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Trotz Halbleiter-Engpass
sofort lieferbare Lagerartikel

Ingenieurbüro Koch

"Wir finden seit mehr als 35 Jahren in Bürklin Elektronik den idealen Bauteil- und Werkzeugpartner für unsere Testsysteme"

Das Ingenieurbüro Koch ist seit seiner Gründung 1986 auf Testsysteme spezialisiert.
Seither kauft Gründer Georg Koch einen Großteil seiner Werkzeuge und Bauteile bei Bürklin Elektronik.

Seit mehr als zehn Jahren machen Batteriezellentestsysteme den Großteil des Portfolios des Ingenieurbüros aus. Gestartet wurde zunächst mit Rundzellenadaptern. Inzwischen sind auch Koch-Pouchzellenadapter-Systeme und Module bei einer Vielzahl namhafter Kunden in Batterieherstellung, -konfektionierung und Elektromobilität im Einsatz. Der Diplom-Ingenieur hat jedes dieser individuellen und extrem hochwertigen und robusten Batterietestequipments zusammen mit seinem Sohn selbst entwickelt. Das Portfolio des Ingenieurbüros passt sich beständig den Marktbedürfnissen an.

Entscheidend für die Zusammenarbeit mit Bürklin Elektronik war dabei für Koch das sehr große und vollständige Sortiment des Distributors zusammen mit der schnellen Verfügbarkeit, sowie dessen konstant hohe Qualität von Markenherstellern. „Seien es passive Bauteile, Halbleiter, hochtemperaturfeste Litzen und Kabel, Gehäuse, Stecker und Buchsen, Polklemmen und Handwerkzeuge - Zangen, Lötwerkzeuge.... - fast alles ist in kleinen Mengen und äußert zuverlässig am nächsten Werktag lieferbar - das ist wichtig für uns, um unsere Entwicklungen vorantreiben und sehr individuell auf Kundenbedürfnisse reagieren zu können,“ so Koch.

Hinzu kommen fachkundige Beratung und ein hervorragender Service beim Bedarf an Sonderlösungen oder bei speziellen Anforderungen. Jüngstes Beispiel – die demontierbare Polklemme. Während der Polklemmen-Hersteller großen Wert darauf legte, dass der isolierte Kopf unverlierbar ist und diesen daher aufbördelte, sorgte das beim Batteriezelladapter für großen zusätzlichen Aufwand; es wären Adapterkabel benötigt worden, da die standardmäßig an den Kabelsätzen der Batterietestgeräte mitgelieferten Ringkabelschuhe nicht auf die Polbuchsen des Systems montiert werden konnten. Bürklin Elektronik nahm Rücksprache mit dem Hersteller SKS/Hirschmann und binnen weniger Tage kam das Feedback, dass die Klemmen auch mit abschraubbaren Köpfen hergestellt und geliefert werden könnten.

Das Problem war nachhaltig gelöst – und das selbst für kleine Stückzahlen. Seitdem bezieht das Ingenieurbüro Koch speziell angefertigte Polbuchsen über Bürklin Elektronik. Einziger Wermutstropfen sind etwas längere Lieferzeiten, da die Klemmen speziell in eigenen, zugegebenermaßen kleinen Losen, angefertigt werden.

Jährlich verlassen einige hundert Batteriezelltestadapter die interne Werkstatt von Koch in Unterschleißheim bei München – und auch in ähnlichen weiteren Fällen hat Bürklin Elektronik immer wieder Anteil daran, dass die Koch-Markenversprechen Flexibilität und Robustheit nachhaltig eingehalten werden können. – Denn Layout der Koch-Systeme und Umsetzung sind sehr individuell: Die Einheiten sind in Modulen von bis zu zehn Adaptern auf einer Platte montiert. Durch die Inhouse-Fertigung mit Hilfe eines selbst entwickelten 3D-FDM-Druckers für die hier benötigten speziellen technischen PC -Kunststoffe sind auch Sonderlösungen beispielsweise für Sonderzellgrößen, Knopfzellen oder höhere Ströme problemlos umsetzbar.

Die Kontaktierung der Zellen erfolgt über gefederte Kontakte aus vergoldetem Berillyum-Kupfer. Die Messung erfolgt den höheren Stromstärken geschuldet über vier statt bisher zwei Prüfkontakte per Pol sowie bei beiden Systemen einen Sense-Kontakt. Im Unterschied zur Standard-Ausführung der bisherigen Rundzellenadapter können nun Zellen von 18 bis 46 statt wie früher 14 bis 30 mm Durchmesser sowie 0-120 statt wie früher 30-80 mm Länge geprüft werden.

Spezialadapter für Zellen mit 160 mm Länge, 66 mm Durchmesser und vorstehenden Gewindebolzen
Spezialadapter für 4695er-Zelle mit einseitiger Kontaktierung
High-Power-Adapter mit demontierbaren Polklemmen

Der Anschluss an das Testsystem ist mittels Polklemmen realisiert. Der max. Dauerstrom für die Tests liegt bei 50 Ampere, der Maximalstrom für bis zu zehn Minuten bei 63 Ampere. Alternativ kann der Anschluss an das Testsystem mit Sicherheitslaborbuchsen erfolgen, wie sie auch bei der Standardlösung für Zellen bis 30 mm Durchmesser und 80 mm Länge eingesetzt werden. Der maximale Strom reduziert sich dann auf 32 A. Durch den modularen Aufbau ist es möglich, bis zu 10 Messkanäle mechanisch zu einer Baugruppe zu verbinden, was zu hoher Stabilität beim Bestücken der Adapter führt. Bei den Pouchzellen liegt die Maximalgröße derzeit bei 220 x 270 mm, der maximaler Dauerstrom bei 100 Ampere. Größere Zellabmessungen und Ströme sind auf Anfrage möglich.

Gefragt nach dem besonderen Know-how das für Entwicklung und Konstruktion der Testadapter erforderlich ist, betont der erfahrene Entwickler mit mehr als 30 Jahren Berufserfahrung im Batterieumfeld, eine ganze Reihe von Punkten: Das eine sei die Erfahrung mit den Testumgebungen in denen die Adapter zum Einsatz kommen, der zu der modularen Bauweise geführt hat. Der andere die 3D-Drucktechnik. Dieser wäre ohne die Expertise aus dem 3D-Modellbau in Sachen Freiflächenkonstruktion von Christian Koch, dem Sohn des Adapter-Entwicklers und ebenfalls Ingenieur, nicht möglich gewesen. Denn um die heutige Flexibilität erreichen zu können, erfolgte ab 2018 eine schrittweise Umstellung von gefrästen auf 3D-gedruckten- und lasergeschnittene Teile. Dabei galt es, die hohen Anforderungen an mechanische Stabilität bei gleichzeitig hoher thermischer Belastung zu erfüllen, was mit hochwertigen technischen Kunststoffen nun gut gelungen ist. Ein Standard-3D-Drucker war hierzu jedoch nicht in der Lage. Nötig sind eine Filamenttrocknung für den 1,75 mm starken Faden, ein kontrolliert beheizter Druckraum, ein spezielles Material für das Druckbett, sowie ein Heizund Kühlsystem für den Druckkopf, der das Filament innerhalb einer eng definierten Temperaturzone mit 200 Grad Unterschied auf 15 mm Strecke aufschmelzen muss. Um all dies zu erreichen waren eine Vielzahl von Versuchen und Optimierungsschritte nötig.

Ausführung Standard High-Power
Abmessungen 296 / 62 / 85 mm 296 / 62 / 92 mm
Elektrischer Anschluss Sicherheitslaborbuchsen oder Polklemmen Polklemmen
Anzahl Prüfkontakte je Pol Strom: 2
Sense: 1
Strom: 4
Sense: 1
Durchmesser der zu prüfenden Zelle 14 - 30 mm 18 - 46 mm
Minimaler Kopfdurchmesser der zu prüfenden Zelle 5 mm 7,5 mm
Länge der zu prüfenden Zelle 30 - 80 mm 0 - 120 mm
Maximaler Dauerstrom bei Tu = 25 °C (Kontaktfläche Cu blank) 25 A 50 A
Maximaler Strom für 10 Min. bei Tu = 25 °C (Kontaktfläche Cu blank) 30 A 63 A
Maximale Umgebungstemperatur ohne elektrische Belastung 85 °C 85 ° C

Auch elektrisch waren umfangreiche Untersuchungen der Strombelastbarkeit erforderlich, um optimalen Typ und Anzahl an Prüfnadeln und deren Anordnung zu ermitteln. Mindestens ebenso wichtig ist die Optimierung der Stromverteilung zwischen den Prüfnadeln. Und die Adapter benötigen zudem ein gutes Wärmemanagement, damit die Prüfnadeln nicht zu heiß werden und nicht, so Koch „den Kunststoff des Trägers von innen aufschmelzen“

Bei den Pouchzellen kommen noch einige weitere Aspekte hinzu: Unterschiedliche Materialien der Zellen bzw. Ableiter bei Pouchzellen erfordern ebenfalls hohes Augenmerk und haben Einfluss auf Kontakte und Anordnung der Prüflinge. Fehlen noch die prismatischen Zellen? Hier ist die Mechanik etwas anders und die Zellen sind sehr groß, die Ströme mit bis zu 300/400 A sehr hoch. Natürlich ist es, laut Georg und Christian Koch möglich auch hierfür Batterietestadapter zu bauen, stand bis jetzt aber nicht im Fokus der Anwender. Der liegt derzeit eher auf der Zellgröße: Pünktlich zur Ankündigung von TESLA und anderen Automobilherstellern ab sofort größere Rundzellen zu testen und zukünftig vermutlich zum Einsatz bringen zu wollen, gibt es von Koch die entsprechende erste High-Power Version der Rundzellen-Testadapter. Mit dieser können auch die angekündigten neuen, großen Rundzellen mit bis zu 120 mm Länge und 46 mm Durchmesser einzeln oder parallel im Messschrank sicher und präzise getestet werden. Woher ein Großteil der Werkzeuge und Bauteile kommt, ist bekannt.

Kontakt
Ingenieurbüro Koch
Dipl.-Ing. (FH) Georg Koch
Tel.: +49 (0)89-22530086
ingenieurbuero@koch-ush.de
ibk-ush.com