Batterieprüfschränke werden zum Testen leistungsfähiger Batteriezellen und -module eingesetzt. Dabei wird die Lebensdauer einer E-Fahrzeug-Batterie im Zeitraffer abgebildet. Durch die weiter voranschreitende Elektromobilität besteht ein hoher Bedarf hierzulande an derartigen, hochwertigen Systemen. (Bild: Weiss Technik GmbH)
Großer Bedarf an Batterietests besteht im Bereich der Elektromobilität. Diese Tests prüfen nach vorgegebenen Standards und geben Auskunft über die Zuverlässigkeit, Leistungsfähigkeit und Langlebigkeit der Energiespeicher. Eines der führenden Labore ist das Testzentrum der BatterieIngenieure GmbH in Aachen. Seine Prüfstände simulieren Ladezyklen unter verschiedensten Umweltbedingungen wie extreme Temperaturen, Temperaturschwankungen, Feuchtigkeit und Nässe.
In den Laboren laufen mehr als 1.000 Testreihen gleichzeitig, 24 Stunden am Tag, sieben Tage die Woche. „Bei diesen anspruchsvollen Aufgaben stehen für unsere Testlabore die Zuverlässigkeit und die Energieeffizienz der Prüfeinrichtungen im Mittelpunkt. Aber auch der Platzbedarf spielt eine Rolle“, sagt Dr. Dominik Schulte, Geschäftsführer der BatterieIngenieure.
Prüfschränke mit niedrigem Energieverbrauch
Deshalb kommen die Prüfschränke der LabEvent-Reihe von Weiss Technik zum Einsatz, einem Hersteller für Umweltsimulationsanlagen. Das von den BatterieIngenieuren am häufigsten eingesetzte Modell LabEvent T/500/30/3 benötigt nur eine Grundfläche von 1 x 1 Meter, hat ein Prüfraumvolumen von 500 Litern und eine Prüfraumhöhe von 1,25 Metern.
Durch die intelligente Regelung der Kältetechnik kann es an jeder 230-Volt-Steckdose betrieben werden. Es hat einen niedrigen Energieverbrauch und nutzt ein umweltverträgliches Kältemittel, das auch langfristig die Zulassungsanforderungen erfüllt. „Die LabEvents von Weiss Technik sind für uns ideal, weil sie einen kleinen Footprint haben. Ihr Prüfraum verfügt über mehrere Ebenen, auf denen wir viele Prüflinge gleichzeitig testen können“, sagt Dominik Schulte.
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Lebensdauer einer E-Fahrzeug-Batterie im Zeitraffer
Wie leistungsfähig die getesteten Batterien sind, stellt die Leistungsdiagnostik des Aachener Systempartners Digatron auf die Probe. „Wir bilden in unseren Tests die Lebensdauer einer quasi im Zeitraffer nach“, erklärt Dominik Schulte. „Das bedeutet in der Regel mehrere Tausend Zyklen von Aufladen und Entladen.“ Wird ausschließlich die Leistungsentwicklung betrachtet, laufen die Testreihen im Dauerbetrieb bis zu zwei Monate.
„Betrachten wir auch die Alterung der Batterien, bewegen wir uns in einem Bereich von neun Monaten bis zu einem Jahr“, sagt der Experte. Die Leistungsdiagnostik wird mit der leistungsstarken Battery Manager Software von Digatron realisiert und steuert über diesen Zeitraum das kontrollierte Laden und Entladen der Batterien unter den vorgegebenen Umweltbedingungen.
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Zyklisierer der neuen Generation: platzsparend und energieeffizient
Die Batterietestsysteme von Digatron, so genannte Cycler oder Zyklisierer, zeichnen sich ebenfalls durch einen geringen Platzbedarf aus und sind speziell für den Test von Zellen sowie Modulen und Packs konzipiert. Darüber hinaus sind sie besonders energieeffizient: Der bei der Entladung während eines Batteriemodultests freiwerdende Strom kann in das Netz zurückgespeist werden.
„Früher wurde bei solchen Tests die entladene Energie als Wärme frei gegeben, die man mit Klimaanlagen und teuren Abluftsystemen nach außen transportiert hat. Das war alles andere als effizient und auch nicht umweltfreundlich. Mit den rückspeisefähigen Zyklisierern können wir heute mit der rückgewonnenen Energie den Strombedarf an anderer Stelle in unserem Testlabor decken“, erklärt Dominik Schulte.
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Temperaturschränke und Leistungselektronik wichtige Teile der Prüfanlagen
„Die Temperaturschränke und die Leistungselektronik sind die wichtigsten Teile unserer Prüfanlagen. Deshalb legen wir hier besonderen Wert auf partnerschaftliche Zusammenarbeit“, betont der Geschäftsführer der BatterieIngenieure. Besonders anwenderfreundlich ist unter anderem, dass die LabEvent-Schränke von Weiss Technik mit der Software von Digatron angesteuert werden.
Beim Programmieren eines Testzyklus lassen sich damit Ladeverhalten und Umweltsimulation aus einer Hand eingeben und alle Messwerte in einer Messdatei erfassen. „Nicht zuletzt schätzen wir am bewährten Zusammenspiel mit den beiden Partnern auch die räumliche Nähe“, sagt Dominik Schulte abschließend. „Weiss Technik und Digatron entwickeln und produzieren in Deutschland. Sie sind für uns auf kurzen Wegen erreichbar, beispielsweise im Kundenservice.“
So funktioniert der Lebensdauertest einer E-Auto-Batterie im Zeitraffer
Ein Test der Lebensdauer einer E-Auto-Batterie im Zeitraffer ist eine Methode, um die Leistungsfähigkeit einer Batterie unter beschleunigten Bedingungen zu testen. Dabei wird die Batterie über einen bestimmten Zeitraum unter besonders anspruchsvollen Bedingungen entladen und wieder aufgeladen, um zu simulieren, wie sie sich über einen längeren Zeitraum unter normalen Fahrbedingungen verhalten würde.
Der Test umfasst in der Regel die folgenden Schritte:
- Vorbereitung der Batterie: Die Batterie wird vor dem Test aufgeladen und auf einen bestimmten Ladezustand gebracht.
- Simulation von Fahrbedingungen: Die Batterie wird unter bestimmten, anspruchsvollen Bedingungen entladen, um die typischen Fahrbedingungen zu simulieren, denen sie ausgesetzt wäre, zum Beispiel hohe Geschwindigkeiten, Steigungen und schnelles Beschleunigen.
- Bewertung des Batteriezustands: Während des Tests wird die Leistung der Batterie überwacht und bewertet, um zu sehen, wie sie sich unter den anspruchsvollen Bedingungen verhält. Es werden Daten zur Kapazität, Spannung und Stromentladung aufgezeichnet und ausgewertet.
- Wiederholung des Tests: Der Test wird mehrmals durchgeführt, um den Batteriezustand unter verschiedenen Bedingungen und über einen längeren Zeitraum zu überwachen und zu bewerten.
- Analyse der Testergebnisse: Nach Abschluss des Tests werden die Daten ausgewertet, um den Zustand und die Leistung der Batterie zu bewerten und zu prognostizieren, wie lange die Batterie unter normalen Fahrbedingungen halten würde.
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