DE102012210154A1 - Sensor for detecting electrical conductive medium in housing inner space of battery used in motor car, has fixing device that is connected with conductor, and contact surface that is projected into housing inner space of battery - Google Patents

Sensor for detecting electrical conductive medium in housing inner space of battery used in motor car, has fixing device that is connected with conductor, and contact surface that is projected into housing inner space of battery Download PDF

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Abstract

The sensor (10) has a main portion which is provided with a conductor (11), an insulation portion (15), a contact surface (12) and two contact pads (13,14). A fixing device (16) is connected with the conductor. The contact surface is projected into a housing inner space of a battery. The main portion is integrated into the fixing device. Independent claims are included for the following: (1) the battery; and (2) the motor car.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sensor, der elektrisch leitfähige Medien in einem Batteriegehäuseinnenraum detektiert, wobei der Sensor einen Leiter, eine mit dem Leiter verbundene Isolation, eine Kontaktfläche, zwei Kontaktstellen sowie eine Fixierungseinrichtung umfasst. Die Kontaktfläche ragt dabei in den Gehäuseinnenraum der Batterie. Kennzeichnend ist, dass der Sensor in die Fixierungseinrichtung integriert ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Batterie sowie ein Kraftfahrzeug mit dieser Batterie.The present invention relates to a sensor which detects electrically conductive media in a battery housing interior, wherein the sensor comprises a conductor, an insulation connected to the conductor, a contact surface, two contact points and a fixing device. The contact surface protrudes into the housing interior of the battery. It is characteristic that the sensor is integrated in the fixing device. Furthermore, the invention relates to a battery and a motor vehicle with this battery.

Stand der TechnikState of the art

Um die Sicherheit von Lithium-Ionen-Batteriemodulen zu gewährleisten sowie zur Optimierung der Batterieleistung, der Performance und Lebensdauer sind die Batteriezellen optimalerweise innerhalb eines definierten Temperaturbereiches zu betreiben. Insbesondere bei hoher Leistungsaufnahme bzw. Leistungsabgabe muss das Aufheizen der Batteriezellen über eine bestimmte Betriebstemperatur vermieden werden und betriebsbedingt auftretende Wärme abgeführt werden. Auch eine Erwärmung auf Betriebstemperatur zu kühler Zellen ist realisierbar. Zu diesem Zweck werden üblicherweise Kühlsysteme eingesetzt.To ensure the safety of lithium-ion battery modules, as well as to optimize battery performance, performance and lifetime, the battery cells are optimally operated within a defined temperature range. In particular with high power consumption or power output, the heating of the battery cells over a certain operating temperature must be avoided and operationally occurring heat dissipated. A warming to operating temperature to cool cells is feasible. Cooling systems are commonly used for this purpose.

Zur Kühlung der Batteriemodule werden üblicherweise Luft, Wasser oder Kältemittel als Medium eingesetzt, wobei das jeweilige Medium die Wärme aufnimmt und aus den Zellen abführt. Beim Einsatz von flüssigen Kühlmedien wird eine Bodenplatte durchströmt, die thermisch zum Beispiel über Bleche mit den Batteriezellen verbunden ist. Bei Nutzung von Luft als Kühlmedium wird diese zwischen den Zellen hindurchgeführt. Insbesondere bei der Luftkühlung ist ein relativ hoher Aufwand zur Aufbereitung hinsichtlich Entfeuchtung und For cooling the battery modules usually air, water or refrigerant are used as a medium, wherein the respective medium absorbs heat and dissipates from the cells. When using liquid cooling media, a bottom plate is flowed through, which is thermally connected to the battery cells, for example, by means of metal sheets. When using air as a cooling medium, this is passed between the cells. In particular, in the air cooling is a relatively high cost for treatment with respect to dehumidification and

Filterung der Kühlluft sowie der Strömungsführung durch das Gehäuse zu den Batteriezellen notwendig. Filtering of the cooling air and the flow guidance through the housing to the battery cells necessary.

Durch die verschiedenen Temperaturen und die unterschiedliche Wasseraufnahmefähigkeit der Luft können an kühlen Stellen Betauungen entstehen. Hierdurch tritt insbesondere das Problem der Kondenswasserbildung innerhalb des Gehäuses auf.The different temperatures and the different water absorption capacity of the air can cause condensation in cool places. As a result, in particular, the problem of condensation formation within the housing occurs.

Aus der DE 10 2009 054 922 A1 sind ein Verfahren zur Minderung der Feuchtigkeit eines Gases in einem Gehäuseinnenraum und eine Vorrichtung zur Minderung der Feuchtigkeit in einem Gehäuseinnenraum eines Energiespeichersystems bekannt. Hierbei wird ein Gas mit einem geringeren Wasserdampfanteil als das Gas im Gehäuseinnenraum mittels einer Trocknungseinrichtung erzeugt und in den Gehäuseinnenraum eingeleitet, und es wird ein Gas aus dem Gehäuseinnenraum herausgeleitet, so dass der Gehäuseinnenraum zumindest teilweise mit dem Gas mit geringerem Wasserdampfanteil ausgefüllt ist. From the DE 10 2009 054 922 A1 For example, a method for reducing the humidity of a gas in a housing interior and a device for reducing the humidity in a housing interior of an energy storage system are known. In this case, a gas is generated with a lower water vapor content than the gas in the housing interior by means of a drying device and introduced into the housing interior, and it is a gas led out of the housing interior, so that the housing interior is at least partially filled with the gas with a lower water vapor content.

Die DE 10 2009 050 878 A1 beschreibt eine Batterie mit einem entfeuchtenden Filterelement. Dabei ist das Filterelement außerhalb des Batteriegehäuses angeordnet. Das Filterelement trennt das Innere des Batteriegehäuses gegen die Umgebung Luft leitend ab. Dabei schützt das entfeuchtende Filterelement, welches partikelfilternde Komponenten und wasserbindende Komponenten enthält, das Batteriegehäuse vor eindringender Feuchtigkeit, da es außerhalb des Batteriegehäuses angeordnet ist.The DE 10 2009 050 878 A1 describes a battery with a dehumidifying filter element. In this case, the filter element is arranged outside the battery case. The filter element separates the interior of the battery case from the surrounding air. In this case, the dehumidifying filter element, which contains particle-filtering components and water-binding components, protects the battery housing from moisture penetration, since it is arranged outside the battery housing.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Erfindungsgemäß wird ein Sensor zur Detektion von elektrisch leitfähigen Medien in einem Batteriegehäuseinnenraum zur Verfügung gestellt. Der erfindungsgemäße Sensor umfasst einen Leiter, eine mit dem Leiter verbundene Isolation, eine Kontaktfläche, zwei Kontaktstellen sowie eine Fixierungseinrichtung. Die Kontaktfläche ragt dabei in den Gehäuseinnenraum der Batterie. Der erfindungsgemäße Sensor zeichnet sich dadurch aus, dass der Sensor in die Fixierungseinrichtung integriert ist. Das bedeutet, dass der Sensor ein integraler Bestandteil der Fixierungseinrichtung ist. According to the invention, a sensor for detecting electrically conductive media in a battery housing interior is provided. The sensor according to the invention comprises a conductor, an insulation connected to the conductor, a contact surface, two contact points and a fixing device. The contact surface protrudes into the housing interior of the battery. The sensor according to the invention is characterized in that the sensor is integrated in the fixing device. This means that the sensor is an integral part of the fixing device.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Medien, die zu einer Fehlfunktion, wie zum Beispiel Korrosion und insbesondere der elektrochemischen Korrosion durch Feuchtigkeit oder zu einem Sicherheitsrisiko, wie zum Beispiel eine Verringerung der Isolation führen können, durch einen Sensor detektiert werden können. Durch entsprechende Wartungshinweise an den Fahrer können sogar elektrochemische Korrosion und Sicherheitsrisiken vermieden werden, wie zum Beispiel eine übermäßige Kondensatbildung durch eine Leckage, Beschädigung des Systems oder Leckage von Zellen.The invention is based on the finding that the media that can lead to a malfunction, such as corrosion and in particular the electrochemical corrosion by moisture or to a security risk, such as a reduction of the isolation, can be detected by a sensor. With appropriate maintenance instructions to the driver, even electrochemical corrosion and safety hazards can be avoided, such as excessive condensate build-up due to leakage, damage to the system or leakage of cells.

Die Detektion von elektrisch leitfähigen Medien in einem Batteriegehäuseinnenraum lässt sich wesentlich vereinfachen, wenn der Sensor bereits fester Bestandteil einer Fixierungseinrichtung ist. Gemäß der Ausführungsform der Erfindung ist der Sensor integraler Bestandteil der Fixierungseinrichtung. Mit anderen Worten, der Sensor muss also nicht als separates Element an die Fixierungseinrichtung zusätzlich angebracht werden. Da der Sensor in einer Einheit untergebracht wird, kann dadurch der Wartungsaufwand verringert werden. Der Herstellungsprozess des Sensors wird wesentlich vereinfacht, wenn der Sensor in die Fixierungseinrichtung integriert wird und nicht erst separat angeschlossen werden muss. Durch die Integrierung des Sensors in die Fixierungseinrichtung wird der Sensor zu einer standardisierten Komponente und kann vorteilhaft in höheren Stückzahlen hergestellt werden.The detection of electrically conductive media in a battery housing interior can be substantially simplified if the sensor is already an integral part of a fixing device. According to the embodiment of the invention, the sensor is an integral part of the fixing device. In other words, the sensor does not have to be additionally attached to the fixing device as a separate element. Since the sensor is housed in a unit, this can be reduced maintenance costs. The manufacturing process of the sensor is considerably simplified if the sensor is integrated into the fixing device and does not first have to be connected separately. By integrating the sensor into the Fixing device, the sensor becomes a standardized component and can be advantageously produced in higher quantities.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung handelt es sich bei dem Sensor vorzugsweise um einen Feuchtigkeitssensor. Dadurch wird vorteilhaft die Feuchtigkeit im Batteriegehäuseinnenraum detektiert, wodurch die übermäßige Kondensatbildung verhindert werden kann. According to an advantageous embodiment of the invention, the sensor is preferably a moisture sensor. As a result, the moisture in the battery housing interior is advantageously detected, whereby the excessive formation of condensate can be prevented.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Medien vorzugsweise Kühlmedien sind. According to a preferred embodiment of the invention it is provided that the media are preferably cooling media.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kühlmedien vorzugsweise Wasser und/oder Flüssigkeiten sind.According to a further preferred embodiment of the invention it is provided that the cooling media are preferably water and / or liquids.

In einer besonderen Ausführungsform ist weiterhin die Fixierungseinrichtung zur form-, stoff- und/oder kraftschlüssigen Fixierung des Sensors ausgebildet. Diese Fixierung kann beispielsweise durch Kleben und/oder Pressen realisiert werden. Dadurch wird vorteilhaft der Sensor rein form-, stoff- und/oder kraftschlüssig in dem Batteriegehäuseinnenraum gehalten, wodurch vorteilhaft der Austausch des Sensors vereinfacht wird.In a particular embodiment, the fixing device is also designed for the positive, material and / or non-positive fixation of the sensor. This fixation can be realized for example by gluing and / or pressing. As a result, the sensor is held in a positive shape, material and / or non-positively in the battery housing interior, whereby advantageously the replacement of the sensor is simplified.

Alternativ ist mit Vorteil vorgesehen, dass die Fixierungseinrichtung eine Schraube ist und der Sensor vorzugsweise in die Schraube integriert ist. Eine weitere Möglichkeit ist, dass der Sensor vorzugsweise in eine Pressure Balance Einheit integriert ist. Dadurch ist vorteilhaft, dass der Sensor fester Bestandteil der Schraube oder der Pressure Balance Einheit ist, wodurch das Austauschen des Sensors vereinfacht wird. Alternatively, it is advantageously provided that the fixing device is a screw and the sensor is preferably integrated in the screw. Another possibility is that the sensor is preferably integrated in a pressure balance unit. This is advantageous in that the sensor is an integral part of the screw or the pressure balance unit, whereby the replacement of the sensor is simplified.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung handelt es sich bei der Batterie um eine Lithium-Ionen Batterie. Durch die Verwendung der Lithium-Ionen-Technologie können besonders hohe Energiespeicherdichten erzielt werden, was besonders im Bereich der Elektromobilität zu weiteren Vorteilen führt.According to an advantageous embodiment of the invention, the battery is a lithium-ion battery. By using the lithium-ion technology, particularly high energy storage densities can be achieved, which leads to further advantages, especially in the field of electromobility.

Erfindungsgemäß wird zudem ein Kraftfahrzeug mit einer Batterie bereitgestellt, wobei die Batterie mit einem Antriebssystem des Kraftfahrzeuges verbunden ist. According to the invention, a motor vehicle is also provided with a battery, wherein the battery is connected to a drive system of the motor vehicle.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und in der Beschreibung beschrieben.Advantageous developments of the invention are specified in the subclaims and described in the description.

Zeichnungendrawings

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:An embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to the drawing and the description below. It shows:

1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Sensors zur Detektion von elektrisch leitfähigen Medien, der in eine Fixierungseinrichtung integriert ist. 1 a schematic representation of a sensor according to the invention for the detection of electrically conductive media, which is integrated in a fixing device.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsform eines Sensors 10, der zur Detektion von elektrisch leitfähigen Medien in einem Batteriegehäuseinnenraum geeignet ist. Die Medien sind vorzugsweise Kühlmedien wie zum Beispiel Wasser und/oder andere Flüssigkeiten. Der Sensor 10 umfasst einen Leiter 11, eine mit dem Leiter 11 verbundene Isolation 15, eine Kontaktfläche 12, zwei Kontaktstellen 13, 14 sowie eine Fixierungseinrichtung 16. Die Fixierungseinrichtung 16 ist vorzugsweise zur form-, stoff- und/oder kraftschlüssigen Fixierung des Sensors 10 ausgebildet und kann eine Schraube oder eine Pressure Balance Einheit darstellen. 1 shows an embodiment of a sensor according to the invention 10 which is suitable for the detection of electrically conductive media in a battery housing interior. The media are preferably cooling media such as water and / or other liquids. The sensor 10 includes a ladder 11 , one with the conductor 11 connected isolation 15 , a contact surface 12 , two contact points 13 . 14 and a fixing device 16 , The fixing device 16 is preferably for positive, material and / or non-positive fixation of the sensor 10 trained and can represent a screw or a pressure balance unit.

Die 1 zeigt weiterhin, dass der Sensor 10 in die Fixierungseinrichtung 16 integriert ist und somit ein integraler Bestandteil der Fixierungseinrichtung 16 ist. Mit dem Sensor 10 wird vorteilhaft eine Messung durchgeführt, wobei die Veränderung des elektrischen Widerstands durch Medienkontakt erfasst und ausgewertet wird. Beispielhaft wird in der 1 als Medium Wasser 17 benutzt. Wenn an der Kontaktfläche 12 Wasser vorhanden ist, dann herrscht zwischen der ersten Kontaktstelle 13 und der zweiten Kontaktstelle 14 ein geringer Widerstand. Wenn an der Kontaktfläche 12 kein Wasser vorhanden ist, dann herrscht zwischen der ersten Kontaktstelle 13 und der zweiten Kontaktstelle 14 ein hoher Widerstand.The 1 further shows that the sensor 10 in the fixing device 16 is integrated and thus an integral part of the fixation device 16 is. With the sensor 10 is advantageously carried out a measurement, wherein the change in electrical resistance is detected and evaluated by media contact. Example becomes in the 1 as a medium of water 17 used. If at the contact surface 12 Water is present, then prevails between the first contact point 13 and the second contact point 14 a low resistance. If at the contact surface 12 there is no water, then there is the first contact point 13 and the second contact point 14 a high resistance.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102009054922 A1 [0006] DE 102009054922 A1 [0006]
  • DE 102009050878 A1 [0007] DE 102009050878 A1 [0007]

Claims (10)

Sensor (10) zur Detektion von elektrisch leitfähigen Medien in einem Batteriegehäuseinnenraum, wobei der Sensor (10) einen Leiter (11), eine mit dem Leiter (11) verbundene Isolation (15), eine Kontaktfläche (12), zwei Kontaktstellen (13, 14) sowie eine Fixierungseinrichtung (16) umfasst, und wobei die Kontaktfläche (12) in den Gehäuseinnenraum der Batterie ragt, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (10) in die Fixierungseinrichtung (16) integriert ist.Sensor ( 10 ) for detecting electrically conductive media in a battery housing interior, wherein the sensor ( 10 ) a ladder ( 11 ), one with the ladder ( 11 ) connected isolation ( 15 ), a contact surface ( 12 ), two contact points ( 13 . 14 ) and a fixing device ( 16 ) and wherein the contact surface ( 12 ) protrudes into the housing interior of the battery, characterized in that the sensor ( 10 ) into the fixation device ( 16 ) is integrated. Sensor (10) nach Anspruch 1, wobei der Sensor (10) ein Feuchtigkeitssensor ist.Sensor ( 10 ) according to claim 1, wherein the sensor ( 10 ) is a humidity sensor. Sensor (10) nach Anspruch 1, wobei die Medien Kühlmedien sind.Sensor ( 10 ) according to claim 1, wherein the media are cooling media. Sensor (10) nach Anspruch 3, wobei die Kühlmedien Wasser und/oder Flüssigkeit sind.Sensor ( 10 ) according to claim 3, wherein the cooling media are water and / or liquid. Sensor (10) nach Anspruch 1, wobei die Fixierungseinrichtung (16) zur form-, stoff- und/oder kraftschlüssigen Fixierung des Sensors (10) ausgebildet ist.Sensor ( 10 ) according to claim 1, wherein the fixing device ( 16 ) for positive, material and / or non-positive fixation of the sensor ( 10 ) is trained. Sensor (10) nach Anspruch 1, wobei die Fixierungseinrichtung (16) eine Schraube ist und der Sensor (10) in die Schraube integriert ist.Sensor ( 10 ) according to claim 1, wherein the fixing device ( 16 ) is a screw and the sensor ( 10 ) is integrated in the screw. Sensor (10) nach Anspruch 1, wobei der Sensor (10) in eine Pressure Balance Einheit integriert ist.Sensor ( 10 ) according to claim 1, wherein the sensor ( 10 ) is integrated into a pressure balance unit. Batterie mit einem Sensor (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.Battery with a sensor ( 10 ) according to one of claims 1 to 7. Batterie nach Anspruch 8, wobei die Batterie eine Lithium-Ionen-Sekundärzelle enthält. The battery of claim 8, wherein the battery includes a lithium-ion secondary cell. Kraftfahrzeug mit einer Batterie nach einem der Ansprüche 8 bis 9, wobei die Batterie mit einem Antriebssystem des Kraftfahrzeuges verbunden ist.Motor vehicle with a battery according to one of claims 8 to 9, wherein the battery is connected to a drive system of the motor vehicle.
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