Turun AMK:hon nousee testauskaappi litium-ioni-akkujen testaamiseen

Turun ammattikorkeakoulun hanke toteuttaa akkujen testaamiseen soveltuvan testausympäristön, jonka avulla saadaan lisätietoa akkujen käytöksestä ääritilanteissa, niiden vanhenemisesta ja suorituskyvystä eri tilanteissa.

Pienehkö merikontti toimittaa jatkossa tärkeää tehtävää. Sen sisuksissa voidaan testata erilaisia akkuja ihan äärirajoille asti turvallisissa ja valvotuissa olosuhteissa. Tämä antaa tietoa, kuinka akkuja voidaan kehittää entistä turvallisemmiksi. 

Akkujen rikkova testaus – RIKKOVA -hankkeessa suunnitellaan ja toteutetaan Turun AMK:n Kupittaan kampukselle testausalusta akkujen turvalliseen testaamiseen sähköisissä ääriolosuhteissa tai kovan mekaanisen kuormituksen alaisena. Tavoitteena on tuottaa tulevaisuudessa entistä laadukkaampaa dataa simuloinnin ja tuotekehityksen tueksi. 

− Hanke lähti alun perin liikkeelle testaustarpeesta: tunnistimme, ettemme pysty viemään akkuja ääritilanteisiin, jolloin emme myöskään saa todellista mittadataa, jota voitaisiin käyttää hyväksi akkujen simuloinnissa, suunnittelussa ja turvaratkaisujen kehittämisessä, kertoo Turun AMK:n lehtori Joonas Pekkarinen. 

Turun AMK:n Valmistustekniikka- ja COMEA-tutkimusryhmät päättivät toteuttaa testauskaapin tähän tarkoitukseen.  

− Turvallinen testausympäristö mahdollistaa ääritilannetestaamisen ja sitä kautta pystymme kehittämään turvallisempia akkuratkaisuja. Jos akku syttyy testiaikana palamaan, se ei ole katastrofi, vaan testausympäristössä saamme hallittua palon, Pekkarinen sanoo. 

Akkuja halutaan analysoida monesta eri syystä: tavoitteena on saada lisää ymmärrystä siitä, miten akut toimivat ääritilanteissa, kuten mekaanisen vahingoittumisen, ulkoisen tai kennon sisäisen oikosulun tilanteissa. Lisäksi testausympäristössä voidaan hankkia arvokasta mittatietoa akkujen vanhenemisesta ja siitä, miten vanheneminen vaikuttaa akun suorituskykyyn ja turvallisuuteen.

Akuille voidaan myös suunnitella uudenlaisia niin sanottuja second life -käyttötarkoituksia. Kun sähköautojen akut vanhenevat, niiden ei katsota enää olevan toimivia ajoneuvokäytössä. Sen sijaan, että akut päätyisivät kierrätykseen, ne voisivat toimia esimerkiksi energiavarastona.  

− Jotta tämä mahdollistetaan, meillä on oltava parempia keinoja analysoida ja mitata käytettyjä akkuja, sekä ennen kaikkea kehittää ratkaisuja, joilla akkujen turvallisuus todennetaan. Siihen tarpeeseen rakennettava testausympäristö vastaa, Pekkarinen sanoo. 

Sähköpyörien akuista ajoneuvoihin

Turun AMK:lla on laajasti erilaisia energiaan ja akkuihin liittyviä hankkeita. Eri hankkeet voivatkin hyödyntää tutkimuksissaan testauskaappia. Jos tarpeena on kehittää akkutuotteita tai testata turvallisuusratkaisua, Turun AMK pystyy jatkossa tarjoamaan siihen testialustan. 

Testauskaapissa voidaan testata niin pieniä kuluttajaelektroniikan akkuja, kuten skuuttien ja sähköpyörien akkuja, kuin kohtuukokoisia ajoneuvon moduuleja maksimimitoituksena noin 300 ampeerituntia. 

− Verrattuna standarditesteihin kaapin on tarkoitus olla tutkimusalusta, johon voidaan rakentaa erilaisia testisettejä tarpeen mukaan. Kaapissa voidaan testata vaikkapa ylilatausta ja katsoa, kuinka paljon akku kestää. Tai voimme esimerkiksi sytyttää tarkoituksella yhden akkukennon palamaan ja selvittää, miten palo eristetään niin, ettei koko auto pala. Haluamme ymmärtää, miten akut toimivat ääritilanteissa, Pekkarinen kuvailee. 

Akkujen rikkova testaus – RIKKOVA -hanketta osarahoittaa Euroopan aluekehitysrahasto. Hankkeen kokonaisbudjetti on reilu 370 000 euroa. 2,5-vuotinen hanke päättyy kesällä 2027.

Turun AMK:n Valmistustekniikka-tutkimusryhmä keskittyy valmistavan teollisuuden ongelmien ratkaisemiseen. Tutustu tutkimusryhmään

Computational Engineering and Analysis eli COMEA-tutkimusryhmä on systemaattisesti kehittänyt akkujärjestelmien mallinnusosaamista useissa laajoissa tutkimushankkeissa vuodesta 2018 lähtien. Tutustu tutkimusryhmään