AT528618B1 - Hybrides Testsystem mit Abluftkanal und Expansionskammer - Google Patents

Hybrides Testsystem mit Abluftkanal und Expansionskammer

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AT528618B1
AT528618B1 ATA50673/2024A AT506732024A AT528618B1 AT 528618 B1 AT528618 B1 AT 528618B1 AT 506732024 A AT506732024 A AT 506732024A AT 528618 B1 AT528618 B1 AT 528618B1
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Testsystem, umfassend eine Testkammer (1), einen in der Testkammer (1) angeordneten Sensor (2), eine Steuerungseinheit, einen Stellmotor, einen mit der Testkammer (1) verbundenen Abluftkanal (3) und ein an einer Wand der Testkammer (1) angeordnetes Verschließelement (4), wobei das Verschließelement (4) in einem geschlossenen Zustand zumindest einen Teil der Wand bildet und in einem geöffneten Zustand eine Öffnung der Wand ausbildet, wobei die Steuerungseinheit dazu konfiguriert ist, ein Signal von dem Sensor (2) zu empfangen und den Stellmotor anzusteuern, wobei der Stellmotor dazu konfiguriert ist, das Verschließelement (4) vom geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand zu versetzen, wobei der Abluftkanal (3) einen Filter (5) und ein Abluftgebläse (6) aufweist und das Testsystem weiters eine Expansionskammer (7) umfasst, die an der der Testkammer (1) abgewandten Seite des Verschließelements (4) angeordnet ist und eine Öffnung zur Umgebung aufweist.

Description

Beschreibung
HYBRIDES TESTSYSTEM MIT ABLUFTKANAL UND EXPANSIONSKAMMER
[0001] Die Erfindung betrifft ein Testsystem, umfassend eine Testkammer, einen in der Testkammer angeordneten Sensor, eine Steuerungseinheit, einen Stellmotor, einen mit der Testkammer verbundenen Abluftkanal, einen mit der Testkammer verbundenen Zuluftkanal und ein an einer Wand der Testkammer angeordnetes Verschließelement, wobei das Verschließelement in einem geschlossenen Zustand zumindest einen Teil der Wand bildet und in einem geöffneten Zustand eine Öffnung der Wand ausbildet, wobei die Steuerungseinheit dazu konfiguriert ist, ein Signal von dem Sensor zu empfangen und den Stellmotor anzusteuern, wobei der Stellmotor dazu konfiguriert ist, das Verschließelement vom geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand zu versetzen, sowie ein Verfahren zur Verwendung des Testsystems.
[0002] Testsysteme der eingangs beschriebenen Art werden oft für das Testen von Batterien verwendet. Bevor eine Batterie auf den Markt kommt, wird sie in der Regel verschiedenen Belastungstests unterzogen. In Versuchslaboren werden Batterien erprobt, die bewusst oder auch unbewusst, thermisch überlastet werden. In so einem Fall beginnt der „thermal runaway“ der Batteriezelle(n). Die Zellchemie mindestens einer Zelle beginnt ab Überschreitung einer gewissen Grenztemperatur schlagartig zu reagieren und setzt die darin gespeicherte, elektrische Energie und Zellchemie frei. Sehr häufig sorgt die hohe Wärmeentwicklung der ersten Zelle dafür, dass auch viele benachbarte Zellen in den „thermal runaway“ getrieben werden. Diese Ausbreitung wird auch „thermal propagation“ genannt. Dabei entsteht innerhalb der Testkammer eine große Menge von Venting-Gas, umfassend Rauch, Partikel der Zellchemie und Wasserdampf. In den allermeisten Fällen kommt es auch zum Brand, wobei das Venting-Gas zudem ein flüchtiges Verbrennungsprodukt, etwa Abgas und/oder Rauch umfasst. Speziell der Abbrand und/oder die gesundheitsschädlichen Partikel des Venting-Gases dürfen nicht in die Umwelt gelangen. Dazu wird der Inhalt der Testkammer (auch genannt: Abuse- oder Brandkammer) während des Tests bzw. während der Phase des „thermal runaway“ bzw. der „thermal propagation“ über eine Hochleistungsfilteranlage (Absauggebläse und Filter) aktiv abgesaugt und gefiltert.
[0003] Das Abbrandverhalten ist in der Regel nicht vorhersehbar. Ist der zu testende, batterieelektrische Speicher groß und reagieren viele Zellen zeitgleich, so kann die außerordentlich große Menge an Venting-Gas nicht mehr von der Absaugung bewältigt werden. Da die Kammer an sich einen geschlossenen Raum darstellt, käme es zu einem Druckanstieg in der Testkammer und zu einem möglichen Schaden des Absaugsystems bzw. der Kammer selbst. Auch eine zu große Menge von heißem (Rauch-)Gas könnte die Absauganlage beschädigen.
[0004] Im Stand der Technik werden die genannten Probleme mit einer simplen Absaug- und Filteranlage in Kombination mit Überdrucksicherungen (beispielsweise einer Berstklappe, einer Berstscheibe, nicht verriegelten Türen oder dergleichen). Da bei solchen Systemen weder Zunoch Abluft geregelt werden, ist es sehr schwer, die Kammer samt Testobjekt zu konditionieren. Unter Konditionierung wird hierin eine Temperierung auf eine bestimmte Bauteil- und/oder Umgebungstemperatur, seltener auch Luftfeuchtigkeit, verstanden. Wird Zu- und Abluft nicht geregelt, so herrscht immer ein Austausch mit der Umgebungsluft vor und eine Konditionierung wird nahezu unmöglich.
[0005] Weiters ist es bekannt, im Freien zu testen. Hier ist man jedoch Wind und Wetter ausgesetzt. Das macht eine Konditionierung praktisch unmöglich (mit Ausnahme der Nutzung des batterieinternen Kühlkreislaufs, sofern dieser batterieseitig vorhanden ist). Zudem befinden sich die Messtechnik und das Personal ebenso in diesem Umfeld. Das kann zu sehr großen Herausforderungen führen und den Test erheblich verkomplizieren und auch verteuern. Zudem ist die Luftreinhaltung beim Testen im Freien überhaupt nicht gegeben.
[0006] Eine weitere im Stand der Technik bekannte Methode sind offene Testkammersysteme. Hier lagert zwar das Testobjekt in einem geschützten Bereich (beispielsweise in einem Container oder dergleichen), jedoch gibt es großzügige Offnungen, die das Venting-Gas einfach entweichen
lassen. Somit ist zwar die Umgebung samt Anlagen und Personal gegen die Explosionen, Brände und umherfliegende Teile des Testobjekts geschützt, jedoch ist auch hier eine Konditionierung und Filterung unmöglich.
[0007] Die bekannten Systeme und Ansätze laufen zudem keineswegs problemlos. Regelmäßig werden Testsysteme und Testanlagen komplett zerstört und/oder benötigen große Reparaturen.
[0008] Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Testsystem zur Verfügung zu stellen, das zumindest einzelne Nachteile des Standes der Technik lindert bzw. behebt.
[0009] Diese Aufgabe wird durch ein Testsystem nach Anspruch 1 sowie ein Verfahren nach Anspruch 4 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen angegeben.
[0010] Das erfindungsgemäße Testsystem umfasst eine Testkammer, einen in der Testkammer angeordneten Sensor, eine Steuerungseinheit, einen Stellmotor, einen mit der Testkammer verbundenen Abluftkanal, einen mit der Testkammer verbundenen steuerbaren Zuluftkanal und ein an einer Wand der Testkammer angeordnetes Verschließelement. Das Verschließelement bildet in einem geschlossenen Zustand zumindest einen Teil der Wand und in einem geöffneten Zustand eine Öffnung der Wand aus. Die Steuerungseinheit ist dazu konfiguriert, ein Signal von dem Sensor zu empfangen und den Stellmotor anzusteuern, wobei der Stellmotor dazu konfiguriert ist, das Verschließelement vom geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand zu versetzen. Das erfindungsgemäße Testsystem zeichnet sich dadurch aus, dass der Zuluftkanal einen Filter aufweist, der Abluftkanal einen Filter und ein Abluftgebläse aufweist und das Testsystem weiters eine Expansionskammer umfasst, die an der der Testkammer abgewandten Seite des Verschließelements angeordnet ist und eine Öffnung zur Umgebung aufweist.
[0011] Bei einem regulären Abbrand eines Testobjekts in der Testkammer entsteht ein VentingGas, etwa Rauch, Partikel der Zellchemie, Wasserdampf und/oder ein flüchtiges Verbrennungsprodukt wie Abgas oder Rauch, welches durch den Abluftkanal abgesaugt wird. Dafür ist im Abluftkanal ein Abluftgebläse vorgesehen. Weiters ist im Abluftkanal ein Filter vorgesehen, der das Venting-Gas filtert, bevor es den Abluftkanal verlässt und in die Umwelt gelangt. Beim regulären Abbrand bleibt das Verschließelement somit im geschlossenen Zustand und alle Partikel und sonstigen Stoffe des Venting-Gases werden durch den Filter aus der Abluft entfernt. Zu keinem Zeitpunkt ist eine ungefilterte Öffnung zur Umwelt gegeben.
[0012] Der steuerbare Zuluftkanal kann ein einem geöffneten Zustand Luft aus der Umgebung in die Testkammer leiten und in einem geschlossenen Zustand fluiddicht, insbesondere luftdicht, verschlossen sein. Somit umfasst die Testkammer eine regelbare Lufteinspeisung, die erfindungsgemäß einen Filter umfasst. Dies ermöglicht eine verbesserte Konditionierung der Testkammer. Unter Konditionierung wird hierin eine Temperierung auf eine bestimmte Bauteil- und/ oder Umgebungstemperatur, seltener Luftfeuchtigkeit, verstanden. Dies stellt die Reproduzierbarkeit von Testreihen sicher, sodass Testobjekte unter im Wesentlichen gleichen Bedingungen getestet werden können. Wird beispielsweise Zu- und Abluft nicht geregelt, so herrscht immer ein Austausch mit der Umgebungsluft vor und eine Konditionierung wird nahezu unmöglich.
[0013] Liegt das Verschließelement im geschlossenen Zustand vor, so ist die Testkammer bis auf eine Öffnung zum Abluftkanal hin und den gefilterten, steuerbaren Zuluftkanal im Wesentlichen luftdicht ausgebildet. Liegt das Verschließelement im geschlossenen Zustand vor, so ist zudem eine Konditionierung der Testkammer wesentlich einfacher und schneller herbeiführbar, als wenn das Verschließelement im geöffneten Zustand vorliegt (siehe unten).
[0014] Unter Venting-Gas wird hierin ein Produkt eines chemischen Prozesses verstanden, das beispielsweise als Nebenprodukt einer chemischen Reaktion in einer Batteriezelle auftritt. Kommt es in der Testkammer zu einem Verbrennungsprozess, umfasst das Venting-Gas weiters ein flüchtiges Verbrennungsprodukt.
[0015] Unter einem flüchtigen Verbrennungsprodukt wird hierin sowohl Abgas als auch Rauch verstanden. Abgas ist ein rein gasförmiges Verbrennungsprodukt. Unter Rauch wird ein Aerosol aus Staubpartikeln (Glanzruß, Flugasche, unverbranntes Material, etc.) und/oder Flüssigkeits-
21716
tröpfchen (Wasser, Öldämpfe, Säuredämpfe, flüssige Verbrennungsrückstände, etc.) in Abgas verstanden. Für weiterführende Details siehe DIN EN 1443.
[0016] Unter dem Begriff Umgebung wird hierin der Bereich außerhalb des Testsystems, also insbesondere außerhalb der Testkammer, des Abluftkanals und der Expansionskammer angesehen. Gleichbedeutend werden die Begriffe Umwelt und Außenbereich des Testsystems verwendet.
[0017] Der Filter nutzt verschiedene physikalische Eigenschaften und Mechanismen, um feste Partikel und flüssige Aerosole des Venting-Gases effektiv zu entfernen. Beispielsweise können HEPA-Filter, Aktivkohlefilter und/oder elektrostatische Filter eingesetzt werden. Ebenso ist es möglich, dass diese Filtertypen kombiniert werden, um über mechanische, elektrostatische und adsorptive Eigenschaften verschiedene Schadstoffe aus dem Venting- Gas zu entfernen.
[0018] Bei einem nicht regulären Abbrand übersteigt das entstehende Venting-Gas die Kapazitäten des Abluftkanals und der Testkammer. In diesem Fall misst der Sensor einen Wert innerhalb der Testkammer, etwa eine Temperatur, einen Druck, eine Stoffkonzentration, etc., der einen vordefinierten Schwellwert übersteigt und sendet ein Signal an die Steuerungseinheit. Daraufhin erfolgt ein kontrolliertes Öffnen des Verschließelements vom geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand durch eine elektrische Ansteuerung des Stellmotors durch die Steuerungseinheit. Dieses Öffnen des Verschließelements stellt eine fluidische Verbindung zwischen der Testkammer und der Expansionskammer her. In anderen Worten kann sich dadurch das Venting-Gas frei zwischen der Testkammer und der Expansionskammer bewegen. Die Expansionskammer stellt ein Expansionsvolumen zur Verfügung, wo überschüssiges Venting-Gas, welches nicht zeitgerecht vom Abluftkanal gefiltert und abgesaugt werden kann, zwischengespeichert wird, ohne dass es zwingend nach außen in die Umgebung gerät.
[0019] Auch nach dem Öffnen des Verschließelements saugt das Abluftgebläse im Abluftkanal das Venting-Gas an. Das heiße Venting-Gas mischt sich mit der in der Expansionskammer enthaltenen Luft zumindest teilweise und/oder schiebt die Luft aus der Expansionskammer nach außen in die Umgebung. Durch das Vermischen mit Luft und durch den Kontakt mit der Innenfläche der Expansionskammer wird das Venting-Gas gekühlt. Das führt zu einer Abnahme des Volumens des Venting-Gases. In der Expansionskammer kann optional eine Vielzahl an Kühlrippen vorgesehen sein, die das Venting-Gas weiter kühlen. Durch das kontinuierliche Ansaugen des Abluftgebläses wird in Folge auch das sich in der Expansionskammer befindliche Venting-Gas abgesaugt, ohne dass das Venting-Gas nach außen in die Umgebung gerät.
[0020] In anderen Worten führen der erfindungsgemäße Abluftkanal und die erfindungsgemäße Expansionskammer gemeinsam zu einem synergistischen Effekt. Das Venting-Gas kann selbst bei einer kurzzeitigen Überschreitung der Kapazität des Abluftgebläses und des Filters sowohl bei einem regulären Abbrand als auch bei einem nicht regulären Abbrand zuverlässig abgesaugt und gefiltert werden. In beiden Fällen kann sichergestellt werden, dass das Venting-Gas gefiltert abgesaugt wird. Dabei stellt die Expansionskammer sicher, dass selbst bei einer kurzzeitigen Überschreitung der Kapazität des Abluftgebläses und des Filters kein Venting-Gas ungefiltert in die Umgebung tritt.
[0021] Das Verschließelement kann als zumindest eine Klappe ausgebildet sein. Bevorzugt werden zwei, besonders bevorzugt werden vier Klappen als Verschließelement eingesetzt. Je mehr Klappen eingesetzt werden, desto kleiner können sie ausgebildet sein und desto kleiner ist ihr jeweiliges Trägheitsmoment. Je mehr Klappen verwendet werden, desto schneller und effizienter kann das Verschließelement also vom geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand versetzt werden.
[0022] Je nach Hitzeentwicklung kann in der Testkammer eine Beregnungseinrichtung in der Testkammer vorgesehen sein. Diese kann dazu dienen, das Venting-Gas zu kühlen. Zur Beendigung des Brands kann das Testobjekt zudem mit Löschwasser geflutet bzw. gekühlt werden, wodurch eine Zellreaktion gebremst bzw. gestoppt werden kann.
[0023] Es sei erwähnt, dass das erfindungsgemäße Testsystem insbesondere für das Testen von
Batterien und ähnlichen Testobjekten geeignet ist. Das Testsystem kann jedoch auch für gänzlich andere Versuche eingesetzt werden, bei denen ein Venting-Gas gefiltert und abgesaugt werden muss. Beispielshaft und nicht abschließend seien an dieser Stelle Netzteile, Ladegeräte, Mikroprozessoren, etc. genannt, die im erfindungsgemäßen Testsystem getestet werden können.
[0024] In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Stellmotor einen Freilauf auf und das Verschließelement ist durch einen Überdruck in der Testkammer vom geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand versetzbar. Diese Ausführungsform stellt eine Berstscheibenfunktion zur Verfügung. Sollte der Druck in der Testkammer explosionsartig entweichen müssen, noch bevor das Verschließelement elektrisch angesteuert vom geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand versetzt werden kann, dann wird das Verschließelement unter Zuhilfenahme des Freilaufs des Stellmotors vom geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand aufgedrückt. Somit kann aller Überschuss an Venting- Gas über die Expansionskammer entspannt werden. Damit wird die Sicherheit für Mitarbeiter und die Testkammer an sich zusätzlich erhöht. Das Venting-Gas kann über eine Öffnung zur Umgebung aus der Expansionskammer entweichen, etwa über eine Dachkante eines Gebäudes. Das Venting-Gas wird somit verdünnt bzw. verweht, ohne dass es mit Mitarbeitern in Kontakt kommt. Besonders bevorzugt ist es, wenn das kontrollierte Öffnen des Verschließelements und die hierin beschriebene Berstscheibenfunktion kombiniert werden.
[0025] Sollte nach dem explosionsartigen Anstieg des Drucks in der Testkammer noch ein Teil des Venting-Gases in der Expansionskammer und/oder der Testkammer verbleiben, wird dieses durch den Abluftkanal abgesaugt und gefiltert.
[0026] In einer bevorzugten Ausführungsform weist ein erster Durchgang zwischen der Testkammer und der Expansionskammer eine größere Fläche auf wie ein zweiter Durchgang zwischen der Testkammer und dem Abluftkanal. Dies dient dazu, dass das Venting-Gas schnell in die Expansionskammer entweichen kann. Kommt es in der Testkammer zu einem Überdruck, stellt dies unter anderem für den Filter, das Abluftgebläse und die Testkammer an sich eine Belastung dar. Wenn das Verschließelement im geschlossenen Zustand vorliegt, kann das Venting-Gas einen Überdruck nur über den Abluftkanal, also nach außen in die Umwelt, abbauen. Wenn das Verschließelement im geöffneten Zustand vorliegt, dann kann ein Überdruck auch durch Expansion in die Expansionskammer abgebaut werden. In diesem Fall ist es also vorteilhaft, wenn das Venting-Gas möglichst rasch das Expansionsvolumen der Expansionskammer einnehmen kann. Somit ist es vorteilhaft, wenn ein erster Durchgang zwischen der Testkammer und der Expansionskammer eine größere Fläche aufweist, wie ein zweiter Durchgang zwischen der Testkammer und dem Abluftkanal. Unter Fläche wird hierin eine Grenzfläche zwischen dem Volumen der Testkammer und dem Volumen der Expansionskammer bzw. des Abluftkanals verstanden. Beispielsweise kann der erste Durchgang zwischen der Testkammer und der Expansionskammer eine doppelt so große Fläche aufweisen wie ein zweiter Durchgang zwischen der Testkammer und dem Abluftkanalı.
[0027] Es ist weiters bevorzugt, wenn ein Volumen der Expansionskammer größer ist als ein Volumen der Testkammer. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass dem Venting-Gas ausreichend Volumen in der Expansionskammer zur Verfügung gestellt wird, um einen Überdruck in der Testkammer abzubauen, ohne dass ein Teil des Venting-Gases ungefiltert nach außen in die Umwelt gerät.
[0028] In einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Verwendung des Testsystems bereitgestellt, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
- Platzieren eines Testobjekts, vorzugsweise einer Batterie, in der Testkammer,
- Anregen des Testobjekts, wobei das Testobjekt ein Venting-Gas abgibt,
- Absaugen von zumindest einem Teil des Venting-Gases durch den Abluftkanal,
wobei das Venting-Gas durch das Abluftgebläse angesaugt wird und durch den Filter gefiltert wird.
[0029] Als Testobjekte werden vorzugsweise Batterien verwendet, es kann sich bei den Testobjekten jedoch auch um andere Objekte handeln. Als Testobjekt können beispielsweise auch Netzteile, Ladegeräte, Mikroprozessoren, etc. verwendet werden. Das Testobjekt wird in einem ersten
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Schritt des Verfahrens in der Testkammer platziert.
[0030] Das Anregen des Testobjekts stellt im Allgemeinen einen Belastungstest (Stresstest) dar. Belastungstests umfassen eine Vielzahl von Methoden, die je nach Art des Testobjekts und dem gewünschten Testziel variieren können. Mechanische Belastungstests sind eine häufige Kategorie. Hierzu zählen Drucktests, Zugtests, Biegetests und Schlagtests. Weiterhin gibt es Ermüdungstests, die wiederholte Belastungen auf ein Material oder Bauteil anwenden, um seine Lebensdauer unter zyklischer Belastung zu ermitteln. Thermische Belastungstests umfassen Übertemperaturtests und/oder Temperaturschocktests, die einen schnellen Wechsel zwischen extremen Temperaturen nutzen, um die Beständigkeit gegen thermische Spannungen zu testen. Chemische Belastungstests wie Korrosionstests setzen Materialien aggressiven chemischen Substanzen aus, um ihre Korrosionsbeständigkeit zu testen. Elektrische Belastungstests umfassen Überladetests, bei denen ein Testobjekt überladen wird, Hochspannungstests, bei denen Bauteile hohen Spannungen ausgesetzt werden, um ihre elektrische Isolationsfestigkeit zu prüfen, sowie Kurzschlusstests, die die Sicherheit und Zuverlässigkeit eines elektrischen Systems bei einem Kurzschluss bewerten. Schließlich gibt es spezielle Belastungstests wie etwa den Nagelpenetrationstest, bei dem ein Nagel in ein Testobjekt gestochen wird, um die Reaktion auf mechanische Beschädigung zu testen.
[0031] Als Reaktion auf das Anregen des Testobjekts entsteht in der Testkammer ein VentingGas. Unter Venting-Gas wird hierin ein Produkt eines chemischen Prozesses verstanden, das beispielsweise als Nebenprodukt einer chemischen Reaktion in einer Batteriezelle auftritt. Kommt es in der Testkammer zu einem Verbrennungsprozess, umfasst das Venting-Gas weiters ein flüchtiges Verbrennungsprodukt. Unter einem flüchtigen Verbrennungsprodukt wird sowohl Abgas (rein gasförmig) als auch Rauch (Aerosol aus Staubpartikeln und/oder Flüssigkeitströpfchen in Abgas) verstanden. Das Venting-Gas kann gesundheitsschädliche Stoffe umfassen, die weder mit Personal noch mit der Umwelt in Kontakt kommen sollen. Um das zu erreichen, wird zumindest ein Teil des Venting-Gases durch den Abluftkanal abgesaugt, wobei das Venting-Gas durch das Abluftgebläse angesaugt wird und durch den Filter gefiltert wird. Vorzugsweise wird das gesamte, sich in der Testkammer befindliche Venting-Gas durch den Abluftkanal abgesaugt.
[0032] In dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann somit ein aus einem regulären Abbrand eines Testobjekts resultierendes Venting-Gas zuverlässig abgesaugt werden.
[0033] In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren weiters folgende Schritte: - Öffnen des Verschließelements vom geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand durch den Stellmotor,
- Expandieren des Venting-Gases in der Expansionskammer,
- Absaugen eines sich in der Expansionskammer befindlichen Venting-Gases durch den Abluftkanal, wobei das Venting-Gas durch das Abluftgebläse angesaugt wird und durch den Filter gefiltert wird.
[0034] Bei einem nicht regulären Abbrand übersteigt das entstehende Venting-Gas die Kapazitäten des Abluftkanals und der Testkammer. In diesem Fall misst der Sensor einen Wert, etwa eine Temperatur, einen Druck, eine Stoffkonzentration, etc., der einen Schwellwert übersteigt und sendet ein Signal an die Steuerungseinheit. Daraufhin erfolgt erfindungsgemäß ein kontrolliertes Öffnen des Verschließelements vom geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand durch eine elektrische Ansteuerung des Stellmotors durch die Steuerungseinheit. Dieses Öffnen des Verschließelements stellt eine Verbindung zwischen der Testkammer und der Expansionskammer her.
[0035] Nach dem Öffnen des Verschließelements steht dem Venting-Gas ein größeres Volumen zur Verfügung, sodass es in die Expansionskammer expandieren kann. In anderen Worten stellt die Expansionskammer ein Expansionsvolumen zur Verfügung, wo überschüssiges VentingGas, welches nicht zeitgerecht vom Abluftkanal gefiltert und abgesaugt werden kann, zwischengespeichert wird. Das heiße Venting-Gas mischt sich mit der in der Expansionskammer enthaltenen Luft zumindest teilweise und/oder schiebt diese aus der Expansionskammer nach außen in die Umgebung. Durch das Vermischen mit Luft und durch den Kontakt mit der Innenfläche der
Expansionskammer wird das Venting-Gas gekühlt. Das führt zu einer Abnahme des Volumens des Venting-Gases.
[0036] Durch das kontinuierliche Ansaugen des Abluftgebläses wird in Folge auch das sich in der Expansionskammer befindliche Venting-Gas durch den Abluftkanal abgesaugt, wobei das Venting-Gas durch das Abluftgebläse angesaugt wird und durch den Filter gefiltert wird.
[0037] In dieser Ausführungsform kann das Venting-Gas selbst bei einer kurzzeitigen Überschreitung der Kapazität des Abluftgebläses und des Filters (also sowohl bei einem regulären Abbrand als auch bei einem nicht regulären Abbrand) zuverlässig abgesaugt und gefiltert werden, ohne dass das Venting-Gas ungefiltert in die Umgebung tritt.
[0038] In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Stellmotor einen Freilauf auf und das Verfahren umfasst weiters folgende Schritte:
- Öffnen des Verschließelements vom geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand durch einen Druck des Venting-Gases in der Testkammer,
- Expandieren des Venting-Gases in der Expansionskammer,
- Absaugen eines sich in der Expansionskammer befindlichen Venting-Gases durch den Abluftkanal, wobei das Venting-Gas durch das Abluftgebläse angesaugt wird und durch den Filter gefiltert wird.
[0039] Diese Ausführungsform stellt eine Berstscheibenfunktion zur Verfügung. Sollte der Druck in der Testkammer explosionsartig entweichen müssen, noch bevor das Verschließelement elektrisch angesteuert vom geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand versetzt werden kann, dann wird das Verschließelement unter Zuhilfenahme eines Freilaufs des Stellmotors vom geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand aufgedrückt. Somit kann aller Überschuss über die Expansionskammer entspannt werden. Damit wird die Sicherheit für Mitarbeiter und die Testkammer an sich zusätzlich erhöht. Das Venting-Gas kann über eine Öffnung zur Umgebung aus der Expansionskammer entweichen, etwa über eine Dachkante eines Gebäudes. Das Venting-Gas wird somit verdünnt bzw. verweht, ohne dass es mit Mitarbeitern in Kontakt kommt. Besonders bevorzugt ist es, wenn das kontrollierte Öffnen des Verschließelements und die hierin beschriebene Berstscheibenfunktion kombiniert werden.
[0040] Sollte nach dem explosionsartigen Anstieg des Drucks in der Testkammer noch ein Teil des Venting-Gases in der Expansionskammer und/oder der Testkammer verbleiben, wird dieses durch den Abluftkanal abgesaugt und gefiltert.
[0041] In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren weiters folgenden Schritt: - Aufrechterhalten des geöffneten Zustands des Verschließelements, bis ein sich in der Expansionskammer befindliches Venting-Gas im Wesentlichen vollständig durch das Abluftgebläse im Abluftkanal abgesaugt wurde.
[0042] Unabhängig davon, ob das Verschließelement durch den Stellmotor oder durch einen Überdruck in der Testkammer vom geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand versetzt wurde, wird in dieser Ausführungsform sichergestellt, dass der geöffnete Zustand so lange aufrechterhalten wird, bis ein sich in der Expansionskammer befindliches Venting-Gas im Wesentlichen vollständig durch das Abluftgebläse im Abluftkanal abgesaugt wurde. Sollte das VerschlieBelement durch eine Sogwirkung des Abluftgebläses ungewollt vom geöffneten Zustand in den geschlossenen Zustand versetzt werden, wird das in der Expansionskammer zwischengespeicherte Venting-Gas nicht gefiltert, sondern verbleibt in der Expansionskammer und wird sich langsam in die Umgebungsluft mischen.
[0043] Um dies zu verhindern ist es vorteilhaft, wenn der Stellmotor den geöffneten Zustand des Verschließelements so lange aufrechterhalten kann, bis ein sich in der Expansionskammer befindliches Venting-Gas im Wesentlichen vollständig durch das Abluftgebläse im Abluftkanal abgesaugt wurde. Wenn beispielsweise das Volumen der Testkammer V-, das Volumen der Expansionskammer VE und der absaugbare Volumenstrom pro Zeit des Abluftgebläses AV/At bekannt sind, dann ist der Stellmotor in dieser beispielhaften Ausführungsform so konfiguriert, dass der geöffnete Zustand des Verschließelements zumindest für eine Zeit (VTt + Ve) / (AV/At) aufrecht-
erhalten wird.
[0044] Vorteilhafte und nicht einschränkende Ausführungsformen der in den Ansprüchen wiedergegebenen Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
[0045] Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Testsystems bei einem regulären Abbrand eines Testobjekts.
[0046] Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Testsystems bei einem nicht regulären Abbrand eines Testobjekts, wobei ein Venting-Gas in die Expansionskammer entweicht.
[0047] Fig. 3 zeigt die Ausführungsform aus Fig. 2, wobei das Abluftgebläse das VentingGas aus der Expansionskammer absaugt.
[0048] Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Testsystems bei einem nicht regulären Abbrand eines Testobjekts, wobei ein Überdruck in der Testkammer das Verschließelement vom geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand versetzt.
[0049] Es wird nun im Detail auf Ausführungsformen verwiesen, von denen Beispiele in den beigefügten Figuren dargestellt sind. Die Wirkungen und Merkmale der Ausführungsbeispiele sowie deren Ausführungsverfahren werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente, und redundante Beschreibungen werden weggelassen. Die vorliegende Erfindung kann jedoch in mehreren verschiedenen Formen ausgebildet werden und ist nicht als auf die hier dargestellten Ausführungsformen beschränkt zu verstehen. Vielmehr sind diese Ausführungsformen als Beispiele vorgesehen, damit diese Offenbarung gründlich und vollständig ist und dem Fachmann die Aspekte und Merkmale der vorliegenden Erfindung vollständig vermittelt. Verfahren, Elemente und Techniken, die für den Fachmann zum vollständigen Verständnis der Aspekte und Merkmale der vorliegenden Erfindung nicht notwendig sind, werden nicht beschrieben. In den Figuren können die relativen Größen von Elementen, Schichten und Bereichen zur Verdeutlichung übertrieben dargestellt sein. Die nachstehend beschriebenen Ausführungsformen sind lediglich veranschaulichend für die Prinzipien der vorliegenden Erfindung. Es versteht sich, dass Änderungen und Abweichungen der Anordnungen und der hierin beschriebenen Details für andere Fachpersonen ersichtlich sind. Es ist daher beabsichtigt, sich nur auf den Umfang der anstehenden Patentansprüche zu beschränken und nicht auf die spezifischen Details, die zur Beschreibung und Erläuterung der Ausführungsformen hierin enthalten sind.
[0050] In Fig. 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Testsystems gezeigt, welches eine Testkammer 1, einen in der Testkammer 1 angeordneten Sensor 2, eine Steuerungseinheit (nicht dargestellt), einen Stellmotor (nicht dargestellt), einen mit der Testkammer 1 verbundenen Abluftkanal 3, einen mit der Testkammer 1 verbundenen Zuluftkanal (nicht dargestellt) und ein an einer Wand der Testkammer 1 angeordnetes Verschließelement 4 umfasst. Das Verschließelement 4 ist in der gezeigten Ausführungsform als zwei Klappen ausgebildet und bildet in einem geschlossenen Zustand einen Teil der Wand der Testkammer 1 und in einem geöffneten Zustand eine Öffnung der Wand der Testkammer 1 aus. Die Steuerungseinheit ist dazu konfiguriert, ein Signal von dem Sensor 2 zu empfangen und den Stellmotor anzusteuern, wobei der Stellmotor dazu konfiguriert ist, das Verschließelement 4 vom geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand zu versetzen. Der Abluftkanal weist weiters einen Filter 5 und ein Abluftgebläse 6 auf.
[0051] Das Testsystem umfasst weiters eine Expansionskammer 7, die an der der Testkammer 1 abgewandten Seite des Verschließelements 4 angeordnet ist und eine Öffnung zur Umgebung aufweist. In der gezeigten Ausführungsform sind sowohl der Abluftkanal 3 als auch die Expansionskammer 7 als vertikale Schornsteine ausgebildet, wobei die Expansionskammer 7 einen breiteren Querschnitt aufweist als der Abluftkanal 3. In anderen Worten ist die Fläche des Durchgangs zwischen der Testkammer 1 und der Expansionskammer 7 größer als die Fläche des Durchgangs zwischen der Testkammer 1 und dem Abluftkanal 3.
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[0052] Das Verschließelement 4 liegt in der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform im geschlossenen Zustand vor. Abgesehen von der Öffnung zum Abluftkanal 3 ist die Testkammer im Wesentlichen Luftdicht ausgebildet. Eine in Fig. 1 nicht dargestellte luftdicht verschließbare Tür oder dergleichen ermöglicht das Platzieren eines Testobjekts in der Testkammer. In Fig. 1 befindet sich eine Batterie 8 in der Testkammer 1. Weitere, in den Figs. 1 bis 4 nicht gezeigte Öffnungen der Testkammer 1 sind ebenso möglich.
[0053] Die Batterie 8 wird im Rahmen eines Belastungstests angeregt, wobei die Batterie 8 ein Venting-Gas 9 abgibt. In anderen Worten wird die Batterie 8 bewusst oder auch unbewusst thermisch überlastet. In so einem Fall beginnt der „thermal runaway“ der Zelle(n). Die Zellchemie mindestens einer Zelle beginnt ab Überschreitung einer gewissen Grenztemperatur schlagartig zu reagieren und setzt die darin gespeicherte, elektrische Energie und Zellchemie frei. Sehr häufig sorgt die hohe Wärmeentwicklung der ersten Zelle dafür, dass auch viele benachbarte Zellen in den „thermal runaway“ getrieben werden. Diese Ausbreitung nennt sich auch „thermal propagation“. Dabei entsteht innerhalb der Testkammer 1 eine große Menge von Venting-Gas 9, umfassend Rauch, Partikel der Zellchemie und Wasserdampf. In den allermeisten Fällen kommt es auch zum Brand, wobei das Venting-Gas 9 auch flüchtige Verbrennungsprodukte umfasst. Speziell der Abbrand und/oder die gesundheitsschädlichen Partikel dieses Venting-Gases 9 dürfen nicht in die Umwelt gelangen. Zu diesem Zweck erfolgt ein Absaugen des sich in der Expansionskammer 7 befindlichen Venting-Gases 9 durch den Abluftkanal 3, wobei das Venting-Gas 9 durch das Abluftgebläse 6 angesaugt wird und durch den Filter 5 gefiltert wird. Das Strömen des Venting-Gases aus der Testkammer 1 in den Abluftkanal 3 ist in Fig. 1 durch einen Pfeil A dargestellt.
[0054] Bei einem in Fig. 1 dargestellten regulären Abbrand bleibt das Verschließelement 4 im geschlossenen Zustand und alle Partikel des Venting-Gases 9 werden durch den Filter 5 aus der Abluft entfernt. Zu keinem Zeitpunkt ist eine ungefilterte Öffnung zur Umwelt gegeben. Hierdurch kann einfach und effizient eine gewünschte Konditionierung der Testkammer 1 herbeigeführt werden.
[0055] In Fig. 1 sind sowohl die Expansionskammer 7 als auch der Abluftkanal 3 als im Wesentlichen vertikale, geradlinige Schornsteine von etwa gleicher Höhe ausgebildet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Expansionskammer 7 und der Abluftkanal 3 andere Geometrien aufweisen und/oder eine unterschiedliche Höhe haben.
[0056] Wenn das Venting-Gas 9 die Testkammer 1 über den Abluftkanal 3 verlässt, wird es, wie in Fig. 1 dargestellt, zuerst im Filter 5 gefiltert und durchströmt in Folge das stromabwärts vom Filter 5 angeordnete Abluftgebläse 6. Es ist jedoch auch möglich, dass das Abluftgebläse 6 stromaufwärts vom Filter 5 angeordnet ist. In diesem Fall kann es jedoch zu Verschmutzungen und Beschädigungen des Abluftgebläses 6 kommen, sodass die in Fig. 1 gezeigte Konfiguration bevorzugt ist.
[0057] Je nach Hitzeentwicklung kann in der Testkammer 1 eine Beregnungseinrichtung (nicht dargestellt) in der Testkammer 1 vorgesehen sein. Diese kann dazu dienen, das Venting- Gas 9 Zu kühlen. Zur Beendigung des Brands kann die Batterie 8 zudem mit Löschwasser geflutet bzw. gekühlt werden, wodurch eine Zellreaktion gebremst bzw. gestoppt werden kann. Diese optionalen Vorrichtungen können bei allen in den Figuren dargestellten Ausführungsformen Anwendung finden.
[0058] Bevorzugt umfasst die Testkammer eine regelbare Lufteinspeisung (nicht dargestellt), die einen Filter umfassen kann. Dies ermöglicht eine verbesserte Konditionierung der Testkammer 1. Unter Konditionierung wird hierin eine Temperierung auf eine bestimmte Bauteil- und/oder Umgebungstemperatur, seltener Luftfeuchtigkeit, verstanden. Dies stellt die Reproduzierbarkeit von Testreihen sicher, sodass Batterien 8 unter im Wesentlichen gleichen Bedingungen getestet werden können. Wird beispielsweise Zu- und Abluft nicht geregelt, so herrscht immer ein Austausch mit der Umgebungsluft vor und eine Konditionierung wird nahezu unmöglich. Das Vorsehen einer regelbaren Lufteinspeisung kann bei allen in den Figuren dargestellten Ausführungsformen Anwendung finden.
[0059] In Fig. 2 ist eine ähnliche Ausführungsform wie in Fig. 1 gezeigt. Das Testsystem umfasst eine Testkammer 1, einen in der Testkammer 1 angeordneten Sensor 2, eine Steuerungseinheit (nicht dargestellt), einen Stellmotor (nicht dargestellt), einen mit der Testkammer 1 verbundenen Abluftkanal 3 und ein an einer Wand der Testkammer angeordnetes Verschließelement 4. Das Verschließelement 4 ist in der gezeigten Ausführungsform als zwei Klappen ausgebildet und bildet in einem geschlossenen Zustand einen Teil der Wand der Testkammer 1 und in einem geöffneten Zustand eine Öffnung der Wand der Testkammer 1 aus. Die Steuerungseinheit ist dazu konfiguriert, ein Signal von dem Sensor 2 zu empfangen und den Stellmotor anzusteuern, wobei der Stellmotor dazu konfiguriert ist, das Verschließelement 4 vom geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand zu versetzen. Der Abluftkanal weist weiters einen Filter 5 und ein Abluftgebläse 6 auf.
[0060] Das Testsystem umfasst weiters eine Expansionskammer 7, die an der der Testkammer 1 abgewandten Seite des Verschließelements 4 angeordnet ist und eine Öffnung zur Umgebung aufweist. In der gezeigten Ausführungsform sind sowohl der Abluftkanal 3 als auch die Expansionskammer 7 als vertikale Schornsteine ausgebildet, wobei die Expansionskammer 7 einen breiteren Querschnitt aufweist als der Abluftkanal 3. In anderen Worten ist die Fläche des Durchgangs zwischen der Testkammer 1 und der Expansionskammer 7 größer als die Fläche des Durchgangs zwischen der Testkammer 1 und dem Abluftkanal 3.
[0061] Das Verschließelement 4 liegt in der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform in einem Zustand vor, der zwischen dem geschlossenen Zustand und dem geöffneten Zustand liegt. Dieser Öffnungsprozess wird in Fig. 2 durch zwei kleine Pfeile veranschaulicht. Abgesehen von der Öffnung zum Abluftkanal 3 ist die Testkammer im Wesentlichen Luftdicht ausgebildet. Eine in Fig. 1 nicht dargestellte luftdicht verschließRbare Tür oder dergleichen ermöglicht das Platzieren eines Testobjekts in der Testkammer. In Fig. 2 befindet sich eine Batterie 8 in der Testkammer 1.
[0062] Nachdem die Batterie 8 angeregt wurde, kommt es zu einem nicht regulären Abbrand der Batterie 8 und es tritt eine große Menge an Venting-Gas 9 aus. In anderen Worten übersteigt das entstehende Venting-Gas 9 die Kapazitäten des Abluftkanals 3 und der Testkammer 1. In diesem Fall misst der Sensor 2 einen Wert, etwa eine Temperatur, einen Druck, eine Stoffkonzentration, etc., der einen Schwellwert übersteigt und sendet ein Signal an die Steuerungseinheit. Daraufhin erfolgt ein kontrolliertes Öffnen des Verschließelements 4 vom geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand durch eine elektrische Ansteuerung des Stellmotors durch die Steuerungseinheit. In Fig. 2 ist das Verschließelement 4 während dieses Öffnungsprozesses dargestellt. Dieses Öffnen des Verschließelements 4 stellt eine Verbindung zwischen der Testkammer 1 und der Expansionskammer 7 her. Die Expansionskammer 7 stellt ein Expansionsvolumen (in Fig. 2 als graue Fläche innerhalb der Expansionskammer 7 dargestellt) zur Verfügung, wo überschüssiges Venting-Gas 9, welches nicht zeitgerecht vom Abluftkanal 3 gefiltert und abgesaugt werden kann, zwischengespeichert wird. Der Strom des Venting-Gases 9 von der Testkammer 1 in die Expansionskammer 7 wird in Fig. 2 durch einen Pfeil B dargestellt.
[0063] Gleichzeitig saugt das Abluftgebläse 6 im Abluftkanal 3 das Venting-Gas 9 an. Der Strom des Venting-Gases 9 aus der Testkammer 1 in den Abluftkanal 3 ist in Fig. 2 durch einen Pfeil A dargestellt.
[0064] Das heiße Venting-Gas 9 mischt sich mit der in der Expansionskammer 7 enthaltenen Luft zumindest teilweise und/oder schiebt diese aus der Expansionskammer 7 nach außen in die Umgebung. Durch das Vermischen mit Luft und durch den Kontakt mit der Innenfläche der Expansionskammer 7 wird das Venting-Gas 9 gekühlt. Das führt zu einer Abnahme des Volumens des Venting-Gases 9.
[0065] In Fig. 3 ist die Ausführungsform aus Fig. 2 erneut dargestellt, wobei das Verschließelement 4 in Fig. 3 nun vollständig im geöffneten Zustand vorliegt. Für die detaillierte Beschreibung der Komponenten und Funktionen des Testsystems wird auf die Beschreibung der Fig. 2 verwiesen.
[0066] Durch das kontinuierliche Ansaugen des Abluftgebläses 6 wird das sich in der Expansi-
onskammer 7 befindliche Venting-Gas 9 über die Testkammer 1 in den Abluftkanal 3 abgesaugt. Dieser Prozess wird durch einen Pfeil C dargestellt. Von der Batterie 8 ausgehendes, neu entstehendes Venting-Gas 9 wird weiterhin durch den Abluftkanal 3 abgesaugt, was durch einen Pfeil A dargestellt wird. Da die Expansionskammer 7 nach außen hin zur Umgebung geöffnet ist, kann Luft von außen in die Expansionskammer 7 eindringen und das Venting-Gas 9 weiter in Richtung des Abluftkanals 3 drücken. Dieser Luftstrom von außen wird durch einen Pfeil D veranschaulicht.
[90067] Liegt das Verschließelement 4 im geöffneten Zustand vor, ist es bevorzugt, wenn der geöffnete Zustand des Verschließelements 4 aufrechterhalten wird, bis ein sich in der Expansionskammer 7 befindliches Venting-Gas 9 im Wesentlichen vollständig durch das Abluftgebläse 6 im Abluftkanal 3 abgesaugt wurde. Hiermit wird sichergestellt, dass der geöffnete Zustand so lange aufrechterhalten wird, bis ein sich in der Expansionskammer 7 befindliches Venting-Gas 9 im Wesentlichen vollständig durch das Abluftgebläse 6 im Abluftkanal 3 abgesaugt wurde. Sollte das Verschließelement 4 durch eine Sogwirkung des Abluftgebläses 6 ungewollt vom geöffneten Zustand in den geschlossenen Zustand versetzt werden, wird das in der Expansionskammer 7 zwischengespeicherte Venting-Gas 9 nicht gefiltert, sondern verbleibt in der Expansionskammer 7 und wird sich langsam in die Umgebungsluft mischen.
[0068] Um dies zu verhindern ist es vorteilhaft, wenn der Stellmotor den geöffneten Zustand des Verschließelements so lange aufrechterhalten kann, bis ein sich in der Expansionskammer befindliches Venting-Gas 9 im Wesentlichen vollständig durch das Abluftgebläse im Abluftkanal abgesaugt wurde. Wenn beispielsweise das Volumen der Testkammer V-, das Volumen der Expansionskammer VE: und der absaugbare Volumenstrom pro Zeit des Abluftgebläses AV/At bekannt sind, dann ist der Stellmotor in dieser beispielhaften Ausführungsform so konfiguriert, dass der geöffnete Zustand des Verschließelements zumindest für eine Zeit (VTt + Ve) / (AV/At) aufrechterhalten wird.
[0069] Zur Veranschaulichung, dass das Venting-Gas 9 aus der Expansionskammer 7 abgesaugt wird und im Wesentlichen durch Luft von außen ersetzt wird, ist jener Teil des Volumens der Expansionskammer 7, das vom Venting-Gas 9 eingenommen wird, grau eingefärbt. Der darüber befindliche, weiß eingefärbte Teil des Volumens der Expansionskammer 7 weist kein VentingGas 9, sondern im Wesentlichen nur Luft von außen auf.
[0070] In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Testsystems dargestellt. In dieser Ausführungsform weist der Stellmotor einen Freilauf auf und das Verschließelement 4 ist durch einen Überdruck in der Testkammer 1 vom geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand versetzbar. Diese Ausführungsform stellt eine Berstscheibenfunktion zur Verfügung. Sollte der Druck in der Testkammer 1 explosionsartig entweichen müssen, noch bevor das Verschließelement 4 elektrisch angesteuert vom geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand versetzt werden kann, dann wird das Verschließelement 4 unter Zuhilfenahme eines Freilaufs des Stellmotors aufgedrückt. Somit kann aller Überschuss über die Expansionskammer 7 entspannt werden. Damit wird die Sicherheit für Mitarbeiter und die Testkammer 1 an sich zusätzlich erhöht. Das Venting- Gas 9 kann über eine Öffnung zur Umgebung aus der Expansionskammer 7 entweichen, etwa über eine Dachkante eines Gebäudes. Das Venting-Gas 9 wird somit verdünnt bzw. verweht, ohne dass es mit Mitarbeitern in Kontakt kommt. Besonders bevorzugt ist es, wenn das kontrollierte Öffnen des Verschließelements 4 und die hierin beschriebene Berstscheibenfunktion kombiniert werden.
[0071] Sollte nach dem explosionsartigen Anstieg des Drucks in der Testkammer noch ein Teil des Venting-Gases in der Expansionskammer und/oder der Testkammer verbleiben, wird dieses durch den Abluftkanal abgesaugt und gefiltert.
[0072] Unabhängig davon, ob das Verschließelement durch den Stellmotor oder durch einen Überdruck in der Testkammer vom geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand versetzt wurde, ist es bevorzugt, wenn der geöffnete Zustand des Verschließelements 4 aufrechterhalten wird, bis ein sich in der Expansionskammer 7 befindliches Venting-Gas 9 im Wesentlichen vollständig durch das Abluftgebläse 6 im Abluftkanal 3 abgesaugt wurde. In diesem Kontext wird auf
die Beschreibung der Fig. 3 verwiesen.
[0073] Es ist ersichtlich, dass verschiedene Merkmale in einer einzigen Ausführungsform zusammengefasst werden, um die Darstellung der Erfindung zu vereinfachen. Diese Art der Offenbarung ist nicht so zu verstehen, dass die beanspruchten Ausführungsformen mehr Merkmale erfordern, als in den einzelnen Ansprüchen ausdrücklich angegeben sind. Wie die Ansprüche zeigen, liegt der Erfindungsgegenstand vielmehr in weniger als allen Merkmalen einer einzigen offengelegten Ausführungsform.
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Claims (7)

Patentansprüche
1. Testsystem, umfassend eine Testkammer (1), einen in der Testkammer (1) angeordneten Sensor (2), eine Steuerungseinheit, einen Stellmotor, einen mit der Testkammer (1) verbundenen Abluftkanal (3), einen mit der Testkammer (1) verbundenen Zuluftkanal und ein an einer Wand der Testkammer (1) angeordnetes Verschließelement (4), wobei das VerschließBelement (4) in einem geschlossenen Zustand zumindest einen Teil der Wand bildet und in einem geöffneten Zustand eine Öffnung der Wand ausbildet, wobei die Steuerungseinheit dazu konfiguriert ist, ein Signal von dem Sensor (2) zu empfangen und den Stellmotor anzusteuern, wobei der Stellmotor dazu konfiguriert ist, das Verschließelement (4) vom geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand zu versetzen, dadurch gekennzeichnet, dass der Zuluftkanal einen Filter aufweist, der Abluftkanal (3) einen Filter (5) und ein Abluftgebläse (6) aufweist und das Testsystem weiters eine Expansionskammer (7) umfasst, die an der der Testkammer (1) abgewandten Seite des Verschließelements (4) angeordnet ist und eine Öffnung zur Umgebung aufweist.
2. Testsystem nach Anspruch 1, wobei der Stellmotor einen Freilauf aufweist und wobei das Verschließelement (4) durch einen Überdruck in der Testkammer (1) vom geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand versetzbar ist.
3. Testsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein erster Durchgang zwischen der Testkammer (1) und der Expansionskammer (7) eine größere Fläche aufweist wie ein zweiter Durchgang zwischen der Testkammer (1) und dem Abluftkanal (3).
4. Verfahren zur Verwendung des Testsystems nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: - Platzieren eines Testobjekts (8), vorzugsweise einer Batterie, in der Testkammer (1), - Anregen des Testobjekts (8), wobei das Testobjekt (8) ein Venting-Gas (9) abgibt, - Absaugen von zumindest einem Teil des Venting-Gases (9) durch den Abluftkanal (3), wobei das Venting-Gas (9) durch das Abluftgebläse (6) angesaugt wird und durch den Filter (5) gefiltert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Verfahren weiters folgende Schritte umfasst: - Öffnen des Verschließelements (4) vom geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand durch den Stellmotor, - Expandieren des Venting-Gases (9) in der Expansionskammer (7), - Absaugen eines sich in der Expansionskammer (7) befindlichen Venting-Gases (9) durch den Abluftkanal (3), wobei das Venting-Gas (9) durch das Abluftgebläse (6) angesaugt wird und durch den Filter (5) gefiltert wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei der Stellmotor einen Freilauf aufweist und das Verfahren weiters folgende Schritte umfasst: - Öffnen des Verschließelements (4) vom geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand durch einen Druck des Venting-Gases (9) in der Testkammer (1), - Expandieren des Venting-Gases (9) in der Expansionskammer (7), - Absaugen eines sich in der Expansionskammer (7) befindlichen Venting-Gases (9) durch den Abluftkanal (3), wobei das Venting-Gas (9) durch das Abluftgebläse (6) angesaugt wird und durch den Filter (5) gefiltert wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei das Verfahren weiters folgenden Schritt umfasst: - Aufrechterhalten des geöffneten Zustands des Verschließelements (4), bis ein sich in der Expansionskammer (7) befindliches Venting-Gas (9) im Wesentlichen vollständig durch das Abluftgebläse (6) im Abluftkanal (3) abgesaugt wurde.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
ATA50673/2024A 2024-08-16 2024-08-16 Hybrides Testsystem mit Abluftkanal und Expansionskammer AT528618B1 (de)

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