Geschüttelt und geprüft

Die drei Shaker von Weiss Technik haben imposante 14 Meter Verfahrweg. (Weiss Technik GmbH, own image)

Die Prüfkammern sind ausreichend groß dimensioniert für Vibrationstests von Li-Ionen Batterien für Elektrofahrzeuge. (Weiss Technik GmbH, own image)

Ein international führendes Prüf- und Zertifizierungsunternehmen hat in den USA ein neues Prüfzentrum errichtet. Darin sind Prüfeinrichtungen für unterschiedliche Tests im Automotive-Bereich untergebracht. Zu den größten Prüfanlagen gehören drei Vibrationstestanlagen mit 350 bzw. 200 kN Shakern zur Prüfung von Batterien für E-Fahrzeuge. Dazu hat Weiss Technik die passenden Vibrationsprüfkammern mit Sicherheitseinrichtungen gemäß Hazard Level 5 entwickelt und geliefert.

Zur Ausstattung des neuen Multi-Prüfzentrums suchte der Kunde in Zusammenarbeit mit einem Generalunternehmen einen Spezialisten für die Lieferung von drei groß dimensionierten Vibrationsprüfkammern für Temperaturprüfungen. Getestet werden in diesen Prüfeinrichtungen LI-Ionen-Batteriepacks für Elektrofahrzeuge im Temperaturbereich von -40 °C bis + 85 °C gemäß IEC 60068-3-5. Voraussetzung dafür ist, dass die Prüflinge während des Testvorgangs über das Batterie-Management-System in ihren Grenzbereichen angesteuert und betrieben werden.

Bausteine für maßgeschneidertes Konzept

Nach intensiven Vorgesprächen zum Anforderungsprofil der drei Prüfanlagen entwickelte Weiss Technik ein passendes Anlagen-, Be-dien- und Sicherheitskonzept. Die Dimensionierung der Anlage mit einem Nutzvolumen der Prüfkammern von jeweils 14,3 m3 ist passgenau auf die Größe der beiden unterschiedlichen Shakertypen mit 350 kN bzw. 200 kN zugeschnitten. Diese Shaker oder auch Schwingerreger bewegen die Prüflinge entlang der x-, y- oder z-Achse. Für jeden Anwendungsfall ist der passende Wechselboden zur Adaption zwischen Kammer und Schwingerreger vorhanden. In den Prüfkammern sind Durchführungen für Leitungen zur Versorgung der Prüflinge und für zusätzliches Testequipment eingebaut.

Know-How und Fertigung aus eigener Hand

Das groß dimensionierte Prüffeld umfasst drei Prüfanlagen mit einem Verfahrweg von jeweils 14 Metern. Als Spezialist für hochwertige Prüfanlagen hat Weiss Technik dabei die Kammer für die Prüflinge, das Maschinenaggregat für die Systemtechnik sowie den kompletten Stahlbau für die Verfahrung aller Anlagenteile konstruiert und in eigener Fertigung hergestellt. Die aus hochwertigem Edelstahl gefertigten Prüfkammern der Anlage besitzen einen nutzbaren Innenraum von jeweils ca. 3000 x 1600 x 3200 mm (B x H x T). Mitentwickelt wurden zudem die vorgelagerte 3D-Simulation samt Kollisionsprüfung sowie FEM-Methoden für die Auslegung der tragenden Bauteile.

Umgang mit großen Prüflingen

Geprüft werden kann nun in einem Temperaturbereich von -55 °C bis + 90 °C mit einer Wechselrate von ca. 5 - 6 K ohne Prüfling bzw. 2 K mit Prüfling gemäß IEC 60068-3-5. Bei einer Prüffläche von ca. 9,6 m2 lassen sich große Prüflinge wie die Batteriepacks des Kunden mit Abmessungen von 2500 x 750 x 1700 mm (B x H x T) und einer Masse bis zu 1,3 Tonnen problemlos testen. Zum Absenken und Entkoppeln der Shaker steht in der Halle je eine bauseitige Grube von 8000 x 1200 x 5000 mm (B x H x T) zur Verfügung.

Integriertes Sicherheitssystem für Hazard Level 5

Die Prüfanordnung mit Li-Ionen-Batterien erfordert, dass die Prüfräume mit geeigneten Sicherheitseinrichtungen für den Hazard Level 5 ausgestattet sind. Dazu gehören unter anderem visuelle und akustische Alarmfunktionen, elektrische Türschließungen zum Schutz vor unbefugtem Öffnen während eines Tests sowie Druckentlastungsklappen für den Havariefall. Darüber hinaus sind die Prüfkammern mit einer Spüllufteinrichtung ausgestattet, so dass diese nach Testende mit Frischluft gespült werden können, um während einer Prüfung gegebenenfalls entwichene, giftige Gase auszuleiten.

Ein integriertes Brandschutzsystem mit CO-Gas-Detektion gewährleistet den Schutz von Personen, Prüfanlagen und Prüflingen. Dieses meldet optisch einen Voralarm bei 200 ppm und optisch sowie akustisch einen Hauptalarm ab 800 ppm. Bei schadhaften Batterien treten häufig Kohlenwasserstoffe (HydroCarbons, HC) aus. Ein ebenfalls zweistufiges HC-Warnsystem meldet daher erhöhte Konzentrationen visuell ab 20 % UEG und visuell sowie akustisch ab 40 % UEG, um vor der Explosionsgefahr zu warnen.

ShakeEvent steht für erprobte Prüftechnik

Das ShakeEvent-Konzept basiert auf einem erprobten Anlagenkonzept und der langjährigen Expertise von Weiss Technik, speziell im Automobilbereich. Die Prüfanlagen besitzen eine S!MPAC-Steuerung mit WebSeason-Oberfläche. Die Ausstattung ermöglicht das einfache Programmieren von Testsequenzen, verfügt über eine Multiuser-Funktion und erlaubt den weltweiten Zugriff über Tablet oder PC. Die Luftführung sichert eine hohe Temperaturkonstanz im Prüfraum. Die Prüfanlage wurde mit den Kältemitteln R449A sowie R469A und einem maximalen GWP-Wert von nur 1.397 ausgeliefert. Damit ist sie zukunftssicher und kann auch nach 2030 problemlos betrieben werden.