Daniel Quinger, LION Smart

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Das Münchner Unternehmen LION Smart hat sich in der innerhalb der Batterietechnologie-Szene einen Namen gemacht. Daniel Quinger, Gründer und Geschäftsführer der LION-Gruppe, spricht im Interview über seine Batterieprojekte, fliegende Scheunentore und was die Erdölindustrie mit seinem Batteriepatent zu tun hat.

Dieser Beitrag ist zuerst in eMobilJournal 02/2018 erschienen.

Herr Quinger, Sie haben LION Smart noch während Ihres Studiums mit Ihren Kommi­litonen Michael Geppert und Tobias Mayer gegründet. Wie sahen die Anfänge aus?

Kennengelernt hat sich das Gründerteam vor etwas mehr als zehn Jahren bei einem Elektrofahrzeug-­Projekt der TU München, dem Vorgängerprojekt des heutigen Fahrzeugs Mute / Visio.M. Im Zuge des ­Projekts haben insgesamt dreißig Studenten und ­Doktoranden ein Elektroauto entwickelt und um­gesetzt. Wir drei Gründer haben zusammen an den ­Batterien für das Autoprojekt gearbeitet, bevor wir 2008 die Firma LION Smart gründeten.

Die Gründungsidee war damals, Testdienstleistun­gen anzubieten. Die Idee ist aus dem Problem heraus entstanden, dass große Batterien ein hohes Gefahren­potenzial bergen und wir die Batterie erst einmal tes­ten wollten, bevor wir sie einbauen und durch Fehler an der Batterie womöglich die Arbeit unserer Kommi­litonen in Flammen aufgegangen wäre. Bei dem Ver­such, hierfür eine geeignete Testeinrichtung zu finden, waren wir sehr erstaunt, festzustellen, dass es keine Möglichkeit gab, ein gesamtes Batteriesystem testen zu lassen. Aus dieser Erkenntnis heraus ist dann letzt­endlich LION Smart entstanden – ausgerechnet im Jahr der Wirtschaftskrise. Wir haben daher erst einmal auf einem Bauernhof angefangen und dort ein Testlabor eingerichtet. Glücklicherweise war der Landwirt als ehemali­ger Sprengmeister entspannt, denn bei dem ein oder ande­ren Versuch ist uns auch schon mal ein Scheunentor um die Ohren geflogen.

Bald haben Sie aber auch eigene kunden­spezifische Batterieprojekte entwickelt und Prot­otypen gebaut.

Es kamen schnell auch Kunden, die nicht nur Tests durchführen lassen, sondern auch Batterien in Auftrag geben wollten. So ist der Prototyping-Bereich schon früh parallel zur reinen Testdienstleistung entstanden. Im Prototyping-Bereich bauen wir für eine große Band­breite an Kunden aus verschiedenen Industriezwei­gen Batteriesysteme – inzwischen auch unser eigenes ­Batterie-Management-System (BMS).

Wir arbeiten von Anfang an mit LINEAR Technology (heute Analog Devices) zusammen, die im BMS-Bereich der größte Chip-Hersteller und Weltmarktführer sind. Wir sind sehr dankbar für die Unterstützung, die wir bis heute von diesem großen Unternehmen erhalten. Auf der Hannover Messe 2016 waren wir auf dem Messe­stand von LINEAR Technology mit unserem BMS ver­treten. LINEAR stellte dort ein Projekt mit Dust-Chips vor, das man sich im Prinzip wie ein Wireless-LAN vor­stellen kann. Das Besondere an diesem sogenannten Mesh-Netzwerk ist jedoch, dass jeder Netzwerkteil­nehmer als Router fungieren und die Signale an andere ­Teilnehmer weiterleiten kann, bis das Datenpaket seine Zieladresse erreicht hat. Das System kommt eigentlich aus dem Industrial IoT-Bereich, in dem es darum geht, kabellose Sensoren in Fabriken, die sehr weitflächig ver­teilt sind, aufzubauen und robust zu betreiben.

Noch auf dem Messestand hatten wir mit den Kol­legen von LINEAR die Idee, das Prinzip auf Batterien zu übertragen, weil man sich damit einige Kabel und ­Stecker in der Batterie sparen kann, die ohnehin feh­leranfällig sind. Auch die Möglichkeit, intelligente Batterie­module darzustellen, hat uns fasziniert. Weil man nicht mehr via Kabel arbeitet, sondern über Funk mit dem Batteriemodul kommunizieren kann, lassen sich so interaktive Fertigungskonzepte realisieren, bei de­nen die Fertigungsmaschine kontaktlos Daten mit dem Produkt austauscht. Man kann beispielsweise auch eine Diagnose-Software auf die Batterie spielen und dann end-of-­line einen finalen Softwarestand aufspielen, um die ­Produktionsprozesse zu monitoren und eventuelle ­Fehler in der Produktion frühzeitig zu erkennen.

Schnell war klar, dass wir das in einem Auto um­setzen müssen. Wenn wir das als Modell nur auf dem Schreibtisch entwickelt hätten, hätten Kunden aus der Autoindustrie unser Konzept zurecht als „Jugend forscht“-Projekt abgetan. Also haben LINEAR Techno­logy und wir in Zusammenarbeit mit der Firma Kreisel Electric aus Österreich unser Batteriekonzept Wireless BMS 2016 aufgebaut. Das Gesamtprojekt mit der In­tegration in einen BMW i3 haben wir dann innerhalb von nur fünf Monaten realisiert und auf der Electro­nica 2016 präsentiert (siehe Bild 1). Natürlich war es spannend, ob wir das in der kurzen Zeit stemmen kön­nen; aber da wir sonst aus Geheimhaltungsgründen sehr ­selten unsere Arbeit der Öffentlichkeit präsentie­ren können, war das Team extrem motiviert und hat es letztendlich trotz der knappen Zeit geschafft.

1 LION Smart Electronica BMWi3

Bild 1: LION Smart stellte das Wireless BMS im Jahr 2016 auf der Electronica in einem BMW i3 vor. (Quelle: LION Smart GmbH)

Auf dem 3M-Fachforum „Faszination Elektro­mobilität“ im vergangenen Dezember haben Sie erste Details zum neuen LION Smart LIGHT Battery Konzept vorgestellt. Wie kann man sich die Entwicklung eines solchen Kon­zepts vorstellen?

Bei den Batterien, die wir bisher für das Prototyping eingesetzt hatten, gab es einige ungelöste technische Aspekte. Ziel unseres Unternehmens ist es aber unseren Kunden dabei zu helfen, mit ihren Produkten die ­Serienreife zu erlangen. So haben wir, als wir das Wireless BMS 2016 ent­wickelt hatten, parallel auch ein „Stealth-Projekt“ gestar­tet. Wir wollten Batterie-Architektur noch einmal ­völlig neu denken. Bisher sind Batterien immer sehr ähnlich aufgebaut. Viele optimieren nur das ­bestehende Sys­tem, weil es schon seit mehr als 20 Jahren verwendet wird. Wir aber wollten ganz neue Wege gehen und versuchen all die Aspekte anzugehen, die uns als Inge­nieure seit jeher an der Architektur heutiger Batterie­systeme gestört haben. Dafür haben wir uns ganz klare Ziele gesetzt und wirklich sehr harte Anforderungen definiert. Das hört sich deutlich leichter an, als es tat­sächlich ist, da man einfach betriebsblind wird, Dinge als gegeben hinnimmt und nicht mehr hinterfragt.

Welche Zielsetzungen waren das?

Erstens wollten wir nicht, dass die Dichtungen sich direkt an den Zellen befinden und haben daher ent­schieden, dass wir das Modul komplett fluten. Das hat den Vorteil, dass wir so nicht mehr wie in der ­Wireless-i3-Batterie knapp 10.000 Dichtstellen, son­dern tatsächlich nur noch maximal 110-120 Dichtun­gen haben. 100 Dichtungen kann ich gut absichern in der Produktion – bei 10.000 Dichtungen pro Batterie­system ist die Prüfung mit zusätzlichem Ausschuss ein Albtraum für jeden Ingenieur.

Zweitens wollten wir wirklich alle Kabel ­eliminieren. Das ist uns gelungen, indem wir die Kühlflüssigkeit als Datenträgermedium benutzt und auf eine soge­nannte Einzelzell-BMS-Architektur gesetzt haben. Das heißt also, wir schicken optische und akustische Sig­nale durch die Kühlflüssigkeit und haben eine Elek­tronik, die Spannung und Temperatur pro Zelle einzeln überwacht. Heute hat man immer eine Gruppe von Zel­len, normalerweise zwölf Stück, die als Elektronikein­heit von einer Platine überwacht werden und wo man entsprechend die Kabel hinführt. Um diesen ganzen Kabelweg loszuwerden, sind wir dahingehend einen Kompromiss eingegangen, dass wir pro Zelle eine eigene Elektronik in Kauf nehmen, die aber dafür sehr einfach gehalten ist. Das heißt diese Platine wird dort, wo die Zellen miteinander verbunden werden, gesteckt – fast wie man es von einer Steckdose kennt. Die Zellen werden also in ihren Rahmen gesteckt, die Elektronik auch und dann wird beides aneinanderge­fügt. Das ist dann auch von der Fertigung her ein sehr einfacher Prozess.

4 LIOn Smart 3M Fachforum

Bild 4:Daniel Quinger präsentiert das LION Smart Light Battery Konzept auf dem 3M-Fachforum „Faszination eMobilität“ im ­Dezember 2017. (Quelle: LION Smart GmbH)

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