Standardisierung der Prüftechnik für Batterien

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Lithium-Ionen-Batterien für Elektrofahrzeuge müssen während der Herstellung, vor dem Einbau ins Fahrzeug und auch nach der Außerbetriebnahme auf Herz und Nieren geprüft werden. Dabei sollen z. B. schon frühzeitig mögliche Produktionsfehler in den Batteriezellen oder Probleme beim Balancing, beim Thermomanagement oder im mechanischen Aufbau gefunden werden. Batterietest werden auf Zell-, Modul-, Pack- oder Fahrzeugebene durchgeführt. Bei den Performancetests wird die Leistungsfähigkeit, Ruhespannung oder entnehmbare Energie einer Batterie geprüft. EMV-Tests sollen sicherstellen, dass die Hochvoltbatterie andere elektronische Systeme im Elektrofahrzeug nicht stört. Alterungstests zielen darauf a, die Abnahme der Kapazität über den Nutzungszeitraum der Energiespeicher zu bewerten. Zu den gängigen Tests gehören auch Umweltsimulationen und verschiedene thermische Tests. Um die Crashsicherheit der Energiespeicher zu prüfen, werden auch sogenannte zerstörende Abuse-Tests durchgeführt. Hier gibt es verschiedene Testszenarien wie z. B. Nageltests oder gezielte Überladung oder mechanische Überlastung. Ziel ist es, die Batterie hinsichtlich ihrer Sicherheit zu prüfen und das Auslösen eines Thermal Runaway im Betrieb zu verhindern. Denn das thermische Durchgehen einer Lithium-Ionen-Batterie löst katastrophale, schwer zu löschende Brände aus.

Ein Prüflabor muss sich beim Batterietest recht viel einfallen lassen, denn noch gibt es keine Standards für den Bau von E-Auto-Batterien und die Systeme sehen von Automobilhersteller zu Automobilhersteller anders aus. Auch gibt es eine Vielzahl an Normen und Prüfvorschriften zu beachten, die aber auch noch nicht vollständig verankert sind, weder auf nationaler noch auf EU-Ebene. Gerade beim Test von Hochvolt-Batterien müssen Prüflabore viele Dinge beachten, die häufig auch unterschätzt werden. Wie erfolgt z. B. der Handling der Batterie, wie wird die Batterie von A nach B bewegt, ohne dass sie dabei Schaden nimmt, wie wird sie vor und nach den Tests gelagert? Auch beim Aufbau von Prüflaboren stellen sich viele Fragen hinsichtlich des Carbon Footprint, des Energieverbrauchs, des Bedarfs an Kühlmitteln, usw.

Genau diese Themen adressiert der Thementalk „Standardisierung der Batterieprüftechnik“. Es kommen dabei der Hersteller von Testkammern Weiss Technik, der Anbieter kompletter Testsysteme NI und Phoenix Testlab, eines der größten Batterieprüflabore in Deutschland zu Wort: Es sprechen Dennis Erdmann von Phoenix Testlab, Christian Zoth von NI und Jürgen Plumm von Weiss Technik.

• Vorschriften für Umwelt- und EMV-Tests: was ist schon gesetzlich geregelt und was nicht? Welche Anforderungen an das Testequipment kommen dabei zum Tragen?
• Was ist beim Aufbau eines Prüflabors zu beachten? Welche Vorschriften gibt es für Kühlmittel und wie lässt sich der Energieverbrauch in den Griff bekommen?
• Wie ist mit einer Hochvoltbatterie logistisch umzugehen im Prüflabor, wie wird sie sicher bewegt und gelagert? Welche Sicherheitskonzepte gibt es hier?
• Wie sieht ein komplettes Testsystem für Hochvoltbatterien aus? Wie werden Batterie-Cycler angesteuert und wie erfolgt die Datenauswertung und was lässt sich aus den Daten ableiten?

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