Ex BACS 
BACS als ATEX zertifiziertes Produkt!

Lange Zeit wurde BACS in explosionsgefährdeten Bereichen als „Notlösung“ verwendet, da keine ATEX-Version von uns angeboten wurde. Der übliche Preisaufschlag von Faktor 4-5 hat viele Kunden abgeschreckt und die Nachfrage nach ATEX war gering.

Das Sicherheitsniveau von BACS ist jedoch bereits in der Standardausführung auf höchstem Niveau, allerdings nicht ATEX zertifiziert. Das Vertrauen in BACS ist aber teilweise so hoch, dass sich einige BACS-Kunden entschieden haben es in einer ATEX-Zone einzusetzen – auf eigenes Risiko.

BACS ist eines der wenigen Systeme am Markt, welches gefährliche Situationen erkennt und sie bis zu einem gewissen Grad automatisch verhindern kann - es kann jedoch nicht garantiert werden, dass nicht doch entzündliche Atmosphären durch H2-Gas entstehen, die aus überladenen Akkus resultieren.

Grafik: Das Prinzip des Ablaufs  eines Thermal Runaways bei Batterien - Mit BACS wird die Erhitzung erkannt und das System versucht die Ereigniskette zu unterbrechen oder zu verlangsamen, so dass bevor der kritische Punkt für ein thermisches Durchgehen erreicht ist der Anwender den Batterietrenner öffnen kann oder dies automatisch durch den GXRAUX  auslösen lässt.

Die Aufgabe von BACS ist es selbstverständlich dieses Ausgasen durch Balancing zu verhindern, um erst gar nicht eine explosive Atmosphäre entstehen zu lassen. Sollte dieser Fall aber trotzdem eintreten, muss das BACS-System sofort Alarm geben und sich im Notfall selbst vom Akku trennen, um eine Überhitzung und einen Funkenschlag zu vermeiden. Genau das ist eine der Kernkompetenzen von BACS – aber macht es nicht automatisch ATEX-zertifiziert!

Der Anwender von Batterien steht heute stark unter dem Eindruck, dass Batterien eine „brandgefährliche“ Angelegenheit sind. Batteriebrände sind heute jedem Anwender aus den Elektrofahrzeugen bekannt. Dieser negative Eindruck wurde insbesondere durch die neuen Batterietechnologien mit Lithium verstärkt. Dabei wird oft übersehen, dass die eigentliche Brandursache die Lithium-Zellen selbst sind und nicht die Elektronik in der Umgebung.

Bei Bleibatterien ist das Risiko eines Brandes per se deutlich geringer als bei Lithium. Hier besteht allerdings tatsächlich die Gefahr, dass bei einem unerkannten Batterie- oder Ladeproblem, viele Nasszellen (egal ob Blei- oder andere Chemiearten) anfangen können Wasserstoff-Gas abzugeben, welches sich mit der Umgebungsluft zu einer explosiven Atmosphäre vermischt. In dem Fall „brennt“ nicht die Batterie selbst wie bei Lithium, es ist aber eine explosive Atmosphäre entstanden, in der eine Elektronik einen Funken erzeugen könnte.

Natürlich ist dies ein „Missstand“ der von einem BMS verhindert werden sollte (z.B. mittels Balancing), jedoch zumindest erkannt und gewarnt werden muss. Gerade für diesen Zweck liefern die meisten BMS entsprechende Daten, wobei auch H2-Sensoren eingesetzt werden, um solche H2-Gas-Austritte frühzeitig zu erkennen und dann reagieren zu können. Eine (automatische) Abschaltung der Ladeeinrichtung (Batterietrenner) oder Einschalten einer Belüftung durch BACS kann bei einer solchen Situation die Gefahr drastisch entschärfen.

BACS-Sicherungsmaßnahmen vor Batteriebränden im Detail:

BACS kann mittels Balancing oft verhindern, dass einzelne Batterien „gekocht“ werden und Wasserstoffgas entweicht. Beim Eintritt einer solchen Situation würde sich BACS durch das Auslösen der Sicherungen selbst vom Akku abtrennen und Alarm auslösen, bevor sich kritische Mengen von Wasserstoffgas angesammelt haben.

BACS hat viele einzigartige Sicherheitsmerkmale die bei den Batterie Monitoring Systemen der Wettbewerber fehlen:

Hochspannungssicherungen mit automatischer Auslösung und Abschaltung des BACS-Moduls von der Batterie bei Eintritt eines Fehlers:
Überspannung oder Polaritätswechsel an einer defekten Batterie ist immer gefährlich und führt zu einer Überhitzung der Batterie. Doch zuerst überhitzt der Sensor, der an der defekten Batterie angeschlossen ist. Um dies zu verhindern, wird das BACS-Modul bei Erkennen des Batteriefehlers durch aktives Auslösen der Versorgungssicherung automatisch von der Batterie getrennt. Dies hat zur Folge, dass die Abschaltung des Balancings für alle anderen Module im System erfolgt, auch für die, die gerade nicht betroffen sind. Dies führt zu einem „General-Alarm“, der an den Anwender weitergeleitet wird. Dieser kann dadurch reagieren und weiteren Schaden abwenden.

Höchste Betriebssicherheit bei den Sicherungen:
Die beiden BACS-Sicherungen sind weit entfernt von der Leiterplatte des BACS-Moduls installiert. Sie befinden sich innerhalb des Messkabels, sind mit Kleber abgedichtet und befinden sich in einem Schutzmantel. Dies verhindert einen Lichtbogen im Fehlerfall und jegliche Funkenbildung beim Auslösen der Sicherungen.

Höchste Betriebssicherheit bei den Steckverbindungen:
Einsatz von stabilen Steckverbindungen auf der Hochspannungsseite (Messkabel zum BACS-Modul), um ein unbeabsichtigtes Lösen der Verbindung und die damit verbundene Gefahr eines Funkens zu verhindern.

Mehrfache galvanische Trennung:
BACS besitzt eine galvanische Trennung zwischen der Hochspannungsseite (zur Batterie) und der BACS-Kommunikationsseite mit Niederspannung (12 Volt) mit entsprechender Reduzierung des Risikos der Funkenbildung.

Balancing-Überwachung:
BACS überwacht die sichere Funktion des Balancing auch ohne funktionierende Verbindung zum BACS WEBMANAGER. Bei einer Fehlfunktion und Überhitzung, z.B. bei einem Komponentenausfall, schaltet das BACS-Modul die Balancing-Funktion automatisch ab, lange bevor eine kritische Temperatur erreicht wird.

Externe Sensoren und Reaktoren:
Externe Sensoren können in BACS integriert werden, so dass bevor ein Notfallzustand eintritt eine automatische Reaktion erfolgen kann. Gassensoren in Verbindung mit Schaltrelais-Logikkarten (GXRAUX, CONRAUX) sorgen für eine automatische, komplette Abschaltung (Not-Aus) des gesamten BACS-Systems oder aller anderen elektrischen Geräte in der betroffenen Umgebung und ermöglichen damit eine Spannungsfreischaltung und somit Eliminierung eines eventuell aufgebauten Zündpotentials.

Aufgrund dieser technischen Eigenschaften von BACS haben sich viele Anwender aus der Öl- und Gasindustrie für den Einsatz von BACS in explosionsgefährdeten Bereichen entschieden, obwohl dafür keine Zertifizierung vorliegt.

Solch hohe Sicherheitsstandards wie bei BACS sind nicht bei allen BMS-Systemen der Fall: Ein BMS ist nicht selten als Auslöser für einen Brand in Batterieräumen bekannt, schlichtweg weil es lediglich „Monitoring“ betreibt, also nur alarmiert, nicht aber Gegensteuern kann. Im Falle eines Problems muss der Anwender dies registrieren und dann selbst reagieren, sonst kommt es unweigerlich zu einer Kettenreaktion bei der am Ende das BMS den Zündfunken liefern könnte der eine Explosion auslöst. Nicht umsonst sind im Markt Battery Monitoring Systeme ohne solche Sicherungsmaßnahmen als „gefährlich“ bekannt, wenn diese nicht überwacht werden! Aus dem Grund sehen wir ein Battery Management System gegenüber einem Monitoring System als überlegen an - nur ein Management System kann eine solche Situation eigenständig verhindern.

Dennoch: Es ist nicht auszuschließen, dass trotz aller Sicherungsmaßnahmen es zu einem Funken kommen könnte – daher haben wir uns entschlossen ein ATEX zertifiziertes Produkt sowohl für Zone 1 als auch Zone 2 anzubieten:

Produktankündigung !
BACS ATEX zertifiziertes Modul der Gerätegruppe II für die Zone 1 oder Zone 2

Mit dem Einsatz eines nicht ATEX-zertifizierten Produktes in explosionsgefährdeten Bereichen bewegen sich Kunden, die ein solches Produkt einsetzten, in einem riskanten Bereich und Handeln auf eigenes Risiko. Wenn es sich um den Einsatz in der Öl- und Gasindustrie handelt werden Produkte mit unterschiedlichen ATEX-Zertifizierung benötigt, manchmal aber auch ohne Zertifizierung. Welche Art der ATEX-Zonen 0,1,2, bzw. ob ATEX nicht benötigt wird hängt von der Gefahrenhäufigkeit und Wahrscheinlichkeit ab. In einigen kritischen Bereichen reicht es oft aus, Produkte für die ATEX-Zone 2 zu verwenden, weil hier die Existenz von entzündlichen Atmosphären nicht ständig vorhanden ist. Die Auswahl ob Zone 1 oder Zone 2 oder kein ATEX sind ausschlaggebend für die Kosten eines solchen Produktes.

Ab Oktober 2023 bieten wir nun BACS für die ATEX-Zone 2
und ab Ende des Jahres auch für die ATEX-Zone 1 an!

Die bewährten BACS C Module der Generation 3 werden seit 2010 gebaut und wurden mehr als 3 Millionen Mal verkauft. Diese Module sind nun mittels eines speziellen Gehäuses und Spezialkabeln für ATEX zugelassen. Dieses neue BACS-Produkt ist als Gerät der Gruppe II zertifiziert und kann in den Zonen 1 oder 2 bzw. 21 oder 22 eingesetzt werden. Als Schutzart wird eine druckfeste Verkapselung nach IEC60079-1 verwendet. Das Gerät ist für die Gasgruppe IIC (Typisches Gas: Wasserstoff) bzw. für leitfähige Stäube wie Metallstaub oder kohlehaltigem Staub spezifiziert. Das Modul lässt sich der Temperaturklasse T5 – bis 100°C zuordnen.

Bild: C20ex3/C30ex3/C40ex3 - Abmessungen/Material: Breite 190mm * Höhe 146mm, Gewicht (mit 3 Modulen) 3400g. Lichtgraues kupferfreies Aluminium, Glassichtfenster für LED-Kontrolle. Verfügbar als Gerät für die ATEX-Zone 1 oder Zone 2: Einsatz in Regionen mit häufiger oder gelegentlicher Kontaminierung mit explosionsfähigen Gasen und Stäuben und Temperaturen bis 100°C 
ATEX Codes:
Zone 2: II 3G Ex dc IIC T5 Gb bzw. II 3D Ex tc IIIC T100°C Db
Zone 1: II 2G Ex db IIC T5 Gb bzw. II 2D Ex tb IIIC T100°C Db

Bis zu 3 BACS-Module befinden sich in dem ATEX-Gehäuse (Standardlieferumfang). Die 3 BACS C Module werden auf einer im Gehäuse verankerten Basisplatine geliefert und sind bereits ab Werk untereinander verbunden. Sämtliche Batterie-Messkabel (je 1.5 m lang) werden gasdicht herausgeführt. Im Messkabel der Minusleitung ist ein Temperatursensor im Kabelschuh verbaut, daher ist das Minuskabel geringfügig dicker als das Pluskabel. Auf der Basisplatine befinden sich 6 Hochspannungssicherungen (die sonst in den Messkabeln verbaut sind) die nun einfach austauschbar sind. Im Reparaturfall kann jedes BACS-Modul einzeln von der Basisplatine abgelöst und durch ein neues ersetzt werden.

Alle 3 Module zeigen mit den LEDs nach oben, so dass man durch die Scheibe im Gehäuse deren Betriebszustand direkt einsehen und bei der Programmierung der Adressen den Adressierungsschalter einfach erreichen kann. Die Batteriemesskabel sind verfügbar mit Ringkabelschuhen M5, M6, M8, M10 oder M12. Alle Kabel sind halogenfrei und für die Verwendung in explosionsgefährdeten Bereichen geeignet.

Die Abmessungen in den nachfolgenden Zeichnungen sind in Millimeter. Die Gesamthöhe beträgt 146mm. Die Form ist quadratisch, somit ist die Breite über alle Seiten gleich und beträgt 190 mm.

Montage und Inbetriebnahme

Für die Befestigung in der Nähe der Akkus sind 4 Bohrungen im Gehäuse vorhanden. Das Gehäuse hat einen Erdungspunkt M6 um statische Aufladungen abzuführen. Diese Erdleitung ist nicht im Lieferumfang enthalten und muss bauseitig bereitgestellt werden.

Für die Inbetriebnahme wird der Gehäusedeckel vom Installateur geöffnet. Das BACS Buskabel zum nächsten 3er Modul muss bauseitig vom BACS-Installateur bezüglich der Länge ausgewählt und montiert werden. Dafür liefert jedes Cxxex3 Modul 2 Stück EX zugelassene Kabeldurchführungen (rechts und links) für die Durchführung je eines BACS-Buskabels je Seite mit. Der Monteur führt das BACS Buskabel der gewünschten Länge hindurch und verschließt die Kabeldurchführung. Danach erfolgt die Adressierung aller 3 Module.

Sobald alle Module installiert und adressiert wurden und die Kommunikation mit dem BACS-Webmanager einwandfrei funktioniert, werden alle Gehäusedeckel wieder zugedreht und sind damit gasdicht verschlossen. Damit ist die Inbetriebnahme beendet.

Die ATEX-Version mit 3 Modulen gibt es als „C20ex3“ für 12V, „C30ex3“ für 6V und als „C40ex3“ für 1.2-2V Akkus jeglicher Chemieart.

Der Reseller-Preis beträgt für autorisierte BACS-Händler 
595,-€/Stück für Zone 2 - Kostenaufwand von 198,- € je Akku  
697,-€/Stück für Zone 1 - Kostenaufwand von 233,- € je Akku  
Damit ist dieses Produkt preislich in der Zone 2 voll wettbewerbsfähig mit anderen Produkten dieser Art auf dem Markt und besitzt in Zone 1 ein Alleinstellungsmerkmal!

OEM-Kunden erhalten einen zusätzlichen Rabatt entsprechend ihrer Vertragsstufe oder ihres Rahmenvertrages.

Nachrüstbar bei bestehenden Anlagen!

Durch das Plug-and-Play-Design der neuen ATEX-Lösung können bestehende BACS-Installationen einfach und intuitiv ohne großen Aufwand auf ATEX "aufgerüstet" werden. Das ATEX-Gehäuse und die dazugehörigen Kabel können in einer "unbestückten“ Version geliefert werden - nach der Installation müssen die bestehenden Systemmodule nur noch in die einzelnen ATEX-Gehäuse "eingesteckt" und entsprechend angeschlossen werden.

Auf diese Weise muss Ihr Kunde seine bestehende BACS-Investition nicht opfern oder wegwerfen, um die ATEX-Zertifizierung zu erreichen!

Das BACS-System ist als ATEX-Variante noch sicherer und robuster geworden und mit mehr als 3 Mio. Modulen im Feld das erfolgreichste und zuverlässigste System am Markt.

Wir nehmen erste Bestellungen entgegen! Ab Oktober 2023 werden wir die ersten Lieferungen aus unserer Produktion erhalten, allerdings maximal 400 Stück pro Monat, bis wir unsere Kapazitäten ausbauen können. Wenn Sie heute bestellen, werden Sie aus der ersten Charge noch dieses Jahr beliefert! Unsere Kollegen vom Vertrieb erwarten ihre Anfragen unter sales@generex.de (EMEA und Südamerika) und sales@generex.us (USMCA - Nord und Mittel Amerika).