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Li-Batterien im Härtetest

Sichere Sicherheitsprüfungen

Lithium-Ionen-Batterien werden heute bereits vielfach in Hybrid- und Elektrofahrzeugen eingesetzt. Die Batterie als Energieträger ist dabei eines der zentralen Bauteile eines Elektroautos, denn sie ist entscheidend für die Reichweite des Fahrzeugs, eine für den Nutzer kaufentscheidende Größe. Um Sicherheit und Marktfähigkeit von Elektromobilen nachzuweisen, müssen entsprechende Prüfungen durchgeführt werden. Dazu gehören Tests an den Lithium-Ionen-Batterien zur Lebensdauer und Energiedichte sowie Belastungen thermischer und mechanischer Art wie Hitze oder starke Erschütterungen, listete Dr. Johannes Franz von BMW auf. Lebensdaueruntersuchungen an Li-Batterien für automotive Anwendungen hat Dipl.-Ing. Daniel Tittel am IAV in Chemnitz mit Kammern von Weiss und Vötsch durchgeführt.


Für Tests an Lithium-Ionen-Batteriesystemen in Hybrid- und Elektrofahrzeugen gelten unter anderem die Normen ISO 12405 und ISO 16750, wie Dipl.-Ing. Andreas Schwiete von PHOENIX TESTLAB erläuterte. Danach sind im thermischen Bereich Tests für die Konstanttemperatur, einen Temperaturwechsel, Konstantklima, einen Klimawechsel sowie einen Temperaturschock vorgesehen. Im mechanischen Bereich müssen Belastungen durch Vibration und den mechanischen Schock geprüft werden. Für die Korrosionsschutz-Prüfung sind der Salzsprühnebeltest und der 4-Komponenten-Schadgastest in der Regel Bestandteil der Produktqualifizierung.

Die Batterien werden zudem in zahlreichen Tests elektrisch zyklisiert (Laden und Entladen). Voraussetzung für ein umfassendes Sicherheitskonzept ist die Analytik von Gasen, die eventuell bei Verkehrsunfällen, Missbrauch oder ungewolltem Öffnen von Batterien freigesetzt werden, erinnerte Dr. Pinkwart vom Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT, Pfinztal.

Mit einer kontrollierten Überhitzung und der Forcierung eines so genannten ‚Thermal Runaways’ einer Batterie in einem Prüfschrank sollte der Nachweis erbracht werden, dass die vorgesehenen Sicherheitseinrichtungen an der Prüfkammer hinreichend sind, berichtete Dipl.-Ing. Karlhans Siber von Vötsch Industrietechnik, Balingen. Dabei steht der Personenschutz an erster Stelle. Weiterer Zweck des Tests war die Überprüfung des Objektschutzes sowie die Bewertung eines eventuellen Übergriffs auf benachbarte Versuchsstände und Gebäudeteile.

Der Test lieferte die Erkenntnis, dass zu den grundlegenden Sicherheitsmaßnahmen für einen Prüfschrank ein richtig dimensionierter Druckausgleich sowie eine sichere Türzuhaltung gehören. Zusatzeinrichtungen für eine weitere Risikominderung sind Gasmessung, Stickstoff oder CO2-Inertisierung, sowie eine schnelle Kühlung, erläuterte Herr Siber. Diese Einrichtungen gehören zur Ausstattung einer Prüfkammer mit batterietypischer Sicherheitstechnik.

Die Sicherheitstechnik müsse für den Schutz des Prüfers, des Prüflings, der Klimakammer selbst und der Haustechnik ausgelegt sein, forderte Dr. Franz. Die Sicherheitseinrichtungen garantieren dann einen risikoarmen Betrieb der klimatischen und mechanischen Testsysteme.

 

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