OEM & Lieferant Ausgabe 2/2019 - OEM & Supplier 2/2019 by VEK Publishing

28 Elektromobilität Batterie-Testing der Zukunft Von Martin Schweiger, Senior Application Manager Battery Test Systems, AVL List, Graz Betrachten wir zukünftige Mobilitätskonzepte stellen wir fest, dass diese von einem mehr oder weniger stark ausgeprägten elektrifizierten Antriebsstrang dominiert werden. Als Schlüsselkomponente gelten hierbei die Hoch- voltbatterien. Mit ihren fahrleistungsbestimmenden Eigenschaften (z. B. Reichweite und Fahrzeuggesamtleistung) und mit ihren Kosten haben sie einen entscheidenden Anteil am Erfolg oder Misserfolg der Elektromobilität. Daher werfen wir an dieser Stelle einen gründlichen Blick auf die Testverfahren von HV-Batterien. Stand heute ist das Testen von Batterien ein langwieriger und kostenintensiver Prozess. Deshalb haben wir uns gefragt, wo dieser Entwicklungsbereich Optimierungspotenzial bietet. Hierzu hat AVL die derzeitigen Testab- läufe untersucht und im Hinblick auf Effizienz, Methodik und Geschwindigkeit analysiert. Speziell durch die AVL-typische Symbiose von Entwicklungsdienstleistungen für unsere Kunden und der selbstständigen Entwicklung unseres Testequipments sind wir in der Lage, einen ganzheitlichen Überblick über die Her- ausforderungen im Bereich Batterie-Testing zu geben. Worum geht es beim Batterie-Testing? Bei der Entwicklung einer HV-Batterie spie- len u. a. folgende Faktoren eine entscheidende Rolle: Lebensdauer, Energiedichte, Energie- inhalt, Sicherheit, Integration, Fahrerlebnis und Kosten. All diese Punkte gilt es vorab klar zu definie- ren, damit unter Berücksichtigung sämtlicher Schlüsselfaktoren der „ideale“ Energiespeicher entwickelt werden kann. Die für den Einsatz im Fahrzeug konstruierte HV-Batterie muss vor der Serienreife zahlrei- che Tests erfolgreich bestehen. Grundsätzlich lassen sich diese in vier Arten kategorisieren: 1. Umwelttests (z. B. Korrosion) 2. Sicherheitstests (z. B. Überladen, Kurzschluss) 3. Missbrauchstests (z. B. Crashtests, Brandverhalten) 4. Lebensdauertests (z. B. Betriebsfestigkeit, elektrochemische Alterung) Daran wird deutlich, dass das Testen von Batterien ein enormes Spannungsfeld im Ent- wicklungsprozess darstellt, denn für ein opti- males Resultat sind viele Faktoren in Einklang zu bringen. Welche Testmerkmale sind bei der Analyse besonders zu betrachten? Hierzu konzentrieren wir uns auf drei Schlüs- selfaktoren: 1. Testeffizienz, 2. Qualität des Testens (Testmethodik und -verfahren) und 3. Testgeschwindigkeit. Diese drei Kernelemente haben unmittelbaren Einfluss auf einen vierten Faktor: die Kosten. Optimiert der Batteriehersteller die ersten drei Bereiche, führt dies automatisch zu sinkenden Gesamtkosten. Testeffizienz Bei Batterietestsmit thermischer Überlagerung führt die Forderung nach Durchtemperierung zu langen Testdauern. Der dafür notwendige Zeitaufwand in großen und damit teuren Prüf- ständen sowie die hohen Kosten für Batterie- prototypen führen zuhohenTestgesamtkosten. Bei Alterungstests spielt zudem die Prüflings- verfügbarkeit eine wesentliche Rolle. Durch den Einsatz der richtigen Testverfahren und -methoden lässt sich für beide obengenannten Beispiele die Testeffizienz signifikant steigern. So können Alterungstests beispielsweise auf Grund von neuartigen Testmethoden anstelle von vollständigen Batterien auch allein mit den darin enthaltenen Zellmodulen durchgeführt werden, die lange vor dem kompletten Batte- rieprüfling verfügbar sind. DesWeiteren lassen Bilder: © AVL