eBike-Prüfstand einmal hautnah erleben [Video inside]

Das Zusammenspiel von Batterie und Motor eines Elektrofahrrades sollte mindestens einmal während der Entwicklungsarbeit auf einem eBike-Prüfstand getestet werden. Was in der Automobilbranche gängige Praxis ist, hält nun langsam auch in der eBike-Brache Einzug. Die Hersteller der einzelnen Komponenten testen ihre Produkte einzeln und auf eigenen Prüfständen, jedoch mangelt es oftmals an der realitätsnahen Prüfung des Gesamtsystems. Klar, kann man ein paar Runden mit dem eBike vor Serienstart drehen, aber mittels vergleichbarer und nachvollziehbarer Tests kommen doch noch die ein oder anderen Tücken zum Vorschein.

eBike-Prüfstand geschlossen Batteryuniversity 01

 

Aus diesem Grund bietet die Batteryuniversity GmbH (BU) ihren eBike-Prüfstand für Prüfungen aller Art am eBike an. Als zertifiziertes Prüflabor für Batterien aller Art werden Batterien hier auf Herz und Niere geprüft, von A wie Aufpralltest bis Z wie zyklischer Lebensdauertest.

Wir wollten den neuen eBike-Prüfstand mal in Augenschein nehmen und haben uns daher vor Ort mit dem zuständigen Mitarbeiter Leon Maas und dem Leiter der BU Dr. Jochen Mähliß über den Prüfstand und die neue Dienstleistung unterhalten.

Aus eigenem Antrieb heraus, die für Kunden entwickelten und gefertigten eBike-Batterien noch sicherer und besser zu gestalten, hat das Schwesterunternehmen Batterien-Montage-Zentrum GmbH (BMZ) 2014 die Entwicklung eines eigenen eBike-Prüfstandes begonnen. Mitarbeiter beider Unternehmen und Hochschulstudenten haben an der Entwicklung mitgewirkt, denn man wollte realitätsnahe Prüfbedingungen erreichen und den Stand der Technik übertreffen.


Die Vorteile des eBike-Prüfstandes

Das ist den Ingenieuren und Technikern der beiden Unternehmen geglückt:

„Mit unserem Teststand simulieren wir den eBike-Fahrer und ein individuelles Streckenprofil. Die relevanten Testparameter, wie Fahrergewicht und –leistung, Steigungen und das Fahrprofil werden am Rechner erstellt und somit realitätsnah nachgeahmt. Zusätzlich können wir auch reale Fahrstrecken einlesen und simulieren, wenn diese in bestimmten Formaten vorliegen“, so Leon Maas, der maßgeblich an der Entwicklung des Prüfstandes beteiligt war und diesen nun innerhalb der BU betreibt und weiter optimiert.

eBike Prüfstand mit eBike Batteryuniversity 01

 

Das Besondere an dem Prüfstand, im Vergleich zum Wettbewerb, sind die zwei Servomotoren, die unabhängig voneinander Drehmoment- und Drehzahlgesteuert geregelt werden können. Der erste simuliert die Trittbewegung des Fahrers in Abhängigkeit seiner Leistung, der Strecke und der Geschwindigkeit. Der zweite simuliert über eine Rolle, auf der der Hinterreifen läuft, die Steigungen und Belastungen während der Fahrt.

Geschwindigkeiten können bis max. 75 km/h auch mit voller Belastung gefahren werden, da durch einen entsprechend großen Widerstand im Schaltschrank die Bremsenergie des Servomotors aufgenommen werden kann.

„Durch die enge Zusammenarbeit mit dem Schwesterunternehmen BMZ und dem ganzheitlichen Marktüberblick zu den verschiedenen Antriebssystemen, haben wir uns strategisch auf die Mittel- und Hinterradmotoren ausgerichtet“, so der Leiter der BU Dr. Jochen Mähliß.

Je nach Zugänglichkeit der Verkabelung am eBike können Stromwerte des Akkus und/oder die Kommunikation des Systems mitgeloggt werden. Die erzeugten Daten der Servomotoren während des Testes werden dann bei der Auswertung mit den restlichen Daten in einen Zusammenhang gebracht. Die erzeugten Testdaten enthalten u.a die Leistungsabgabe des Bike-Systems, die reale Geschwindigkeit und anliegende Drehmomente im 100ms Takt.


Bilder-Galerie des eBike-Prüfstandes


Tests, die mit dem eBike-Prüfstand durchgeführt werden können:

  • Kurz- und Langzeittests mit vergleichbaren und reproduzierbaren Ergebnissen mit dynamischer oder konstanter Belastung
  • Reichweiten-Ermittlung
  • Analyse der Batterie (Strom, Spannung, Temperatur, ggf. Entladekennlinie und entnommene Kapazität)
  • Analyse des Motors (Leistungsabgabe, Langzeitverhalten)
  • Simulation kundenspezifischer Streckenprofile

Weitere Testverfahren der BU

Darüber hinaus bietet die Batteryuniversity weitere Testverfahren an, die notwendig sind, um z.B. den wichtigen UN-Transporttest für Lithium-Ionen-Batterien durchzuführen. Besonders ins Auge gefallen sind uns hier drei Prüfanlagen: der Shaker, die Klimakammer und der Fallturm.

Die Shaker

Auf dem Shaker, genauer auf dem elektrodynamischen Schwingerreger, werden die Batterien einem Vibrationstest in allen drei Ebenen unterzogen. Dazu stehen zwei Shaker zur Verfügung. Der kleinere von beiden, der auf dem Bild zu sehen ist, wird überwiegend für kleinere Anwendungen, wie Power Tool und eBike-Batterien eingesetzt. Der neue und größere Shaker mit einer Aufspannfläche von 1,5 Metern x 1,5 Metern wird zukünftig für größere Anwendungen, wie z.B. stationäre Energiespeichersysteme und eFahrzeugbatterien, zur Verfügung stehen.

Shaker Batteryuniversity 01

Die Schock-Prüfanlage

Bei diesem Prüfverfahren werden die Batterien aus einer definierten Höhe fallen gelassen. Bei der anschließenden Begutachtung dürfen keine äußerlichen Schäden erkennbar sein und an den nach außen geführten Kontakten darf die Spannung im Vergleich zum Beginn der Prüfung nicht mehr als 10 Prozent betragen, um den UN-Test zu bestehen.

Schock Prüfanlange Batteryuniversity 01

Die Klimakammer

In der Klimakammer werden Temperaturen simuliert, die eine Batterie im Transportflugzeug ausgesetzt ist. Auch Temperaturstürze vom positiven in den negativen Bereich und umgekehrt werden simuliert. Hier wird die Transporttauglichkeit im Luftfrachtverkehr überprüft. Ohne bestandenen UN-Transporttest befördert kein Logistikunternehmen Lithium-Ionen-Batterie in der Luft.

Klimakammer Batteryuniversity 01


Über die Batteryuniverity

Die Batteryuniversity GmbH wurde Anfang 2008 gegründet. Ihre Aufgabe ist es, Entwicklern und Anwendern von Batterien in ihrer täglichen Arbeit mit umfangreichen Fachinformationen und individuellen Dienstleistungen zu unterstützen. Schwerpunkte der batteryuniversity.eu sind die Durchführung von normenbasierten oder kundenspezifischen Testreihen im eigenen Labor, technische Analysen und Beratung, Gutachten, Entwicklung und Vertrieb von Batterietestgeräten sowie das Veranstalten von In-House-Schulungen, Seminaren und Expertenforen in Aschaffenburg, Hamburg und Gliwice/Polen.

Unabhängiges Testlabor: Als unabhängiges Testlabor für Batterien aller Technologien bietet das Unternehmen ein breites Servicespektrum rund um Qualitäts- und Sicherheitsprüfungen. Hier werden Batterien für alle Sicherheits-, Transport- und Umweltbelange gemäß der gesetzlichen Vorschriften geprüft, entwickelt und zertifiziert.

Bilder: Benjamin Hösel / inside eBike

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