Elektromobilit?t: VDE er?ffnet Batterietestzentrum
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. Herz des neuen Prüfzentrums ist eine Anlage, in der das Batterieverhalten bei besonders schweren Unfällen untersucht werden kann. In einem zehn Meter hohen Fallturm werden die Akkus auf bis zu 50 Kilometer pro Stunde beschleunigt und prallen auf einen simulierten Laternenpfahl. In einem weiteren Gebäudeteil können Batterien mit definierten Kräften zerquetscht oder durch das Eindringen eines Metalldorns zerstört werden.
Auch die Langzeitstabilität von Traktionsbatterien untersucht der VDE in seinem neuen Testzentrum. Zum Einsatz kommen größtenteils speziell angefertigte Prüfstände, die extreme Umweltbedingungen wie hohe Luftfeuchtigkeit oder rasche Temperaturwechsel simulieren. 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.
Die meisten Prüfeinrichtungen sind so gestaltet, dass die Batterie während der Tests ge- und entladen werden kann. So kann auch die Wechselwirkung der chemischen Batteriealterung mit anderen
Einflussgrößen wie Temperatur oder Luftfeuchtigkeit untersucht werden.
Zur Eröffnung des neuen Batterie- und Umwelttestzentrums in Offenbach wies Wilfried Jäger, Vorsitzender der Geschäftsführung des VDE-Instituts, darauf hin, dass Elektrofahrzeuge sicherer werden können, wenn die Prüf- und Zulassungskriterien deutlich verschärft werden. Insbesondere die Brandgefahr nach schweren Unfällen wird durch die derzeit üblichen Tests nicht hinreichend untersucht. Jäger forderte neue bzw. erweiterte Sicherheitsstandards nicht nur für Kraftfahrzeuge, sondern auch für Fahrräder mit elektrischem Hilfsantrieb.
Moderne Lithium-Ionen-Akkus besitzen eine sehr hohe Energiedichte und müssen daher in einem bestimmten Temperaturbereich betrieben werden. Versagt die Kühlung in einer Batterie, beispielsweise durch einen Kurzschluss nach einem Unfall, droht Überhitzung der kompletten Batterie, im schlimmsten Fall sogar ein Brand. Die bislang gültigen Normen bilden solche Fälle nicht hinreichend ab.
Besonders kritisch ist die Abweichung des realen Unfallgeschehens von den derzeit vorgeschriebenen Tests. So werden in der Regel nur Quetschtests durchgeführt, bei denen der Akku langsam mit einer definierten Kraft bis auf die Hälfte zusammengestaucht wird. Bei einem realen Unfall, beispielsweise bei dem Heckaufprall eines schweren Lkw auf ein leichtes Elektrofahrzeug, dominiert jedoch eine schlagartige Belastung mit einem hohen Impuls.
Wichtigste Forderung des VDE ist es, das mögliche Versagen einzelner elektronischer Bauteile zu berücksichtigen. In diesem Fall sollte die Batterie stets in einen sicheren Zustand übergehen. Wird die Batterie in einem solchen Moment gerade geladen, muss der Ladevorgang zuverlässig abgebrochen werden. Die ggf. dazu notwendige Software des Batterie-Managementsystems sollte ebenfalls stärker als bislang auf mögliche Fehler getestet werden. Die bislang gültigen Normen schreiben vor allem die Dokumentation der Software-Entwicklung vor, nicht aber in ausreichendem Maße deren Prüfung.
Für nicht ausreichend halten die Experten des VDE außerdem die bisherigen Standards für das Hochvolt-Bordnetz. Die Antriebskomponenten eines Elektrofahrzeugs arbeiten mit Spannungen von teilweise mehr als 800 Volt. Nach einem Unfall muss absolut sicher gestellt sein, dass diese Komponenten spannungsfrei sind und auch bei starker Deformation keine ungewollten Entladeströme über die Karosserie abfließen. Dies würde die Mitarbeiter von Feuerwehr und Rettungsdienst gefährden. Die existierende Regelung UN ECE-R100 schreibt zwar Mindeststandards vor, berücksichtigt aber wiederum die realen Verhältnisse im Straßenverkehr nicht hinreichend. So wird z. B. eine trockene, nicht eine verschmutzte und feuchte Karosserie auf ihre elektrische Leitfähigkeit und Ableitwiderstände hin untersucht.
(Quelle: Auszug aus zwei Pressemitteilungen des VDE, www.vde.com)