Beschleunigungen bis 5.000 g, Vibrationen, Verformungen – Standard-DAQ-Systeme versagen hier
THE CHALLENGE
Warum Batterie-Crashtests besondere Messtechnik erfordern
Extreme mechanische Belastung:
Elektrische Sicherheit
HV-Spannungen bis 1.200 V müssen galvanisch isoliert gemessen werden, gleichzeitig darf das System die Isolation des Batteriesystems nicht beeinträchtigen.
Normenkonforme Validierung
UN GTR No. 20, FMVSS 305a, UN ECE R100 Rev. 3 fordern präzise Nachweise für Restspannung, Isolationswiderstand und Auslösung der Sicherheitssysteme
Komplexität der Daten
Mechanische Parameter (Beschleunigung, Kraft, Deformation), elektrische Parameter (Spannung, Strom, Isolation) und Temperatur müssen synchron erfasst werden
Was bei Batterie-Crash-Tests bewertet werden muss
Im Mittelpunkt von Batterie-Crash- und Sled-Tests steht nicht die einzelne Messgröße, sondern die Bewertung sicherheitsrelevanter Funktionen und Zustände des Batteriesystems nach dem Crashereignis. Die messtechnische Erfassung dieser Aspekte bildet die Grundlage für die sicherheits- und normrelevante Bewertung des Batteriesystems.
Typische Prüfungen
- Elektrische Sicherheit nach dem Crash: liegen noch gefährliche Spannungen an, wurde zuverlässig abgeschaltet?
- Isolation gegenüber dem Fahrzeugchassis: bleibt die Trennung der Hochvolt-Leiter trotz Deformationen erhalten?
- Mechanische Integrität: reagiert Gehäuse und Befestigung robust, bleiben Schnittstellen funktionsfähig?
- Thermisches Verhalten: treten lokale Erwärmungen oder frühe Hinweise auf Thermal Runaway auf?
- Zeitliches Verhalten: wann greifen Schütze, Pyrosicherungen oder Trennstellen im Millisekundenbereich?
Relevante Normen und Sicherheitsanforderungen
Die elektrische Sicherheit von Hochvolt-Batterien nach einem Crash ist international streng geregelt. Hersteller müssen nachweisen, dass keine gefährlichen Restspannungen anliegen, die Isolation intakt bleibt und alle Schutzsysteme zuverlässig ausgelöst haben. Für die Auslegung der Messtechnik und die Validierung der Prüfergebnisse sind insbesondere folgende Regelwerke relevant:
Die wichtigsten Regelwerke sind:
- FMVSS 305/305a – Elektrische Sicherheit nach Crash (Restspannung, Isolation, Elektrolytleckage)
- UN ECE R100 Rev. 3 – REESS-Sicherheitsanforderungen für wiederaufladbare Energiespeichersysteme
- UN GTR No. 20 (EVS) – Globale technische Regelung für Elektrofahrzeugsicherheit
- ISO 6469-3/-4 – Schutz gegen elektrischen Schlag und Post-Crash-Anforderungen
Grenzwerte und Messungen:
- Restspannung nach Crash: < 60 V DC / < 30 V AC
- Isolationswiderstand: > 100 Ω/V
- Sicherheitssysteme: Auslösung von Pyrosicherungen, Schützen, HV-Interlocks
- Strukturelle Integrität: Keine Elektrolytleckage, Temperaturüberwachung
Prüfaufbau bei Crash- und Sled-Tests
Der Prüfaufbau für Batterie-Crash- und Sled-Tests wird aus den jeweiligen Sicherheits- und Validierungszielen abgeleitet. Entscheidend ist, dass alle sicherheitsrelevanten Zustände des Batteriesystems während und nach dem Crash zuverlässig erfasst werden können. Alle Messsysteme müssen dazu gemeinsam getriggert werden, sodass mechanische, elektrische und thermische Effekte zeitlich korrekt korreliert werden können. Die Datenerfassung erfolgt möglichst nahe am Messpunkt mit autonomer Datenspeicherung, um auch unter extremen Schock- und Vibrationsbedingungen eine hohe Datenqualität sicherzustellen.
Mechanische Messung
Erfassung mechanischer Strukturveränderungen und Belastungen an Fahrzeugstruktur und Batterie während des Crashereignisses
Hochvolt-Überwachung
Galvanisch getrennte Messung der Hochvolt-Leiter gegenüber dem Fahrzeugchassis zur Bewertung von Spannungsabbau und Isolation.
Thermische Überwachung
Temperaturmessung an kritischen Batteriekomponenten zur Erkennung lokaler Hotspots und Auffälligkeiten.
Dummy-Messung
Separate Erfassung von Beschleunigungen und verletzungsrelevanten Kenngrößen im Crashtest-Dummy.
Hinweis: Die konkrete Auslegung richtet sich nach Kanalzahl, Signaltypen, Abtastraten sowie den relevanten Normen und OEM-Vorgaben.
Unser Lösungsansatz bei TMX Solutions
TMX Solutions begleitet Sie bei der Planung und Umsetzung Ihrer Batterie-Crash-Tests herstellerunabhängig und anwendungsorientiert. Unser Fokus liegt auf einem ganzheitlichen Messkonzept, das Sicherheit, Messqualität und Praxistauglichkeit vereint.
Typische Leistungen
- Analyse von Prüfanforderungen und relevanten Normen
- Definition von Messgrößen, Abtastraten und Triggerlogik
- Auslegung verteilter DAQ-Architekturen
- Integration galvanisch getrennter Hochvolt-Messsysteme
- Unterstützung bei Trigger- und Synchronisationskonzepten
- Normgerechte Auswertung nach ISO 6487 und SAE J211
Herstellerneutral, lösungsorientiert:
Wir wählen die Messtechnik passend zur Aufgabe. In Projekten setzen wir unter anderem auf bewährte Systeme von DTS – Diversified Technical Systems, wenn sie technisch am besten passen.
DEEP-DIVE
Application Note: Batterie-Crashtests
Für einen detaillierten technischen Einblick stellen wir eine umfassende Application Note zur Verfügung.
Sie beschreibt typische Prüfaufbauten, relevante Normen sowie beispielhafte Messkonzepte für Batterie-Crash-Tests und Sicherheitsprüfungen.
Sie planen Batterie-Crash- oder Sled-Tests?
Gerne unterstützen wir Sie bei der Auslegung Ihrer Messlösung – von der ersten Konzeptidee bis zur Umsetzung im Versuch. Gemeinsam klären wir, welche Messtechnik für Ihre Anwendung sinnvoll ist.
