Battery Testing
Wie Batterieprüfungen Ausfälle verhindern, bevor sie entstehen
Effiziente Batterieprüfung für sichere Batterien
Die zuverlässige Funktionalität von Batterien ist für moderne Technologien unerlässlich. Jeder Batterieausfall kann schwerwiegende Folgen haben – vom ungeplanten Herunterfahren des Computers bis zum kompletten Stillstand eines Fahrzeuges. Die systematische Prüfung von Batterien bildet daher das Fundament für sichere und leistungsfähige Energiespeicher.
Warum Battery Testing entscheidend ist
Batterieprüfung gewährleistet zum einen, dass Produkte wie erwartet funktionieren, und ermöglicht zum anderen die Erforschung und Entwicklung fortschrittlicher Technologien. Besonders in der Elektromobilität spielt sie eine zentrale Rolle, denn Batterien beeinflussen die Leistungsfähigkeit, Reichweite, Beschleunigung und Gesamtleistung des Fahrzeugs.
Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Sicherheit. Batterietests helfen, potenzielle Probleme zu identifizieren, die die Batterieleistung beeinträchtigen könnten, zum Beispiel Degradation, Überhitzung und Lade-/Entladeprobleme. Auch die Widerstandsfähigkeit gegen Vibrationen, Stöße und mechanischen Stress wird durch Tests geprüft, was das Ausfallrisiko verringert, und die Gesamtsicherheit verbessert.
SoH und SoC
Der State of Health (SoH) ist ein Qualitätsindikator, der den Zustand einer Batterie im Vergleich zu ihrem Idealzustand beschreibt. Es handelt sich um eine prozentuale Angabe, wobei 100 Prozent einer Batterie in perfektem Zustand entsprechen. Mathematisch wird SoH als Verhältnis der maximalen Batterieladung zu ihrer Nennkapazität definiert. Ein Akku mit 80% SoH kann nur noch 80% der Ladung halten, die er im Neuzustand aufnehmen konnte.
Der State of Charge (SOC) gibt den momentanen Energiestand als Prozentsatz der Gesamtkapazität an - sozusagen eine Momentaufnahme der verfügbaren Energie, vergleichbar mit einer Tankanzeige.
Klassifizierung und Normen
In der Industrie werden Batterieprüfungen durch verschiedene internationale und nationale Normen geregelt, die sowohl die Sicherheit als auch die Leistungsfähigkeit von Batterien sicherstellen.
EUCAR Hazard Levels
Der European Council for Automotive R&D (EUCAR), ein Zusammenschluss europäischer Automobilhersteller, hat ein wichtiges Klassifizierungssystem für die Batteriesicherheit entwickelt. Dieses System unterteilt mögliche Gefahrensituationen in acht klar definierte Risikoklassen. Die EUCAR Hazard Levels reichen von Stufe 0 (kein Effekt) bis zur kritischen Stufe 7 (Explosion) und beschreiben präzise die Reaktionen einer Batterie unter Testbedingungen.
| Level | Beschreibung |
|---|---|
| 0 | Kein Effekt, keine Funktionsbeeinträchtigung |
| 1 | Passive Schutzmechanismen aktiviert, reversibler Schaden |
| 2 | Irreversibler Schaden |
| 3 | Elektrolytverlust <50%, keine Flammenbildung, kein Gasaustritt |
| 4 | Elektrolytverlust ≥50%, keine Flammenbildung |
| 5 | Feuer oder Flammen, keine Explosion |
| 6 | Ruptur, keine Explosion, Teile werden herausgeschleudert |
| 7 | Explosion, vollständige Desintegration |
Diese Klassifizierung hilft, das Risiko bei Batterieprüfungen einzuschätzen und geeignete Schutzmaßnahmen für Prüfpersonal und -umgebung zu definieren.
Testarten im Battery Testing
Zur umfassenden Bewertung von Batterien werden verschiedene Testmethoden eingesetzt:
Alterungstests
Alterungstests untersuchen die Batteriedegeneration, indem sie den Langzeitbetrieb durch wiederholte Lade- und Entladezyklen unter kontrollierten Bedingungen simulieren. Ziel ist es, die Lebensdauer und die Leistungsabnahme (Kapazitätsverlust) der Batterie zu bestimmen. Zyklische Alterungstests simulieren die regelmäßige Nutzung durch wiederholtes Laden und Entladen, kalendarische Alterungstests hingegen untersuchen den Kapazitätsverlust über die Zeit ohne aktive Nutzung. Bei Hochtemperatur- und der Niedertemperatur-Alterungstests wird die Batterie über längere Zeiträume unter unterschiedlichen Temperaturbedingungen genutzt.
BINDER Lösungen:
- Sicherheitspaket A für Alterungstests von unbestromten Energiespeichern (bis EUCAR Hazard Level 2)
- Sicherheitspaket P für Alterungs- und Performancetests (bis EUCAR Hazard Level 4)
Performancetests
Performancetests untersuchen die grundlegenden Leistungsparameter einer Batterie unter verschiedenen Betriebsbedingungen. Zunächst wird die tatsächliche Kapazität durch vollständiges Laden und anschließendes kontrolliertes Entladen mit konstantem Strom ermittelt.
Darüber hinaus werden folgende Parameter geprüft:
- Innenwiderstand und Impedanz zur Bewertung der elektrischen Eigenschaften
- Leistungsfähigkeit bei verschiedenen Temperaturen (-30°C bis +60°C)
- Selbstentladungsrate während längerer Lagerperioden
Für diese Tests kommen spezialisierte Batterietestsysteme mit hochpräzisen Messgeräten zum Einsatz, die Spannungen, Ströme und Temperaturen mit hoher Genauigkeit erfassen.
BINDER Lösungen:
- Sicherheitspaket P für Alterungs- und Performancetests (bis EUCAR Hazard Level 4)
- Sicherheitspaket P Plus für erweiterte Performancetests (bis EUCAR Hazard Level 5)
- Sicherheitspaket G mit zusätzlichen Sicherheitseinrichtungen und erweiterter Sensorik für erweiterte Performancetests (bis EUCAR Hazard Level 5)
Stresstests
Stresstests prüfen das Verhalten von Batterien unter extremen Bedingungen. Stresstests auf Hazard Level 6 simulieren kritische, aber noch kontrollierte Fehlerszenarien bei Batterien. Ziel ist es, eine starke Reaktion wie Entgasung, Druckanstieg oder strukturelle Verformung hervorzurufen, jedoch ohne offene Flammen, Explosion oder vollständigen Thermal Runaway. Typische Auslöser sind gezielte Überladung, externe Erwärmung unterhalb kritischer Schwellen oder elektrische Fehlbelastung. Während des Tests werden Gasemissionen, Temperaturverläufe und strukturelle Veränderungen kontinuierlich überwacht, um potenzielle Sicherheitsrisiken frühzeitig zu erkennen. Diese Tests liefern wichtige Erkenntnisse zur Belastungsgrenze und Gefahreneinordnung der Batterie im Rahmen der Sicherheitsbewertung.
BINDER Lösung:
- Sicherheitspaket S für Stresstests bis EUCAR Hazard Level 6
BINDER Batterietestschränke
Für präzise und sichere Batterieprüfungen sind spezialisierte Testumgebungen unerlässlich. Batterietestschränke bilden hierbei das Herzstück moderner Prüfverfahren und gewährleisten kontrollierte Bedingungen für alle Testszenarien.
Kundenspezifische Lösungen
BINDER hat spezielle Lösungen für Batterieprüfungen entwickelt, die auf die Anforderungen unterschiedlicher Testverfahren zugeschnitten sind. Da die Testbedingungen und Prüfumgebungen von Kunde zu Kunde variabel sind, bietet BINDER keine Standardgeräte, sondern individuelle Lösungen im Bereich Battery Testing an. Jeder Batterietestschrank von BINDER ist ein individuell konfiguriertes Gerät. Die Basis bildet immer ein bewährtes Serienmodell, wie zum Beispiel Wechselklimaschrank oder Kühlinkubator, das mit einem Ausstattungspaket kombiniert wird:
Praxisberichte
Diese Kundenprojekte machen sichtbar, wie unsere Lösungen im Battery Testing konkret eingesetzt werden.
BINDER Batterietestschränke
Batterietestschränke können nach Ihren speziellen Anforderungen umgebaut und mit weiteren Funktionalitäten ausgestattet werden. Sie haben Fragen dazu? Unser Experten-Team berät Sie gerne!