Prüfkapazitäten und Equipment

Teststände zur Batteriezellcharakterisierung

Am Institut stehen mehrere Messplätze zur Verfügung, um Batteriezellen im Aufrag des Kunden zu charakterisieren, Batteriemodelle zu parametrieren oder auch effiziente Zustandsschätzer für Ladezustand (SoC), Alterung (SoH) oder Funktion (SoF) zu entwickeln. Mit den gewonnenen Daten können zudem Datenbanken angelegt, Vergleiche zwischen verschiedenen Zellen hergestellt und die Frage des Kunden nach der Eignung der einzelnen Zellen für den spezifischen Anwendungsfall beantwortet werden. Dabei werden in jedem Fall die erforderlichen Messungen in Umfang und Ausführung individuell auf die Kundenbedürfnisse abgestimmt.

  • BasyTec XCTS
  • Präzisionseinzelzellmessplatz
  • Impedanzspektrometer Gamry Interface 1000
  • Impedanzmesssystem Gamry FC350

Dem Institut stehen zwei konventionelle Prüfsysteme des Herstellers BasyTec für die Zellcharakterisierung zur Verfügung.

Daten der Zellteststände

  • insgesamt 24 Messkanäle
  • Spannungsbereich Prüfling: 0 V - 6 V
  • Strombereich je Kanal: ±50 A
  • bis zu 6 Kanäle parallelisierbar: Summenstrom 300 A

Realisierbare Prüfbedingungen

  • Eigenschaften der Klimakammer:
  • Temperaturbereich: -40 °C - 100 °C
  • Feuchtebereiche: 10 % - 95 % rel. Feuchte
  • Prüfraumvolumen: 600 l
  • Abfahren von Temperaturprofilen mit Änderungen von bis zu 3 K/min
  • Realisierung von Standardfahrzyklen, Kundenspezifische Lastzyklen und Pulstests

Messtechnik und Prüfstandautomatisierung

  • Genauigkeit der Spannungsmessung: 1 mV
  • Genauigkeit der Strommessung: 50 mA
  • Genauigkeit der Temperaturmessung: 0.2 K
  • Prüfablauf implementiert in BasyTest Software

 

Für die detailliertere Untersuchung einzelner Zellen und die Parametrierung von Zellmodellen steht ein gesonderter Messplatz zur Verfügung, der über hochgenaue Messtechnik verfügt und in allen Belangen (Messtechnik, Prüfablauf etc.) individuell auf die Anforderungen des Kunden angepasst werden kann.

Daten des Zellteststands

  • 1 Kanal
  • Spannung:
  • Bereich: 0 V - 5 V
  • Auflösung 0,25 mV
  • Genauigkeit: ±0,05 %
  • Strom:
  • Bereich: -500 A - 250 A
  • Auflösung: 25 mA
  • Genauigkeit: 0,05 %

Realisierbare Prüfbedingungen

  • Eigenschaften der Klimakammer:
  • Temperaturbereich: -20 °C - 80 °C (±0.5 °C Konstanz)
  • Feuchtebereich: 40 % - 96 % rel. Feuchte (±4 % Konstanz)
  • Prüfraumvolumen: 545 x 600 x 400 mm (B x H x T)
  • Abfahren von Temperaturprofilen
  • Realisierung von Standardfahrzyklen, Kundenspezifische Lastzyklen, Pulstest
  • Einbindung von Steuer- und Regelstrategien in Abhängigkeit der Messgrößen sowie komplexer Algorithmen, wie z. B. Zustandsschätzer

Messtechnik und Prüfstandautomatisierung

  • Spannungsmessung (absolute Genauigkeit 0,5 mV @ 5 V)
  • Strommessung (absolute Genauigkeit 50 mA @ 500 A)
  • Temperaturmessung (absolute Genauigkeit 0.2 K)
  • Messwerterfassung über NI- Messsystem (64 AI Kanäle, 8 AO Kanäle)
  • Prüfablauf implementiert in Matlab/Simulink für maximale Freiheit bei Gestaltung der Prüfpläne, Steuerung über DSpace Autobox

Die Impedanzspektroskopie als Mittel zur Zellzustandsbestimmung hat in den letzten Jahren verstärkt an Bedeutung gewonnen. Neben der elektrochemischen Charakterisierung einer Batteriezelle bietet die Auswertung von Impedanzspektren auch die Möglichkeit, diese zustandsabhängig elektrisch zu modellieren.

Dem Institut steht ein Gamry Interface 1000 zur galvanostatischen und potentiostatischen Impedanzspektroskopie zur Verfügung.

Daten des Messgeräts

  • 1 Kanal
  • Anregungsfrequenz: 10 µHz – 1 MHz
  • Stromanregung: ± 1 A (galvanostatisch)
  • Spannungsanregung: ± 12 V (potentiostatisch)

Realisierbare Prüfbedingungen

  • Eigenschaften der Klimakammer:
  • Temperaturbereich: -40 °C - 100 °C
  • Feuchtebereiche: 10 % - 95 % rel. Feuchte
  • Prüfraumvolumen: 600 l
  • Abfahren von Temperaturprofilen mit Änderungen von bis zu 3 K/min

Messtechnik und Prüfstandautomatisierung

  • Genauigkeit der Spannungsmessung: 1 mV
  • Genauigkeit der Strommessung: 5 pA
  • Genauigkeit der Temperaturmessung: 0,2 K
  • Prüfablauf nahezu automatisierbar

Die Messung von Impedanzen während eines Lade- oder Entladevorgangs einer Batteriezelle ist insbesondere für Traktionsanwendungen von hohem Interesse. Mit der Gamry FC350 kann eine elektrische Quelle oder Senke, die der Batteriezelle einen Strom zuführt oder entnimmt, so angesteuert werden, dass diese auf einen anliegenden Gleichstrom ein variables Wechselstromsignal aufmoduliert. Aus der Messung der Spannungsantwort der Zelle kann dann die Impedanz ermittelt werden.

Daten des Messgeräts

  • 1 Kanal
  • Anregungsfrequenz: 10 µHz - 5 kHz
  • Stromanregung: ± 120 A

Realisierbare Prüfbedingungen

  • Eigenschaften der Klimakammer:
  • Temperaturbereich: -40 °C - 100 °C
  • Feuchtebereiche: 10 % - 95 % rel. Feuchte
  • Prüfraumvolumen: 600 l
  • Abfahren von Temperaturprofilen mit Änderungen von bis zu 3 K/min