Die Batterie eines Elektrofahrzeugs ist nicht mehr nur ein Bauteil, das elektrische Sicherheit und Crashsicherheit nachweisen muss, bevor ein Fahrzeug die Typgenehmigung erhält. Sie entwickelt sich zu einem der am stärksten regulierten Systeme über den gesamten Fahrzeuglebenszyklus.
Die Konformität von EV-Batterien erstreckt sich inzwischen auf mehrere miteinander verbundene Bereiche: Sicherheit wiederaufladbarer elektrischer Energiespeichersysteme, Fahrzeughomologation, Batteriehaltbarkeit, Überwachung des Gesundheitszustands, Leistungserhalt, CO₂-Fußabdruck, Materialinformationen, Rückverfolgbarkeit und zunehmend den digitalen Batteriepass.
Dadurch entsteht ein grundlegend anderes Konformitätsumfeld. Hersteller müssen nicht nur nachweisen können, dass eine Batterie bei der Fahrzeuggenehmigung sicher ist, sondern auch, wie sie sich verhält, wie sie altert, wie sie identifiziert wird und wie sie letztlich ihren weiteren Lebenszyklus durchläuft.
Die EV-Batterie ist nicht mehr nur ein Fahrzeugbauteil
Die Traktionsbatterie steht am Schnittpunkt von Fahrzeugregulierung, elektrischer Sicherheit, Umweltregulierung, Produktkonformität und Anforderungen der Kreislaufwirtschaft.
Infolgedessen können unterschiedliche Rechtsrahmen unterschiedliche Aspekte derselben Batterie regeln.
Elektrische, mechanische, thermische und Post-Crash-Sicherheit der Batterie sind Teil der Fahrzeughomologation.
Rechtsrahmen bewerten zunehmend, wie sich die Batterieleistung während der Fahrzeugnutzung verschlechtert.
CO₂-Fußabdruck, Materialien und Lebenszyklusauswirkungen beeinflussen die Batteriekonformität zunehmend.
Batterieidentität und Lebenszyklusinformationen müssen mit der physischen Batterie verknüpft bleiben.
Wiederverwendung, Umnutzung und Wiederaufarbeitung begründen Konformitätsanforderungen über die erste Fahrzeugnutzung hinaus.
Sammlung, Recycling und Materialrückgewinnung schließen den regulatorischen Lebenszyklus ab.
Die Grundlage der Homologation von EV-Batterien
Die UN-Regelung Nr. 100 ist eine der wichtigsten internationalen Regelungen für die Sicherheit elektrischer Antriebsstränge und wiederaufladbarer elektrischer Energiespeichersysteme – REESS – in Straßenfahrzeugen.
Ihre Rolle ist grundlegend sicherheitsorientiert. Regulatorisches Ziel ist es sicherzustellen, dass Hochvolt-Antriebssysteme und wiederaufladbare Energiespeichersysteme einen angemessenen Schutz vor elektrischen, mechanischen und thermischen Gefahren bieten.
Das vollständige Fahrzeug muss die Anforderungen an den Schutz vor elektrischem Schlag und anderen Hochvoltgefahren erfüllen.
Das wiederaufladbare Energiespeichersystem wird festgelegten Sicherheitsbewertungen unterzogen, die vorhersehbare mechanische, elektrische und thermische Belastungen abdecken.
Die Konformität auf Fahrzeugebene hängt von der vollständigen REESS-Architektur ab, einschließlich Zellen, Modulen, Gehäuse, elektrischem Schutz, Thermomanagement, Batteriemanagement und Integration in das Fahrzeug.
Was muss eine EV-Batterie überstehen?
Die Batteriehomologation erfordert eine Bewertung unter einer Reihe von Bedingungen, die nachweisen sollen, dass das REESS bei vorhersehbaren Fahrzeugbelastungen und anomalen Ereignissen hinreichend sicher bleibt.
Bewertet die Fähigkeit des Batteriesystems, mechanischen Vibrationen im Fahrzeugbetrieb standzuhalten.
Bewertet die Integrität der Batterie unter festgelegten mechanischen Beschleunigungs- und Aufprallbedingungen.
Bewertet die Reaktion des REESS auf mechanische Belastungen, die schweren Fahrzeugereignissen entsprechen.
Bewertet das Verhalten des Batteriesystems bei Einwirkung festgelegter externer Brandbedingungen.
Bewertet den Schutz vor gefährlichen Folgen eines externen elektrischen Kurzschlusses.
Prüft, ob das Batteriesystem anomale Ladebedingungen sicher beherrschen kann.
Bewertet die Schutzmaßnahmen gegen eine übermäßige Entladung der Batterie.
Bewertet die Wirksamkeit der Schutzsysteme, wenn die Batterietemperatur die vorgesehenen Betriebsbedingungen überschreitet.
Sicherheit am ersten Tag sagt nicht aus, wie die Batterie altert
Batteriedegradation ist unvermeidlich. Lade- und Entladezyklen, Temperatur, Betriebsbedingungen, Ladeverhalten, kalendarische Alterung und Batteriechemie beeinflussen, wie viel nutzbare Energie mit zunehmendem Fahrzeugalter verbleibt.
Dies ist der Zweck des UNECE-Rahmens für die Haltbarkeit von Batterien im Fahrzeug.
Schafft einen harmonisierten Rahmen für die Haltbarkeit von Batterien im Fahrzeug bei betroffenen elektrifizierten leichten Fahrzeugen.
Erweitert den internationalen Rahmen für die Batteriehaltbarkeit auf elektrifizierte schwere Nutzfahrzeuge.
Regulatorisch geht es zunehmend darum, ob die Traktionsbatterie mit zunehmendem Alter und steigender Laufleistung des Fahrzeugs weiterhin einen annehmbaren Anteil ihrer ursprünglichen Leistungsfähigkeit bereitstellen kann.
Batteriehaltbarkeit wird zur Anforderung der Fahrzeughomologation
Euro 7 bindet die Haltbarkeit der Traktionsbatterie für betroffene batterieelektrische und extern aufladbare Hybridfahrzeuge unmittelbar in den europäischen Rahmen für die Umweltleistung von Fahrzeugen ein.
Personenkraftwagen — M1
Die betroffene Traktionsbatterie muss den festgelegten Mindestanteil ihrer ursprünglichen Energiekapazität behalten.
Für den späteren festgelegten Haltbarkeitszeitraum gilt ein weiterer Mindestleistungsschwellenwert.
Leichte Nutzfahrzeuge — N1
Betroffene batterieelektrische und extern aufladbare hybride leichte Nutzfahrzeuge unterliegen dem festgelegten anfänglichen Haltbarkeitsschwellenwert.
Die erforderliche Mindestenergieleistung der Batterie gilt auch für den späteren Haltbarkeitszeitraum.
Wie viel der ursprünglichen Batterie steht noch zur Verfügung?
Der Gesundheitszustand – State of Health, SoH – wird zu einem der wichtigsten Begriffe, die Batterietechnik, Fahrzeughomologation, Verbraucherinformation und Lebenszyklusmanagement verbinden.
Vereinfacht beschreibt er den Zustand einer alternden Batterie im Verhältnis zu einem geeigneten Bezugspunkt, etwa ihrer ursprünglichen nutzbaren Energiekapazität.
Die anfängliche Referenzleistung und relevante Parameter der Batterie festlegen.
Batteriemanagementsysteme erfassen Parameter zu Laden, Entladen, Temperatur und Batterienutzung.
Nutzbare Energie und andere Leistungsmerkmale verändern sich mit der Alterung der Batterie.
Die verbleibende Leistung der Batterie wird anhand der anwendbaren Referenz und regulatorischen Methodik bewertet.
Verlässliche Informationen zum Batteriezustand können regulatorische Konformität, Gewährleistungsbewertung, Bewertung gebrauchter Elektrofahrzeuge, Eignung für ein Second Life und letztlich den digitalen Lebenszyklusdatensatz der Batterie beeinflussen.
Von der Produktkonformität zur Lebenszyklusregulierung
Die Verordnung (EU) 2023/1542 erweitert die regulatorische Behandlung von Batterien auf dem europäischen Markt grundlegend.
Für EV-Batterien verknüpft der Rahmen schrittweise technische Leistung mit Umweltinformationen, verantwortungsvoller Materialbeschaffung, CO₂-Fußabdruck, Rezyklatanteil, Kennzeichnung, Konformitätsbewertung, Rückverfolgbarkeit und Entsorgung am Lebensende.
Die Konformität konzentriert sich stark auf Produktsicherheit, elektrische Leistung und Eignung für die vorgesehene Anwendung.
Die Konformität begleitet die Batterie zunehmend von Materialien und Herstellung über Nutzung, Leistung und Second Life bis zum Recycling.
Die Umweltkosten der Batterieherstellung werden messbar
Elektrofahrzeuge vermeiden im elektrischen Betrieb Auspuffemissionen, doch die Herstellung einer Traktionsbatterie erfordert Energie und Materialien. Die EU-Batterieverordnung führt daher einen schrittweisen Rahmen für den CO₂-Fußabdruck von Batterien für Elektrofahrzeuge ein.
Die Lebenszyklusberechnung betrachtet die Umweltauswirkungen der Batterie über festgelegte Phasen, statt nur die Emissionen aus dem Fahrzeugbetrieb zu betrachten.
Gewinnung, Verarbeitung und Aufbereitung von Batteriematerialien tragen zur CO₂-Bilanz über den Lebenszyklus bei.
Zell-, Modul- und Batterieproduktion – einschließlich der im Werk eingesetzten Energie – beeinflussen den angegebenen Fußabdruck.
Lieferketten- und Transportphasen fließen in die Lebenszyklusbewertung der Batterie ein.
Recycling- und Materialrückgewinnungsprozesse sind Teil des umfassenderen Lebenszyklusrahmens.
Chemie, Materialbeschaffung, Fertigungsstandort, Strommix und Produktionseffizienz können die CO₂-Bilanz über den Lebenszyklus beeinflussen.
Eine digitale Identität, die mit der Batterie wandert
Eine der bedeutendsten Neuerungen der EU-Batterieverordnung ist der digitale Batteriepass.
Ab dem 18. Februar 2027 muss jede auf dem EU-Markt in Verkehr gebrachte EV-Batterie über einen elektronischen Datensatz verfügen, der die anwendbaren Anforderungen an den Batteriepass erfüllt.
Informationen zur Identifikation der Batterie, ihres Modells und der relevanten Wirtschaftsakteure.
Relevante Informationen zu Kapazität, Leistung, Zusammensetzung und Haltbarkeit.
Anwendbare Umweltinformationen zum Lebenszyklus können Teil des digitalen Konformitätsdatensatzes der Batterie werden.
Relevante Informationen zu Zusammensetzung und Rezyklatanteil unterstützen Transparenz und Kreislaufwirtschaft.
Informationen zum Batteriezustand verknüpfen das ursprüngliche Produkt mit seinem sich während der Nutzung verändernden Zustand.
Der Pass kann widerspiegeln, ob die Batterie original, wiederverwendet, umgenutzt, wiederaufgearbeitet oder zu Abfall geworden ist.
Diese Verknüpfung schafft neue Anforderungen an Datenqualität, Rückverfolgbarkeit, Zugriffsrechte und die Übereinstimmung zwischen technischen Nachweisen und den der Batterie zugeordneten Informationen.
Der Konformitätsdatensatz muss der Batterie folgen
Die Lebenszyklusregulierung von Batterien hängt von der Fähigkeit ab, eine verlässliche Beziehung zwischen der physischen Batterie und den sie beschreibenden Informationen aufrechtzuerhalten.
Die Batterie arbeitet als Teil des Elektrofahrzeugs und sammelt während der Nutzung Leistungs- und Zustandsinformationen.
Eine Batterie, die für den Fahrzeugantrieb nicht mehr geeignet ist, kann vorbehaltlich der anwendbaren technischen und regulatorischen Anforderungen noch ausreichende Leistungsfähigkeit für eine andere Anwendung besitzen.
Deshalb sind genaue Informationen zum Gesundheitszustand besonders wichtig. Entscheidungen über die weitere Fahrzeugnutzung, Reparatur, Weiterverkauf, Wiederaufarbeitung, Umnutzung oder Recycling hängen zunehmend von verlässlichen Informationen über den Batteriezustand ab.
Batteriekonformität lässt sich nicht mehr von einer einzigen Abteilung steuern
Der wachsende regulatorische Umfang führt dazu, dass die Batteriekonformität zunehmend Homologationsteams mit Batterietechnik, Laboren, Nachhaltigkeitsexperten, Lieferanten, Qualitätsfunktionen, IT-Systemen und Prozessen des Lebenszyklusmanagements verbindet.
Die für die Batterie geltenden Anforderungen an Fahrzeug, REESS, Batterieprodukt, Umwelt und Marktzugang ermitteln.
Das erforderliche Programm zur Sicherheitsverifizierung auf Batterie-, REESS- und Fahrzeugebene festlegen.
Nachweise und Überwachung entwickeln, die den Leistungserhalt der Batterie über die Zeit belegen können.
Festlegen, woher erforderliche Batterieinformationen stammen, wie sie verifiziert werden und wie sie mit der einzelnen Batterie verknüpft bleiben.
Informationen zu Materialien, Komponenten, CO₂-Fußabdruck und Konformität über Batterielieferanten und Fertigungsstandorte hinweg koordinieren.
Die technische und Dateninfrastruktur aufbauen, die zur Unterstützung von Passinformationen, Zugang und Lebenszyklusaktualisierungen erforderlich ist.
Von der Bauteilgenehmigung zur Lebenszykluskonformität
Die Regulierung von EV-Batterien veranschaulicht einen umfassenderen Wandel in Prüfung, Inspektion, Zertifizierung und Fahrzeughomologation.
Das traditionelle Modell konzentriert die Konformitätsnachweise auf den Zeitpunkt, an dem ein Produkt auf den Markt kommt. Das neue Batteriemodell dehnt die Absicherung deutlich weiter aus.
Nachweisen, dass das Produkt die anwendbaren technischen Anforderungen vor dem Markteintritt erfüllt.
Sicherheit, Leistung, Umweltinformationen und Batterieidentität bleiben zunehmend über den gesamten Produktlebenszyklus relevant.
Über die Batteriesicherheit hinaus
Die erste Generation der Regulierung von EV-Batterien konzentrierte sich stark auf ein wesentliches Ziel: sicherzustellen, dass Hochvoltbatterien sicher in Straßenfahrzeuge integriert werden können.
Diese Anforderung bleibt grundlegend, reicht aber nicht mehr aus, um das entstehende Konformitätsumfeld zu beschreiben.
Batteriehaltbarkeit, Gesundheitszustand, CO₂-Fußabdruck, Materialtransparenz, Rückverfolgbarkeit über den Lebenszyklus und digitale Produktinformationen dehnen die Absicherung schrittweise über die ursprüngliche Homologationsprüfung hinaus aus.
Wenn die Batterie während ihres gesamten Lebenszyklus sicher bleiben, ihre Leistung erhalten, ihre Umweltmerkmale offenlegen und eine digitale Identität tragen muss – wo endet dann die Batteriehomologation, und wo beginnt die Lebenszykluskonformität?