Ausgefeilte Sicherheitsausstattung

Li-Ionen-Batterien prüfen - aber sicher!

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

Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Batterien prüfen und qualifizieren

Testlabore für Li-Ionen-Batterien brauchen eine ausgeklügelte Sicherheitsausstattung.
Testlabore für Li-Ionen-Batterien brauchen eine ausgeklügelte Sicherheitsausstattung.
© FuelCon

Mit den Prüfständen kann Hoppecke sowohl einfache Lebensdauertests als auch VDA-Zyklen oder Fahrprofile durchführen. Für die Bestimmung des Innenwiderstands einer Batteriezelle werden Pulse auf den Prüfling gegeben und unter Beachtung einer Relaxationszeit ausgewertet. Die Ergebnisse ermöglichen Hoppecke Rückschlüsse auf den ohmschen Widerstand des Prüflings - ein wichtiger Faktor für die Bewertung der Qualität. Außerdem lässt sich mit den Tests das Verhalten der Zelle im Feld nachbilden.

Für Tests mit höheren Anforderungen an den Prüfling, etwa Peak-Power-Tests oder Temperaturtests, stehen geschlossene Prüfkammern mit Stickstoff-Inertisierung bereit. Die Herabsetzung des Sauerstoffgehalts verhindert eine mögliche Explosion der Batterie. Die Lade-Entlade-Einheiten (LEE) der Prüfstände sind im Bereich bis etwa 20 kW Leistung transistorgesteuert ausgeführt. Hier wurde bewusst eine Lösung ohne Rückspeisung gewählt, weil es galt, mögliche Effekte auf den Prüfling durch Oberwellen zu vermeiden. Um die beim Entladen in Wärme umgewandelte Energie schnell und leise abzuführen, haben die Prüfstände eine wassergekühlte LEE. Der Einsatz von Kühlwasser macht eine Lüftungsanlage entbehrlich.

Eine weitere technisch besonders interessante Option bei der Realisierung des neuen Prüflabors war die Einbindung eines »Sequencers«. Er ermöglicht, den Prüfablauf in Schrittketten abzubilden, die dann in Echtzeit vom Controller abgearbeitet werden - unabhängig vom PC. Konkret heißt das: Sollwerte lassen sich zu definierten Zeitpunkten setzen, was für eine präzise Steuerung von Pulsen unabdingbar ist.

Bei Lebensdauertests, die sich häufig über mehrere Monate erstrecken, ist darüber hinaus die Stabilität des Systems ein essentieller Faktor. Für die korrekte Überwachung und Auswertung ist außerdem parallel zum Betrieb ein regelmäßiger automatischer Datenexport erforderlich. Die Daten lassen sich dann für Offline-Analysen weiterverwenden. Grundlage dafür ist die Software: Schon vor dem Projekt verfügte die Hoppecke Advanced Battery Technology GmbH über eine eigene Software für den Prüfstandsbetrieb. Damit das Unternehmen auch weiterhin auf die vertraute Oberfläche zur Planung und Durchführung ihrer Versuche zurückgreifen konnte, wurde auch die Software von FuelCon an dieses Kundenkonzept angepasst.

Das neue Labor erfüllt nicht nur alle Anforderungen des Unternehmens an das Qualifizieren von Batterien, von klassischen IU-Ladungen bis hin zu komplexen Fahrprofilen inklusive Temperaturzyklen. Auch die Testaufgaben externer Kunden sind mit der vorhandenen Laborausstattung flexibel umsetzbar.

FuelCon: Test-, Fertigungs- und Diagnosesysteme aus Magdeburg

FuelCon bietet Prüfstände für alle typischen Brennstoffzellen-Techniken wie PEM, DMFC, SOFC oder MCFC in einem Leistungsbereich von einigen Watt bis zu 150 kW Brennstoffzellenleistung. Auch für das Testen von Elektrolyseuren stehen Testsysteme bereit. Für die anspruchsvollen Testanforderungen von Batterien hat das Unternehmen die Produktserie »Evaluator-B« entwickelt, die unterschiedlichen Einsatzfällen flexibel gerecht wird. Die Prüfstände ermöglichen den Vergleich, die Bewertung und die Optimierung von Batteriezellen und Batterien sowie die Simulation verschiedener Anforderungen für spezifische Endanwendungen der Kunden. Neben dem Firmenhauptsitz in Deutschland ist FuelCon mit dem Tochterunternehmen FuelCon Systems Inc. in Nordamerika und mehreren Repräsentanzen in Asien weltweit vertreten.


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