Wie reagieren Lithium-Ionen-Batterien für E-Autos auf Hitze, Kälte und schnell wechselnde Temperaturen? Das wird bei deren Entwicklung und in der Produktion immer wieder getestet, um die Sicherheit der Energiespeicher zu gewährleisten. Weiss Technik hat für das VW Kompetenzzentrum Batteriesysteme in Braunschweig 22 Prüfkammern geliefert. Diese verfügen über eine Sicherheitsausstattung nach Hazard Level 6 und haben dank eines neuen Kammerkonzeptes einen besonders kleinen Footprint.
Beeindruckende Testkapazitäten aufgebaut
Mit mehr als neun Millionen zugelassenen Fahrzeugen in 2023 ist der Volkswagen Konzern ist ein weltweit führender Automobilhersteller. Im Kompetenzzentrum Batteriesysteme in Braunschweig hat Volkswagen jetzt die Entwicklung und Vorserienproduktion von Hochvolt-Batteriesystemen gebündelt. Dafür wurden mit insgesamt 22 Prüfkammern umfangreiche Testkapazitäten für Temperatur- und Klimatests benötigt. Diese mussten einerseits ausreichend Raum für komplette Lithium-Ionen-Packs bieten, andererseits sollten sie aber einen möglichst kleinen Footprint haben. Da die Tests an bestromten Prüflingen durchgeführt werden, mussten sie überdies über eine entsprechende Sicherheitsausstattung verfügen.
Sicherheit geht vor: Die Hazard Level-Ausstattung
Lithium-Ionen-Batterie-Packs, -Module und -Zellen haben eine hohe Energiedichte. Bei der Prüfung von bestromten und über Temperatur und Klima gestressten Prüflingen kann es aufgrund des Anstiegs der Energiedichte zu Überlastungen und Fehlfunktionen kommen, die bis zur Zerstörung der Batterien führen können. Um das Personal und die Prüfkammern durch technische Maßnahmen bestmöglich zu schützen, wurden die Prüfkammern gemäß der Gefahreneinschätzung nach EUCAR Hazard Level Standards mit Schutzeinrichtungen für Hazard Level 6 ausgestattet. Dazu gehören unter anderem dampfdicht verschweißte Prüfräume und Isolierungen aus nicht brennbarem Material, Spüllufteinrichtungen, Gaswarnanlagen für CO und HC, Stickstoff-Inertisierungen für den Brandfall, überdruckgesicherte Prüfräume sowie Branderkennungen über Temperaturmessung.
Grundausstattung und Sondervarianten
Mit den Prüfkammern können gängige Prüfnormen wie zum Beispiel die VW-Norm VW PV1200 erfüllt werden. 18 der Prüfkammern sind für Temperaturtests von -40 bis +90 °C mit einer Änderungsgeschwindigkeit von 3 K geeignet. Drei weitere Kammern wurden mit einem erweiterten Temperaturbereich von -40 bis 150 °C ausgelegt. Um spezielle Temperaturwechseltests realisieren zu könne, wurde eine der Prüfkammern mit einer erhöhten Änderungsgeschwindigkeit von bis zu 10 K ausgestattet. Neben den genannten Prüfkammern lieferte Weiss Technik im Rahmen des Projektes überdies eine spezielle Klimaprüfkammer mit Mehrachsen-Schwingtisch (MAST) sowie zwei baugleiche Anlagen für Korrosionstests mit einem gemeinsamen Maschinenraum.
Konzept mit kleinem Footprint
Um den geforderten möglichst kleinen Footprint zu realisieren und die platzsparende Aufstellung der Prüfkammern zu realisieren, hat Weiss Technik zunächst den vielfach erprobten Kammeraufbau überarbeitet und ein neues Kammerkonzept entwickelt. Dabei wurde die Prüfkammer auf einem Untergestell erhöht positioniert, so dass der sonst seitlich angeordnete Maschinenteil unter der Prüfkammer positioniert werden konnten. Die Prüfkammern wurden einzeln und von deckenhohen Einhausungen geschützt aufgestellt, um bei einem möglichen Zwischenfall in einer Kammer Auswirkungen auf die übrigen Prüfanlagen in der Halle zu verhindern.
Grundausstattung und Besonderheiten
Alle Prüfkammern sind mit einem mehrfach verglasten und beheizten Sichtfenster sowie einer Doppelflügeltür für die einfache Beschickung ausgestattet. Um anstelle eines großen zwei kleinere Prüflinge zeitgleich testen zu können, verfügt die Hälfte der Kammern über ein Prüfgestell mit zwei Ebenen. Die Bedienung der Prüfkammer erfolgt über das erprobte digitale Mess- und Regelsystem SIMPAC und die WEBSeason Software. Die Bedien-, Programmier- und Überwachungseinheit mit Web-Panel ist an der Prüfraumtür befestigt.
Mit den 22 Prüfkammern verfügt das VW Kompetenzzentrum Batteriesysteme über hochmoderne und platzsparende Prüftechnik mit einer Sicherheitsausstattung nach höchsten Standards und damit die optimale Basis für die Prüfung und Weiterentwicklung von Lithium-Ionen-Batterien.