Ein neues Forschungszentrum von AVL und der TU Graz namens Battery Safety Center Graz untersucht künftig das definierte Altern von Batterien zur Analyse des Langzeitverhaltens und das Verhalten von geladenen Batterien unter mechanischer Belastung allgemein und bei Unfällen im Speziellen. Dabei sollen Batterien für E-Fahrzeuge gezielt an ihre Belastungsgrenzen geführt werden und dabei Daten zur Sicherheit von zukünftigen elektrischen Energiespeichersystemen generiert werden.

In den Klimakammern am BSCG werden Batteriesysteme während des Lade- und Entladevorgangs geprüft.

In den Klimakammern am BSCG werden Batteriesysteme während des Lade- und Entladevorgangs geprüft. Lunghammer, TU Graz

Der wesentliche Teil der Testinfrastruktur sowie die Gebäudeinfrastruktur selbst kommen von der TU Graz, AVL bringt sich mit drei Klimakammern für elektro-thermische Tests in die Kooperation ein. Insgesamt haben beide Kooperationspartner knapp 9 Mio. Euro investiert, davon alleine 5 Mio. Euro für den Bau und die Grundinfrastruktur.

Zu der bisherigen Forschungspartnerschaft zwischen Industrie und Universität komme die vertiefte Zusammenarbeit mit dem Battery Safety Center beim Institut für Fahrzeugsicherheit dazu, mit dem AVL zum aktuellen Zeitpunkt schon an einem zukunftsweisenden Projekt zusammenarbeite, sagte Robert Fischer, Geschäftsführer Engineering und Technik Antriebssysteme von AVL List. „SafeBattery“ beschäftigt sich mit Themen der Crashsicherheit von Hochvolt-Energiespeichern als integralen Subsystemen im Gesamtfahrzeug.

Auf insgesamt 550 Quadratmetern Laborfläche mit Technikumfeld finden am Battery Safety Center Graz eine elektro-thermische sowie eine mechanische Testumgebung Platz. AVL steuert zur elektro-thermischen Testumgebung drei idente Klimazellen mit je knapp 17 Kubikmeter für elektrische Batterietests bei. „In den Klimakammern können wir Batteriesysteme während des Lade- und Entladevorgangs auf Herz und Nieren prüfen, Bei minus 40 bis plus 90 Grad Celsius“, sagte Jörg Moser vom Institut für Fahrzeugsicherheit und Leiter des neuen Forschungszentrums. Dabei könnten sie die Batterien durch individuell programmierbare Zyklen gezielt altern lassen und bekämen detaillierte Informationen zur Analyse der Batterieperformance. Das wäre unter normalen Bedingungen bei Testfahrten nur sehr schwer bis gar nicht zu bewerkstelligen.

Dabei ist ein Parallelbetrieb der drei Klimakammern möglich. Damit kann die Energie des Entladevorgangs in einer Kammer gleichzeitig zum Laden einer Batterie in einer anderen Kammer verwendet werden – ein Beitrag für eine nachhaltigere und ressourcenschonendere Batterieforschung.

Das Center hat eine Crash-Anlage für geladene Batterien

Zusätzlich zu den Klimakammern sind im Battery Safety Center Graz neue mechanische Testmöglichkeiten gegeben, darunter eine am Institut entwickelte dynamische Crash-Anlage für geladene Batterien. Auf einer Länge von knapp 20 m können – mit einer Maximalgeschwindigkeit von mehr als 100 km/h – zwei Versuchsvarianten gefahren werden: erstens mit einer auf dem Prüfschlitten montierten Batterie, die extrem beschleunigt und abgebremst wird, und damit Kräften bis zum Dreihundertfachen des Batteriegewichts ausgesetzt ist. Und zweitens mit einer am Crashblock befestigten Batterie, die von einem am Prüfschlitten montierten Impaktor (das ist eine feste geometrische Form wie ein Zylinder oder eine Kugel) gezielt getroffen wird.

Auch die Sicherheitseinrichtung des Crashbereiches wurde am Institut entwickelt. Sie besteht aus einem 150 Tonnen schweren und vom Gebäude entkoppelten Crashblock mit integriertem Ventilationssystem. Sensoren erfassen dabei sämtliche relevante Daten über den Zustand der Batterie während einer Versuchsdauer, die teilweise nur wenige Millisekunden beträgt. Mehrere Highspeed-Kameras sowie eine eigens konzipierte Lichttechnik liefern hochaufgelöstes Bild- und Videomaterial zur Analyse des Batteriesystems während des Versuchs.