Grazer Labor bringt Batterien für E-Fahrzeuge an Belastungsgrenze

16. Oktober 2020 - 13:23

Batterienforscher der TU Graz und der Motoren- und Antriebsstrangentwickler sowie Spezialist für Testsysteme, AVL List GmbH, wollen Batterien für E-Fahrzeuge sicherer machen. Im Battery Safety Center am TU Campus in der Inffeldgasse können die elektrischen Energiespeicher im wahrsten Sinn des Wortes auf den Prüfstand gestellt werden. Insgesamt wurden rund neun Millionen Euro investiert, davon fünf Millionen Euro für den Bau und die Grundinfrastruktur.

Bewährungsprobe in den Klimakammern
Bewährungsprobe in den Klimakammern

Batterien in Elektrofahrzeugen müssen unterschiedlichen herausfordernden Situationen standhalten: Hitze, Kälte oder auch der schnelle Temperaturwechsel etwa von einer klimatisierten Garage zu Sommerwärme, Luftfeuchtigkeit, bis hin zur Belastung der Batterie und ihren Komponenten durch Stöße. Am Battery Safety Center Graz sollen Batterien für E-Fahrzeuge gezielt an ihre Belastungsgrenzen und darüber hinaus gebracht. Dabei sollen Daten zur Sicherheit der jeweiligen Systeme gewonnen werden. Am 16. Oktober wurde die neue Testinfrastruktur vorgestellt, bis alle Prüfstände finalisiert und einsatzbereit sind, dürften es jedoch noch ein paar Monate dauern.

Testumgebung auf 550 m2

Am Battery Safety Center Graz werden laut der TU Graz auf rund 550 Quadratmetern eine elektro-thermische sowie eine mechanische Testumgebung untergebracht. Die Analyse des Langzeitverhaltens (Altern) und das Verhalten von geladenen Batterien unter mechanischer Belastung und speziell bei Unfällen stehen im Mittelpunkt. Ein wesentlicher Teil der Test- sowie die Gebäudeinfrastruktur selbst kommen laut der TU Graz vonseiten der Universität. Die AVL bringt sich nun mit drei Klimakammern zu je knapp 17 Kubikmetern für elektro-thermische Tests in die Kooperation ein. In ihnen müssen die Batteriesysteme während des Lade- und Entladevorganges die Bewährungsprobe bestehen.

Tests bis hinunter auf minus 40 Grad Celsius und bis zu plus 90 Grad Celsius sind laut dem Leiter des Forschungszentrums am Institut für Fahrzeugsicherheit, Jörg Moser, möglich. "Dabei können wir die Batterien durch individuell programmierbare Zyklen gezielt altern und bekommen detaillierte Informationen zur Analyse der Batterieperformance", schilderte Moser. Das wäre unter normalen Bedingungen bei Testfahrten nur sehr schwer bis gar nicht zu bewerkstelligen. Aktuell arbeite man gemeinsam am Projekt "Safe Battery", schilderte Robert Fischer, Geschäftsführer Engineering und Technik Antriebssysteme der AVL List GmbH. Hier gehe es um Themen der Crashsicherheit von Hochvolt-Energiespeichern als integrales Subsystem im Gesamtfahrzeug.

Rund die Hälfte der Testkapazitäten der Kammern ist für gemeinsame Projekte der TU Graz und AVL vorgesehen. Die neuen Testmöglichkeiten gehen aus der langjährigen Zusammenarbeit zwischen der TU Graz und dem der AVL List GmbH im Bereich Batteriesicherheit hervor. Nun werde man gemeinsam "internationale Stärke" zeigen, sagte TU Graz-Rektor Harald Kainz. Die Forschungskooperation wurde auf unbestimmte Zeit geschlossen und wird jährlich evaluiert. Bereits 2017 hat das "AVL-TU Graz Transmission Center" ebenfalls am Campus Inffeld der TU Graz als Getriebe-Kompetenzzenter den Betrieb aufgenommen.

Hoher Wert wird auf Lehre gelegt

Hermann Steffan, Leiter des Instituts für Fahrzeugsicherheit der TU Graz, hob hervor, dass neben der Erforschung von Sicherheitsaspekten von Batteriesystemen für Fahrzeugantriebe auch hoher Wert auf die Lehre gelegt werde: Studierende werden "frühzeitig mit hochinnovativen Test- und Analyseverfahren rund um die Batteriesicherheit" vertraut gemacht.

Zur experimentellen Untersuchung stehen am Institut für Fahrzeugsicherheit bereits unterschiedliche Prüfmethoden, -stände und -aufbauten zur Verfügung. So können etwa auf der dynamischen, 20 Meter langen Crashanlage Schlittenversuche durchgeführt werden. Die Ladeeinheit "BATMAN" ermöglicht das schnelle Laden und Entladen von Batterien bei gleichzeitiger Temperaturerfassung, am hydraulischen Prüfstand können Batteriezellen und Zell-Stapel mit Druckkraft bis zu 420 Kilo-Newton (etwa die Gewichtskraft von rund 42 Tonnen) belastet werden.

(APA/red, Foto: APA/Lunghammer - TU Graz)

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