Il Battery Safety Center fa invecchiare le batterie per metterle alla prova

Il cuore del nuovo centro di ricerca consiste in camere climatiche per l’invecchiamento mirato delle batterie in un’ampia varietà di condizioni, nonché in innovativi ambienti di prova meccanici. L’obiettivo è portare le batterie ai loro limiti di carico, raccogliendo così importanti dati per la sicurezza dei futuri sistemi di accumulazione di energia.

Battery Safety Center
Credits: © Lunghammer – TU Graz

La durata e la sicurezza delle batterie sono le due aree tematiche al centro delle attività del Battery Safety Center di Graz, nuovo centro di ricerca nel campus dell’Università Tecnologica di Graz che sarà ufficialmente inaugurato nel 2021, quando tutti i banchi di prova saranno finalizzati e pronti per l’uso. 

Con il Battery Safety Center, l’Università Tecnologica di Graz disporrà di installazioni tecnologiche estremamente all’avanguardia per sviluppare impegnativi progetti di ricerca e di insegnamento orientati al futuro del campo della sicurezza delle batterie. Le innovative possibilità di test in laboratorio rendono il centro una struttura di ricerca unica nel suo genere in Europa. Nell’ambito di un laboratorio tecnologico ampio 550mq, sono presenti sia un ambiente di test elettrotermico, sia uno meccanico, e la maggior parte delle attrezzature di prova proviene dall’Università Tecnologica di Graz. Il fornitore austriaco di automobili AVL List GmbH sta contribuendo con l’installazione di tre camere climatiche per i test elettrotermici. Complessivamente, i due partner della cooperazione hanno investito quasi 9 milioni di euro, di cui 5 milioni per la costruzione e le infrastrutture di base.

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Invecchiamento mirato delle batterie nella camera climatica

All’interno dell’ambiente di prova elettrotermico ci sono tre celle climatiche identiche, ciascuna di quasi 17 metri cubi, per svolgere i test sulle batterie elettriche. Jörg Moser, del Vehicle Safety Institute (Università Tecnologica di Graz) e capo del nuovo centro di ricerca, spiega: “Nelle camere climatiche possiamo sottoporre a test i sistemi di batterie durante il processo di carica e scarica, ad esempio test termici da -40 a +90 gradi Celsius. Possiamo inoltre far invecchiare le batterie in modo mirato, attraverso cicli programmabili individualmente e ricevere informazioni dettagliate per analizzare le prestazioni della batteria. Sarebbero risposte molto difficili o addirittura impossibili da ottenere in condizioni normali durante i test drive”.

Installazione per crash test delle batterie

Oltre alle camere climatiche, sono disponibili opzioni di test meccanici completamente nuove, incluso un sistema di crash altamente dinamico per batterie cariche, sviluppato presso l’Istituto: qui è possibile eseguire test ad alta velocità. Su una lunghezza di quasi 20 metri, con una velocità massima di oltre 100 km/h, si possono eseguire due varianti di test: prima con una batteria montata sul vetrino di prova, estremamente accelerata e frenata ed esposta quindi a forze fino a trecento volte il peso della batteria. Poi con una batteria montata sul crash block, che viene presa di mira da un impattatore (cioè una forma geometrica fissa come un cilindro o una sfera) montato sul carrello di prova.

Non si eseguono test solo per velocità elevate, ma anche per situazioni semi-statiche: ad esempio, è disponibile un’altra installazione di prova per velocità estremamente basse. Nell’installazione idraulica denominata “PRESTO 420” possono essere caricati con una forza di compressione massima di 420 kilo-Newton (pari a circa 42 tonnellate) moduli di batteria carichi e scarichi, celle della batteria e insiemi di celle.

Dispositivi di sicurezza

L’equipaggiamento di sicurezza per l’intera area dell’impatto è stato sviluppato dal Vehicle Safety Institute presso l’Università Tecnologica di Graz. Consiste in un crash block da 150 tonnellate disaccoppiato dall’edificio e dotato di un sistema di ventilazione integrato. I sensori speciali registrano tutti i dati rilevanti sullo stato della batteria durante un test, che in alcuni casi dura solo pochi millisecondi. Diverse telecamere ad alta velocità e una tecnologia di illuminazione appositamente progettata forniscono immagini e materiale video ad alta risoluzione, per l’analisi dettagliata del sistema della batteria durante il test.

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