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Ausgefeilte Sicherheitsausstattung

Li-Ionen-Batterien prüfen - aber sicher!

31. März 2014, 12:06 Uhr | Nicole Wörner und Andreas Knoll

Mit Prüfgeräten von FuelCon ausgestattet ist das neue Li-Ionen-Batterie-Testlabor der Hoppecke-Gruppe in Zwickau.

Beim Testen von Li-Ionen-Batterien sind die Anforderungen signifikant anders als beim Testen klassischer Bleibatterien: Genormte, vordefinierte Tests sind genauso erforderlich wie anwendungsspezifische Prüfprofile. Außerdem sind einige wichtige Sicherheitsaspekte zu beachten.

Um die besonderen Anforderungen beim Prüfen von Li-Ionen-Batterien zu begegnen, muss man sich der Unterschiede zum Prüfen klassischer Bleibatterien bewusst sein und eine entsprechende Prüfumgebung bereithalten. Ein solches Prüflabor hat die Hoppecke-Gruppe mit Hauptsitz in Brilon vor kurzem an ihrem Standort in Zwickau aufgebaut. Als Anbieter von Energiespeicherlösungen für industrielle Anwendungen mit langjähriger Erfahrung in Systemen auf Basis von Blei-Säure- und alkalischen Batterien hat die Gruppe ihr Geschäft mit Li-Ionen-Batterien 2008 in der Zwickauer Tochtergesellschaft Hoppecke Advanced Battery Technology GmbH gebündelt. Im neu erstellten Entwicklungszentrum sollte ein Prüflabor mit dem Fokus »Testen von Li-Ionen-Zellen und Batterien« entstehen, in dem nicht nur Zellen, sondern auch Module und Packs zunächst mit Hauptanwendung im Bereich Traktionsbatterien evaluiert werden sollten. Darüber hinaus wollte man in dem künftigen Labor externen Kunden einen Testservice anbieten.

Bereits im Vorfeld der Laborkonzeption waren viele Entscheidungen zu treffen: angefangen mit der Bandbreite der zu testenden Produkte über die Art von Tests bis hin zur Infrastruktur des Labors. Die Qualifizierung von Li-Ionen-Batterien oder Batteriezellen erfordert nicht nur eine Vielzahl genormter, vordefinierter Tests, sondern auch anwendungsspezifische Testprofile. Aus diesem Grund hat das Unternehmen schon in der Planungsphase sein Augenmerk auf zusätzliche Peripherie und die nötige Sicherheitsausstattung gelegt. Denn will man Leistungsgrenzen von Li-Ionen-Batterien austesten oder Transportvorschriften (UNTest) prüfen, muss das eingesetzte Prüfsystem deutlich stärker die Sicherheitsaspekte berücksichtigen.

Für den Hersteller der benötigten Testsysteme bedeuteten diese Anforderungen, schon vor Projektbeginn mittels einer Risikoanalyse nachzuweisen, dass alle kritischen Punkte bedacht und behandelt werden. Als Testsystem-Partner für das Projekt entschied sich Hoppecke für die FuelCon AG in Magdeburg-Barleben, die, wie es hieß, nicht nur ausgereifte Standardlösungen, sondern auch branchenuntypische Optionen anbietet. Das Unternehmen stattete das neue Hoppecke-Prüflabor in Zwickau mit Prüfständen aus, die nicht nur die Lade-Entlade-Technik umfassen, sondern auch den Prüfplatz und die erforderliche Sicherheitstechnik.

Für die Realisierung der geplanten Zelltests wurden mehrere Kanäle mit einfachen Prüffächern ausgestattet, in denen sich bereits die nötigen Anschlüsse für die Zellen befinden. Jedem Kanal und damit jedem Prüfling sind Last-, Sense- und Temperaturmessung zugeordnet. Die ausgeführten Prüfschritte werden in Echtzeit direkt am Prüfstand von einem Controller gesteuert, der auch die nötige Alarmüberwachung übernimmt. Außerdem führt jeder Controller eine redundante Spannungsmessung durch, die gleichzeitig als Verpolschutz dient. Alle Prüffächer bieten eine Ampel, die es auf einen Blick erlaubt, den Zustand des Kanals zu erfassen. Dank des übersichtlichen Aufbaus lässt sich damit auch rasch das ganze Prüffeld überwachen. Ein Rauchmelder im Prüfschrank sowie eine Schranktemperaturmessung sorgen für die nötige Sicherheit, falls ein unerwarteter Zustand eintritt und die Gefahr eines sogenannten »thermal runaway« und damit einer Explosion der Batteriezelle besteht.