2000 - Fachgebiet Hochspannungstechnik

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unebenen Batteriedeckeloberfläche zu gewährleisten,
wurde zwischen Elektrode und Prüfobjekt
eine Scheibe aus elektrisch leitfähigem
Silikonkautschuk gelegt. Ein konstanter
Anpressdruck war dabei durch die Masse der
Messingelektrode von 2 kg gewährleistet. Der
in der Batterie enthaltene Elektrolyt wurde über
den Minuspol mit Erdpotenzial verbunden und
bildete somit die Gegenelektrode der Anordnung.
Die zwischen den beiden Batteriepolen
anliegende Potenzialdifferenz von 12 V war
relativ zu der Beanspruchungsspannung von
≥ 1 kV vernachlässigbar, so dass für den Elektrolyt
näherungsweise von einem konstanten
Potenzial ausgegangen werden konnte.
Bei dem Batteriedeckel wurden drei markante
Bereiche unterschieden, für die verschiedene
Durchschlagspannungen zu erwarten waren.
Daher wurde die Messelektrode auf den Einfüllöffnungen,
auf den Füllstandsanzeigern, den
sogenannten „Charge Eyes“ sowie an Stellen
abseits der zuvor genannten Bereiche platziert,
um auf diese Weise ein Festigkeitsprofil des
Deckels zu erhalten. Die als Gegenelektrode
dienende Batterieflüssigkeit wies Kriecheigen-
Bild 1
Prüfanordnung zur Bestimmung der
Gleichspannungsfestigkeit einer
Fahrzeugbatterie
schaften auf. Daher bestand die Gefahr, dass der elektrisch leitfähige Elektrolyt entlang der
Verschlussstopfen und der Charge Eyes an bzw. auf die Batterieoberfläche gelangte und
dadurch die Festigkeit der Isolierstrecke signifikant verschlechterte. Um einen derartigen
Einfluss zu kontrollieren wurden die Durchschlagspannungen sowohl mit trockenen als auch
mit elektrolytbenetzten Stopfen und Charge Eyes ermittelt.
Die Bestimmung der elektrischen Festigkeit erfolgte in Form eines 60-s-Stufentests mit einer
Stufenhöhe von 2 kV, wobei die Anfangsspannung 8 kV betrug. Lediglich bei den Messungen
an den Einfüllöffnungen mit befeuchteten Verschlussstopfen wurden aufgrund der geringeren
Festigkeit dieser Bereiche der Isolierung die Stufenweite auf 1 kV und die Anfangsspannung
auf 5 kV reduziert. Für jede der zu untersuchenden Deckelregion wurden mindestens sechs
Einzelmessungen durchgeführt und anschließend aus den ermittelten Werten der arithmetische
Mittelwert sowie die Standardabweichung errechnet. Alle Messungen fanden bei
Raumtemperatur und einer Luftfeuchtigkeit von ca. 50 % statt.
Erste Testreihen in einem abgedunkelten Raum hatten gezeigt, dass bei einer stetigen
Erhöhung der Spannung dem eigentlichen Durchschlag der Isolierstrecke des öfteren hör- und
sichtbare Entladungserscheinungen bei deutlich niedrigeren Spannungswerten vorausgingen.
Da insbesondere die sichtbaren Entladungen bereits zu einer Entzündung eines in der Batterie
vorhandenen Gases ausreichen können, wurden bei jedem Versuchsdurchlauf stets die Teilentladungs(TE)-Einsetzspannung,
die Spannungen, bei denen erste hör- und sichtbare Entladungen
auftraten, sowie die Durchschlagspannung protokolliert. Als TE-Einsetzspannung
wurde hierbei die Spannung definiert, bei der erste TE mit einem Ladungsinhalt > 30 pC auftraten.