AT525854A1 - Testsystem für Batteriezellen oder Batteriezellenstapel - Google Patents

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AT525854A1
AT525854A1 ATA50401/2022A AT504012022A AT525854A1 AT 525854 A1 AT525854 A1 AT 525854A1 AT 504012022 A AT504012022 A AT 504012022A AT 525854 A1 AT525854 A1 AT 525854A1
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Austria
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battery cell
test system
battery
heating mat
cell stack
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ATA50401/2022A
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English (en)
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Stahl Dipl -Ing Martin
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Avl List Gmbh
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Abstract

Es sind Testsysteme für Batteriezellen oder Batteriezellenstapel mit einer Batteriezelle (10) oder einem Batteriezellenstapel, einer Konditioniereinheit (12), und einer Testeinheit (14), über die Messwerte der Batteriezelle (10) oder des Batteriezellenstapels aufnehmbar sind, bekannt. Um ein Überhitzen der Batteriezelle (10) und daraus folgende Schäden zu vermeiden und gleichzeitig hochgenau eine Solltemperatur regeln zu können, ohne eine zusätzliche Regeleinheit vorsehen zu müssen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Konditioniereinheit (12) zumindest eine Heizmatte (16; 18) aufweist, die in thermisch leitender Verbindung zur Batteriezelle (10) oder zum Batteriezellenstapel angeordnet ist und welche PTC-Widerstandselemente (42) als Heizelemente aufweist.

Description

Testsystem für Batteriezellen oder Batteriezellenstapel
Die Erfindung betrifft ein Testsystem für _Batteriezellen oder Batteriezellenstapel mit einer Batteriezelle oder einem Batteriezellenstapel, einer Konditioniereinheit und einer Testeinheit, über die Messwerte an der
Batteriezelle oder des Batteriezellenstapels aufnehmbar sind.
Derartige Testsysteme können beispielsweise dazu dienen, an den Batteriezellen oder den Batteriezellenstapeln Leistungstests durchzuführen, beziehungsweise die Batteriezellenbeladung und -entladung zu testen, wobei hierzu beispielsweise bei den bekannten thermischen Tests die Batterie auf konstante 72°C zu erwärmen ist, bei Kurzschlusstest auf konstante 60°C zu erwärmen ist. Auch ist es bekannt, Leistungstests durchzuführen, bei denen definierte Temperaturzyklen abgefahren werden. Die Testeinheit kann aber auch als _Nageltesteinheit oder Höhensimulationstesteinheit ausgeführt sein. Die aufgenommenen Messwerte können Ströme, Spannungen oder auch Temperaturen oder
ähnliches sein.
Zur Konditionierung der Zellen sind dabei sowohl flüssigkeitsbasierte Einheiten bekannt als auch die Verwendung von Heizfolien mit elektrischen Leiterbahnen, die sich durch den Stromfluss erwärmen und so die Batteriezelle aufheizen. Der Nachteil dieser Heizfolien und auch der flüssigkeitsbasierten Kühlung ist, dass zum Anfahren einer bestimmten Temperatur immer eine Regelung vorgenommen werden muss und diese auch während der Messung weitergeführt werden muss, um eine konstante Temperatur beizubehalten. Abgesehen davon, dass die hierzu notwendigen Regeleinheiten Kosten verursachen und üblicherweise bis zum Erreichen der gewünschten Solltemperatur eine längere Zeit vergeht, besteht auch das Problem auftretender Regelfehler aufgrund defekter oder falsch
angebrachter Sensoren oder von Fehlbedienungen durch den Nutzer.
Diese Fehler können bei Anfahren zu hoher Temperaturen zur Zerstörung der Batteriezelle und in weiterer Folge zum Ausbruch eines Feuers oder
Explosionen mit Temperaturen von über 700°C im Testbereich führen.
Es stellt sich somit die Aufgabe, ein Testsystem zur Verfügung zu stellen, mit dem auch bei Ausfall der Regelung, Fehlern an Bauteilen der Regelung, Bedienungsfehlern oder Fehlanordnungen der Messbausteine Schäden an den zu testenden Batteriezelle ausgeschlossen werden können. Dennoch sollen die Batteriezellen mit hoher Genauigkeit auf eine definierte Temperatur geregelt werden können, um zuverlässige Messergebnisse zu erhalten. Auch soll möglichst unmittelbar die an der Batteriezelle entstehende Wärme nicht zu einer Änderung der vorhandenen Temperatur führen. In weiterführenden Ausführungen soll das Testsystem auch eine großflächige Temperaturmessung ermöglichen und verschiedene
Temperaturzyklen abgefahren werden können.
Diese Aufgabe wird durch ein Testsystem für Batteriezellen oder
Batteriezellenstapel mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Das erfindungsgemäße Testsystem für Batteriezellen oder Batteriezellenstapel weist eine zu testende Batteriezelle oder einen zu testenden Batteriezellenstapel auf, der über eine Konditioniereinheit auf eine bestimmte Temperatur oder entlang eines definierten Temperaturzyklus geregelt werden soll. Am Testsystem befindet sich eine Testeinheit, über die Messwerte an der Batteriezelle oder des Batteriezellenstapels aufnehmbar sind, wobei verschiedene Testeinheiten bekannt sind, bei denen unterschiedliche Messwerte aufgenommen werden. Ist die Testeinheit beispielweise als Leistungstesteinheit ausgeführt, wird die Ladung und Entladung der Batteriezelle oder des Batteriezellenstapels gemessen, wodurch ein Aussage über die Güte der Batteriezelle ermöglicht wird und somit festgestellt werden kann, ob diese innerhalb der
Spezifikation gefertigt ist. Die Konditioniereinheit weist zumindest eine
Heizmatte auf, die in thermisch leitender Verbindung zur Batteriezelle oder zum Batteriezellenstapel angeordnet ist, insbesondere gegen diese anliegt und welche PTC-Widerstandselemente als Heizelemente aufweist. Unter thermisch leitender Verbindung wird jegliche Anbindung verstanden, die einen guten Wärmeaustausch gestattet. Ein PTC-Widerstandselement ist ein Element mit positivem Temperatur Koeffizienten, was bedeutet, dass der Widerstand mit steigender Temperatur zunimmt und somit weniger Strom durch die Elemente fließt. Diese Widerstandselemente weisen eine Sättigung auf, an der der Widerstand so groß wird, dass keine weitere Aufheizung stattfinden kann. Durch die Verwendung der PTCWiderstandselemente als Heizelemente kann die Heizmatte somit lediglich auf eine maximal mögliche Temperatur geheizt werden. Mit zuvor steigender Temperatur erhöht sich der Widerstand, wodurch der Stromfluss und die Heizwirkung reduziert werden. Sobald die Maximaltemperatur erreicht ist, ist der Widerstand so hoch, dass unabhängig vom anliegenden Strom keine weitere Aufheizung der Heizmatte erfolgt. Auch eine Wärmezufuhr von außen, beispielsweise durch innere Erwärmung der Zelle im Betrieb führt zu einer Erhöhung des Widerstandes in der Heizmatte, so dass diese weniger Wärme zuführt, so dass die Temperatur der Batteriezelle konstant weiter der Abschalttemperatur der Heizmatte entspricht. Entsprechend kann auf teure Regeleinheiten zur Konditionierung der Batteriezellen verzichtet werden, wodurch Kosten und Platzbedarf reduziert werden. Ein Überhitzen der Zelle durch Fehler im System oder in der Bedienung wird zuverlässig ausgeschlossen, so dass keine Folgeschäden
entstehen können.
Vorzugsweise weist die Heizmatte eine elektrisch isolierende Trägerbahn, die insbesondere als Folie ausgeführt sein kann, auf, auf der die PTCWiderstandselemente an der zur elektrisch isolierenden Trägerbahn entgegengesetzten Seite der PTC-Widerstandselemente angeordnet sind. Diese können insbesondere in nahe beieinander liegenden Feldern aus einer
erhärteten Kohlenstoff- oder silberbasierten Paste aufgebaut werden,
welche seriell oder parallel zueinander verschaltet werden. Die isolierende Trägerbahn verhindert Kurzschlüsse und ermöglich eine Herstellung in beinahe beliebiger Größe, so dass die Heizmatte entsprechend flächig an die Batteriezelle angelegt werden kann. Dennoch bleibt die Heizmatte flexibel, wodurch sie leicht handhabbar ist und an verschiedene Formen angepasst werden kann. So können beispielsweise auch runde Zellen
konditioniert werden.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die Heizmatte eine elektrisch isolierende Lackschicht und/oder eine zweite Kunststoffbahn, insbesondere Folie, aufweist, mittels derer die PTC-Widerstandselemente bedeckt sind. So wird einerseits auch auf dieser Seite ein Kurzschluss verhindert und andererseits die PTC-Elemente vor Beschädigungen geschützt. Die Heizmatte kann auch noch beidseitig mit zusätzlichen Schutzfolien oder
Folienbahnen versehen, insbesondere verklebt werden.
Des Weiteren weist die Heizmatte Leiterbahnen auf, über die die PTCWiderstandselemente miteinander verbunden und an eine Stromversorgungseinheit anschließbar sind. Auf diese Weise kann die gesamte Heizmatte gleichmäßig über eine einzelne
Stromversorgungseinheit bestromt werden.
Vorzugsweise ist die Batteriezelle oder der Batteriezellenstapel zwischen zwei Heizmatten angeordnet, welche auf den beiden Haupterstreckungsebenen der Batteriezelle oder des Batteriezellenstapels angeordnet sind. Unter Haupterstreckungsebenen sind die beiden plattenförmigen Seiten der Batteriezelle zu verstehen, welche die größten Längs- und Quererstreckungen aufweisen und somit die größten Wärmeübergangsflächen bieten. Durch die beidseitige Anordnung kann so bei den üblicherweise flachen Batteriezellen von beiden
gegenüberliegenden Seiten eine hohe Wärmeleistung eingebracht werden,
so dass die Batteriezelle in kurzer Zeit ohne das Risiko eines Überhitzens
auf die gewünschte Temperatur aufgeheizt werden kann.
Um einen Wärmeverlust nach außen zu vermeiden, ist an der zur Batteriezelle oder zum Batteriezellenstapel entgegengesetzten Seite der Heizmatte eine thermische Isolierschicht ausgebildet. Dies führt zu einer
weiteren Reduzierung der Aufheizzeit.
Vorzugsweise ist die thermische Isolierschicht zwischen einer Metallplatte und der Heizmatte angeordnet. Die Metallplatte, die insbesondere als Stahlplatte ausgeführt werden kann, dient dazu, die Isolierschicht gegen die Heizmatte und damit gegen die Batteriezelle zu drücken, so dass isolierende Wärmeschichten zwischen der Heizmatte und der Batteriezelle vermieden werden. So wird sichergestellt, dass die Batteriezelle in kurzer
Zeit die Temperatur der Heizmatte annimmt.
In einer weiterführenden Ausführungsform ist beidseits der Batteriezelle oder des Batteriezellenstapels jeweils eine Stahlplatte angeordnet, welche unter Zwischenlage jeweils einer Heizmatte und einer thermischen Isolierschicht zueinander gepresst sind. So wird ein fester Verbund geschaffen, der für eine schnelle temperaturgenaue Konditionierung der
Batteriezelle sorgt.
Um die auf die Batteriezelle wirkende Temperatur zu überprüfen, sind an der Batteriezelle oder dem Batteriezellenstapel ein oder mehrere Temperatursensoren angeordnet, über die auch überprüft werden kann, ob
die Batteriezelle bereits vollständig aufgeheizt ist. In einer hierzu weiterführenden Ausbildung der Erfindung sind der eine oder
die mehreren Temperatursensoren zwischen der Heizmatte und der
Batteriezelle oder dem Batteriezellenstapel angeordnet und können
entsprechend mit im Verbund verpresst werden sind. So können genaue
Oberflächentemperaturen ermittelt werden.
Alternativ können der eine oder die mehreren Temperatursensoren in der Heizmatte integriert sein. Dies erleichtert die Montage zum Durchführen der
Tests.
Vorzugsweise entspricht die Solltemperatur der Batteriezelle der Abschalttemperatur der Heizmatte. Mit einem solchen Aufbau kann vollständig auf Sensoren und Messungen sowie Regelungen des Stroms
verzichtet werden.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn ein Strommesser mit der Heizmatte verbunden ist. Die Werte des Stromsensors können einerseits zur Stromregelung genutzt werden, falls eine solche gewünscht ist und dienen vor allem zum Ermitteln einer vollständigen Aufheizung der Heizmatte, da über den Stromsensor einfach ermittelt werden kann, wann das thermische Equilibrium vorliegt und somit die Heizmatte ihre Endtemperatur erreicht hat.
Die Stromversorgung der Heizmatte kann vorteilhaft auch regelbar gestaltet werden. So wird es möglich, mit der Heizmatte auch Temperaturen
unterhalb der Maximaltemperatur der Heizmatte anzufahren.
Alternativ zur Temperaturmessung über Temperatursensoren kann auch ein Widerstandsmesser mit der Heizmatte verbunden sein, dessen Messwerte als Maß für die Temperatur der Heizmatte dienen. In diesem Fall dient die Heizmatte mit dem Widerstandssensor als Temperatursensor, da jedem Widerstand in der Heizmatte eindeutig eine Temperatur zugeordnet werden
kann.
Das erfindungsgemäße Testsystem für Batteriezellen oder Batteriezellenstapel schließt entsprechend jegliches Überhitzen der Batteriezellen im Test aus und ermöglicht gleichzeitig eine schnelle und hochgenaue Aufheizung der Batteriezellen auf eine gewünschte Zieltemperatur. Der beschriebene Aufbau ist kostengünstig herzustellen und führt zu sehr guten Messergebnissen im Test, die auf diese Weise in
kurzen Zeiten durchgeführt werden können.
Ein nicht einschränkendes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Testsystems für Batteriezellen oder Batteriezellenstapel ist in den Figuren dargestellt und wird nachfolgend anhand eines Testsystems zur
Durchführung von Leistungstests beschrieben.
Die Figur 1 zeigt ein Schema des prinzipiellen Aufbaus eines
erfindungsgemäßen Testsystems für eine Batteriezelle.
Die Figur 2 zeigt eine Ansicht auf eine Heizmatte zur Verwendung im
erfindungsgemäßen Testsystem.
Figur 3 zeigt eine typische Widerstands-Temperatur-Kurve eines PTCWiderstandselementes für eine Heizmatte zur Verwendung im
erfindungsgemäßen Testsystem.
Das in der Figur 1 dargestellte Testsystem besteht aus einer zu testenden Batteriezelle 10, welche über eine Konditioniereinheit 12 auf eine gewünschte Temperatur geheizt werden kann. An die Batteriezelle 10 wird eine als Leistungstesteinheit ausgeführte Testeinheit 14 angeschlossen, über die Leistungstests oder auch Lebensdauertest an der Batteriezelle 10 vollzogen werden können. Hierzu wird beispielsweise die Ladung und Entladung der Batteriezelle 10 bei unterschiedlichen Temperaturen oder
Temperaturverläufen gemessen.
Die Konditioniereinheit 12 besteht im dargestellten Ausführungsbeispiel aus einer ersten Heizmatte 16 und einer zweiten Heizmatte 18, die an zwei voneinander weg weisenden Oberflächen der Batteriezelle 10 angeordnet sind. Die Batteriezellen weisen üblicherweise eine flache Form auf, so dass die Heizmatten 16, 18 auf den beiden parallelen Oberflächen der Batteriezelle 10 aufliegen, die die größte flächenmäßige Erstreckung
aufweisen, wodurch eine gute thermische Verbindung erreicht wird.
Die beiden Heizmatten 16, 18 sind jeweils zwischen der Batteriezelle 10 und einer thermischen Isolierschicht 20 angeordnet, die bevorzugt aus einem flexiblen oder elastischen Kunststoffmaterial besteht. Die Isolierschichten 20 werden über zwei Metallplatten 22, 23 gegen die Heizmatten 16, 18 und damit gegen die Batteriezellen 10 gedrückt. Hierzu ragen die Metallplatten 22, 23 über das Paket, bestehend aus der Batteriezelle 10, den Heizmatten 16, 18 und den Isolierschichten 20 seitlich hinaus und weisen in diesem äußeren Bereich jeweils vier Bohrungen 24 auf, durch die Schrauben 26 gesteckt werden, die sich durch beide Metallplatten 22 erstrecken. Über eine Mutter 28 oder ein Gewinde an den Bohrungen 24 der unteren Metallplatte 23 kann dann das gesamte Paket über die Metallplatten 22, 23
mittels der Schrauben 26 verspannt werden.
Des Weiteren ist zwischen der Batteriezelle 10 und der zweiten Heizmatte 18 in vorliegendem Ausführungsbeispiel ein Temperatursensor 30 angeordnet, über die die Oberflächentemperatur der Batteriezelle 10
gemessen wird.
Die Heizmatten 16, 18 werden über eine Stromversorgungseinheit 32 mit Energie versorgt, durch die eine Aufheizung der Heizmatten 16, 18 erfolgt. Zwischen der Stromversorgungseinheit 32 und jeder Heizmatte 16, 18 kann des Weiteren ein Strommesser 34 und/oder ein Widerstandsmesser 36 angeordnet werden. Bei einer Version ohne separatem Widerstandsmesser
kann der Widerstand jedoch auch als Funktion der Spannung und des
Stroms der Heizmatten berechnet werden. Des Weiteren kann die Stromversorgungseinheit 32 mit einer Regeleinheit 38 ausgeführt werden oder an die Stromversorgungseinheit 32 kann eine Regeleinheit 38 angeschlossen werden, über die eine definierte Energiemenge in die
Heizmatten 16, 18 eingebracht werden kann.
Die Heizmatten 16, 18 bestehen jeweils aus einer elektrisch isolierenden Trägerbahn 40, die als dünne Trägerfolie, beispielsweise aluminiumbeschichtete PET-Folie, ausgeführt sein kann, auf der eine Vielzahl an PTC-Widerstandselementen 42, die als Heizelemente dienen, und diese miteinander verbindende erste Leiterbahnen 44 aufgedruckt sind. Diese Widerstandselemente 42 mit positivem Temperaturkoeffizienten werden auch als Kaltleiter bezeichnet, bei denen der elektrische Widerstand mit steigender Temperatur ebenfalls steigt. Die in den in Figur 2 dargestellten Heizmatten 16, 18 verbauten PTC-Widerstandselemente 42 weisen eine stark nicht-lineare Kennlinie auf, wie dies in der Figur 3 dargestellt ist. Bei diesen PTC-Widerstandselementen 42 nimmt der Widerstand in einem ersten Bereich 50 ab einer Anfangstemperatur TA bei steigender Temperatur zunächst nur langsam zu, wodurch eine schnelle Aufheizung erfolgt. Im folgenden Bereich 52 ab einer für die jeweilige Heizmatte 16, 18 charakteristischen Nenntemperatur Tn steigt der Widerstand jedoch sprunghaft an, um danach bei weiter ansteigender Temperatur nur mehr langsam zuzunehmen. Diese charakteristische Temperatur wird auch als Abschalttemperatur Te bezeichnet, weil das betreffende PTC-Widerstandselement bei Überschreiten dieser Temperatur nur noch eine geringe Heizleistung aufweist, die dazu führt, dass die zugeführte Heizleistung der üblicherweise nach außen abgeführten Wärmeleistung entspricht, wodurch sich eine Gleichgewichtstemperatur einstellt. Dies bedeutet, dass derartige PTC-Widerstandselemente 42 mit
einer nicht-linearen Kennlinie selbstregulierend sind.
Die Heizmatten 16, 18 weisen, wie in Figur 2 dargestellt ist, eine Vielzahl an PTC-Widerstandselementen 42 auf, die über erste elektrische Leiterbahnen 44 miteinander verbunden sind, wobei die Verschaltung teilweise parallel und teilweise seriell erfolgen kann. Wichtig dabei ist eine gleichmäßige Verteilung der PTC-Widerstandselemente 42, um Hotspots zu vermeiden und eine gleichmäßige Oberflächentemperatur zu erzeugen. Die ersten Leiterbahnen 44 können aus einer erhärteten silberbasierten Paste und die PTC-Widerstandselemente 42 können aus einer erhärteten kohlenstoffbasierten Paste erzeugt und beide mittels Siebdruck auf die Trägerbahn 40 aufgebracht und dort thermisch ausgehärtet werden. Anschließend werden diese ersten Leiterbahnen 44 und die PTCWiderstandselemente 42 mit einer elektrisch isolierenden Lackschicht 46 oder einer weiteren Kunststoffbahn bedeckt. Gegebenenfalls können weitere Klebefolienbahnen auf die Vorder- und Rückseite aufgebracht
werden.
Die ersten Leiterbahnen 44 sind zur Stromversorgung mit zweiten Leiterbahnen 48 verbunden, über die die elektrische Verbindung der Leiterbahnen 44 und damit der PTC-Widerstandelemente 42 zur
Stromversorgungseinheit 32 hergestellt wird.
Zur Durchführung des Tests der Batteriezelle 10 wird diese zunächst wie in Figur 1 dargestellt zwischen den Heizmatten 16, 18 fixiert und an die Leistungstesteinheit 14 angeschlossen. Die Heizmatten 16, 18 werden an die Stromversorgungseinheit 32 angeschlossen und mit einer definierten Leistung versorgt. Entsprechend steigt die Temperatur der Heizmatten 16, 18, welche die entstehende Wärmeenergie an die Batteriezelle 10 übertragen. Soll also beispielsweise ein Test bei 60°C durchgeführt werden, werden Heizmatten 16, 18 verwendet, deren Abschalttemperatur diesen 60°C entspricht. Durch den steigenden Widerstand der PTCWiderstandselemente 42 wird die der Heizmatte 16 zugeführte Leistung so
weit reduziert, dass sich ein Gleichgewicht zwischen der zugeführten
Leistung und der abgeführten Leistung einstellt, was dazu führt, dass die Heizmatten 16, 18 eine gleichbleibende Betriebstemperatur von 60°C aufweisen. Durch die großflächige Auflage auf der Batteriezelle 10 wird auch deren Temperatur etwa 60°C betragen. Steigt die Temperatur der Batteriezelle 10 durch Eigenerwärmung während des Tests, erhöht sich der Widerstand der PTC-Widerstandselemente 42 zusätzlich, wodurch über die Heizmatten 16, 18 noch weniger Energie eingebracht wird und die Temperatur in der Batteriezelle 10 bei konstant 60°C bleibt. Diese Temperatur kann jederzeit über den Temperatursensor 30 gemessen und überprüft werden. Hierzu können auch mehrere Temperatursensoren 30 an verschiedenen Positionen der Batteriezelle 10 angeordnet werden. Auch können diese Temperatursensoren 30 in die Heizmatten 16, 18 integriert
werden.
Falls es gewünscht ist, die Batteriezelle 10 nur auf eine Temperatur unterhalb der Abschalttemperatur aufzuheizen, kann hierzu die Regeleinheit 38 genutzt werden, mittels derer in dem Bereich, in dem sich der Widerstand der PTC-Widerstandselemente nur geringfügig ändert, den Stromfluss entsprechend regelt und in Abhängigkeit der Messwerte des
Strommessers 34 die Regelung der zugeführten Leistung durchführt.
Umgekehrt kann auf die Temperatur der Heizmatten 16, 18 und damit der Batteriezelle 10 auch mittels des Widerstandsmessers 36 geschlossen werden, da jedem gemessenen Widerstand der Heizmatten 16, 18 eine Temperatur zugeordnet werden kann. Auch kann über den Widerstandsmesser 36 die erfolgreiche vollständige Aufheizung der
Heizmatten 16, 18 ermittelt werden.
Unabhängig von der Verwendung der Regeleinheit oder der Strom- oder Widerstandsmesser und des Temperatursensors wird eine Überhitzung der Batteriezelle durch die Konditioniereinheit ausgeschlossen, da selbst
Bedienungsfehler nicht zu einer erhöhten Temperatur der Heizmatten
führen können. So werden Folgeschäden zuverlässig vermieden. Zusätzlich erfolgt bei Verwendung der Abschalttemperatur als Solltemperatur eine sehr genaue Temperaturregelung, wobei auf Regeleinheiten vollständig
verzichtet werden kann.
Es sollte deutlich sein, dass die Erfindung nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel begrenzt ist, sondern verschiedene Modifikationen innerhalb des Schutzbereichs des Hauptanspruchs möglich sind. So kann gegebenenfalls auch nur eine Heizmatte verwendet werden, die auch die Zelle weitestgehend umgeben kann oder nur einseitig aufheizt, wobei dann die Aufheizungszeit deutlich verlängert wird. Auch können unterschiedliche Ausführungen der Heizmatte verwendet werden und der Aufbau des Stapels angepasst werden. Auch können statt einzelner Batteriezellen auch
Batteriezellenstapel zwischen den Heizmatten angeordnet werden.

Claims (15)

PATENTANSPRÜCHE
1. Testsystem für Batteriezellen oder Batteriezellenstapel mit einer Batteriezelle (10) oder einem Batteriezellenstapel, einer Konditioniereinheit (12), einer Testeinheit (14), über die Messwerte an der Batteriezelle (10) oder des Batteriezellenstapels aufnehmbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Konditioniereinheit (12) zumindest eine Heizmatte (16; 18) aufweist, die in thermisch leitender Verbindung zur Batteriezelle (10) oder zum Batteriezellenstapel angeordnet ist und welche PTC-
Widerstandselemente (42) als Heizelemente aufweist.
2. Testsystem für Batteriezellen oder Batteriezellenstapel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizmatte (16; 18) eine elektrisch isolierende Trägerbahn (40)
aufweist, auf der die PTC-Widerstandselemente (42) angeordnet sind.
3. Testsystem für Batteriezellen oder Batteriezellenstapel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizmatte (16; 18) eine elektrisch isolierende Lackschicht (46) und/oder eine zweite Kunststoffbahn aufweist, mittels derer die PTCWiderstandselemente (42) an der zur elektrisch isolierenden Trägerbahn (40) entgegengesetzten Seite der PTCWiderstandselemente (42) bedeckt sind.
4. Testsystem für Batteriezellen oder Batteriezellenstapel nach einem
der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Heizmatte (16; 18) Leiterbahnen (46, 48) aufweist, über die die PTC-Widerstandselemente (42) miteinander verbunden sind und an
eine Stromversorgungseinheit (32) anschließbar sind.
5. Testsystem für Batteriezellen oder Batteriezellenstapel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriezelle (10) oder der Batteriezellenstapel zwischen zwei Heizmatten (16, 18) angeordnet ist, welche auf den beiden Haupterstreckungsebenen der Batteriezelle (10) oder des
Batteriezellenstapels angeordnet sind.
6. Testsystem für Batteriezellen oder Batteriezellenstapel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass an der zur Batteriezelle (10) oder zum Batteriezellenstapel entgegengesetzten Seite der Heizmatte (16, 18) eine thermische
Isolierschicht (20) ausgebildet ist.
7. Testsystem für Batteriezellen oder Batteriezellenstapel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Isolierschicht (20) zwischen einer Metallplatte (22; 23) und der Heizmatte (16; 18) angeordnet ist.
8. Testsystem für Batteriezellen oder Batteriezellenstapel nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass beidseits der Batteriezelle (10) oder des Batteriezellenstapels jeweils eine Metallplatte (22, 23) angeordnet ist, welche unter Zwischenlage jeweils einer Heizmatte (16, 18) und einer thermischen Isolierschicht
(20) zueinander gepresst sind.
9. Testsystem für Batteriezellen oder Batteriezellenstapel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass an der Batteriezelle (10) oder dem Batteriezellenstapel ein oder
mehrere Temperatursensoren (30) angeordnet sind.
10. Testsystem für Batteriezellen oder Batteriezellenstapel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der eine oder die mehreren Temperatursensoren (30) zwischen der Heizmatte (16; 18) und der Batteriezelle (10) oder dem
Batteriezellenstapel angeordnet sind.
11. Testsystem für Batteriezellen oder Batteriezellenstapel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der eine oder die mehreren Temperatursensoren (30) in der
Heizmatte (16; 18) integriert sind.
12. Testsystem für Batteriezellen oder Batteriezellenstapel nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Solltemperatur der Batteriezelle (10) der Abschalttemperatur der Heizmatte (16; 18) entspricht.
13. Testsystem für Batteriezellen oder Batteriezellenstapel nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass
ein Strommesser (34) mit der Heizmatte (16; 18) verbunden ist.
14. Testsystem für Batteriezellen oder Batteriezellenstapel nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgungseinheit (32) der Heizmatte (16; 18) regelbar
ist.
15. Testsystem für Batteriezellen oder Batteriezellenstapel nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Widerstandsmesser (36) mit der Heizmatte (16; 18) verbunden ist, dessen Messwerte als Maß für die Temperatur der Heizmatte (16; 18)
dienen.
ATA50401/2022A 2022-06-08 2022-06-08 Testsystem für Batteriezellen oder Batteriezellenstapel AT525854A1 (de)

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