Smarte und flexible Optionen für zukünftige Batterietests
Wenn Sie am Wachstum des Batteriemarkts zweifeln, nehmen Sie sich selbst den Wind aus den Segeln. Aufgrund des massiven Wachstums bei E-Fahrzeugen (EV) werden überall auf der Welt neue Fabriken gebaut. Bis 2030 baut China laut Schätzungen 150 zusätzliche Fabriken, plant Europa 38 neue Fabriken und steigert Nordamerika die jährliche Kapazität von 55 auf 1.000 Gigawattstunden.
Auch wenn der Automotive-Markt derzeit vermeintlich die ganze Aufmerksamkeit auf sich zieht, ist er bei weitem nicht der einzige Industriezweig, der Batterien nutzt. Medizinische Geräte sind beispielsweise in hohem Maße auf Batterien angewiesen, da immer mehr tragbare Geräteversionen genutzt werden. Das Energie- und Batteriemanagement ist dabei der Schlüssel zum Erfolg jeder industriellen Anwendung. Dasselbe gilt für Verbraucherelektronik: Es gibt wohl kaum jemanden, der noch nie Panik hatte, wenn die Smartphone-Batterie bis auf 2 % entladen war.
Somit stellt sich die Frage, wie sich alle diese Batterien auf effiziente und sichere Weise auf den Markt bringen lassen.
Flexibilität bei Batterietests
Es sind zahlreiche Tests erforderlich, um Branchenrichtlinien einzuhalten, Sicherheit zu gewährleisten und den Benutzern Batterien höchster Qualität zu liefern. Eine ideale Teststation umfasst Folgendes:
• Mehrere gesteuerte bidirektionale Gleichstromquellen
• Auto-Switching für höhere Stromleistung (bis zu 240 A)
• Instrumente zum Messen von Temperatur, Spannung und Strom
• Strommanagement für umfangreiche elektrische Tests
• Optische Inspektion
• Thermokammern für Temperaturen von -40 °C – 150 °C (für Forschung und Entwicklung)
• Kühl-/Heizsimulator, um niedrige und hohe Temperaturen und Drücke zu simulieren und Systeme auf eventuelle Leckagen zu prüfen
Es versteht sich von selbst, dass die Tester jede Einheit auf Fehler prüfen müssen. Dazu zählen u. a. Überhitzung, externe Kurzschlüsse, Löcher und undichte Stellen, Schwellungen, zu starke Entladung, Thermal Runaway (oder thermisches Durchgehen) und Dendritenbildung.
In einem sich dynamisch entwickelnden Markt liegt es auf der Hand, dass sich der effizienteste Tester durchsetzen wird, der diese Anforderungen erfüllt und sich an die verschiedenen Batterietypen anpassen lässt. Die Testkammer in einem Klimaschrank muss beispielsweile nicht nur unterschiedliche Umgebungsbedingungen simulieren können, sondern sich auch für unterschiedliche Module eignen. Das Werkzeugdesign und die Kontaktierelemente der Modulträger müssen präzise auf unterschiedliche Batterietypen einschließlich Rund- und Pouchzellen sowie prismatische Zellen abgestimmt sein. Das lässt sich über abnehmbares Zubehör erreichen.
Verwenden eines etablierten Test-Frameworks
Wie jedes Endprodukt setzen sich auch Batterien aus verschiedenen Teilen zusammen. Eine vollständige Batterie wird aus einzelnen Zellen gefertigt, die wiederum in Modulen zusammengefasst werden. Mehrere Module werden miteinander kombiniert, um die gewünschte Batterieleistung zu erzielen. Erst so entsteht ein vollständiges Batteriepack – das gewünschte Endprodukt. Alle modernen (Lithium-Ionen-)Batterien verfügen über ein Batteriemanagementsystem (BMS). Dieses stellt sicher, dass Batterien nicht zu stark entladen bzw. überladen werden. Gleichzeitig wird kontrolliert, ob alle Zellen und Module ordnungsgemäß funktionieren und ob alle Temperaturen im Betriebsbereich liegen. Jeder dieser einzelnen Aspekte und das fertig montierte Produkt müssen getestet werden.
Die Nutzung eines etablierten Frameworks wie Batterie Inpektor gestattet eine nahtlose Integration eines Zelltesters (Cell Tester) sowie weiterer essentieller Tester in umfassende Batterietestarchitekturen. Dieses Framework kann sich durch den gesamten Fertigungsprozess ziehen – von der Zelle über die Module und das BMU (Battery Management Unit, die das BMS steuert) bis hin zur fertigen Batterie.
Smarte Testsysteme unverzichtbar
Neben der Inspektions- und Testtechnologie muss sich die richtige Lösung nahtlos in das Unternehmensnetzwerk sowie cloudbasierte Strukturen integrieren lassen. Zu diesem Zweck müssen standardisierte Schnittstellenadapter wie QS-spezifische Formate, SAP-Anbindung, Datenbankadapter und Industrieprotokolle berücksichtigt werden. Kurz gesagt, muss das gewählte Framework IoT-fähig sein. Die Branche entwickelt sich ständig weiter und muss sich an die künftigen Herausforderungen anpassen. Eine unternehmensweite Vernetzung stellt sicher, dass alle Mess- und Testergebnisse für das QA-Reporting und andere betriebliche Anwendungsbereiche verarbeitet werden können. Suchen Sie nach einem Framework, das alle IoT-Anforderungen für die automatisierte und digitalisierte Batteriefertigung und die Qualitätssicherung erfüllt. Nur so schaffen Sie eine sichere Grundlage für die Smart Factory von morgen.
Bei Fragen zur Entwicklung eines flexiblen Frameworks für Batterietests können Sie gerne Averna kontaktieren.
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