F-LU-20-Battery-Safety-Center-by-lunghammer-tugraz(74)

Die beiden TU Graz-Mitarbeiter Christian Ellersdorfer (links) und Christian Trummer bereiten einen Crash-Versuch vor, bei dem ein am Prüfschlitten montierter Impaktor gegen eine am Crashblock befestigte Batterie prallt. Foto: Lunghammer – TU Graz

Freuen sich über die neue Forschungsinfrastruktur: Harald Kainz (Rektor TU Graz), Helmut List (CEO AVL), Robert Fischer (GF Engineering und Technik Antriebssysteme AVL), Hermann Steffan (Institutsleiter VSI) und Jörg Moser (Leiter BSCG)Foto: Frankl – TU Graz

Freuen sich über die neue Forschungsinfrastruktur: Harald Kainz (Rektor TU Graz), Helmut List (CEO AVL), Robert Fischer (GF Engineering und Technik Antriebssysteme AVL), Hermann Steffan (Institutsleiter VSI) und Jörg Moser (Leiter BSCG)Foto: Frankl – TU Graz

In den Klimakammern am BSCG werden Batteriesysteme während des Lade- und Entladevorgangs auf Herz und Nieren geprüft. Foto: Lunghammer – TU Graz

In den Klimakammern am BSCG werden Batteriesysteme während des Lade- und Entladevorgangs auf Herz und Nieren geprüft. Foto: Lunghammer – TU Graz

Das BSCG-Team an der eigens am Institut für Fahrzeugsicherheit entwickelten Crash-Anlage (v.l.): Leiter Jörg Moser, Christian Ellersdorfer, Stefan Grollitsch, Michael Krenn (hinten stehend), Christian Trummer und Jörg Moser (links) und Ajla Purkovic. Foto: Lunghammer – TU Graz

Das BSCG-Team an der eigens am Institut für Fahrzeugsicherheit entwickelten Crash-Anlage (v.l.): Leiter Jörg Moser, Christian Ellersdorfer, Stefan Grollitsch, Michael Krenn (hinten stehend), Christian Trummer und Jörg Moser (links) und Ajla Purkovic. Foto: Lunghammer – TU Graz

TU Graz-Prüfstandstechnikerin Ajla Purkovic und Kollege Christian Trummer am Bedienpult der Klimakammern, von wo aus das Altern von Batterien individuell programmiert und unterschiedliche Umgebungstemperaturen simuliert werden können. Foto: Lunghammer – TU Graz

TU Graz-Prüfstandstechnikerin Ajla Purkovic und Kollege Christian Trummer am Bedienpult der Klimakammern, von wo aus das Altern von Batterien individuell programmiert und unterschiedliche Umgebungstemperaturen simuliert werden können. Foto: Lunghammer – TU Graz

Batterien in Crash-Tests

Freitag, 16. Oktober 2020

Weltweit einzigartig: TU Graz und AVL starten Battery Safety Center Graz

Was passiert mit einer Batterie im Elektroauto im Falle von Unfällen? Wie verhalten sich die Batterien bei Temperaturen von minus 40 oder plus 90 Grad Celsius? Diesen und anderen Fragen widmet sich das neue Battery Safety Center an der Technischen Uni Graz. „In dieser Art und Weise gibt es das weltweit nur bei uns“, freut sich Rektor Harald Kainz bei einem Kick-Off mit Medienleuten.

Herzstück des Forschungszentrums sind Klimakammern zur gezielten Batterienalterung unter verschiedensten Bedingungen sowie neuartige mechanische Testumgebungen, darunter eine hoch dynamische Crash-Anlage für geladene Batterien.

Im neuen Forschungszentrum können Batterien für E-Fahrzeuge gezielt an ihre Belastungsgrenzen geführt und dabei wertvolle Daten zur Sicherheit von zukünftigen elektrischen Energiespeichersystemen zu generiert werden. Im Fokus stehen dabei zwei Themenbereiche: das definierte Altern von Batterien zur Analyse des Langzeitverhaltens und das Verhalten von geladenen Batterien unter mechanischer Belastung allgemein und bei Unfällen im Speziellen. Die innovativen Versuchsmöglichkeiten unter Laborbedingungen machen das Zentrum zur europaweit einmaligen Forschungseinrichtung dieser Art. Offiziell eröffnet wird das Forschungszentrum am Campus Inffeldgasse im kommenden Jahr.

Der wesentliche Teil der Testinfrastruktur sowie die Gebäudeinfrastruktur selbst kommen von der TU Graz, AVL bringt sich mit drei Klimakammern für elektro-thermische Tests in die Kooperation ein. Insgesamt haben beide Kooperationspartner knapp 9 Mio. Euro investiert, davon alleine 5 Mio. Euro für den Bau und die Grundinfrastruktur.

AVL-CEO Helmut List erklärt die Intention seines Unternehmens: „Durch die ständig steigenden Anforderungen wird die Entwicklung von Batterien zunehmend komplexer. Umso wichtiger wird hierbei die Rolle der Batteriesicherheit, zu der wir mit Kooperationen im Bereich Testing und Forschung wie das gemeinsam mit der TU Graz vorgestellte Battery Safety Center Graz einen maßgeblichen Beitrag leisten. Die hier eingesetzte Prüftechnik entspricht außerdem dem letzten Stand der Technik und wird in gleicher Form von AVL und unseren Kunden global eingesetzt.“

Heiß-kalt für Batterien

Auf insgesamt 550 Quadratmetern Laborfläche mit Technikumfeld finden am Battery Safety Center Graz eine elektro-thermische sowie eine mechanische Testumgebung Platz. AVL steuert zur elektro-thermischen Testumgebung drei idente Klimazellen mit je knapp 17 Kubikmeter für elektrische Batterietests bei. Jörg Moser vom Institut für Fahrzeugsicherheit und Leiter des neuen Forschungszentrums führt aus: „In den Klimakammern können wir Batteriesysteme während des Lade- und Entladevorgangs auf Herz und Nieren prüfen. Bei minus 40 bis plus 90 Grad Celsius. Dabei können wir die Batterien durch individuell programmierbare Zyklen gezielt altern und bekommen detaillierte Informationen zur Analyse der Batterieperformance. Das wäre unter normalen Bedingungen bei Testfahrten nur sehr schwer bis gar nicht zu bewerkstelligen.“ Ein hervorstechender Punkt dabei ist der Parallelbetrieb der drei Klimakammern. Damit kann die Energie des Entladevorgangs in einer Kammer gleichzeitig zum Laden einer Batterie in einer anderen Kammer verwendet werden – ein wesentlicher Beitrag für eine nachhaltigere und ressourcenschonendere Batterieforschung.

Crashanlage für Batterietests

Zusätzlich zu den Klimakammern sind im Battery Safety Center Graz völlig neue mechanische Testmöglichkeiten gegeben, darunter eine eigens am Institut entwickelte hoch dynamische Crash-Anlage für geladene Batterien. Auf einer Länge von knapp 20 Metern können – mit einer Maximalgeschwindigkeit von mehr als 100 km/h – zwei Versuchsvarianten gefahren werden: erstens mit einer auf dem Prüfschlitten montierten Batterie, die extrem beschleunigt und abgebremst wird, und damit Kräften bis zum Dreihundertfachen des Batteriegewichts ausgesetzt ist. Und zweitens mit einer am Crashblock befestigten Batterie, die von einem am Prüfschlitten montierten Impaktor (das ist eine feste geometrische Form wie ein Zylinder oder eine Kugel) gezielt getroffen wird.

Auch die Sicherheitseinrichtung des gesamten Crashbereiches wurde am Institut selbst entwickelt. Sie besteht aus einem 150 Tonnen schweren und vom Gebäude entkoppelten Crashblock mit integriertem Ventilationssystem. Spezielle Sensoren erfassen sämtliche relevante Daten über den Zustand der Batterie während einer Versuchsdauer, die teilweise nur wenige Millisekunden ist. Mehrere Highspeed-Kameras sowie eine eigens konzipierte Lichttechnik liefern hochaufgelöstes Bild- und Videomaterial zur detaillierten Analyse des Batteriesystems während des Versuchs.