TÜV Süd Crashtests mit Lithium-Ionen-Batterien

Der TÜV Süd hat auf seinem Gelände in München-Allach die weltweit ersten dynamischen Crashtests von Lithium-Ionen-Batterien für Pkw abgeschlossen. Mit den Versuchen soll das aktuelle Sicherheitsniveau der verbauten Batterien ermittelt werden.

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Die Ergebnisse der Tests sind die Basis zur Ermittlung notwendiger Sicherheitsstandards für den Einsatz von Lithium-Ionen-Batterien im Pkw. Gefahren wurden die Crashversuche mit Batterien, wie sie im Mercedes S400 Hybrid und im 7er BMW Hybrid eingesetzt werden. „Die Resultate sollen dazu dienen, notwendige Sicherheitsstandards für die Sicherheit und die Unterbringung von Li-Ionen-Batterien im Auto zu entwickeln und zu definieren“, kommentiert Dr. Axel Stepken, Vorstandsvorsitzender des TÜV Süd.

Neben der Ermittlung des Sicherheitsniveau der verbauten Batterie soll die Test Reihe dazu dienen, Erkenntnisse über Belastungsgrenzen zu gewinnen und festzustellen, mit welchen Schadenszenarien zu rechnen ist, wenn eine Lithium-Ionen-Batterie beschädigt wird.

Elektromobilität braucht sichere Akkus

Dem Thema Sicherheit von Lithium-Ionen-Batterien wird entscheidende Bedeutung für eine erfolgreiche Entwicklung hin zur Elektromobilität beigemessen. Mit ihrer hohen Energiedichte im Vergleich zu herkömmlichen Batterien sind die Li-Ionen-Aggregate die verfügbare Lösung zur Steigerung der Reichweiten von elektrifizierten Fahrzeugen. Alle großen Automobilhersteller planen den Einsatz der Lithium-Ionen-Batterie sowohl für den Einsatz in Hybrid-Fahrzeugen als auch für Elektroautos.

Das Problem: Bislang ist weitgehend unbekannt, wie sich Li-Ionen-Batterien im dynamischen Crash verhalten. Weder gibt es Standards für den Verbau der Batterie, noch Anforderungen für den Unfallversuch. Diese sind aber von enormer fundamentaler Wichtigkeit, nicht nur für Fahrzeug und Batteriehersteller sondern auch für Verbraucher, Feuerwehren und Rettungsdienste.

Crashtests sollen die bestmögliche Sicherheit bringen

Insofern hat die jetzt von TÜV Süd durchgeführte Crashreihe primär das Ziel, Basiserkenntnisse zu gewinnen: „Wir loten hier Grenzbereiche aus, schauen was machbar ist, um hieraus zu ermitteln, wie Sicherheitsstandards für Li-Ionen-Batterien gesetzt werden müssen, um ein höchst mögliches Maß an Sicherheit zu erreichen“, unterstreicht Richard Richter, bei TÜV Süd verantwortlich für die Durchführung der Crashreihe.

Hochpräzises Impaktorsystem

Zur Ermittlung dieses Grenzbereichs wurde für die weltweit ersten dynamischen Tests mit Lithium-Ionen-Batterien ein spezielles hochpräzises Impaktorsystem entwickelt. Dazu wurde die zu testende Hochvolt-Batterie an einem 110-t-Betonblock montiert. Mit Hilfe eines ECV -Trägerfahrzeugs wurde ein Impaktor mit verschiedenen Stoßkörpern (Zylinder, Gabelzinke) und variabler Masse gegen das Prüfobjekt gefahren. Der aus Kopfstück und Ballast bestehende Impaktor war auf einem Tragarm, befestigt am Trägerfahrzeug, geführt. Kurz vor dem Anprall wurde der Impaktor vom Tragarm entkoppelt, so dass dieser frei fliegend auf die Batterie auftraf.

Keine Verpuffung

Mit der Versuchsanordnung sind Geschwindigkeiten bis größer 55 km/h, Massen bis 500 kg sowie einer resultierenden Energie von knapp 60 kJ möglich. Gefahren wurde die erste Versuchsreihe mit Geschwindigkeiten von 18 bis 29 km/h. Die auf die Batterie einwirkenden Kräfte entsprechen damit in etwa dem Niveau eines typischen Crashs, decken aber noch nicht alle vorstellbaren Unfallszenarien ab. Das Resultat fiel positiv aus: Die in einen Stahlmantel gepackten Serien-Batterien hielten den Crashreihen stand. Die auf Basis statischer Tests ermittelte Deformierung war nahezu deckungsgleich mit den im dynamischen Test tatsächlich eingetretenen Werten.

Im weiteren Verlauf wurden noch Crashversuche mit anderen Werkstoffen als dem verwendeten Stahl unternommen. Hier zeigten sich bei derselben Versuchsanordnung aber die erwarteten Unterschiede. Auch eine wichtige Erkenntnis: Eine beim Crash gerissene Batterie lief zwar aus, es kam aber nicht zu einer befürchteten Verpuffung bzw. zum Brand.

Li-Ionen-Batterien für Pkw haben ein hohes Sicherheitsniveau

Die ersten Tests haben nach Ansicht von TÜV Süd gezeigt, dass bereits jetzt ein hohes Niveau bei der Sicherheit von Lithium-Ionen-Batterien frü Pkw besteht, es andererseits aber weiterer intensiver Versuche bedarf, um gesicherte Erkenntnisse zu gewinnen, auf deren Basis dann verbindliche Sicherheitsstandards entwickelt werden können und die dann direkt in Crashtest-Verfahren für Hybrid- und Elektrofahrzeuge münden müssen: „Unser Anspruch als TÜV Süd ist es hier, im Verbund mit den Herstellern für die Setzung entsprechender Standards zu sorgen“, unterstreicht Dr. Stepken.

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