Christoph Humpisch: „Zertifizierungen nach einer ECE R 100 Norm werden ab einem mittleren fünfstelligen Betrag realisierbar.“

Wir sprachen mit Herrn Christoph Humpisch, Head of Battery Testing des 2014 gegründeten Unternehmens PEM Motion, über Anforderungen und Entwicklungen in der funktionalen Absicherung von Batterien sowie über die Zukunft des Batterietestings.

Herr Humpisch, wie kamen Sie zur Zertifizierung von Batteriespeichern?

Die Batterie war und ist, meiner Meinung nach, ein absolutes Zukunftsthema. Für mich bot sich nach meinem Studium der regenerativen Energietechnik die Möglichkeit als Prozessingenieur an einer manuellen Modulfertigungslinie erste Erfahrungen im Umgang mit Batterien (Pouch-Zellen) zu sammeln. Neben der Konzeptionierung, dem Erproben von Assemblierungskonzepten und damit auch dem Aufbau von Prototypen, war die Validierung eben dieser Vorüberlegungen essenzieller Bestandteil meiner Arbeit. Vor allem durch die Vielschichtigkeit dieses Validierungsprozesses habe ich großen Gefallen an meiner aktuellen Arbeit gefunden.

Was fasziniert Sie am Batterie Testing?

Dadurch das wir eine prüfende Instanz für Batteriespeicher sind und die Sicherheit neuer Systeme für den Endanwender bewerten müssen, bedarf jedes anstehende Projekt einer detaillierten Vorbereitung durch mein Team und mich. Die Vielseitigkeit der Herausforderungen innerhalb der Projekte verlangt von uns eine maximale Flexibilität, obwohl die jeweilig geltenden Normen meist einen sehr starren Rahmen für die Prüfanforderung und Durchführung der Prüfungen vorgeben. So haben wir die Möglichkeit im Rahmen der Projekte, die wir hier in Aachen umsetzen, zusammen mit dem Kunden die Innovationsmaschinerie im Bereich der Elektromobilität voranzubringen. Damit gestalten wir als Dienstleister gewisser Maßen die Zukunft mit und das ist Faszination genug.

Welche Normen sind die aktuell relevantesten in der Prüfung von Batterien für elektrische Fahrzeugkonzepte?

Welche Norm Relevanz hat, ist oft system- und marktspezifisch. Beispielsweise gibt es Anforderungsnormen, die speziell auf Batteriezellen ausgelegt sind und andere, die mehr das Batteriesystem im Ganzen betrachten. Es gibt Normen die häufig Anwendung finden, da sie von übergeordneter Relevanz sind, wie zum Beispiel die Transportnorm für Batterien gemäß UN-T 38.3. Schaut man auf die internationalen Märkte, so gibt es eine Vielzahl von länderspezifischen Normen. Bei Systemen für den amerikanischen Markt zertifizieren wir beispielsweise nach UL-Normen, wie der UL 2580 oder der UL 1642. In Europa ist insbesondere die ECE R 100 homologationsrelevant, welche mechanische, thermische und elektrische Prüfanforderungen für Batteriesysteme umfasst. Eine andere relevante Zertifizierung erfolgt nach ECE R 136 für elektrisch angetriebene Krafträder. Weitere internationale Normen sind zum Beispiel die IEC 62660, SAE J2464 oder auch verschiedene ISO-Normen, wie die ISO 12405, welche ebenfalls definierte Prüfungen für batterieelektrische Fahrzeuge vorgibt.

Haben sich die Anforderungen an die Prüfungen der Batterien mit der Zeit geändert?

Die Prüfungen und Normen sind, insbesondere in der Elektromobilität, in kontinuierlicher Entwicklung. Heute treiben vor allem große OEMs sowie die Batteriehersteller die Absicherung ihrer Produkte voran und schaffen so neue Standards. Da der Unternehmer sein System aus Gründen der Produkthaftung und Produktsicherheit neben verpflichtenden Normen auch nach dem aktuellen Stand der Technik prüfen lassen muss, werden viele dieser definierten Standards herangezogen. Insgesamt lässt sich sagen, dass die Anforderungen an die Batteriesysteme konstant zunehmen.

Wie viele Tests müssen typischerweise bei einer Zertifizierung nach Normen in der Elektromobilität umgesetzt werden?

Das ist schwer zu pauschalisieren und immer abhängig von der zugrundeliegenden Norm. Sprechen wir jedoch einmal am Beispiel der ECE R 100, so beinhaltet diese Norm jeweils drei Prüfszenarien für mechanische, thermische und elektrische Einflüsse auf die Batterie, in Summe also neun spezifische Prüfungen. In den Normen, ebenso wie in unserem Beispiel der ECE R 100, werden für die verschiedenen Tests Akzeptanzkriterien für das Bestehen der Prüfungen definiert. Diese Kriterien sind oftmals an einen definierten Schadenzustand der Batterie bzw. an eine Reaktion des Prüflings auf die Prüfeinwirkung geknüpft. Gängige Akzeptanzkriterien sind zum Beispiel die Dichtheit eines Batteriesystems, vor allem der Batteriezellen gegen das Austreten von Elektrolyt, die Sicherheit des Systems gegen Brandentwicklung und zuletzt natürlich die Gewährleistung elektrischer Leistungsparameter der Batterie in Simulationen verschiedener alltäglicher Anwendungsfälle. Wichtig ist, dass bei allen durchgeführten Versuchen die Akzeptanzkriterien der Prüfungen erfüllt werden. Hierbei kann es selbstverständlich dazu kommen, dass Tests wiederholt werden müssen, weil Prüflinge nicht nach Vorgabe reagieren oder es zu anderweitigen Fehlern kommt.

Wie hoch wären die Testaufwände für eine Prüfung nach ECE R 100 bei Ihnen in etwa?

Wie hoch die Aufwände für einen Systemtest nach ECE R 100 Norm sind, ist grundsätzlich abhängig von den Systemparametern und der Verfügbarkeit von Testslots. Neben der Miete für Prüfeinrichtungen, der fachgerechten Entsorgung von Prüfkörpern, Verbrauchsgegenständen und der Arbeit durch unsere Testingenieure am System, müssen zur Zertifizierung auch immer die Kosten für einen unabhängigen Gutachter einkalkuliert werden. Aus meiner Erfahrung kann ich Ihnen mitteilen, dass Zertifizierungen nach einer ECE R 100 ab einem mittleren fünfstelligen Betrag realisierbar sind.

Welche Gefahren müssen bei der Testdurchführungen berücksichtigt werden?

Statt von Gefahren würde ich eher von Herausforderungen sprechen, die aber als solche mit entsprechender Ingenieurskunst kontrollierbar sind. Selbstverständlich gibt es gewisse Risiken, die in Form von Elektrizität, Explosion, Brand und chemischen Belastungen zu unserem Arbeitsalltag gehören. Eben diese werden vor jedem Projekt in Form einer Risikoabschätzung durch das Team quantifiziert und fließen in die entsprechende Testplanung sowie konkrete Absicherung mit ein. Die Prüfungen und dabei insbesondere die Missbrauchs-Prüfungen finden in einer definierten und sicheren Prüfumgebung, unserem BAC (Battery Abuse Center), statt. In diesen Prüfkammern können wir gezielt Havariesituationen an Batteriesystemen auslösen und kontrollieren.

Wie sehen Sie die Zukunft des Battery Testings hier in Aachen?

Wir planen am Standort Aachen auch zukünftig das Themenfeld Battery Testing ganzheitlich weiterzuentwickeln, um unseren Kunden neue Tests anbieten zu können.

Wie sehen Sie die Zukunft des Battery Testings in den nächsten Jahren allgemein?

Ich persönlich reflektiere hier gerne wie sich der Markt in den letzten Jahren entwickelt hat. Eine sehr große Bandbreite an Geräten und Fahrzeugen sind heute mit Batterien ausgestattet und machen damit eine immer bessere Absicherung unabdingbar. Der Markt wächst rasant. Jeder neu entwickelte Zelltyp sowie auch jede neue Modul-/Systemgeneration benötigt eine entsprechende Zertifizierung und Zulassung. Wir haben heute schon deutlich mehr Anfragen als wir abbilden können. Ich rechne daher mit weiterem rapiden Wachstum im Themenbereich.

Herr Humpisch, wir bedanken uns für das angenehme Gespräch.