessant. Du hast da so viele interessante Aspekte angesprochen. Einer davon ist, glaube ich, das Co-Design von Hardware und Software, bei dem man, wie du weißt, die richtigen Probleme am richtigen Ort löst. Man löst die Hardware-Probleme auf der Hardware-Seite, erkennt aber gleichzeitig, dass die Rolle der Software – und die Tatsache, dass beide zusammenwirken – ein grundlegender Grund für viele der Innovationen ist, die wir heute haben, sei es bei Handys, Autos oder vielen anderen Dingen, wie zum Beispiel Kameras. Ich finde, das ist ein sehr interessanter Punkt.

Das andere Thema, über das du gesprochen hast, war ja der rasante Fortschritt bei den Batterien. Ich meine, es ist erst – ich glaube, das war wahrscheinlich vor zehn Jahren –, dass ich angefangen habe, ein Elektroauto zu fahren. Ich denke, es sind wahrscheinlich zehn Jahre. Ja. Zehn Jahre. Und als ich zum ersten Mal darüber nachdachte, auf ein Elektroauto umzusteigen, war ich wirklich zögerlich. Die Reichweite war damals viel geringer und so weiter. Aber die Fortschritte selbst in den letzten zehn Jahren waren unglaublich. Die Reichweite, die Qualität, die Kosten – das ist einfach unglaublich. Es war also wirklich bemerkenswert, das aus erster Hand mitzuerleben, sowohl als Kunde als auch natürlich in der Branche.

Was ist BMS?

Eine der Aufgaben von Qnovo besteht also darin, das BMS zu umgehen. Ich möchte Ihre Arbeit keineswegs herabsetzen, aber vielleicht wäre es für unsere Gäste, die sich damit noch nicht so gut auskennen, hilfreich, wenn Sie kurz erläutern könnten, was BMS bedeutet und warum es für Elektrofahrzeuge so wichtig ist?

NADIM: BMS steht also für „Battery Management Systems“ (Batteriemanagementsysteme), was ein sehr weit gefasster Begriff ist. Das ist fast so, als würde man in die 80er Jahre zurückgehen und sagen: „Ich arbeite an Computersoftware.“ In den 80ern bedeutete das natürlich MS-DOS, vielleicht Windows 3.1. Klar. Das verstehe ich. Wenn man heute sagt: „Ich arbeite an PC-Software“, kratzen sich die Leute am Kopf und fragen: „Was meinst du damit eigentlich genau?“, oder? Und genau diese Entwicklung durchläuft auch BMS gerade. In den letzten zehn Jahren bezeichnete BMS eigentlich eine sehr einfache Intelligenzebene im System, im Fahrzeug, auf der ECU, die einige ganz grundlegende Steuerungsaufgaben übernahm. Das Überwachen der Spannungen, der Ströme, der Temperaturen, ein bisschen Kommunikation – aber alles noch sehr primitiv. In vielerlei Hinsicht vergleichbar mit dem BIOS auf deinem PC.

JOHN: Klar.

NADIM: Wichtig. Aber jeder große OEM hat das intern gemacht. Sie hatten ihre ganz eigene Art der Steuerung. Und die war sehr streng. Jetzt richtet sich der Blick auf die nächste Generation der Intelligenz rund um das BMS. Es geht jetzt darum: Hey, ich bin jetzt MS Office. Ich bin Adobe. All diese Ebenen, die auf einem PC so viel Produktivität geschaffen haben. Gibt es eine entsprechende Version davon auf der Batterie- oder der EV-Seite? Und die Antwort lautet: Auf jeden Fall ja. Und genau das ist es, was wir tun.

Schnellladen der nächsten Generation

Also Dinge, mit denen man beispielsweise die Leistung voll ausschöpfen kann. Schnellladen. Ich meine, heute laden wir ein Fahrzeug routinemäßig in etwa 16, 17, 18 Minuten – plus/minus –, ohne die Batterie zu beschädigen. Das ist der Clou.

JOHN: Das geht mit eurer Technologie?

NADIM: Damit können wir leben.

JOHN: Das ist ja unglaublich, denn normalerweise denken wir beim Laden daran, dass selbst ein Supercharger 30 oder 40 Minuten braucht und eine Heimladestation, na ja, über Nacht lädt.

NADIM: In der Tat. Und im Gegensatz zu den Superchargern oder vielleicht auch diesen Ladestationen gibt es keine Einschränkungen. Man kann montags, dienstags und mittwochs laden – an jedem Tag der Woche. An manchen dieser Supercharger-Stationen darf man vielleicht nur ab und zu laden, weil das die Batterie beeinträchtigt. Diese Einschränkung gibt es bei unserem intelligenten System nicht.

Der nächste wichtige Bereich, in dem wir ebenfalls sehr gut sind, ist die vorausschauende Sicherheit. Eine Tatsache, die vielleicht nicht so bekannt ist, ist, dass China heute der weltweit größte Markt für Elektrofahrzeuge ist.

JOHN: EV im Sinne von Elektroautos und auch EV-Batterien. Beides.

NADIM: In der Tat. In der Tat. Aber was Elektroautos angeht … Denn Elektroautos fallen im Straßenverkehr sehr auf.

JOHN: Stimmt.

NADIM: In China kommt es durchschnittlich zu acht Bränden pro Tag auf den Straßen.

JOHN: Das ist eine unglaubliche Zahl.

NADIM: Stell dir das mal in diesem Land vor. Ich meine, die NHTSA würde sich sofort auf dich stürzen.

JOHN: Stimmt.

Vorausschauende Sicherheit für Batterien

NADIM: Das bedeutet also, dass sich die Sicherheit ändern muss. Und genau hier spielen wir eine große Rolle. Vorausschauende Sicherheit. Mit anderen Worten: Wenn man sich die Rückrufaktionen der letzten Jahre ansieht – können wir es schaffen, die ein oder zwei defekten Batterien in einer ganzen Fahrzeugcharge gezielt zu identifizieren, anstatt Rückrufaktionen im Milliardenbereich durchzuführen? Können wir diese ein oder zwei defekten Batterien herausfiltern, aus dem Verkehr ziehen und so die Kosten auf 20.000 Dollar senken oder vielleicht sogar auf einen Wartungseinsatz beschränken, anstatt eine groß angelegte Rückrufaktion zu starten? Und genau das tun wir.

JOHN: Okay, das ist ja unglaublich. Du meinst also im Grunde, dass man das BMS von der vielleicht ersten Generation – also einer relativ rudimentären Überwachung grundlegender Dinge – zu einer viel fortschrittlicheren Funktion weiterentwickelt hat, die eine Reihe von Vorteilen bietet, wie zum Beispiel eine bessere Leistung, bessere Ladeeigenschaften und mehr Sicherheit. Das ist unglaublich.

Senkung der Kosten für Elektrofahrzeug-Batterien

NADIM: Auf jeden Fall. Aber das ist erst der Anfang. Es gibt noch so viel mehr, was man tun kann. Ich meine, wir gehen noch einen Schritt weiter. Batterien sind heute teuer. Elektroautos … Das Problem bei Elektroautos ist nicht so sehr die Leistung. Es sind vielmehr die Kosten. Die Erschwinglichkeit.

JOHN: Und die Batterien sind der größte Kostenfaktor bei Elektrofahrzeugen.

NADIM: Genau. Was wäre, wenn wir Wege finden könnten, die Fertigungstoleranzen bei Batterien zu erweitern? Vielleicht etwas mehr Fehler in den Batterien zuzulassen, diese aber in der Software auszugleichen. Und dann die Kosten um zehn, 20, 30 % senken? Was wäre, wenn wir tatsächlich mehr Batterien aus China beziehen würden, anstatt sie ausschließlich aus Korea und Japan zu beziehen, wo es zwar hochwertige Batterien gibt, und dadurch die Kosten um 50 % senken könnten? Die Ertragssituation sähe dann ganz anders aus, und die Erstausrüster würden heute Geld verdienen, anstatt keine Gewinne zu erzielen.

Softwaregesteuerte Batterien

JOHN: Wir sprechen über ein Konzept, das Sonatus als „softwaredefinierte Komponenten“ bezeichnet. Dabei handelt es sich nicht um einen Fachbegriff der Branche. Lassen Sie mich daher kurz erläutern, warum wir der Meinung sind, dass es im Fahrzeug so viele Komponenten gibt, die oft übersehen werden. Sie wissen natürlich, dass bestimmte Motoren und Hochleistungskomponenten oft sehr gut untersucht werden. Aber es gibt viele Komponenten im Fahrzeug, die gewissermaßen mit einkonstruiert und dann manchmal in Epoxidharz versiegelt und anschließend vergessen werden.

Tatsächlich gibt es zahlreiche Möglichkeiten – insbesondere bei Elektrofahrzeugen – für kontinuierliche Verbesserungen und Feinabstimmungen. Wenn wir also von softwaredefinierten Komponenten sprechen, meinen wir damit im Grunde die detaillierte Datenerfassung über viele Komponenten eines Fahrzeugs hinweg, um zu verstehen, wie wir die Leistung verbessern können – sei es in Bezug auf Leistungsfähigkeit, Effizienz oder andere Aspekte – und diese Updates dann bereitzustellen, um das Fahrzeug nach der Auslieferung weiter zu optimieren.

Ich habe mit großem Interesse festgestellt, dass ihr ein Konzept namens „Software-Defined Battery“ habt, und das scheint mir eine sehr ähnliche Idee zu sein. Ich würde mich sehr freuen, wenn ihr uns etwas über euer Konzept der „Software-Defined Battery“ erzählen könntet.

NADIM: In der Tat ist die Batterie die größte Komponente im Elektrofahrzeug. Und wenn man sich die Batterie genauer ansieht, stellt man fest, dass sie nicht nur aus einem großen Block besteht, sondern sogar aus Hunderten kleiner Batterien. Und selbst jede dieser sogenannten Zellen lässt sich weiter unterteilen. Und diese bestehen wiederum aus einer Vielzahl winziger, winziger Komponenten wie Elektroden und Materialschichten und so weiter. Es gibt also sozusagen eine riesige Anzahl von Komponenten in diesem Batteriepaket.

JOHN: Stimmt.

NADIM: Und überraschenderweise ist ein Gerät mit nur zwei Anschlüssen – Plus und Minus – unglaublich komplex. Die Chemie in dieser Batterie ist unglaublich komplex. Und im Gegensatz zur Elektronik, wo man seit Generationen weiß, wie man bestimmte Komponenten elektrisch misst, ist dies völliges Neuland. Wie misst man Elektrochemie, ohne sie tatsächlich aufzuschneiden? Wir haben also im Wesentlichen das herangezogen, was sich in Laboren bewährt hat – den Goldstandard. Das ist die sogenannte elektrochemische Impedanzspektroskopie. Ich werde jetzt ganz kurz mal richtig ins Fachsimpeln einsteigen.

JOHN: Das ist in Ordnung, ja.

NADIM: Und das gibt es nun schon seit über 100 Jahren. Es handelt sich um Tischgeräte, die sich im Labor zur Untersuchung chemischer Vorgänge bewährt haben. Aber noch hat niemand diese Technologie in ein Fahrzeug integriert. Ein Teil unseres geistigen Eigentums besteht also darin, genau das zu tun. Wir führen diese Messungen also in Echtzeit im Fahrzeug durch, um zu verstehen: Was ist das für eine Komponente, was ist das für eine Batterie, jede einzelne davon, jede einzelne Zelle … Was macht sie in jedem einzelnen Moment? Wie verschleißt sie? Gibt es Probleme? Entspricht sie den Qualitätsanforderungen? Oder gibt es vielleicht winzige Defekte? Diese winzigen Defekte liegen im Nanometerbereich. Es handelt sich also nicht um große Defekte. Diese werden gemessen, überwacht und im Laufe der Zeit werden die entsprechenden Korrekturmaßnahmen ergriffen.

JOHN: Stimmt.

Enorme Auswirkungen durch die Feinabstimmung im Laufe der Zeit

NADIM: Und genau das tun wir. So können wir den Ladevorgang des Fahrzeugs dynamisch und auf eine sehr, sehr subtile Weise anpassen, die für den Nutzer nicht wahrnehmbar ist. Für die chemischen Vorgänge im Inneren des Fahrzeugs ist dies jedoch von enormer Bedeutung und bringt im weiteren Verlauf enorme Vorteile mit sich. Denn wir tun dies über einen längeren Zeitraum hinweg. Die Analogie, die ich meinem Team oft gebe, lautet: Stellt euch vor, ihr seid Ärzte und habt Patienten, die zu euch kommen, aber ihr könnt täglich die Blutwerte messen. Und ihr nehmt winzige Anpassungen an der Ernährung vor – so winzig, dass die Patienten es gar nicht bemerken, aber nach 10 oder 15 Jahren sind die Auswirkungen enorm.

JOHN: Das ist ein wirklich wichtiger Punkt, den du da angesprochen hast, diese fortlaufende Anpassung im Laufe der Zeit. Und das ist etwas, worüber wir im Zusammenhang mit softwaredefinierten Komponenten ganz allgemein schon oft gesprochen haben, denn oft ist es so, dass … ein Ingenieur oder der Entwickler einer Komponente oder eines Teilsystems, der hervorragende Arbeit leistet – ich meine, es ist nicht so, dass er schlechte Arbeit leistet, er leistet hervorragende Arbeit – aber er entwirft das System für einen bestimmten Zeitpunkt. Nun, die Technologie schreitet voran. Das Fahrzeug altert. Vielleicht kaufen sie das Fahrzeug in Phoenix und ziehen dann nach Colorado, wo es kälter und höher liegt und so weiter. Und so ändern sich die Umgebungsbedingungen, die Lebensdauer, all diese Dinge. Aber man entwirft es für einen festen Zeitpunkt in der Vergangenheit. Wie soll das also die richtige Lösung sein? Ich denke also, dass hier im Wesentlichen derselbe Gedanke zugrunde liegt – wir sprechen hier eher allgemein, Sie beziehen sich konkret auf Batterien –, und ich halte das für eine sehr wichtige Innovation.

NADIM: Und wenn Sie schon einmal eine oder mehrere Batterieproduktionsstätten besucht hätten, würden Sie erkennen, dass die Herstellung von Batterien nicht mit der Herstellung von Halbleitern vergleichbar ist. Sie ist immer noch recht primitiv. Keine zwei Batterien sind jemals gleich. Es geht also nicht nur um das, was Sie angesprochen haben, nämlich dass die Verwendung unterschiedlich ist.

JOHN: Stimmt.

Batterien sind keine Halbleiter.

NADIM: Aber auch die Entstehung der Batterie verläuft anders.

JOHN: Das stimmt, das stimmt. Und wie viele unserer Zuhörer wissen, komme ich aus der Halbleiterbranche. Und wisst ihr, in der Halbleiterbranche spricht man von Defekten pro Million und strebt eine unglaubliche, geradezu absurde Qualität im einstelligen Bereich an. Die Chips, die dann auf den Markt kommen, sind sich also ziemlich ähnlich. Ich meine, es gibt zwar noch gewisse Abweichungen von Chip zu Chip, aber sie sind trotzdem sehr, sehr, sehr ähnlich. Bei Batterien ist das nicht der Fall.

NADIM: Nein, auf keinen Fall. Das ist etwas ganz anderes. Man kann dieses Problem also auf eine von zwei Arten angehen. Man kann Milliarden und Billionen Dollar investieren, um die Batterieherstellung zu verbessern. Aber das ist wirtschaftlich nicht machbar, da es bei Batterien kein Äquivalent zum Moore’schen Gesetz gibt. Das bedeutet: Je teurer man die Anlagen macht, desto teurer werden auch die Batterien. Oder man muss diese Mängel – oder vielleicht besser gesagt: Herausforderungen – auf eine Weise angehen, die sich durch Berechnungen lösen lässt. Und das funktioniert außerordentlich gut.

Optimierung der Kosten für Elektrofahrzeug-Batterien

JOHN: Nun, vielleicht ist das ein idealer Übergang, um über die Kosten zu sprechen. Wir haben bereits erwähnt, dass Batterien der mit Abstand größte Kostenfaktor bei Elektrofahrzeugen sind – nicht bei herkömmlichen Fahrzeugen, aber ganz sicher bei Elektrofahrzeugen. Welche Möglichkeiten gibt es also, diese Art von Technologie zu nutzen, um die Kosten zu senken und dabei natürlich gleichzeitig Qualität und Sicherheit zu gewährleisten?

NADIM: In der Tat. Lassen Sie mich Ihnen heute einmal ein paar Zahlen nennen. Wenn man sich die USA ansieht, liegen die Kosten für Batterien dort – selbst mit dem IRA – bei etwa 100 bis 120 Dollar pro Kilowattstunde. Ein typisches Elektroauto in den USA hat eine Kapazität von 100 Kilowattstunden. Das sind allein für die Batterie etwa 10.000 Dollar. Das ist ziemlich teuer, weshalb wir derzeit noch auf Premium-Fahrzeuge beschränkt sind. Gleichzeitig liegen diese Kosten in China heute zwischen 40 und 60 Dollar pro Kilowattstunde. Die Hälfte. Die Hälfte. Und das ist ein riesiger Unterschied. Plötzlich fragt man sich: Wow, was kann ich tun, um eine ähnliche – ich sage bewusst „chinesische Batterien“, da es derzeit geopolitische Spannungen mit unterschiedlichen Konnotationen gibt –, aber eine ähnliche Fertigungskompetenz zu erreichen, die es uns ermöglicht, die Kosten auf 40 bis 60 Dollar zu senken. China hat gezeigt, dass man die Kosten auf dieses Niveau senken kann, was sie für die breite Masse weltweit erschwinglich macht. Wenn man nun von einem Elektroauto für 20.000 Dollar spricht, ist das machbar, wenn die Batterie nur 5.000 Dollar kostet. Und das ist, glaube ich, die Chance, die sich uns bietet. Wenn wir über Elektroautos sprechen, sollten wir nun den Punkt hinter uns lassen, an dem Elektroautos nur etwas für wohlhabende Leute sind.

Wie schaffen wir es, dass überall Elektrofahrzeuge zum Einsatz kommen? Denn wenn wir es mit der Dekarbonisierung ernst meinen, müssen wir dafür sorgen, dass jeder zu Hause Zugang zur Elektrifizierung hat.

JOHN: Auf jeden Fall. Darüber sprechen wir in der Sendung oft. Ich meine, unsere Technologie ist sozusagen antriebsunabhängig. Wir sind in den Bereichen konventioneller Verbrennungsmotoren, Hybridfahrzeuge und Elektrofahrzeuge tätig. Aber wir sind fest davon überzeugt – und ich bin fest davon überzeugt –, dass Elektrofahrzeuge eine wichtige Rolle spielen werden. Und ich denke, wir werden in Zukunft eine führende Rolle einnehmen – nicht unbedingt die einzige, aber eine führende. Aber Sie haben Recht. Diese Kosten sind ein entscheidender Hemmfaktor, der die Entwicklung bremst.

Verbesserung der Batteriequalität und -sicherheit

JOHN: Wenn wir also über diese kostengünstigeren Batterien verfügen können – wie kann Ihre Software dann dazu beitragen, die Qualität und Sicherheit dieser Batterien unter den gegebenen Bedingungen zu gewährleisten?

NADIM: Ich werde Ihnen also ein paar Beispiele nennen. Das erste betrifft die Sicherheit. Wenn Sie in Ihr Auto steigen, wollen Sie keinen Zweifel daran haben, dass Ihr Auto explodieren oder in Brand geraten könnte oder was auch immer. Heute haben wir dieses Problem bei Verbrennungsmotoren gelöst. Wenn man 50 oder 75 Jahre zurückblickt, waren Benzinbrände in Autos an der Tagesordnung. Ich meine, das kommt zwar auch heute noch vor, aber weitaus seltener. Bei Elektrofahrzeugen müssen wir einen Punkt erreichen, an dem wir keinerlei Zweifel mehr haben, und die Software ist dabei mit Abstand das entscheidende Element, um sicherzustellen, dass es nicht zu Batteriebränden kommt. Wenn eine Batterie in Zukunft möglicherweise in Brand geraten könnte, muss man diese Batterie herausfiltern, bevor es passiert – nicht erst, wenn es bereits passiert ist –, und das Ereignis nicht eindämmen, sondern von vornherein verhindern.

JOHN: Geht es also darum, darauf hinzuweisen, dass ein Problem vorliegt, oder geht es vielmehr darum, diese Zelle gewissermaßen aus dem Verkehr zu ziehen, damit sie nicht zum Problem wird?

NADIM: Beides. Auf jeden Fall. Es gibt also mehrere Ebenen der Sicherheit. Die erste lautet natürlich: „Ich kümmere mich darum. Ich weiß, dass es ein Problem gibt. Ich werde etwas dagegen unternehmen.“ Die Batterie isolieren, den Ladevorgang drosseln, verschiedene Maßnahmen ergreifen, um das Sicherheitsniveau aufrechtzuerhalten. Wenn wir den Punkt erreichen, an dem wir das Gefühl haben: „Okay, das funktioniert nicht“, dann sagen wir im Grunde genommen: „Motorfehler-Warnleuchte“ – das Auto anhalten oder den Fahrer vielleicht sogar zwingen, das Fahrzeug zu verlassen. Aber dabei handelt es sich wirklich um eine Situation, die nur in einem Fall von einer Milliarde auftritt, nicht in einem von einer Million. Das ist das allerletzte Mittel.

JOHN: Also, in den meisten Fällen, wenn man defekte Zellen effektiv isolieren kann – werden sie dann aus dem Kreislauf entfernt oder werden sie in den Hintergrund gedrängt? Wie sieht die Technologie genau aus?

NADIM: Im Grunde verändert das die Art und Weise, wie … Also, wir … Die Belastung der Batterie findet hauptsächlich in der Ladephase statt.

JOHN: Okay.

NADIM: Das verändert also die Art und Weise, wie die Batterie geladen wird, um die Belastung für die Batterie zu verringern und ihre Lebensdauer etwas zu verlängern. Und auch beim Entladen, also während der Fahrt, gibt es möglicherweise gewisse Einschränkungen. Ich werde jetzt also auf der Auffahrt zur Autobahn richtig Gas geben. Wir werden nicht mehr in zwei Sekunden von 0 auf 60 beschleunigen. Es könnten sieben Sekunden sein. Aber das sind Maßnahmen, mit denen man die Batterie gewissermaßen schonen kann, bis man sie in eine Werkstatt bringt, um sie, das Modul oder eine bestimmte Zelle auszutauschen.

Belastung der Batterien

JOHN: Ja, es ist interessant, dass du die Belastungsfaktoren angesprochen hast. Wir haben bereits darüber gesprochen, dass die Belastung für die Batterie durch das Laden aufgrund der hohen Intensität viel größer ist. Ich glaube, du hattest dazu einige Zahlen parat. Kannst du unseren Zuhörern erklären, um wie viel größer die Belastung beim Laden im Vergleich zum normalen Fahren ist?

NADIM: Genau. Stellen Sie sich also einmal Ihr Lade- oder Fahrverhalten in einem Pkw vor. Konzentrieren Sie sich einen Moment lang auf einen Pkw. Sie fahren in der Regel 300 Meilen auf der Autobahn – sagen wir mal mit etwa 60 Meilen pro Stunde. Das dauert also fünf Stunden, bis die Batterie leer ist, aber Sie möchten in 15 Minuten aufladen. Das sind dann, wie viel sind das noch mal, etwa…

JOHN: Eine Größenordnung oder mehr, vielleicht eineinhalb Größenordnungen

NADIM: Das belastet den Akku 20-mal stärker. Und genau das passiert dann auch. Der größte Teil … Der überwiegende Teil der Schäden entsteht beim Laden. Sogar bei Ihrem Handy, das ist übrigens ein kleiner Tipp für die Zuschauer. Sie möchten, dass Ihr Handy ewig hält? Laden Sie es nicht auf 100 %. Laden Sie es auf 90 %. Wenn du verreisen musst, na gut, dann lade ihn auf 100 %, aber niemand ist jeden Tag unterwegs, oder? Wenn man sich nun Nutzfahrzeuge ansieht – ein weiteres Segment, das wir absolut lieben –, dann ist das ein ganz anderer Anwendungsfall. Ein Lieferwagen oder ein 16-Rad-Lkw der Klasse 8. Die sind 360 Tage im Jahr rund um die Uhr unterwegs.

JOHN: Die Verfügbarkeit ist entscheidend.

NADIM: Ein ganz, ganz anderer Anwendungsfall. Die Geräte müssen also möglicherweise dreimal am Tag aufgeladen werden. Das ist sehr belastend. Die Temperaturbedingungen können zwischen -40 °C und +50 °C schwanken. Das sind ganz andere Bedingungen. Daher wird die Software umso entscheidender, um eine hohe Verfügbarkeit zu gewährleisten. Und um die Wirtschaftlichkeit der sehr teuren Batterie sicherzustellen. Das ist für den Betreiber sehr nützlich.

Verbesserung der Akkulaufzeit

JOHN: Wir haben heute also über Qualitäts- und Leistungssteigerungen gesprochen. Aber auch die Lebensdauer ist sehr wichtig. Erzählen Sie mir doch bitte, wie Ihre Algorithmen und Ihre Technologie auch die Lebensdauer von Akkus wirklich verbessern können.

NADIM: Im Grunde genommen kann man also durch eine sehr behutsame Reduzierung oder Steuerung der Belastung der Batterie deren Lebensdauer deutlich verlängern. Und mit „Lebensdauer“ meine ich die Gesamtlebensdauer. Oft ist der Begriff „Lebensdauer“ irreführend. Man denkt daran, wie viele Meilen man mit einer Ladung zurücklegen kann. Aber „Lebensdauer“ bedeutet in der Praxis zwei Dinge: zum einen die Reichweite an diesem einen Tag, zum anderen aber auch, wie lange man diese Batterie in den nächsten fünf, zehn, 15 oder 20 Jahren nutzen kann.

JOHN: Stimmt.

NADIM: Und wenn man es historisch betrachtet, sind Autos in den USA in der Regel etwa 15 Jahre lang auf der Straße unterwegs. Die Garantie, die man derzeit vom Batteriehersteller erhält, beträgt etwa acht Jahre. Da fragt man sich natürlich, was in den sieben Jahren nach Ablauf der Garantie passieren wird. Was ist, wenn meine Batterie kaputtgeht? Der Austausch kostet 15.000 bis 20.000 Dollar. Das gefällt den Autofahrern natürlich gar nicht. Wenn man sich den Wiederverkaufswert von Elektroautos heute ansieht, hängt dieser tatsächlich sehr stark von der Lebensdauer der Batterie ab. Und mit unseren Lösungen bieten wir heute Batterien an, die 2.000 Ladezyklen durchhalten. 2.000 Ladezyklen entsprechen 600.000 Meilen, das sind eine Million Kilometer.

JOHN: Das ist toll.

NADIM: Du musst dir also keine Sorgen um die Lebensdauer machen. Erstens, das Auto … Das ist wie der Motor bei einem Verbrennungsmotor. Wie viele Meilen? Gut. Alles in Ordnung. Das ist der Wiederverkaufswert des Autos.

Dokumentation des Batteriezustands für den Wiederverkauf

JOHN: Genau. Und es ist fast so, als ob … Wir haben darüber kürzlich in einer Folge mit einem anderen Gast gesprochen: Wenn man als Käufer wissen könnte – und natürlich, wenn man als Verkäufer glaubwürdig sagen könnte –, dass dieses Fahrzeug über eine hochwertige Batterie verfügt. Bei Handys ist das manchmal der Fall. Das iPhone macht das zum Beispiel so, dass es angibt: „Der Batteriezustand beträgt X“, sodass man als Käufer weiß, dass man ein gebrauchtes Handy erwirbt. Man hat eine hohe … Aber das gibt es bei Autos heute noch nicht. Wenn man die Möglichkeit hätte, sicher zu wissen, wie viel Lebensdauer die Fahrzeugbatterie noch hat, wäre der Wiederverkaufswert viel höher. Und ich denke, der Wiederverkauf von Elektroautos ist derzeit ein sehr heikles Thema. Es herrscht große Unsicherheit. Es gibt große Bedenken hinsichtlich des Restwerts, was für die Märkte, die Finanzmärkte und den Gebrauchtwagenmarkt sehr belastend ist. Ich halte das daher für eine unglaublich wertvolle Chance. Habe ich recht?

NADIM: Auf jeden Fall. Unsere Software macht genau das. Und es gibt also keinen Grund, warum Fahrzeughersteller Ihnen diese Zahl nicht offenlegen sollten. Als Käufer gibt es keinen Grund, warum Sie nicht über ein Dashboard nachsehen und sozusagen fragen sollten: „Hey, wie hoch ist meine Kapazität heute? Wie hoch ist meine zukünftige Kapazität?“ Ich gebe Ihnen ein ähnliches Beispiel. Wir setzen die Lösung in Asien in großem Umfang auf Smartphones ein. Japan ist eine Region, die wir sehr schätzen. DOCOMO zum Beispiel ist einer unserer wichtigsten Kunden in Japan und legt großen Wert auf Qualität. Auf den aktuellen DOCOMO-Handys gibt es eine App, auf der natürlich unsere Software läuft. Und diese App zeigt Ihnen tatsächlich genau das, was Sie gesagt haben: „So ist der aktuelle Zustand meines Akkus.“ Darüber hinaus bieten wir diesen DOCOMO-Nutzern eine Prognose darüber, wie der Zustand des Akkus in den nächsten sechs Monaten sein wird.

JOHN: Das ist toll.

NADIM: Es gibt also keinen Grund, warum man das nicht auch in Fahrzeugen tun könnte.

JOHN: Das ist wirklich interessant. Und, weißt du, ich muss zugeben: Wenn ich auf mein Handy schaue und mir den Akuzustand ansehe – wenn er langsam etwas nachlässt –, dann denke ich mir: „Oh, vielleicht nutze ich mein – in diesem Fall das Handy – vielleicht nutze ich mein Handy nicht oder lade es nicht auf die beste Art und Weise auf, um die Lebensdauer zu verlängern.“ Ich denke also fast, man könnte den Nutzern Tipps geben: Wenn Sie den Wert Ihres Autos erhalten wollen – sei es für sich selbst oder für Ihren späteren Käufer, der das ja erkennen wird –, hier sind einige Maßnahmen, die Sie ergreifen können, um den Wert Ihres Fahrzeugs zu erhalten. Ähnlich wie bei Ölwechseln oder anderen Wartungsmaßnahmen bei einem herkömmlichen Fahrzeug. Hier sind die Maßnahmen, mit denen Sie den Wert Ihres Elektroautos erhalten können.

NADIM: In der Tat. Absolut. Sehen Sie, Transparenz ist wichtig, weil die Umstellung auf Elektrofahrzeuge eine gewaltige, gewaltige Veränderung darstellt. Nicht nur in wirtschaftlicher Hinsicht, sondern auch im Verhalten. Wenn man jemanden, der seit 50 Jahren ein Auto mit Verbrennungsmotor fährt, bittet: „Bitte steigen Sie doch auf ein Elektroauto um“, wird er sagen: „Moment mal, wo ist hier der Haken?“ Und deshalb wird Transparenz entscheidend sein, damit diese Menschen an das System glauben und ihm vertrauen können. Und für die Akzeptanzrate. Und das ist ein entscheidender Punkt: die Lebensdauer, die Akzeptanz von … Zu verstehen, wie sich die Lebensdauer im Laufe der Zeit anhand der eben erwähnten Daten verändert, ist entscheidend, um diese Bedenken auszuräumen.

Die Hindernisse beim Übergang zu Elektrofahrzeugen

JOHN: Das ist fantastisch. Das ist eine wirklich interessante neue Perspektive darauf, wie das funktioniert. Du hast den ideologischen Wandel angesprochen, den viele Käufer durchlaufen, die heute vielleicht noch mit Benzinmotoren fahren. Wenn sie auf Elektroautos umsteigen, ist das eine große mentale Umstellung. Und wir beobachten gerade, sicherlich in den USA und vielleicht auch weltweit, dass der Umstieg auf Elektroautos auf einige Hindernisse stößt. Die Entwicklung verlief bisher rasant, hat sich in den letzten Jahren jedoch etwas verlangsamt. Ich würde gerne kurz über den Umstieg auf Elektroautos sprechen – wie sehen Sie diese Entwicklung?

NADIM: In der Tat. Zunächst möchte ich hier zwei Punkte ansprechen. Der erste ist, dass der Zug der Elektrifizierung bereits abgefahren ist. Angesichts von Hitzewellen, Klimatechnologie und Klimawandel müssen wir dekarbonisieren. Die Frage ist nun: Wie schaffen wir das auf möglichst wirtschaftliche Weise? Das ist die Herausforderung. Die Einführung von Elektrofahrzeugen – oder vielmehr die Hürden, die einer breiten Einführung im Wege stehen – dreht sich in erster Linie um die Wirtschaftlichkeit. Und in gewissem Maße spielen natürlich auch die Reichweite und die Ladeinfrastruktur eine Rolle. Wie können wir das also verbessern? Wir müssen die wirtschaftlichen Rahmenbedingungen so verändern, dass es für jeden erschwinglich ist, wie wir bereits besprochen haben. Das bedeutet konkret, die Kosten für die Batterien zu senken und die Margen für die Automobilhersteller zu verbessern, denn sie müssen Geld verdienen, um mehr Fahrzeuge und mehr Modelle produzieren zu können.

JOHN: Ja, das ist ein wirklich wichtiger Punkt, denn wie wir bereits gesagt haben, macht die Batterie eines Elektrofahrzeugs heute einen wesentlichen Teil der Kosten aus, und das ist einer der Gründe, warum die Kosten für Elektrofahrzeuge nach wie vor relativ hoch sind. Zudem sind die Margen bei Elektrofahrzeugen für die Erstausrüster heute sehr gering, da sie unter Kostendruck stehen. Wenn wir also die Batteriekosten senken können, lässt sich nicht nur gleichzeitig der Fahrzeugpreis für die Verbraucher senken, sondern es ergeben sich auch größere Margenmöglichkeiten für die Erstausrüster, was das Angebot attraktiver macht.

NADIM: In der Tat ist Tesla derzeit der einzige Hersteller von Elektrofahrzeugen, der Geld verdient oder mit seinen Fahrzeugen Gewinne erzielt. Wenn man sich die anderen ansieht – die etablierten Hersteller wie GM und Ford sowie die neuen wie Rivian –, dann machen diese bei Investitionen in Elektrofahrzeuge erhebliche Verluste. Wir müssen die Fahrzeuge also für den Endverbraucher erschwinglicher machen, aber gleichzeitig den Herstellern die Möglichkeit geben, Geld zu verdienen, wie Sie bereits angemerkt haben.

Der erste Punkt ist also die Erschwinglichkeit. Und das hängt wiederum mit der Batterie zusammen. Der zweite Punkt ist die Infrastruktur. Wir investieren in die Infrastruktur. Sie ist aber noch nicht dort, wo sie sein müsste. Wir müssen dahin kommen, dass die Ladeinfrastruktur mit Tankstellen vergleichbar ist – dass ich heute sicher zu einer Ladestation fahren kann, von der ich weiß, dass sie in Betrieb ist, und keine Schilder sehe, auf denen steht: „Leider heute außer Betrieb“, vor allem, wenn ich mitten im Nirgendwo bin. Und denken Sie auch an die Verbreitung der Elektromobilität in den Entwicklungsländern. Wenn man nach Afrika oder Südostasien geht, werden die Menschen dort keine 50.000 Dollar oder gar 25.000 Dollar für ein Auto ausgeben. Daher sieht man dort eine zunehmende Verbreitung von Zweirädern und Dreirädern sowie von weniger komplexen Fahrzeugen, die elektrifiziert werden können. Auch das ist etwas, das wir unterstützen müssen. Wenn man all das zusammennimmt, wird eine schnellere Verbreitung sichtbar. Heute lautet der Einwand vor allem: Es ist zu teuer, ich verstehe die Reichweite nicht, ich habe keine Sicherheit. Wir kennen die Probleme. Wir müssen sie lösen.

JOHN: Ich meine, Elektroautos sind unglaublich. Und wenn man einmal eines gefahren ist, fällt es sehr schwer, wieder umzusteigen. Jedes Mal, wenn ich ein Benzinfahrzeug fahren muss – und das sage ich jedes Mal, wenn ich eines fahren muss –, denke ich mir: Mann, das macht einfach nicht so viel Spaß wie das Fahren mit meinem Elektroauto. Aber gleichzeitig gibt es praktische Aspekte hinsichtlich der Kosten, über die wir gesprochen haben. Es gibt praktische Herausforderungen hinsichtlich der Ladeinfrastruktur. Hier in Kalifornien ist das Aufladen sehr einfach, aber an vielen Orten im Land und weltweit ist sie noch nicht so weit verbreitet. Wir müssen all diese Probleme also meiner Meinung nach gemeinsam und gleichzeitig angehen. Und ich glaube, dass die Verbreitung von Elektroautos weiter zunehmen wird.

NADIM: Ich möchte euch eine kleine Information geben, die zugleich vielversprechend und beängstigend ist. Wenn wir auf magische Weise alle Fahrzeuge in den USA über Nacht elektrifizieren würden – was wir zwar nicht tun werden, aber angenommen, es wäre über Nacht möglich –, müssten wir unsere Stromerzeugung um 50 % steigern. Und dabei ist „ AI “ übrigens noch nicht einmal mit eingerechnet. Wir haben also auf der Infrastrukturseite noch viel Arbeit vor uns.

JOHN: Das stimmt. Das muss also geschehen, weißt du, wie ich schon sagte, vielleicht sollten wir noch einen dritten Aspekt hinzufügen. Da sind die Kosten und da ist die Infrastruktur. Und dann ist da noch die Stromerzeugung. Und all das muss gleichzeitig geschehen.

NADIM: In der Tat.

Fazit

JOHN: Hör mal, das ist wirklich ein sehr interessantes Gespräch. NADIM, vielen Dank, dass du bei uns bist. Wir sind hier ganz ins Detail gegangen, was die Batterietechnologie angeht, und ich finde besonders interessant: Wenn man an eine Batterie denkt, ist Software wahrscheinlich – wie du gesagt hast – das Letzte, woran man denken würde. Aber du hast uns wirklich geholfen zu verstehen, wie wichtig Software sein kann, um Batterien in so vielen verschiedenen Bereichen zu verbessern, wie wir darüber gesprochen haben. Vielen Dank, dass du bei uns warst.

NADIM: Vielen Dank für die Einladung. Es war mir eine Freude.

JOHN: Wenn euch gefällt, was ihr auf „ The Garage “ hört, dann likt diese Folge bitte und abonniert unseren Podcast, um mehr von Vordenkern aus dem Bereich der Fahrzeugtechnologie zu erfahren. Vielen Dank, dass ihr dabei wart, und wir freuen uns darauf, euch schon bald in einer weiteren Folge wiederzusehen.