DE102012214738A1 - Test device for testing electrical insulation of surface area of electrical components e.g. battery cell, has electrode which is electrically contacted to three-dimensional portions of tested area of isolated component surface - Google Patents

Test device for testing electrical insulation of surface area of electrical components e.g. battery cell, has electrode which is electrically contacted to three-dimensional portions of tested area of isolated component surface Download PDF

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Holger Fink
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Abstract

The test device (10) has an electrode (30) is reversibly deformable and is dimensioned such that the three-dimensional portions (42,43,46,47) of the to be tested area (41) of the isolated component surface is electrically contacted to the electrode. The electrode is contacted with the three-dimensional portions of the to be tested area of the isolated component surface with the predetermined threshold value at border mechanical sensitivity, without any damage and without leaving any residue while removing the electrode from the test. An independent claim is included for a method for the examination of the electrical insulation of surface area of electrical components.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Prüfvorrichtung zur Prüfung der elektrischen Isolation der Oberfläche von Bauteilen, insbesondere zur Prüfung der Isolation von Hardcase-Batteriezellengehäusen. Auch betrifft die Erfindung ein entsprechendes Verfahren zur Prüfung der elektrischen Isolation der Oberfläche von elektrischen Bauteilen, insbesondere zur Prüfung der Isolation von Hardcase-Batteriezellengehäusen. The present invention relates to a test device for testing the electrical insulation of the surface of components, in particular for testing the insulation of hardcase battery cell housings. The invention also relates to a corresponding method for testing the electrical insulation of the surface of electrical components, in particular for testing the insulation of hardcase battery cell housings.

Stand der TechnikState of the art

Es zeichnet sich ab, dass in Zukunft sowohl bei stationären Anwendungen, wie beispielsweise bei Windkraftanlagen, in Fahrzeugen, insbesondere in Hybrid- und Elektrofahrzeugen, als auch im Consumer-Bereich, wie beispielsweise bei Laptops und in Mobiltelefonen, vermehrt neue Batteriesysteme zum Einsatz kommen werden, an die sehr hohe Anforderungen bezüglich der Zuverlässigkeit, Leistungsfähigkeit und der Lebensdauer gestellt werden.It is becoming apparent that in the future both in stationary applications, such as in wind turbines, in vehicles, especially in hybrid and electric vehicles, as well as in the consumer sector, such as laptops and mobile phones, more new battery systems will be used which are subject to very high requirements with regard to reliability, performance and service life.

Batteriesysteme, die auf Lithium-Ionen-Technologie basieren, sind hierfür besonders gut geeignet. Derartige Batteriesysteme sind meistens aus einzelnen Einheiten (Subunits) aufgebaut, die sich hinsichtlich der Integrationsstufe weiter in Batteriemodule untergliedern lassen. Die Batteriemodule werden aus seriell und/oder parallel verschalteten Lithium-Ionen-Batteriezellen aufgebaut.Battery systems based on lithium-ion technology are particularly well suited for this purpose. Such battery systems are usually made up of individual units (subunits), which can be further subdivided into battery modules with regard to the integration stage. The battery modules are constructed from serially and / or parallel connected lithium-ion battery cells.

Häufig werden in Batteriesystemen sogenannte Hardcase-Batteriezellen eingesetzt, die ein prismatisches oder zylindrisches Metallgehäuse besitzen. Dies ist auch der Fall bei anderen Chemiesystemen wie beispielsweise bei Nickel-Metall-Hybrid-Zellen oder Lithium-Metall-Polymer-Zellen, die ebenfalls ein entsprechendes Metallgehäuse aufweisen können.Frequently battery systems use so-called hardcase battery cells which have a prismatic or cylindrical metal housing. This is also the case with other chemical systems such as nickel-metal hybrid cells or lithium metal polymer cells, which may also have a corresponding metal housing.

Bei dem Verbau in einem Batteriesystem müssen die metallischen Gehäuse der Batteriezellen gegenüber ihrer Umgebung, wie beispielsweise gegenüber von benachbarten Batteriezellen, elektrisch isoliert werden. An die elektrische Isolation der Zellgehäuse werden dabei hohe Ansprüche bezüglich der Qualität, der Zuverlässigkeit und der Reproduzierbarkeit gestellt. Ebenso muss der Funktionszustand der elektrischen Isolation von Bauteilen, insbesondere von geometrisch anspruchsvollen Bauteilen, wie beispielsweise von Bauteilen mit dreidimensionalen Oberflächenbereichen, insbesondere mit Hinterschnitten, jeweils direkt am Bauteil nachgewiesen werden. Isolationsfehler, wie zum Beispiel Beschädigungen, können an der gesamten zu isolierenden Bauteiloberfläche beziehungsweise am Zellgehäuse auftreten und zu für das Batteriesystem sehr kritischen Kurzschlüssen führen. Neben dem Funktionalitätsverlust des Batteriesystems können kritische Betriebszustände mit drastischen Ereignissen für die Umgebung auftreten, bis hin zu Gefahren für Leib und Leben.When installed in a battery system, the metallic housings of the battery cells must be electrically isolated from their environment, such as from adjacent battery cells. High demands are placed on the electrical insulation of the cell housing in terms of quality, reliability and reproducibility. Likewise, the functional state of the electrical insulation of components, in particular of geometrically demanding components, such as components with three-dimensional surface areas, in particular with undercuts, each directly on the component must be detected. Insulation defects, such as damage, can occur on the entire component surface to be insulated or on the cell housing and lead to short circuits that are very critical for the battery system. In addition to the loss of functionality of the battery system can occur critical operating conditions with drastic events for the environment, to dangers to life and limb.

Bisherige Isolationsprüfungen werden meistens nur punktuell durchgeführt oder spät im Produktionsprozess, beispielsweise werden Isolationsfehler erst bei assemblierten Modulen erkannt. Weiterhin wird mittels der bekannten Verfahren nicht gewährleistet, dass alle Fehlerstellen auf der isolierten Bauteiloberfläche identifiziert werden.Previous insulation tests are usually performed only occasionally or late in the production process, for example, insulation faults are only detected in assembled modules. Furthermore, it is not ensured by means of the known methods that all defects on the isolated component surface are identified.

Aus dem Dokument DE 2 240 221 A ist ferner eine Anzeigeeinrichtung für Isolationsfehler in isolierten elektrischen Einrichtungen bekannt, wobei in der Isolierung der Einrichtung wenigstens eine Elektrode vorgesehen ist, die eine hochohmige Erdung und ein zur Erdung in Serie oder parallel geschaltetes Signalelement aufweist. Die Elektrode kann aus wenigstens einem mit leitenden oder halbleitenden Mitteln versehenen Schaumstoff oder aus wenigstens einem mit leitenden oder halbleitenden Mitteln versehenen karbonisierten Werkstoff in Form von Fäden oder Gewebe oder Matten oder Papier bestehen. From the document DE 2 240 221 A Furthermore, an indicator device for insulation faults in insulated electrical devices is known, wherein in the isolation of the device at least one electrode is provided which has a high-impedance ground and a grounded in series or in parallel signal element. The electrode may consist of at least one foam provided with conductive or semiconductive means or of at least one carbonized material provided with conductive or semiconductive means in the form of threads or cloth or mats or paper.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Erfindungsgemäß wird eine Prüfvorrichtung zur Prüfung der elektrischen Isolation der Oberfläche von elektrischen Bauteilen, insbesondere zur Prüfung der Isolation von Hardcase-Batteriezellengehäusen, bereitgestellt. Dabei umfasst die Prüfvorrichtung mindestens eine Elektrode, die derartig dimensioniert und reversibel verformbar ist, dass die gesamte isolierte Bauteiloberfläche oder mindestens ein zu prüfender Bereich der isolierten Bauteiloberfläche zur Bewertung ihrer/seiner Isolation mittels der Elektrode derartig elektrisch kontaktierbar ist, dass auch dreidimensionale Teilbereiche des zu prüfenden Bereichs unabhängig von ihrer Gestaltungsform und/oder zerklüftete Teilbereiche des zu kontaktierenden Bereichs elektrisch kontaktierbar sind und/oder gleichzeitig auch Teilbereiche des zu prüfenden Bereichs, die eine einen vorbestimmten Schwellenwert unterschreitende mechanische Empfindlichkeit aufweisen, mittels der Elektrode ohne Beschädigung elektrisch kontaktierbar sind und die Elektrode von dem zu prüfenden elektrisch kontaktierten Bereich rückstandsfrei und ohne Beschädigung des zu prüfenden Bereichs entfernbar ist. According to the invention, a test device is provided for testing the electrical insulation of the surface of electrical components, in particular for testing the insulation of hardcase battery cell housings. In this case, the test apparatus comprises at least one electrode which is dimensioned and reversibly deformable such that the entire insulated component surface or at least one area of the insulated component surface to be tested for the evaluation of its / its isolation by means of the electrode is electrically contacted so that three-dimensional portions of the regardless of their design form and / or fissured portions of the area to be contacted and / or simultaneously portions of the area to be tested, which have a predetermined threshold below passing mechanical sensitivity, are electrically contacted by the electrode without damage and the electrode of the electrically contacted area to be tested without residue and without damage to the area to be tested is removable.

Ferner wird erfindungsgemäß auch ein Verfahren zur Prüfung der elektrischen Isolation der Oberfläche von elektrischen Bauteilen, insbesondere zur Prüfung der Isolation von Hardcase-Batteriezellengehäusen, mittels einer Prüfvorrichtung bereitgestellt. Dabei wird mittels mindestens einer in der Prüfvorrichtung angeordneten Elektrode, die geeignet dimensioniert und reversibel verformbar ist, die gesamte isolierte Bauteiloberfläche oder ein zu prüfender Bereich der isolierten Bauteiloberfläche zur Bewertung seiner Isolation derartig elektrisch kontaktiert, dass auch dreidimensionale Teilbereiche des zu prüfenden Bereiches unabhängig von ihrer Gestaltungsform und/oder zerklüftete Teilbereiche des zu prüfenden Bereichs mittels der Elektrode elektrisch kontaktiert werden und/oder Teilbereiche des zu prüfenden Bereichs, die eine einen vorbestimmten Schwellenwert unterschreitende mechanische Empfindlichkeit aufweisen, mittels der Elektrode ohne Beschädigung elektrisch kontaktiert werden.Furthermore, the invention also provides a method for testing the electrical insulation of the surface of electrical components, in particular for testing the insulation of hardcase battery cell housings, by means of a test device. In this case, by means of at least one arranged in the test device electrode which is suitably dimensioned and reversibly deformable, the Whole-insulated component surface or a region of the insulated component surface to be tested so electrically contacted for evaluation of its isolation that even three-dimensional portions of the area to be tested are electrically contacted by the electrode regardless of their design form and / or rugged portions of the area to be tested and / or subregions of the region to be tested, which have a mechanical sensitivity below a predetermined threshold, are electrically contacted by means of the electrode without damage.

Bei der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung und dem entsprechenden erfindungsgemäßen Verfahren wird die Oberfläche eines elektrischen Bauteils mittels mindestens einer Elektrode elektrisch kontaktiert, die eine flexible Oberflächengestalt aufweist. Die erfindungsgemäße Elektrode ist dabei derartig flexibel ausgestaltet, dass sie sich durch Verformung an die Bauteiloberfläche anschmiegen und diese dadurch elektrisch kontaktieren kann. Die erfindungsgemäße Elektrode kann gegenüber einer herkömmlichen starren Elektrode auch komplexe, zerklüftete und mechanisch empfindliche Bauteiloberflächen elektrisch kontaktieren. Nach der elektrischen Kontaktierung kann die erfindungsgemäße Elektrode jeweils rückstandsfrei und ohne Beschädigung von der zu prüfenden Oberfläche entfernt werden. Die erfindungsgemäße, reversibel flexible Elektrode kann dadurch einerseits mehrfach verwendet werden und ist hierbei nicht auf Bauteile mit einer bestimmten geometrischen Oberflächengestalt festgelegt.In the test device according to the invention and the corresponding method according to the invention, the surface of an electrical component is electrically contacted by means of at least one electrode, which has a flexible surface shape. The electrode according to the invention is configured so flexible that it can conform to the component surface by deformation and thereby contact them electrically. The electrode according to the invention can also electrically contact complex, fissured and mechanically sensitive component surfaces in comparison to a conventional rigid electrode. After electrical contacting, the electrode according to the invention can be removed without residue and without damage to the surface to be tested. The reversibly flexible electrode according to the invention can thereby be used multiple times on the one hand and is not fixed to components with a certain geometric surface shape.

Die erfindungsgemäße Elektrode kann hierbei einen einzelnen Bereich der Bauteiloberfläche und/oder mehrere Bereiche der Bauteiloberfläche und/oder die gesamte Bauteiloberfläche elektrisch kontaktieren. Hierzu verfügt die erfindungsgemäße Elektrode über eine für den jeweiligen Anwendungsfall geeignete geometrische Form. Hinsichtlich der Anzahl ist mindestens eine Elektrode notwendig. Erfindungsgemäß sind mehrere Elektroden und/oder eine Vielzahl von Elektroden mit eingeschlossen.In this case, the electrode according to the invention can electrically contact a single region of the component surface and / or a plurality of regions of the component surface and / or the entire component surface. For this purpose, the electrode according to the invention has a suitable for the particular application geometric shape. With regard to the number, at least one electrode is necessary. According to the invention, a plurality of electrodes and / or a plurality of electrodes are included.

Mittels der erfindungsgemäßen, reversibel verformbaren Elektrode werden Fehler in der elektrischen Isolation von Bauteiloberflächen, insbesondere von Hardcase-Batteriezellengehäusen von beispielsweise Lithium-Ionen-Batteriezellen, sicher, mit hoher Zuverlässigkeit und reproduzierbar erkannt. Insbesondere können mittels der erfindungsgemäßen Elektrode die Isolationseigenschaften integral auf der gesamten Oberfläche von Hardcase-Batteriezellengehäusen beispielsweise von Lithium-Ionen-Batteriezellen ermittelt werden. Mittels der erfindungsgemäßen Elektrode können auch Isolationseigenschaften von komplizierten dreidimensionalen Oberflächen, beispielsweise von Hinterschnitten, ermittelt werden. Isolationsfehler können dabei in frühen Produktphasen eindeutig identifiziert werden. Dadurch entfällt die aufwendige Nacharbeit in den nachgelagerten Produktionsschritten, wodurch die Produktionsqualität und die Produktionssicherheit signifikant gesteigert werden können und die Gefährdung von Personen beispielsweise während der Herstellung, beim Service und Produktgebrauch minimiert werden kann.By means of the reversibly deformable electrode according to the invention, defects in the electrical insulation of component surfaces, in particular of hardcase battery cell housings of, for example, lithium-ion battery cells, are reliably detected with high reliability and reproducibly. In particular, by means of the electrode according to the invention, the insulating properties can be determined integrally on the entire surface of hardcase battery cell housings, for example of lithium-ion battery cells. By means of the electrode according to the invention, it is also possible to determine insulation properties of complicated three-dimensional surfaces, for example undercuts. Insulation errors can be clearly identified in early product phases. This eliminates the costly rework in the downstream production steps, whereby the production quality and production safety can be significantly increased and the risk to persons can be minimized, for example during manufacture, during service and product use.

Insbesondere kann die mindestens eine Elektrode der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung dazu ausgebildet sein, den zu prüfenden Bereich kontinuierlich oder diskontinuierlich elektrisch zu kontaktieren.In particular, the at least one electrode of the test device according to the invention can be designed to contact the area to be tested continuously or discontinuously electrically.

Mit anderen Worten kann die mindestens eine erfindungsgemäße Elektrode sowohl für kontinuierliche als auch für diskontinuierliche Kontaktierung von elektrischen Bauteilen ausgelegt werden.In other words, the at least one electrode according to the invention can be designed both for continuous and for discontinuous contacting of electrical components.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die Prüfvorrichtung mindestens eine reversibel verformbare Elektrode, die aus einer bestimmten oder unbestimmten Anzahl von elastischen Kontaktkörpern ausgebildet ist. Dabei kann mindestens eine erfindungsgemäße Elektrode mindestens einen Kontaktkörper umfassen, der als Feder und/oder als Bürste und/oder als Schwamm und/oder aus Schaum und/oder aus Vlies ausgebildet ist.In a particularly advantageous embodiment of the invention, the test device comprises at least one reversibly deformable electrode, which is formed from a specific or indefinite number of elastic contact bodies. In this case, at least one electrode according to the invention may comprise at least one contact body, which is designed as a spring and / or as a brush and / or as a sponge and / or foam and / or non-woven.

Diese mechanischen Elektroden können jeweils aus einem mechanisch flexiblen Einzelkörper und/oder aus einer bestimmten Anzahl von mechanisch flexiblen Einzelkörpern und/oder aus einer Kombination der genannten Varianten ausgebildet sein. Hierzu zählen beispielsweise Federkontakte, Bürsten, Schwämme, Schäume, Vliese usw.These mechanical electrodes can each be formed from a mechanically flexible single body and / or from a specific number of mechanically flexible individual bodies and / or from a combination of the variants mentioned. These include, for example, spring contacts, brushes, sponges, foams, nonwovens, etc.

Bei einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die Prüfvorrichtung mindestens eine reversibel verformbare Elektrode, die als gasförmige und/oder flüssige und/oder schüttfähige und/oder rieselfähige Elektrode ausgebildet ist. Dabei kann mindestens eine erfindungsgemäße Elektrode aus einem elektrisch leitfähigen Fluid und/oder aus einem flüssigen Metall, insbesondere aus Quecksilber, und/oder aus einer geschmolzenen Metalllegierung, insbesondere aus einer geschmolzenen Metalllegierung auf Gallium-Basis, und/oder aus einem elektrisch leitfähigen körnigen Granulat und/oder aus einem elektrisch leitfähigen Pulver und/oder aus einem elektrisch leitfähigen Staub, insbesondere aus einem elektrisch leitfähigen Staub aus Nanopartikeln, und/oder aus einem elektrisch leitfähigen Gas, insbesondere aus einem ionisierten Gas, und/oder aus einem elektrisch leitfähigen Nebel, der in Gas gelöste leitende Tröpfchen umfasst, ausgebildet sein.In a further particularly advantageous embodiment of the invention, the test device comprises at least one reversibly deformable electrode, which is designed as a gaseous and / or liquid and / or free-flowing and / or free-flowing electrode. In this case, at least one electrode according to the invention of an electrically conductive fluid and / or of a liquid metal, in particular of mercury, and / or of a molten metal alloy, in particular of a molten metal alloy based on gallium, and / or of an electrically conductive granular granules and / or of an electrically conductive powder and / or of an electrically conductive dust, in particular of an electrically conductive dust of nanoparticles, and / or of an electrically conductive gas, in particular of an ionized gas, and / or of an electrically conductive mist, the conductive droplets dissolved in gas, be formed.

Anders ausgedrückt, sind erfindungsgemäß insbesondere auch flüssige und/oder schüttfähige und/oder rieselfähige Elektroden mit eingeschlossen. Hierzu können elektrisch leitfähige Fluide und/oder die im Folgenden angegebenen Substanzen oder ein Gemisch aus diesen Substanzen als Elektroden eingesetzt werden. Hierzu können elektrisch leitfähige körnige Granulate und/oder elektrisch leitfähige Pulver und/oder elektrisch leitfähige Stäube, insbesondere elektrisch leitfähige Stäube mit Nanopartikeln, und/oder elektrisch leitfähige Flüssigkeiten, wie beispielsweise Quecksilber, und/oder bei Raumtemperatur flüssige Metalllegierungen, wie beispielsweise Gallium-Indium-Legierungen, eingesetzt werden. In other words, the invention also includes in particular liquid and / or free-flowing and / or free-flowing electrodes. For this purpose, electrically conductive fluids and / or the substances mentioned below or a mixture of these substances can be used as electrodes. For this purpose, electrically conductive granular granules and / or electrically conductive powders and / or electrically conductive dusts, in particular electrically conductive dusts with nanoparticles, and / or electrically conductive liquids, such as mercury, and / or liquid at room temperature metal alloys, such as gallium indium Alloys, are used.

Als weitere Möglichkeit kann die mindestens eine erfindungsgemäße flexible Elektrode aus einem elektrisch leitfähigen Gas und/oder aus einem ionisierten Gas und/oder aus einem elektrisch leitfähigen Nebel, der beispielsweise in Gas gelöste und kolloidal verteilte Tröpfchen einer elektrisch leitfähigen Flüssigkeit umfasst, ausgebildet sein. As a further possibility, the at least one flexible electrode according to the invention may be formed from an electrically conductive gas and / or from an ionized gas and / or from an electrically conductive mist which comprises, for example, dissolved in gas and colloidally distributed droplets of an electrically conductive liquid.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die erfindungsgemäße Prüfvorrichtung dazu ausgebildet, den zu prüfenden und mittels der Elektrode elektrisch kontaktierten Bereich während des Anschlusses der Elektrode und der isolierten Bauteiloberfläche an einem jeweils anderen Pol einer Spannungsquelle auf Isolation zu bewerten.In a further preferred embodiment of the invention, the test device according to the invention is designed to evaluate the region to be tested and electrically contacted by the electrode during the connection of the electrode and the insulated component surface to a respective other pole of a voltage source for insulation.

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden Teilbereiche des zu prüfenden Bereichs oder der Bauteiloberfläche, die von der Elektrode nicht elektrisch kontaktiert werden sollen, vor der elektrischen Kontaktierung des zu prüfenden Bereiches mittels der mindestens einen erfindungsgemäßen Elektrode mittels einer geeigneten Maskierung elektrisch isoliert.In another preferred embodiment of the invention, portions of the area to be tested or of the component surface, which are not to be electrically contacted by the electrode, are electrically insulated by means of a suitable masking prior to the electrical contacting of the area to be tested by means of the at least one electrode according to the invention.

Mit anderen Worten können Bereiche der isolierten Bauteiloberfläche, die nicht durch die mindestens eine erfindungsgemäße Elektrode kontaktiert werden sollen und/oder dürfen, durch geeignete Maskierungsmaßnahmen elektrisch isoliert werden.In other words, areas of the insulated component surface, which should not be contacted by the at least one electrode according to the invention and / or allowed to be electrically isolated by suitable masking measures.

Vorzugsweise wird die mindestens eine erfindungsgemäße reversibel verformbare Elektrode, nachdem der zu prüfende Bereich mittels der erfindungsgemäßen Elektrode zur Bewertung seiner elektrischen Isolation elektrisch kontaktiert wurde, von dem zu prüfenden Bereich rückstandsfrei und ohne Beschädigung des zu prüfenden Bereichs entfernt.Preferably, the at least one reversibly deformable electrode according to the invention, after the area to be tested has been electrically contacted by means of the electrode according to the invention for evaluating its electrical insulation, removed from the area to be tested without residue and without damaging the area to be tested.

Insbesondere werden erfindungsgemäß eine Prüfvorrichtung und ein entsprechendes Verfahren für die Prüfung der Isolation von Gehäusen von Hardcase-Batteriezellen bereitgestellt, wobei die Hardcase-Batteriezellen ein zu isolierendes prismatisches oder zylindrisches Metallgehäuse besitzen. In particular, according to the invention, a test apparatus and a corresponding method for testing the insulation of housings of hardcase battery cells are provided, the hardcase battery cells having a prismatic or cylindrical metal housing to be insulated.

Vorzugsweise werden erfindungsgemäß eine Prüfvorrichtung und ein entsprechendes Verfahren für die Prüfung der Isolation von Gehäusen von Hardcase-Batteriezellen bereitgestellt, wobei die Batteriezellen beispielsweise Lithium-Ionen-Batteriezellen und/oder Nickel-Metall-Hybrid-Zellen und/oder Lithium-Metall-Polymer-Zellen sind.According to the invention, a test apparatus and a corresponding method for testing the insulation of housings of hardcase battery cells are preferably provided, the battery cells being, for example, lithium-ion battery cells and / or nickel-metal hybrid cells and / or lithium-metal-polymer cells. Cells are.

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

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the drawings and the description below. Show it:

1 eine Prüfvorrichtung nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung, deren Elektrode ein Hardcase-Batteriezellengehäuse elektrisch kontaktiert, 1 a test device according to a first embodiment of the invention, the electrode of which electrically contacts a hardcase battery cell housing,

2 eine Prüfvorrichtung nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, deren Elektrode ein Hardcase-Batteriezellengehäuse elektrisch kontaktiert, und 2 a test device according to a second embodiment of the invention, the electrode of which electrically contacts a hardcase battery cell housing, and

3 eine Prüfvorrichtung nach einer dritten Ausführungsform der Erfindung, deren Elektrode ein Hardcase-Batteriezellengehäuse elektrisch kontaktiert. 3 a test device according to a third embodiment of the invention, the electrode electrically contacting a hardcase battery cell housing.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt eine Prüfvorrichtung 10 nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Die Prüfvorrichtung 10 umfasst ein elektrisch isoliertes Gehäuse 20, in dem eine Elektrode 30 angeordnet ist, die ein Hardcase-Batteriezellengehäuse 40, das aus Metall ausgebildet ist, elektrisch kontaktiert. Insbesondere ist das Hardcase-Batteriezellengehäuse 40 ein Hardcase-Batteriezellengehäuse 40 für eine Lithium-Ionen-Batteriezelle. Die flexible Elektrode 30 ist derartig ausgeformt und aus einem derartigen Schaum ausgebildet, dass der mittels der Prüfvorrichtung 10 auf Isolierung zu prüfende Bereich 41 des Hardcase-Batteriezellengehäuses 40 lückenlos mittels der Elektrode 30 elektrisch kontaktiert wird, das bedeutet, dass auch alle eckig ausgeformten Teilbereiche 42, 43 des zu prüfenden Bereichs 41 und auch alle teilweise rundförmigen Teilbereiche 46, 47 des zu prüfenden Bereichs 41 mittels der flexiblen Elektrode 30 elektrisch kontaktiert werden. Ferner umfasst die Prüfvorrichtung 10 eine Spannungsquelle 50, deren negativer Pol mittels einer Leitung 51 mit dem Hardcase-Batteriezellengehäuse 40 und deren positiver Pol mittels einer Leitung 52 mit der flexiblen Elektrode 30 elektrisch gekoppelt ist. Die Prüfvorrichtung 10 ist dabei ausgebildet, den Bereich 41 des Hardcase-Batteriezellengehäuses 40 auf Isolierung während des Anschlusses der Elektrode 30 und des Hardcase-Batteriezellengehäuses 40 an den Polen der Spannungsquelle 50 zu bewerten. 1 shows a tester 10 according to a first embodiment of the invention. The tester 10 includes an electrically insulated housing 20 in which an electrode 30 is arranged, which is a hardcase battery cell case 40 , which is formed of metal, electrically contacted. In particular, the hardcase battery cell case 40 a hardcase battery cell case 40 for a lithium-ion battery cell. The flexible electrode 30 is formed and formed of such a foam that the means of the test device 10 area to be tested for insulation 41 of the hardcase battery cell case 40 completely by means of the electrode 30 is electrically contacted, which means that all angularly shaped portions 42 . 43 of the area to be tested 41 and also all partially circular parts 46 . 47 of the area to be tested 41 by means of the flexible electrode 30 be contacted electrically. Furthermore, the testing device comprises 10 a voltage source 50 , whose negative pole by means of a line 51 with the hardcase battery cell case 40 and its positive pole by means of a line 52 with the flexible electrode 30 is electrically coupled. The tester 10 is designed to be the area 41 of Hardcase battery cell housing 40 on insulation during the connection of the electrode 30 and the hardcase battery cell case 40 at the poles of the voltage source 50 to rate.

2 zeigt eine Prüfvorrichtung 10 nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, die einen ähnlichen Aufbau wie die Prüfvorrichtung nach der ersten Ausführungsform der Erfindung hat, mit dem Unterschied, dass die flexible Elektrode 30 aus einem elektrisch leitfähigen Fluid, das in dem elektrisch isolierten Gehäuse 20 eingefüllt ist, ausgebildet ist. Das auf elektrische Isolation zu prüfende Hardcase-Batteriezellengehäuse 40 ist dabei in die fluide und elektrisch leitfähige Elektrode 30 eingetaucht. Dabei wird so viel von dem elektrisch leitfähigen Fluid verwendet, dass der mittels der Elektrode 30 auf Isolierung zu prüfende Bereich 41 vollständig von diesem Fluid bedeckt und dadurch elektrisch kontaktiert wird. Das bedeutet, dass auch alle seine rundförmigen Teilbereiche 46, 47 mittels der aus dem elektrisch leitfähigen Fluid ausgebildeten Elektrode 30 elektrisch kontaktiert werden. 2 shows a tester 10 according to a second embodiment of the invention, which has a similar construction as the test apparatus according to the first embodiment of the invention, with the difference that the flexible electrode 30 of an electrically conductive fluid contained in the electrically insulated housing 20 is filled, is formed. The hardcase battery cell housing to be tested for electrical insulation 40 is in the fluid and electrically conductive electrode 30 immersed. In this case, so much of the electrically conductive fluid is used that the means of the electrode 30 area to be tested for insulation 41 completely covered by this fluid and thereby electrically contacted. That means that all of its round-shaped sections 46 . 47 by means of the electrode formed from the electrically conductive fluid 30 be contacted electrically.

3 zeigt eine Prüfvorrichtung 10 nach einer dritten Ausführungsform der Erfindung, die einen ähnlichen Aufbau wie die Prüfvorrichtungen nach der ersten und nach der zweiten Ausführungsform der Erfindung hat, mit dem Unterschied, dass die flexible Elektrode 30 aus einem elektrisch leitfähigen Gas, das in dem elektrisch isolierten und diesmal geeigneter schließbar ausgebildeten Gehäuse 20 eingefüllt ist, ausgebildet ist. Das auf elektrische Isolation zu prüfende Hardcase-Batteriezellengehäuse 40 ist dabei von der gasförmigen und leitfähigen Elektrode 30 umgeben. Dabei wird der mittels der Elektrode 30 auf Isolierung zu prüfende Bereich 41, der sich diesmal über die gesamte Oberfläche des Hardcase-Batteriezellengehäuses 40 erstreckt, vollständig von diesem elektrisch leitfähigen Gas umgeben und dadurch elektrisch kontaktiert. Das bedeutet, dass auch alle seine eckig ausgeformten Teilbereiche 42, 43, 44, 45 und auch alle seine rundförmigen Teilbereiche 46, 47 mittels der aus dem elektrisch leitfähigen Gas ausgebildeten Elektrode 30 elektrisch kontaktiert werden. 3 shows a tester 10 according to a third embodiment of the invention, which has a similar construction as the test devices according to the first and the second embodiment of the invention, with the difference that the flexible electrode 30 from an electrically conductive gas, in the electrically insulated and this time suitable closable housing 20 is filled, is formed. The hardcase battery cell housing to be tested for electrical insulation 40 is from the gaseous and conductive electrode 30 surround. In this case, the means of the electrode 30 area to be tested for insulation 41 , this time over the entire surface of the hardcase battery cell case 40 extends completely surrounded by this electrically conductive gas and thereby electrically contacted. This means that all of its angularly shaped subareas 42 . 43 . 44 . 45 and also all his round sections 46 . 47 by means of the electrode formed from the electrically conductive gas 30 be contacted electrically.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Claims (9)

Prüfvorrichtung (10) zur Prüfung der elektrischen Isolation der Oberfläche von Bauteilen, insbesondere von Batteriebauteilen wie Hardcase-Batteriezellengehäuse (40), dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfvorrichtung (10) mindestens eine Elektrode (30) umfasst, die derartig dimensioniert und reversibel verformbar ausgebildet ist, dass die gesamte isolierte Bauteiloberfläche oder mindestens ein zu prüfender Bereich (41) der isolierten Bauteiloberfläche zur Bewertung der Isolation mittels der Elektrode (30) derartig elektrisch kontaktierbar ist, dass auch dreidimensionale Teilbereiche (42, 43, 44, 45, 46, 47) des zu prüfenden Bereichs (41) unabhängig von ihrer Gestaltungsform, und/oder zerklüftete Teilbereiche des zu kontaktierenden Bereichs (41) elektrisch kontaktierbar sind und/oder gleichzeitig auch Teilbereiche des zu prüfenden Bereichs (41), die eine einen vorbestimmten Schwellenwert unterschreitende mechanische Empfindlichkeit aufweisen, mittels der Elektrode (30) ohne Beschädigung elektrisch kontaktierbar sind und die Elektrode (30) von dem zu prüfenden elektrisch kontaktierten Bereich (41) rückstandsfrei und ohne Beschädigung des zu prüfenden Bereichs (41) entfernbar ist.Tester ( 10 ) for testing the electrical insulation of the surface of components, in particular battery components such as hardcase battery cell housing ( 40 ), characterized in that the test device ( 10 ) at least one electrode ( 30 ) which is dimensioned such that it is reversibly deformable such that the entire insulated component surface or at least one area to be tested (FIG. 41 ) of the isolated component surface for evaluating the insulation by means of the electrode ( 30 ) is electrically contactable in such a way that three-dimensional subregions ( 42 . 43 . 44 . 45 . 46 . 47 ) of the area to be tested ( 41 ) regardless of their design form, and / or rugged portions of the area to be contacted ( 41 ) are electrically contactable and / or at the same time also portions of the area to be tested ( 41 ) having a mechanical sensitivity below a predetermined threshold, by means of the electrode ( 30 ) are electrically contactable without damage and the electrode ( 30 ) of the electrically contacted area to be tested ( 41 ) residue-free and without damaging the area to be tested ( 41 ) is removable. Prüfvorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei die Elektrode (30) dazu ausgebildet ist, den zu prüfenden Bereich (41) kontinuierlich oder diskontinuierlich elektrisch zu kontaktieren.Tester ( 10 ) according to claim 1, wherein the electrode ( 30 ) is adapted to the area to be tested ( 41 ) to contact continuously or discontinuously electrically. Prüfvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei mindestens eine reversibel verformbare Elektrode (30) eine bestimmte oder unbestimmte Anzahl von elastischen Kontaktkörpern umfasst und/oder mindestens eine reversibel verformbare Elektrode (30) als gasförmige und/oder flüssige und/oder schüttfähige und/oder rieselfähige Elektrode (30) ausgebildet ist. Tester ( 10 ) according to one of claims 1 or 2, wherein at least one reversibly deformable electrode ( 30 ) comprises a certain or indefinite number of elastic contact bodies and / or at least one reversibly deformable electrode ( 30 ) as a gaseous and / or liquid and / or free-flowing and / or free-flowing electrode ( 30 ) is trained. Prüfvorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei mindestens eine reversibel verformbare Elektrode (30) zumindest einen Kontaktkörper, der als Feder und/oder als Bürste und/oder als Schwamm und/oder aus Schaum und/oder aus Vlies ausgebildet ist, umfasst und/oder mindestens eine reversibel verformbare Elektrode (30) aus einem elektrisch leitfähigen Fluid und/oder aus einem flüssigen Metall, insbesondere aus Quecksilber, und/oder aus einer geschmolzenen Metalllegierung, insbesondere aus einer geschmolzenen Metalllegierung auf Gallium-Basis, und/oder aus einem elektrisch leitfähigen körnigen Granulat und/oder aus einem elektrisch leitfähigen Pulver und/oder aus elektrisch leitfähigem Staub, insbesondere aus einem elektrisch leitfähigen Staub aus Nanopartikeln, und/oder aus einem elektrisch leitfähigen Gas, insbesondere aus einem ionisierten Gas, und/oder aus einem elektrisch leitfähigen Nebel, der in Gas gelöste leitende Tröpfchen umfasst, ausgebildet ist.Tester ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein at least one reversibly deformable electrode ( 30 ) comprises at least one contact body which is designed as a spring and / or as a brush and / or as a sponge and / or foam and / or non-woven, and / or at least one reversibly deformable electrode ( 30 ) of an electrically conductive fluid and / or of a liquid metal, in particular of mercury, and / or of a molten metal alloy, in particular of a molten metal alloy based on gallium, and / or of an electrically conductive granular granules and / or from a electrically conductive powder and / or electrically conductive dust, in particular an electrically conductive dust of nanoparticles, and / or an electrically conductive gas, in particular an ionized gas, and / or an electrically conductive mist, the dissolved in gas conductive droplets includes, is formed. Prüfvorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Prüfvorrichtung (10) dazu ausgebildet ist, den zu prüfenden und mittels der Elektrode (30) elektrisch kontaktierten Bereich (41) während des Anschlusses der Elektrode (30) und die zu isolierende Bauteiloberfläche an einem jeweils anderen Pol einer Spannungsquelle (50) auf Isolation zu bewerten.Tester ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein the test device ( 10 ) is adapted to the test and by means of the electrode ( 30 ) electrically contacted area ( 41 ) during the connection of the electrode ( 30 ) and the component surface to be isolated at a respective other pole of a voltage source ( 50 ) to evaluate isolation. Verfahren zur Prüfung der elektrischen Isolation der Oberfläche von elektrischen Bauteilen, insbesondere zur Prüfung der Isolation von Hardcase-Batteriezellengehäusen (40), mittels einer Prüfvorrichtung (10), dadurch gekennzeichnet, dass mittels mindestens einer in der Prüfvorrichtung (10) angeordneten Elektrode (30), die geeignet dimensioniert und reversibel verformbar ist, die gesamte isolierte Bauteiloberfläche oder mindestens einen zu prüfenden Bereich (41) der isolierten Bauteiloberfläche zur Bewertung der Isolation derartig elektrisch zu kontaktieren, dass auch dreidimensionale Teilbereiche (42, 44, 43, 44, 45, 46, 47) des zu prüfenden Bereiches (41) unabhängig von ihrer Gestaltungsform und/oder zerklüftete Teilbereiche des zu prüfenden Bereichs (41) mittels der Elektrode (30) elektrisch kontaktiert werden und/oder Teilbereiche des zu prüfenden Bereichs (41), die eine einen vorbestimmten Schwellenwert unterschreitende mechanische Empfindlichkeit aufweisen, mittels der Elektrode (30) ohne Beschädigung elektrisch kontaktiert werden.Method for testing the electrical insulation of the surface of electrical components, in particular for testing the insulation of hardcase battery cell housings ( 40 ), by means of a test device ( 10 ), characterized in that by means of at least one in the test device ( 10 ) arranged electrode ( 30 ), which is suitably dimensioned and reversibly deformable, the entire isolated component surface or at least one area to be tested ( 41 ) of the insulated component surface for evaluating the insulation in such an electrically contact that also three-dimensional portions ( 42 . 44 . 43 . 44 . 45 . 46 . 47 ) of the area to be tested ( 41 ) irrespective of their design form and / or fissured subregions of the area to be inspected ( 41 ) by means of the electrode ( 30 ) are electrically contacted and / or subareas of the area to be tested ( 41 ) having a mechanical sensitivity below a predetermined threshold, by means of the electrode ( 30 ) are contacted electrically without damage. Verfahren nach Anspruch 6, wobei Teilbereiche des zu prüfenden Bereichs (41) oder der Bauteiloberfläche, die von der Elektrode (30) nicht elektrisch zu kontaktieren sind, mittels einer geeigneten Maskierung elektrisch isoliert werden.Method according to Claim 6, subregions of the area to be examined ( 41 ) or the surface of the component that is separated from the electrode ( 30 ) are not to be electrically contacted, are electrically isolated by means of a suitable masking. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, wobei der zu prüfende und mittels der Elektrode (30) elektrisch kontaktierte Bereich (41) mittels der Prüfvorrichtung (10) während des Anschlusses der Elektrode (30) und der isolierten Bauteiloberfläche an einem jeweils anderen Pol einer Spannungsquelle (50) auf Isolation bewertet wird.Method according to one of claims 6 or 7, wherein the test piece and by means of the electrode ( 30 ) electrically contacted area ( 41 ) by means of the test device ( 10 ) during the connection of the electrode ( 30 ) and the isolated component surface at a respective other pole of a voltage source ( 50 ) is evaluated for isolation. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei nachdem der zu prüfende Bereich mittels der Elektrode (30) zur Bewertung seiner elektrischen Isolation kontaktiert wurde, die Elektrode (30) von dem zu prüfenden Bereich (41) rückstandsfrei und ohne Beschädigung des zu prüfenden Bereichs (41) entfernt wird.Method according to one of claims 6 to 8, wherein after the area to be tested by means of the electrode ( 30 ) was contacted to evaluate its electrical insulation, the electrode ( 30 ) of the area to be tested ( 41 ) residue-free and without damaging the area to be tested ( 41 ) Will get removed.
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