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Neues VDE-Testzentrum Folterkammer für Elektrofahrzeuge, das Batterie- und Umwelttestzentrum des VDE

Redakteur: Margit Kuther

Lithium-Ionen-Akkus für Elektrofahrzeuge können Automobilhersteller, Zulieferer, Forschungsinstitutionen und Behörden im neuen VDE-Testzentrum intensiv prüfen.

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VDE: Eingangsbereich zum neuen VDE-Testzentrum Batterie und Umwelt in Offenbach
VDE: Eingangsbereich zum neuen VDE-Testzentrum Batterie und Umwelt in Offenbach
(Bild: VDE)

Das VDE-Institut nimmt in Offenbach am Main ein neues Batterie- und Umwelttestzentrum in Betrieb. Auf zum Teil in Deutschland einmaligen Einrichtungen können Lithium-Ionen-Akkus für Elektrofahrzeuge auf Sicherheit und Dauerfestigkeit getestet werden.

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

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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.

Die Prüfstände sind so dimensioniert, dass sie auch Lkw-Batterien mit bis zu 400 Kilogramm 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.

Im Test: Simulation schwerer Unfälle

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. Die Prüfung ist nur dann bestanden, wenn er anschließend nicht in Brand gerät. Eine Hochgeschwindigkeitskamera filmt 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.

Langzeitstabilität von Traktionsbatterien

Nicht nur die Sicherheit, sondern auch die Langzeitstabilität von Traktionsbatterien untersucht der VDE in seinem neuen Testzentrum. Spezielle Prüfstandsaufbauten beantworten Fragen wie:

- 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?

- 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.

Lithium-Ionen-Akkus werden ge- und entladen

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.

Tests auch für Pedelec-Traktionsbatterien

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 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.

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