Im Spotlight: Technologien für die Welt von Morgen

Praxisorientierte Unterstützung bei der Transformation betrieblicher Fahrzeugflotten

Die Elektrifizierung des Schwerlastverkehrs ist längst keine Zukunftsvision mehr – sie ist operative Realität. Mit dem Umstieg auf E-Fahrzeuge stehen Flottenbetreiber und kommunale Betriebe jedoch vor neuen Herausforderungen: Wie lässt sich die Verfügbarkeit der Fahrzeuge maximieren? Wie können Batterien optimal genutzt werden, ohne ihre Lebensdauer zu verkürzen? Wie verwandelt man die Flut an Daten in konkrete Handlungsempfehlungen und wie lassen sich E-Nutzfahrzeuge sicher, schnell und platzsparend laden, ohne bestehende  Betriebsstrukturen aufwändig umzugestalten? Mit der Monitoring-Plattform IVImon, dem Unterbodenladesystem UBCS und breiten Beratungsservices bietet das Fraunhofer IVI innovative Antworten auf diese Fragen.

Wirtschaftliche und politische Rahmenbedingungen schaffen derzeit günstige Voraussetzungen für den Umstieg auf E-Mobilität. Der Bund fördert den Aufbau der Ladeinfrastruktur für batterieelektrische schwere Nutzfahrzeuge – sowohl unternehmenseigene Depotlösungen als auch öffentlich zugängliche Ladepunkte. Parallel dazu wurde die Mautbefreiung für emissionsfreie Lkw bis Mitte 2031 verlängert, wodurch Unternehmen langfristige Planungssicherheit erhalten und erhebliche Betriebskostenvorteile gegenüber Diesel-Fahrzeugen erzielen können. Auch steigende Dieselpreise sowie strengere Klimaschutz- und CO2-Ziele erhöhen den wirtschaftlichen Druck, den Straßengüterverkehr zu dekarbonisieren. Gleichzeitig zeigen Praxisbeispiele aus der Logistikbranche, dass E-Lkw insbesondere im Regionalverkehr bereits heute wirtschaftlich betrieben werden können – vor allem bei Nutzung eigener Ladelösungen und hoher Fahrzeugauslastung. Hinzu kommen technologische Fortschritte bei Reichweite, Ladegeschwindigkeit und Ladeinfrastruktur. Vor diesem Hintergrund ist jetzt ein besonders günstiger Zeitpunkt, um in Elektromobilität zu investieren, Erfahrungen aufzubauen und von Fördermitteln sowie regulatorischen Vorteilen zu profitieren.

Ganzheitliche Begleitung beim Umstieg auf E-Fahrzeuge

Das Fraunhofer IVI arbeitet Hand in Hand mit Partnern aus Industrie und Wissenschaft und kann dabei auf fundierte Expertise in der Entwicklung disruptiver Technologien zurückgreifen. Die Forschenden analysieren die genauen Anforderungen, die sich aus dem jeweiligen Anwendungsfall des Betreibers oder der Kommune ableiten, und identifizieren die Kernziele der Innovation. So entstehen kosten- und energieeffiziente Lösungen für die elektromobilen Herausforderungen von morgen.

Über die Ladeinfrastruktur hinaus berät das Institut zu allen Aspekten rund um die Umstellung auf E-Fahrzeuge – von der Planung des Betriebs bis zur Berechnung der Wirtschaftlichkeit – und erarbeitet gemeinsam mit den Anwendern entsprechende Einführungskonzeptionen. Flottenbetreiber, kommunale Dienste oder Logistikunternehmen erhalten damit eine Begleitung entlang der gesamten Wertschöpfungskette, inklusive Auslegung der Flotte, Erarbeitung von Betriebs- und Ladestrategien sowie Unterstützung zu Fragen der Datenhoheit beim Batteriemonitoring.

IVImon-Dashboard Trolleybusse
© Fraunhofer IVI
Anwendungsbeispiel: Flottenmonitoring von Trolleybussen.
IVImon-Dashboard Elektrifizierungskonzept
© Fraunhofer IVI
Anwendungsbeispiel: Analyse des Werkspendelverkehrs als Grundlage für ein Elektrifizierungskonzept in Spedition und Logistik.

Datengetriebenes Monitoring für den wirtschaftlichen Flottenbetrieb mit IVImon

Um die optimale Nutzung von Ladezeiten und Batterien zu gewährleisten, setzen moderne Lösungen heute auf detaillierte Tourenplanung, intelligente Ladestrategien und präzise Reichweitenprognosen. Zudem entstehen neue Geschäftsmodelle rund um die Batterie, wie etwa getrenntes Leasing von Fahrzeug und Batterie, Kooperationen mit Ladeinfrastrukturbetreibern oder neue Werkstattkonzepte.

Ein Schwerpunkt liegt dabei auf datengetriebenen Ansätzen. Aus dieser Perspektive entwickelt auch das Fraunhofer IVI Telemetrieund Analysesysteme, die echten Mehrwert aus Fahrzeug- und Batteriedaten schaffen, und verbindet diese mit intelligenten Lade- und Infrastrukturlösungen. So lässt sich die Batterie effizient einsetzen und Mobilität zukunftsorientiert gestalten.

Die am Institut entwickelte Monitoring-Plattform IVImon ist speziell für Flottenanwendungen konzipiert, sowohl in der Logistik und bei Speditionen als auch für kommunale Betriebe. Ihr Ziel ist es, den wirtschaftlichen Betrieb von Elektrofahrzeugen durch datengetriebene Entscheidungen abzusichern und zu optimieren.

Grundsätzlich gilt: Die Daten sind vorhanden, aber ihr Potenzial wird noch längst nicht ausgeschöpft. IVImon kombiniert modernste Analytik mit praxisorientierten Funktionen, die den Alltag im Flottenmanagement spürbar erleichtern. Ferndiagnose in Echtzeit ermöglicht die kontinuierliche Überwachung von Batteriezustand und Alterungsprozessen, ohne dass Fahrzeuge aus dem Betrieb genommen werden müssen. Betreiber erhalten jederzeit Einblick in kritische Parameter und können proaktiv handeln.

Das nötige Fundament für IVImon ist eine langfristige Datenhaltung. Durch die kontinuierliche Speicherung relevanter Parameter entsteht eine Art digitaler Zwilling der Flotte, der Entwicklungen über Monate und Jahre nachvollziehbar macht – eine wesentliche Grundlage für Investitionsentscheidungen und Wartungsplanung. Kostspielige Ausfälle lassen sich vermeiden: Das System identifiziert Anomalien und Leistungsabweichungen in einem frühen Stadium, lange bevor sie zu kritischen Betriebsstörungen führen. Durch die Anpassung von Betriebs- und Ladestrategien an den tatsächlichen Batteriezustand kann sich die Lebensdauer um bis zu 20 Prozent verlängern.

Die Plattform IVImon entsteht nicht im Elfenbeinturm, sondern in enger Zusammenarbeit mit Flottenbetreibern, Herstellern und weiteren Stakeholdern. In Workshops werden Analyseverfahren und Bewertungsmethoden gezielt auf die Anforderungen des realen Betriebs abgestimmt. Individuell konfigurierbare Dashboards stellen sicher, dass alle IVImon-Nutzer genau die Informationen erhalten, die für ihre Rolle relevant sind – vom Disponenten über den Techniker bis zur Geschäftsführung. Auch die Dashboards werden kontinuierlich gemeinsam mit den Anwendern weiterentwickelt.

Dass datengetriebenes Flottenmanagement nicht nur theoretisch sinnvoll ist, belegt eine Langzeitstudie des Fraunhofer IVI im ÖPNV: Über mehr als zwei Jahre wurden Energieverbrauch und Ladeverhalten einer städtischen Elektrobusflotte detailliert ausgewertet. Die Ergebnisse zeigen, dass gezielte Anpassungen in Betrieb und Lademanagement den Energieverbrauch reduzieren, die Nutzungsdauer der Batterien verlängern und CO2-Emissionen deutlich senken können, ohne dass der Betriebsablauf tiefgreifend geändert werden muss.

Detailansicht des Underbody Charging System (Messedemonstrator).
© Fraunhofer IVI
Detailansicht des Underbody Charging System (Messedemonstrator).

Intelligente Ladeinfrastruktur als Schlüssel zur Verfügbarkeit

Ob für leichte Fahrzeugflotten, schwere Lkw, Fährschiffe oder große Arbeitsmaschinen: Professionelle Anwender brauchen Ladeprozesse, die den Betrieb nicht ausbremsen. Konkret bedeutet das: Maximale Energiemengen müssen in kürzester Zeit übertragen werden, ohne den Arbeitsablauf zu stören und mit minimalem Aufwand für das Bedienpersonal. Ein optimales Ladesystem fügt sich reibungslos in den Einsatzplan ein, erfordert kaum Benutzerinteraktion und sorgt so für höchste Verfügbarkeit der Geräte.

Das UBCS im Anwendungsfall mit Lkw
© Fraunhofer IVI
Das Unterbodenladesystem ist überfahrbar und lädt Elektrofahrzeuge automatisiert, platzsparend und sicher.
Die Fahrzeug- und straßenseitige und Schnittstelle im Detail
© Fraunhofer IVI
Die straßenseitige Schnittstelle des Unterbodenladesystems ist in den Boden eingelassen; die Fahrzeugschnittstelle befindet sich am Fahrzeugunterboden.

Underbody Charging System: automatisiert, platzsparend, zukunftssicher

Für kommunale Betriebe, Logistikunternehmen oder Betreiber großer Depotstandorte stellt sich oft dieselbe Frage: Wie können wir unseren Fuhrpark elektrifizieren, ohne zusätzliche Flächen erschließen zu müssen? Hier bietet sich eine Lösung an, die die automatisierte und gleichzeitig platzsparende Ladung am Fahrzeugunterboden ermöglicht.

Am Fraunhofer IVI wurde basierend auf langjähriger Erfahrung und Vorlaufforschung das Underbody Charging System UBCS entwickelt. Anders als induktive Systeme, die vergleichsweise lange Ladezeiten und hohe Energieverluste aufweisen, arbeitet das UBCS konduktiv. Durch das am Institut optimierte Prinzip der Stirnkontaktierung kommt es ohne aktive Kühlung aus und ist daher optimal geeignet für hohe Ladeleistungen.

Die infrastrukturseitige Ladeeinheit des Systems ist in den Boden eingelassen. Ist das Fahrzeug darüber positioniert, lässt sich der automatisierte Ladevorgang per Knopfdruck starten. Dann fährt die Kontakteinheit fährt aus, verbindet sich mit der Schnittstelle am Fahrzeug und überträgt die Energie mit hoher Leistung. Das Hantieren mit schweren Steckern entfällt.

Ein weiterer Vorteil: Die bestehende Infrastruktur kann unverändert bleiben. Fahrzeuge werden wie bisher nebeneinander abgestellt. Zusätzliche Ladesäulen, die Stellplätze blockieren würden, sind nicht nötig.

Auch wirtschaftlich zeigt sich die Technologie praxistauglich. Die Installation erfordert im Wesentlichen Standard-Tiefbaumaßnahmen ohne zusätzliche Spezialkonstruktionen. Gerade in Städten, in denen jeder zusätzliche Quadratmeter teuer ist, kann das System in ohnehin geplante Umbauten oder Sanierungen integriert werden – ohne massive Umstrukturierungen der vorhandenen Flächen. Für Betreiber bedeutet das: Planungssicherheit bei Investitionen in Ladeinfrastruktur, die auch bei zukünftigen Fahrzeugwechseln langfristig nutzbar bleibt.

Kommunen und Unternehmen, deren Flotte vor der Elektrifizierung steht, ihre Depotstrategie neu denken oder ohnehin Investitionen planen, lädt das Fraunhofer IVI ein, an weiteren Pilotprojekten teilzunehmen.

Im Zusammenspiel aus ganzheitlicher Beratung, datenbasiertem Monitoring und intelligenter Ladeinfrastruktur – bis hin zum automatisierten Unterbodenladesystem – entstehen am Institut Lösungen, die den Umstieg auf die Elektromobilität nicht nur ermöglichen, sondern wirtschaftlich tragfähig machen und langfristig absichern.

Weitere Informationen

Empirical Energy Consumption Estimation and Battery Operation Analysis from Long-Term Monitoring of an Urban Electric Bus Fleet

Studie zu optimierten Batteriestrategien für den ÖPNV im World Electric Vehicle Journal

Unterbodenladesystem für elektrische Nutzfahrzeuge im kommunalen Einsatz

Beitrag bei Kommunal Digital