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In der Folterkammer für Elektrofahrzeuge: Das neue Batterie- und Umwelttestzentrum des VDE

05.07.2012
Sicherheit und Langzeitverhalten im Fokus

Das VDE-Institut nimmt in Offenbach am Main ein neues Batterie- und Umwelttestzentrum in Betrieb. Auf mehr als 50 hochmodernen Einrichtungen können Lithium-Ionen-Akkus für Elektrofahrzeuge im neuen Testzentrum auf Sicherheit und Dauerfestigkeit getestet werden.


Eine der Testeinrichtungen im neuen Batterie- und Umwelttestzentrum des VDE. Bild: VDE

Die Prüfstände sind so dimensioniert, dass sie auch Lkw-Batterien mit bis zu 400 Kilogramm Gewicht inklusive Befestigungsmaterial und Abmessungen von bis zu 120 mal 120 Zentimetern aufnehmen können. Das Zentrum steht Automobilherstellern und Zulieferern, aber auch Forschungsinstitutionen und Behörden als Dienstleister zur Verfügung.

Herz des neuen Prüfzentrums ist eine Anlage, in der das Batterieverhalten bei besonders schweren Unfällen untersucht werden kann. Dazu gehört ein Fallturm, in dem die zu untersuchende Batterie in bis zu zehn Meter Höhe aufgehängt und dann ausgeklingt wird. Beim anschließenden Aufprall auf einen auf dem Betonfundament liegenden simulierten Laternenpfahl erreicht der Akku eine Endgeschwindigkeit von rund 50 Kilometer pro Stunde.
Er darf, um die Prüfung zu bestehen, anschließend nicht in Brand geraten. Der Test wird mit einer Hochgeschwindigkeitskamera gefilmt und ermöglicht den VDE-Ingenieuren so eine detaillierte Auswertung. In einem weiteren Gebäudeteil können Batterien mit definierten Kräften gequetscht oder durch das Eindringen eines Metalldorns zerstört werden. Die in verschiedenen Industrienormen festgelegten Testkriterien – zum Beispiel die Eindringgeschwindigkeit des Dorns – werden bei diesen Prüfungen exakt eingehalten.

Nicht nur die Sicherheit, sondern auch die Langzeitstabilität von Traktionsbatterien untersucht der VDE in seinem neuen Testzentrum. Spezielle Prüfstandsaufbauten erlauben es, alle Fragen zu beantworten, die über die Lebensdauer der Batterie entscheiden: Ist die Batterie ausreichend gegen Spritzwasser oder eindringenden Staub geschützt? Halten die verwendeten Kunststoffe auch bei längerer Einwirkung von UV-Strahlung? Korrodieren Bauteile bei einem hohen Salz- und Feuchtigkeitsgehalt der Luft? Wie verhält sich eine Batterie bei minus 70 Grad Celsius? Und welchen Einfluss hat ein Temperaturschock von bis zu 24 Kelvin je Minute auf die Dauerfestigkeit? Wie verhält sich die Batterie beim Transport in der Luft unter Unterdruckbedingungen?

Mechanische Belastungen, wie sie im Fahrzeug durch schlechte Straßen auftreten, werden mit einem großen Schwingungsprüfstand simuliert. Die Batterie ist bei diesem Test Kräften von bis zu 120 Kilonewton (entspricht 12 Tonnen) ausgesetzt, deren Richtung in Sekundenbruchteilen wechselt. Um die Belastung zu maximieren, kann der Schwingungsprüfstand klimatisiert werden.

Als elektrochemischer Energiespeicher verändert sich das Verhalten eines Lithium-Ionen-Akkus im Lauf der Zeit, abhängig davon, wie oft und wie schnell er be- und entladen wurde. Die meisten Prüfeinrichtungen sind daher so gestaltet, dass die Batterie während der Tests ge- und entladen werden kann. So kann auch die Wechselwirkung der Batteriealterung mit anderen Einflussgrößen wie Temperatur oder Luftfeuchtigkeit untersucht werden. Für das jeweilige Prüfmuster optimal angeschlossene Zyklisierer laden und entladen die Prüflinge nach einem frei programmierbaren Rhythmus mit Spannungen von bis zu 1.000 Volt und Stromstärken bis zu 800 Ampere.
Gesamte Prüfkette Elektromobilität im VDE
Das neue Batterie- und Umwelttestzentrum ist nur ein Teil der Prüfeinrichtungen, mit denen der VDE die komplette Wertschöpfungskette der Elektromobilität abdeckt. Dazu gehören das Testen der Funktionsfähigkeit und Sicherheit von Elektromotoren. Die Strom-Spezialisten des VDE arbeiten bei der Typzulassung (Homologation) von Elektrofahrzeugen in einer strategischen Partnerschaft eng mit der GTÜ (Gesellschaft für Technische Überwachung) zusammen. Darüber hinaus zertifiziert der VDE auch Einrichtungen der Ladeinfrastruktur, von der elektrischen Sicherheit bis hin zur Funktionsfähigkeit des Kommunikationsprotokolls (Interoperabilität). Zur Verfügung steht auch ein hochmodernes Labor, in dem die elektromagnetische Verträglichkeit von Elektrofahrzeugen geprüft werden kann. In Planung befindet sich für die Erweiterung des Offenbacher Prüfzentrums eine befahrbare Klima-Prüfkammer, in der gesamte Fahrzeuge bis zur Größe eines Verteiler-Lkw auf Herz und Nieren untersucht werden.
Auch wenn das Automobil im Mittelpunkt des neuen VDE-Testzentrums steht, so können auch die Traktionsbatterien für andere Elektrofahrzeuge wie Pedelecs (Fahrräder mit elektrischem Hilfsmotor) untersucht werden. Dieses Marktsegment wächst stark und ist noch weitgehend unreguliert. Darüber hinaus können auch Batterien/Akkus für viele weitere Anwendungsfälle, wie beispielsweise Energienetze oder Elektrowerkzeuge, geprüft werden.

Sicherheitskonzept für den Betrieb
Sicherheit steht im Offenbacher Prüfzentrum auch für das Bedienpersonal im Vordergrund. Gesteuert werden alle Prüfstände des Zentrums von einer zentralen Leitwarte aus, mit Video-, aber auch Wärmebildkameras kann das Geschehen auf dem Prüfstand verfolgt werden. Kritische Prüfstände sind mit elektrischen Türen versehen, die versehentliches Betreten des Prüfstandes im laufenden Betrieb verhindern. Die Lagerung der Batterien erfolgt in einem vom übrigen Prüfbetrieb abgesetzten Gebäudeteil. Eine Notstromversorgung sorgt dafür, dass Steuerungs- und Sicherheitseinrichtungen jederzeit funktionsfähig bleiben.

Nähere Informationen unter www.vde-institut.com.
Über den VDE und das VDE-Institut
Der Verband der Elektrotechnik Elektronik und Informationstechnik (VDE) ist mit 36.000 Mitgliedern (davon 1.300 Unternehmen, 8.000 Studierende, 6.000 Young Professionals) und 1.100 Mitarbeitern einer der großen technisch-wissenschaftlichen Verbände Europas. Der VDE vereint Wissenschaft, Normung und Produktprüfung unter einem Dach. VDE-Tätigkeitsfelder sind der Technikwissenstransfer, die Forschungs- und Nachwuchsförderung der Schlüsseltechnologien Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik und ihrer Anwendungen. Die Sicherheit in der Elektrotechnik, die Erarbeitung anerkannter Regeln der Technik als nationale und internationale Normen, Prüfung und Zertifizierung von Geräten und Systemen sind weitere Schwerpunkte. Das VDE-Zeichen, das 63 Prozent der Bundesbürger kennen, gilt als Synonym für höchste Sicherheitsstandards. Mehr als 100.000 Geräte pro Jahr unterziehen die unabhängigen Prüfingenieure der VDE Prüf- und Zertifizierungs GmbH einem Härtetest bevor sie das VDE-Prüfzeichen erhalten. Rund um den Globus überwachen die VDE-Experten mehr als 7.000 Fertigungsstätten. Kooperationsvereinbarungen mit mehr als 50 Ländern sorgen dafür, dass die vom VDE-Institut durchgeführten Prüfungen international anerkannt sind. Weltweit tragen 200.000 Produkttypen mit einer Million Modellvarianten das VDE-Zeichen. Die gemeinnützige VDE Prüf- und Zertifizierungsinstitut GmbH beschäftigt in Offenbach rund 500 Mitarbeiter. Die Technologiegebiete des VDE: Informationstechnik, Energietechnik, Medizintechnik, Mikroelektronik, Mikro- und Nanotechnik sowie Automation. www.vde.com

Pressekontakt: Melanie Mora, Telefon: 069 6308-461, melanie.mora@vde.com

Melanie Mora | VDE
Weitere Informationen:
http://www.vde.com
http://www.vde-institut.com

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