modulare Lithiumbatterien + UN 38.3.3 g)

Hallo zusammen,

ich habe eine grundlegende Verständnisfrage zum UN Handbuch Prüfungen und Kriterien 38.3.3 g), betreffend (sehr) große Lithiumbatterien >6200 Wh, die aus Batteriemodulen/ -arrays zu einer großen Gesamtbatterien zusammengebaut wurden (typische Vorgehensweise im Bereich von Fahrzeugbatterien).

Ursprung sind Li-Zellen mit UN 38.3-Prüfung. Daraus werden Batteriemodule, auch mit eigenem UN 38.3-Test (ja, auch mit Prüfzusammenfassung!). Nach UN Handbuch 38.3.3 g) müssen entsprechend darauf gebaute Großbatterien nicht nochmal einen eigenen UN 38.3-Test durchlaufen, wenn sichergestellt ist, dass die Gesamtbatterie einem Typ entspricht, für den nachgewiesen wurde, dass

(i) Überladung (overcharge), (ii) Kurzschluss (short circuits) und (iii) Überentladung zw. den Batterienmodulen (over discharge)

verhindert werden.

Nach welcher Prüfgrundlage müssen denn diese (i), (ii) und (iii) nachgewiesen werden?
Nach UN Handbuch Prüfungen und Kriterien? Warum steht dann da nicht, dass T.7 (Überladung) und T.5 (äußerer Kurzschluss) wiederholt werden müssen? Für over discharge gibt es mWn gar keine Einzelprüfung in der UN 38.3-Testreihe?

In UN-Fahrzeug-Zulassungsregularien (E/ECE/324/Rev.2/Add.99/Rev.2 Agreement Concerning the Adoption of Uniform Technical Prescriptions for Wheeled Vehicles, Equipment and Parts which can be Fitted and/or be Used on Wheeled Vehicles and the Conditions for Reciprocal Recognition of Approvals Granted on the Basis of these Prescriptions) gibt es verbindliche Prüfanforderungen für "zulässige" Fahrzeugteile, auch für Lithiumbatterien.
Darin finden sich Prüfszenarien zu overcharge protection (Prüfung 8G), external short circuit protection (8F) und over-discharge protection (8H).

Die Prüfkriterien bzgl. overcharge und shot circuit sind allerdings unterschiedl. zw. UN Handbuch Prüfungen und Kriterien und ECE-Prüfung. Zu over-discharge gibt es wie gesagt mWn keine UN-Handbuch-Prüfung.

Bezieht sich das UN Handbuch Prüfungen und Kriterien auf diese ECE324/ ECE100-Prüfungen? Steht so nicht da, es steht überhaupt nicht drin, was die Prüfgrundlage ist...

Die Problematik müsste bei eigentlich allen Antriebsbatterien für Elektrofahrzeuge bestehen, die aus Modulen gefertigt werden. Wann ist die Gesamtbatterie UN38.3-konform, d.h. wann/ wie ist 38.3.3 g) erfüllt?
Davon hängt nämlich durchaus ab, wer z. B. die Prüfzusammenfassung erstellt: der Modulhersteller wird nur auf Modulebene eine Prüfzusammenfassung erstellen. Da aber auch die Gesamtbatterie eine Prüfzusammenfassung braucht, muss der Hersteller dieser natürlich auch wissen, was für Tests er benötigt, um UN38.3-Konformität bestätigen zu können.

Das ist leider eine etwas unglücklich gewählte Übersetzung. Wenn die Module alle Tests bestanden haben, dann werden nur noch die Module zusammengeführt. Es entsteht also damit keine "neue" Batterie. Du hast eine Zelle, die muss geprüft werden. Die Zelle hat (hoffentlich) eingebaute Sicherheitsmechanismen gegen Überladen etc. Werden mehrere Zellen dann zu einem Modul zusammengefasst dann ist das Modul noch einmal zu prüfen, denn das Modul braucht nochmals separate Sicherheitsvorrichtungen. Wird jetzt eine große Batterie aus mehreren Modulen zusammengesetzt, dann reagiert die zusammengesetzte Batterie nicht als ein neues Medium, sondern es ist einfach eine Aneinanderreihung geprüfter Module. Stell dir einen ICE vor. Die Wagen müssen einzeln geprüft werden, ein ICE-Zug wird auch geprüft. Wenn ich jetzt aber einen 2. ICE einfach nur koppele, dann brauche ich keinen neuen Test.



Das in der Vorschrift genannte REESS (Rechargeable Energy Storage System) ist nicht zwangsweise die Lithium Batterie. Es ist das Gesamtmodul inkl. BMS. Die Batterie ist da nur ein Teil davon. Dabei können es auch andere Speichermedien außer Lithium-Batterien sein.

REESS - UNECE Wiki

Deswegen können die Prüfvorschriften in der E/ECE/324 nicht identisch zu den UN 38.3 Tests sein. Und over-discharge ist der T8 Test. (erzwungene Entladung, also eine künstlich herbeigeführte Tiefentladung, die normalerweise das BMS verhindern muss)
Um es komplett zu machen: 8G = T7 und 8F = T5



Wenn ein Modul alle Test bestanden hat, ist die entsprechende Batterie konform. Ein Hinweis in der Prüfzusammenfassung muss ja angegeben werden.

Gruß
Skypainter

Danke für die Antwort.

Zellen sind UN-konform, Module sind UN-konform.

Der Hersteller der Großbatterie (kauft Module und baut daraus eine große Batterie) verweigert aber nun die Prüfzusammenfassung für die Großbatterie, weil er der Ansicht ist, mit der Großbatterie* müssten nochmals T5, T7 und T8 durchlaufen werden (die Großbatterie als einbaufertiges "Fahrzeugteil" wurde vom TÜV Süd erfolgreich nach 8G, 8F, 8H geprüft).

* (also die Module, stecken in einem Gehäuse, da ist sicher noch ein BMS dran - eben eine Batterie, wie sie in Elektro-PKW eingebaut wird)

Seine Begründung: er hat zwar die Prüfzusammenfassung und den Prüfbericht UN38.3 der Module, aber für die Großbatterie fehlen ihm eben die UN 38.3.3 g)-Tests i, ii und iii und UN 38.3-Konformität für die Großbatterie will er nicht auf Grundlage der Prüfbestätigungen des TÜV Süd über 8G, 8F und 8H bestätigen.
Es geht um eine fünfstellige Summe, die die T5, T7 und T8 für die Großbatterie nochmals kosten sollen.

Ich bin halt "nur" die Gefahrgutbeauftragte der Firma, die diese fünfstellige Summe zahlen soll und man fragt mich - aber ich bin kein Techniker/ Ingenieur oder gar HV-Spezialist...

Hallo Claudi,

du hast es richtig beschrieben.

Die Zellen und Module sind konform. Ende. Mehr gibt es nicht.
Die Module werden dann zu einem REESS zusammengebaut (ganz sicher mit allen notwendigen Sicherheitsvorrichtungen) und dieses Bauteil wurde vom TÜV geprüft (8G,8F,8H)

Damit ist alles getan. Der Hersteller kann keine Tests fordern, die es gar nicht gibt. Oder andersrum gesagt: Der Test eines REESS unter den Bedingungen T5, T7 und T8 kann nur in die Hose gehen, da die Testvorgaben für ein REESS (8GFH) andere Vorgehensweisen beinhalten. Auf gut deutsch, Es kann KEINE Prüfzusammenfassung für die Gesamtbatterie geben, da es gar keine Prüfung gemäß UN 38.3 für so eine Batterie gibt.

Wenn Fragen sind, ich versuche sie gerne zu beantworten.

Gruß
Skypainter

Wird aber in einem Werk (Batteriehersteller) die "Großbatterie" oder REESS, eben der "Block", der dann ins Fahrzeug eingebaut wird (Fahrzeugfertigung ist ein andere Firma an einem anderen Standort), gefertigt und nach ADR zur Fahrzeugfertigung befördert, muss es doch eine UN 38.3-Prüfzusammenfassung geben, damit der Block nachweislich "grün" und damit transportsicher ist. Grundlage wäre die Prüfzusammenfassung der Module. Es würde aber für den "Block" ein Hinweis aufgenommen/ angekreuzt, dass UN 38.3.3 g) zutreffend ist, außerdem hat der "Block" dann ja eine andere Gesamt-Wh-Rate, anderes Gewicht und als Hersteller müsste die Firma auftreten, die aus Module die "Blöcke" zusammenbaut...

Ein REESS ist doch am Ende gefahrgutrechtlich einfach eine UN3480, also ne Batterie, meinetwegen mit etwas Kabel, BMS, Platine, Gehäuse - oder nicht?

Stimmt alles, aber deine Ursprungsfrage war ja die Frage nach der Übereinstimmung der Testkriterien. Wenn man also die Testberichte für die Module hat, warum erstellt der Hersteller der "Großbatterie" nicht einfach eine Testzusammenfassung.
Die Vorgaben wurden ja geprüft.
Allerdings gibt es eine große Ausnahme:

Meine Aussage bezieht sich ausschließlich auf eine "Großbatterie" in der die einzelnen geprüften Module einfach in Reihe oder parallel geschaltet wurden. Wurde allerdings die "Großbatterie" mit zusätzlichen Bauteilen bestückt (BMS) dann ist für das BMS nochmal ein entsprechender Test notwendig. Denn dann übernimmt ja das separate BMS die Steuerung des Lade- und Entladevorgänge.



Ja und nein. Besteht das REESS aus Lithiumbatterien, dann ist das so richtig. Hat das REESS aber eine andere Energiespeichertechnologie dann war es das mit UN 3480. Das sieht du auch daran, dass es in der von dir zitierten ECE einen Test über Austritt von Wasserstoff gibt. Bei Lithiumbatterien nicht unbedingt zielführend.

Ich bin gedanklich bei Lithiumbatterien, natürlich könnte es auch andere Antriebsarten geben, aber in meinem Fall "einfach nur" UN3480.



Das weiß ich auch nicht. Vielleicht möchte man zusätzliche Tests verkaufen oder sich einfach aus der Verantwortung ziehen oder es ist tatsächlich so wie im nächsten Satz (aber das müssen dann Ingenieure/ Techniker beurteilen, ich kann das nicht):



Ok, aber auch dann muss der, der die Großbatterie mit BMS bestückt, sich um die entsprechenden Tests kümmern, wenn dieser Block am Ende als "grüne" Batterie verschickt werden soll.

Die "Großbatterie" besteht aus in Reihe geschalteten Modulen und es gibt für die Großbatterie ein BMS integriert, welches Lade- und Entladevorgänge steuert.

Daher sehe ich auch ein, dass nach UN 38.3.3 g) die i, ii und iii nachgewiesen sein müssen, aber welche Testparameter?

• E/ECE/324/Rev.2/Add.99/Rev.2 8G. 8F, 8H - die sind schon vorhanden und iO
oder
• UN Manual of Tests and Criteria - würde neue zusätzliche, sehr kostenintensive Tests (fünfstellige Summe) bedeuten

Hallo Claudi,

es gibt dafür keinen vorgesehenen Testmodus, es wird nur der Nachweis gefordert. Aus diesem Grund gibt es auch keine Testbeschreibung. Insofern ist durch E/ECE/324/Rev.2/Add.99/Rev.2 8G. 8F, 8H der Nachweis erfüllt.

Gruß
Skypainter

Danke! Fazit eines Telefonates mit der BAM war auch, dass die Prüfzusammenfassung der Module + die 8G, 8F, 8H als Dokumentation, dass die Batterien "transportsicher" sind, ausreicht.

Sag ich doch

Hallo zusammen,

da klinke ich mch mal direkt ein und möchte gerne wissen warum dadurch keine neue Batterie entsteht? Bin leider auch kein Techniker und somit besteht für mich eine Batterie aus zwei oder mehr Zellen oder Batterien, die elektrisch miteinander verbunden und mit deren Gebrauch notwendigen Vorrichtungen ausgerüstet sind, Gehäuse, Anschlüsse, Schutzvorrichtungen etc..

Hallo Beck,

das ist eigentlich ganz einfach. Weil durch das Zusammenschalten mehrerer geprüfter Module keine neue zu prüfende Batterie entsteht. Denn die Module sind in ihrer Leistung fix. Ich habe dazu einen sehr netten Vergleich gehört, der so unsinnig er auch klingen mag, vollkommen korrekt ist. Also stell dir vor, du hast Bier als Flüssigkeit vor dir. (Das stellt die einzelne Zelle bzw. die Batterie dar). Dieses Bier muss auf alles geprüft werden. Reinheit, Geschmack, biologische Unbedenklichkeit etc. (entspricht den Tests T1-T8 bei den Batterien). Dieses Bier wird nun in Flaschen abgefüllt, sorgfältig verschlossen und wiederum geprüft auf Transportfähigkeit, Dichtheit etc. ( Das entspricht dann den nochmals durchzuführenden Tests T3, T4, T5 und T7) Wenn diese Flaschen nun in einen Kasten gestellt werden, für den nachgewiesen ist, dass er die Flaschen schützt und sie nicht beschädigt werden können und auch die Eigenschaften des Inhalts nicht verändert werden, dann muss ich den Kasten mit den Flaschen keinerlei Tests mehr unterziehen. (entspricht UN 38.3.3 g)

Werden Batterien, die alle anzuwendenden Prüfungen bestanden haben, elektrisch miteinander zu einer Batterie verbunden, deren Li-thiumgesamtanteil aller Anoden, wenn vollständig geladen, mehr als 500 g oder, im Falle einer Lithium-Ionen-Batterie, deren Watt-Stunden-Rate mehr als 6200 Wh beträgt, ist diese zusammengesetzte Batterie nicht abermals zu prüfen, wenn die zusammengesetzte Batterie von solch einem Typ ist, für den nachgewiesen wurde dass:
(i)
Überladung;

(ii)
Kurzschlüsse; und

(iii)
übermäßige Entladung zwischen den Batterien verhindert werden.


Ich hoffe, diese Erklärung bringt etwas Licht ins Dunkle

Gruß
Skypainter

Das darf ich klauen oder ? *gaaanzliebeslächelnaufsetze*

Hallo Skypainter,
den Vergleich finde ich einfach nur Spitze. Und ich denke mal, dass Du nichts dagegen hast, dass ich diesen bei der Ausbildung nutzen kann. Zumal in Bayern, wenn es um Bier geht, die Meisten verstehen, was ich meine. Nico hat ja in Ihrem Beitrag auch schon angefragt. Du siehst also, wie es wieder mal von Vorteil ist, im Forum sein Wissen auszutauschen.

Ich hatte am Anfang auch bei der Erklärung von "polymerisierende Stoffe" bei der Aufnahme Klasse 4.1 im ADR 2017, bis ich einen guten Vergleich gefunden habe.

@Beck

Sieh mal im Empfehlungen für die Beförderung gefährlicher Güter - Handbuch über Prüfungen und Kriterien auf Seite 516 nach,
da steht was zu - 38.3.2.3 Im Sinne dieser Klassifizierung gelten folgende Definitionen -

Hallo liebe Kollegen,

als ob ich etwas dagegen haben könnte. Ich hatte den Vergleich bei einer Schulung für einen anderen Zweck gehört und habe ihn für Batterien umgesetzt. Passt meiner Meinung nach, wie die Faust aufs Auge.

DAnkeschön vielmals für den feuchtfröhlichen Vergleich. Trotzdem wäre aber jede Bierflasche einzeln zu betrachten. Wenn aber die 6200Wh nicht überschritten werden und ich viele kleinere geprüfte Packs zu einer Batterie verbinde, müsste ich doch trotzdem testen. Zumindest gemäß den Prüfungen T.3, T.4, T.5 und zusätzlich T.7 im Falle einer wiederaufladbaren Batterie. Bedeutet aber auch dass ich hierfür eine neue Prüfzusammnfassung brauche weil es ja um das letztendlich zu versendende Endprodukt geht und nicht um die einzelne Komponente.

Hallo Beck,
es hat sich ab und zu von Vorteil erwiesen, wenn man Beiträge liest, versteht und dann kommentiert.


Die 6200 W sind (im Augenblick) das Limit für sogenannte Kompaktbatterien, die nicht zwangsweise ein entsprechendes stabiles Gehäuse haben müssen. Alles über 6200 W braucht ein stärkeres Gehäuse und muss deshalb nicht mehr extra getestet werden.

Die brauchst im Falle einer Batterie < 6200W sogar einiges mehr an Dokumenten. Prüfbericht für den Zelltyp, Prüfbericht für das Modul, Prüfbericht für die Gesamtbatterie und eine Prüfzusammenfassung für die Gesamtbatterie.

Gruß
Skypainter

Hallo Skypainter,

vielen Dank für deine Ausführungen und völlig richtig manchmal besser 2 mal lesen ;-) .

Viele Grüße