Brandschutz bei Batteriekästen
Eine heiße Herausforderung - eine coole Lösung
Sicherheit und Schutz der Insassen im Brandfall ist bei Elektro- (BEV) und Hybridfahrzeugen (PHEV) nach wie vor ein heiß diskutiertes Thema. Die Batteriekästen spielen hier eine zentrale Rolle. Um optimale Lösungen zu entwickeln, zeigen Daten aus praxisnahen Versuchen wichtige Informationen. Mit einem selbst ausgeführten Brandversuch liefert voestalpine feuerfeste Daten und Material-Know-how, wobei die Kernbotschaft ist: Stahl kann Leben retten!Was wird morgen Norm sein?
Noch steckt der Brandschutz im E-Fahrzeugbereich in den Kinderschuhen. In den Normen wie der UN ECE R100 oder GB/T 31467.3 sind die Sicherheitsanforderungen für Batteriekästen – auch bezüglich des Brandschutzes – geregelt. Temperaturen und -verläufe werden nicht genannt. Vorgegeben wird nur: Im Brandfall muss sichergestellt sein, dass die Insassen genügend Zeit haben, das Fahrzeug zu verlassen. Abzusehen ist, dass, so wie sich die Technik weiterentwickelt, auch gesetzliche Normen zur Sicherstellung des Brandschutzes weiterentwickeln werden. voestalpine trägt dazu bei, dass OEMs auch bei zukünftigen Anforderungen der Elektromobilität auf der sicheren Seite sind.
voestalpine - hochgradig kompetent
Stahl ist ein Werkstoff mit hohem Schmelzpunkt. Als Stahlhersteller hat voestalpine einerseits Erfahrung und Expertise im Hochtemperaturbereich. Andererseits ist das Unternehmen ein führender Entwickler innovativer hochfester Stähle für den automobilen Leichtbau. Die Spezialstähle sind mit ihrer Crashperformance, guten Umformbarkeit und ihren Gewichtsvorteilen Werkstoffe, die sich auch für Batteriekästen empfehlen.
Probieren geht über Simulieren
Zur Vertiefung der Stahlexpertise für die Mobilität von morgen hat voestalpine gezielt Kompetenz im Bereich Batteriekasten aufgebaut. Dazu zählen auch Brandschutzsimulationen. Diese wurden mit einem realen Brandversuch abgeglichen. Getestet wurde das Verhalten eines Batteriekastenprototyps ohne Batteriemodule bei einem externen Brand. Die Datenbasis für mechanische Komponenten wurde damit verstärkt und ein besseres Verständnis für die Vorgänge gewonnen.
Feuer und Flamme für optimale Lösungen
Bei der Datenermittlung wurde auch die nächste Generation an voestalpine-Mitarbeitern einbezogen. So lieferte die voestalpine-Lehrwerkstätte den Versuchsaufbau. Für die überwachende Sicherheit sorgte die voestalpine-Feuerwehr des Standortes Linz.
Test und Testobjekt
Testobjekt war ein an die Vorgaben der Zulassungsvorschrift UN ECE R100 angelehnter und eigens gefertigter Prototyp einer Battery Box in Rahmenbauweise. Ihre Abmessungen 800 x 600 mm, basierend auf 120 x 40 mm Rechteckprofilen, die mit 1,3 mm Bodenblech und 0,5 mm Deckblech dicht verschweißt waren. Verbaut waren folgende Stahlsorten:
- HCT450X, Dualphasen-Stahl, EN 10338
- CR1030Y1300T-MS, Martensitischer Stahl, VDA 239-100
- S315MC, thermomechanisch warmgewalztes Stahlband zur Kaltumformung, EN 10149
Ziel des Tests war, Daten bei einem Brand von außen zu erhalten. Dazu wurden neun Temperatursensoren an und in der Box angebracht. Dann wurde der Prototyp über die mit brennendem Benzin gefüllte Wanne geschoben und die Messdaten erhoben.
Stahl kann Leben retten!
Die Box übersteht den Test unbeschadet und unverändert, obwohl Temperaturen um die 600 °C auftraten. Während alternative Werkstoffkonzepte bei diesen Temperaturen an ihre Grenzen geraten und zu schmelzen beginnen, zeigt sich Stahl – mit einem Schmelzpunkt von über 1.400 °C – unbeeindruckt. Stahl ist einfach eine „coole“ Lösung – auch wenn Batteriezellen brennen würden, also bei einem Brand innerhalb des Batteriekastens. Laut Literatur können in diesen Fällen Temperaturspitzen bis zu 1.200 °C auftreten, welche noch immer weit unter der Stahlschmelztemperatur sind. Stahl als Material für Batteriekästen kann Leben retten.
voestalpine Support
Nehmen Sie einfach Kontakt auf, voestalpine stellt nicht nur die Daten zur Verfügung, sondern unterstützt umfassend mit
- Material-Know-how
- Einem Portfolio optimaler Stähle
- Kompetenten Stahlempfehlungen
- Werkstoffexpertise für die gängigen Batteriekasten-Designs (Stahlwannen-Design, Stahlrahmen-Design, Stahl-Aluminium-Hybrid-Design)
- Korrosions-, Schweiß- und Füge-Know-how
- Daten für Simulationsmodelle zur Auslegung von Batteriekästen
