DE102012219352B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Prüfen einer Energiespeichereinheit - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Prüfen einer Energiespeichereinheit Download PDF

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Prüfen einer Energiespeicherzelle mit den Schritten vorgeschlagen: Laden der Energiespeicherzelle in einen Referenzladungszustand in einem ersten Verfahrensschritt; Messen einer ersten Zellspannung zwischen Polen der Energiespeicherzellen in einem zweiten Verfahrensschritt; Laden der Energiespeicherzelle über den Referenzladungszustand hinaus in einem dritten Verfahrensschritt; Entladen der Energiespeicherzelle in den Referenzladungszustand in einem vierten Verfahrensschritt; Messen einer zweiten Zellspannung zwischen den Polen in einem fünften Verfahrensschritt; Berechnen einer Hysteresespannung in Abhängigkeit der ersten Zellspannung und der zweiten Zellspannung in einem sechsten Verfahrensschritt und Vergleichen der Hysteresespannung mit einem Referenzspannungswert in einem siebten Verfahrensschritt.

Description

  • Stand der Technik
  • Es ist bekannt, Energiespeichereinheiten aus wenigstens zwei zueinander benachbarten Flächenelektroden aufzubauen, welche elektrisch voneinander isoliert sind. Die Elektrodenaktivmaterialien moderner Lithium-Ionen-Batteriezellen, insbesondere der häufig enthaltene Kohlenstoff, sind hygroskopisch, wodurch die Elektroden während der Fertigung der Energiespeicherzelle Wasser aus der umgebenden Atmosphäre aufnehmen. Dieses Wasser muss vor dem Verschließen der Energiespeicherzelle beispielsweise durch Vakuumtrocknen vollständig aus dem Elektrodenaktivmaterial ausgetrieben werden. Andernfalls kann das Wasser im Innern der Energiespeicherzelle zu unerwünschten Nebenreaktionen mit hochaktiven Lithiumverbindungen bzw. lithiierten Graphit führen. Eine Folge solcher Nebenreaktionen kann beispielsweise die Entstehung von Gas als Reaktionsprodukt sein, welches zum Platzen der Energiespeicherzellen führen kann. Ferner geht durch die Nebenreaktionen Aktivmaterial verloren, wodurch die elektrische Kapazität der Energiespeicherzelle reduziert wird. In dem Elektrodenaktivmaterial befindliches Wasser führt ferner zu einer beschleunigten Alterung der Energiespeicherzelle und somit zu einer Reduzierung der Lebensdauer derselben. Aus der DE 10 2005 048 420 A1 ist ein Verfahren zum Erfassen eines Ladezustands einer Batterie bekannt. Während der Ausführung des Verfahrens erfolgt keine Formierung der Batterie.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren bereitzustellen, welches eine Bestimmung des Wassergehalts innerhalb der Energiespeicherzelle erlaubt und somit eine Qualitätsprüfung, insbesondere am Bandende einer Batterieherstellungsstraße, ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch Verfahren zum Prüfen einer Energiespeicherzelle mit den Schritten: Laden der Energiespeicherzelle in einen Referenzladungszustand in einem ersten Verfahrensschritt; Messen einer ersten Zellspannung zwischen Polen der Energiespeicherzelle in einem zweiten Verfahrensschritt; Laden der Energiespeicherzelle über den Referenzladungszustand hinaus in einem dritten Verfahrensschritt; Entladen der Energiespeicherzelle in den Referenzladungszustand in einem vierten Verfahrensschritt; Messen einer zweiten Zellspannung zwischen den Polen in einem fünften Verfahrensschritt; Berechnen einer Hysteresespannung in Abhängigkeit der ersten Zellspannung und der zweiten Zellspannung in einem sechsten Verfahrensschritt; Vergleichen der Hysteresespannung mit einem Referenzspannungswert in einem siebten Verfahrensschritt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine effiziente Bestimmung der Hysteresespannung der Energiespeicherzelle. Hierdurch kann geschätzt werden, ob der Anteil von Wasser innerhalb der Energiespeicherzelle ein kritisches Maß übersteigt. Der Wert der Hysteresespannung ist ein Maß für den Gehalt von Wasser innerhalb der Energiespeicherzelle, da Wasser in Graphitanoden zu einer signifikanten Ruhespannungshysterese der Energiespeicherzelle führt. Die Ruhespannungshysterese führt trotz eines gleichen Ladungszustands der Energiespeicherzelle zu unterschiedlichen Ruhespannungen an den Polen der Energiespeicherzelle, je nachdem ob die Energiespeicherzelle zuvor geladen oder entladen wurde. Diese Ruhespannungshysterese wird als Hysteresespannung aus der ersten und zweiten Zellspannung bestimmt, die durch Messung der Ruhespannungen im zweiten und fünften Verfahrensschritt ermittelt werden. Der Wert der Hysteresespannung ist sodann ein Maß für den Anteil von Wasser in der Energiespeicherzelle Zur Beurteilung, ob der Anteil noch tolerierbar ist oder einen kritischen Wert übersteigt, wird die Hysteresespannung sodann mit einem Referenzspannungswert (z.B. 30 mV) verglichen. Die Verwendung eines niedrigen Referenzspannungswertes führt dazu, dass eine hohe Qualität von Energiespeicherzellen gewährleistet werden kann, bei denen die Leistungsfähigkeit, die Funktionsfähigkeit und die Langlebigkeit der Energiespeicherzelle nicht durch in den Elektrodenmaterialien befindliches Wasser beeinträchtigt wird. Als Referenzladungszustand kann jedweder Punkt auf der Ladungskurve der Energiespeicherzelle sein, in welchem die Energiespeicherzelle einen definierten Ladungszustand aufweist. Vorzugsweise liegt der Referenzladungszustand zwischen 30 und 70 Prozent, bevorzugt zwischen 40 und 60 Prozent und besonders bevorzugt bei ca. 50 Prozent der Gesamtladungskapazität der Energiespeicherzelle. In diesen mittleren Ladungsbereichen ist eine durch Wasser in den Elektroden hervorgerufene Hysterese vergleichsweise gut messbar. Mit dem vorliegenden Verfahren kann vorteilhafterweise eine qualitative Bestimmung des Wasseranteils innerhalb der Elektroden der Energiespeicherzelle durchgeführt werden, ohne dass im Rahmen einer Stichprobenentnahme ein Elektrodenstück aus der Energiespeicherzelle entnommen werden muss, wodurch die Energiespeicherzelle mechanisch zerstört wird, und eine chemische Analyse des entnommenen Elektrodenstücks auf Wasseranteile durchgeführt werden muss. Ferner kann das Verfahren vorzugsweise in einen Formierungsprozess integriert werden. Eine Energiespeicherzelle umfasst im Sinne der vorliegenden Erfindung insbesondere eine Basiszelle einer wiederaufladbaren Batterie, welche aus wenigstens zwei voneinander separierten Flächenelektroden besteht. Denkbar ist aber auch, dass die Energiespeicherzelle eine Mehrzahl solcher Basiszellen umfasst, die bereits parallel und/oder in Serie geschaltet sind. Vorzugsweise ist der Referenzladungszustand im ersten Verfahrensschritt gleich dem Referenzladungszustand im vierten Verfahrensschritt. Denkbar wäre alternativ aber auch, dass der Referenzladungszustand im ersten Verfahrensschritt vom Referenzladungszustand im vierten Verfahrensschritt abweicht.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass in einem zwischen dem fünften und dem sechsten Verfahrensschritt durchgeführten achten Verfahrensschritt die Energiespeicherzelle unterhalb des Referenzladungszustands und insbesondere vollständig entladen wird. In vorteilhafter Weise befindet sich die Energiespeicherzelle somit wieder im Ausgangszustand. Denkbar ist, dass die geprüfte Energiespeicherzelle nach Durchlaufen des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgeliefert und/oder verbaut werden kann.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Energiespeicherzelle im dritten Verfahrensschritt vollständig geladen wird. Ein Vorteil des vollständigen Aufladens der Energiespeicherzelle ist, dass die Energiespeicherzelle hierdurch gleichzeitig zumindest teilweise formiert wird, sofern es sich um den ersten vollständigen Ladevorgang handelt. Es wird also gleichzeitig ein Fertigungsschritt für die Energiespeicherzelle durchgeführt.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass zwischen dem ersten Verfahrensschritt und dem zweiten Verfahrensschritt eine erste Wartezeit gewartet wird. In vorteilhafter Weise dient das Abwarten der ersten Wartezeit dazu, dass sich an den Polen der Energiespeicherzelle vor der Messung der ersten Zellspannung eine stabile Potentialdifferenz einstellt, so dass die Ruhespannung bestimmt werden kann. Die Präzision bei der Messung der ersten Zellspannung wird hierdurch erhöht.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass zwischen dem vierten Verfahrensschritt und dem fünften Verfahrensschritt eine zweite Wartezeit gewartet wird. Durch das Abwarten der zweiten Wartezeit wird erreicht, dass sich an den Polen der Energiespeicherzelle vor der Messung der zweiten Zellspannung erneut eine stabile Potentialdifferenz einstellt, so dass die zweite Zellspannung mit vergleichsweise guter Genauigkeit gemessen werden kann. Vorzugsweise ist die erste Wartezeit gleich der zweiten Wartezeit. Denkbar wäre alternativ aber auch, dass die erste Wartezeit von der zweiten Wartezeit abweicht.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass im sechsten Verfahrensschritt die Hysteresespannung als Differenz aus erstem und zweitem Spannungswert berechnet wird. Die Differenz aus erstem und zweitem Spannungswert gibt an, wie hoch insgesamt die Abweichung der Ruhespannungswerte im gleichen Ladungszustand ist, je nachdem ob vorher geladen oder entladen wurde. Folglich ist die Differenz ein Maß für den Anteil von Wasser in den Kontakten, da ein höherer Wasseranteil zu einer höheren Ruhespannungshysterese führt. Gleichzeitig ist die mathematische Differenzwertberechnung vorteilhafterweise in Software und/oder Hardware vergleichsweise einfach zu implementieren.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass im siebten Verfahrensschritt die Energiespeicherzelle als funktionsfähig eingestuft wird, wenn die Hysteresespannung kleiner als der Referenzspannungswert ist, oder als nicht funktionsfähig eingestuft wird, wenn die Hysteresespannung größer als der Referenzspannungswert ist. Anhand einer geeigneten Auswahl des Referenzspannungswertes kann somit eine bestimmte Qualitätsklasse von Energiespeicherzellen verifiziert werden. Denkbar ist, dass der Referenzspannungswert zuvor anhand von empirischen Messungen an vollfunktionsfähigen Energiespeicherzellen gewonnen wird.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Energiespeicherzelle während des ersten und/oder dritten Verfahrensschrittes zumindest teilweise formiert wird. In vorteilhafter Weise wird durch das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur eine Qualitätsprüfung der Energiespeicherzelle realisiert, sondern gleichzeitig auch noch eine Formierung der Energiespeicherzelle bewirkt. Das erfindungsgemäße Verfahren ist sodann insbesondere Teil des Fertigungsverfahrens der Energiespeicherzelle. Eine Formierung im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet insbesondere, ein erstmaliges Aufladen einer Energiespeicherzelle nach ihrem mechanischen Zusammenbau unter gezielt eingestellten Umgebungsbedingungen und mittels definierten Stromstärken. Das Formieren dient der Ausbildung passivierender Schichten innerhalb der Energiespeicherzelle. Vorzugsweise werden beim Formieren gleichzeitig eine Bestimmung der Zellkapazität und/oder eine Erkennung signifikanter Schwankungen in der Beschichtungsqualität der Elektroden durchgeführt.
  • Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zum Prüfen einer Energiespeicherzelle, insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung ein Stromsteuerelement, einen Spannungsmesser und Kontaktelemente zur elektrischen Kontaktierung der Energiespeicherzelle aufweist, wobei die Vorrichtung dazu konfiguriert ist, die Energiespeicherzelle mittels des Stromsteuerelements auf einen Referenzladungszustand zu laden, eine erste Zellspannung zwischen Polen der Energiespeicherzelle mittels des Spannungsmessers zu messen, die Energiespeicherzelle mittels des Stromsteuerelements über den Referenzladungszustand hinaus aufzuladen, die Energiespeicherzelle mittels des Stromsteuerelements in den Referenzladungszustand zu entladen und eine zweite Zellspannung zwischen den Polen mittels des Spannungsmessers zu messen, wobei die Vorrichtung ferner ein Analyseelement zum Berechnen einer Hysteresespannung in Abhängigkeit der ersten und zweiten Zellspannung und zum Vergleichen der Hysteresespannung mit einem Referenzspannungswert aufweist.
  • In vorteilhafter Weise kann mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine einfache und schnelle Prüfung von Energiespeicherzellen dahingehend durchgeführt werden, ob die Energiespeicherzelle einen zu hohen und die Funktionsweise bzw. die Lebensdauer beeinträchtigenden Wasseranteil in ihren Elektroden aufweist. Die Vorrichtung umfasst insbesondere eine Formierungsanlage für Energiespeicherzellen. Denkbar ist, dass die Vorrichtung auf einem integrierten Schaltkreis (bspw. einen ASIC) in Hardware implementiert ist.
  • Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen anhand der Zeichnungen. Die Zeichnungen illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung, welche den wesentlichen Erfindungsgedanken nicht einschränken.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 2 zeigt die schematischen Ladungskurven einer Energiespeicherzelle während der Durchführung des Verfahrens gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 3 zeigt die einzelnen Verfahrensschritte des Verfahrens gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.
  • In 1 ist eine schematische Ansicht einer Vorrichtung 1 zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Vorrichtung 1 umfasst ein Stromsteuerelement 20, welches als Stromquelle und als Stromsenke fungieren kann. Das Stromsteuerelement 20 ist über zwei Kontaktierungselemente 30 mit den beiden Polen einer Energiespeicherzelle 10 elektrisch leitfähig verbunden. Hierfür sind ein Kabel mit dem Plus-Pol der Energiespeicherzelle 10 und ein anderes Kabel mit dem Minus-Pol der Energiespeicherzelle 10 gekoppelt. Die Energiespeicherzelle 10 ist im vorliegenden Beispiel ein wiederaufladbarer Lithium-Ionen-Akku. Über die Kontaktierungselemente 30 kann die Energiespeicherzelle 10 geladen und entladen werden. Gleichzeitig ist ein Spannungsmesser in das Stromsteuerelement 20 integriert, mit welchem eine Messung der elektrischen Spannung zwischen dem Minus-Pol und dem Plus-Pol möglich ist. Die Vorrichtung 1 weist ferner ein Analyseelement 150 auf. Im vorliegenden Fall umfasst die Vorrichtung 1 eine Formierungsanlage, in welcher Energiespeicherzellen 10 erstmals nach ihrem mechanischen Zusammenbau aufgeladen und somit formiert werden. Das Formieren dient der Ausbildung passivierender Schichten innerhalb der Energiespeicherzelle 10. Denkbar ist ferner, dass beim Formieren gleichzeitig eine Bestimmung der Zellkapazität und/oder eine Erkennung signifikanter Schwankungen in der Beschichtungsqualität der Elektroden durchgeführt wird.
  • Mittels der Vorrichtung 1 wird, insbesondere während des Formierens, ferner das erfindungsgemäße Verfahren zum Prüfen der Energiespeicherzelle 10 durchgeführt, welches die Erkennung eines zu hohen Wassergehalts in den Elektroden der Energiespeicherzelle 10 erlaubt. Das Verfahren ermittelt hierfür die Ruhespannungshysterese an einem repräsentativen Ladungszustandspunkt, beispielsweise beim Ladungszustand 50 Prozent der Gesamtkapazität der Energiespeicherzelle 10. Die Ruhespannungshysterese wird als Spannungshysterese quantifiziert. Anschließend wird die Spannungshysterese dann mit einem vordefinierten Referenzspannungswert verglichen und daraus eine Aussage über die Qualität der Energiespeicherzelle 10 abgeleitet. Wenn die Spannungshysterese den Referenzspannungswert überschreitet wird die Energiespeicherzelle 10 als „nicht in Ordnung“ klassifiziert, während die Energiespeicherzelle 10 als „in Ordnung“ klassifiziert wird, wenn die Spannungshysterese unterhalb des Referenzspannungswertes liegt. Das Verfahren wird nachfolgend anhand von 2 und 3 detailliert erläutert.
  • In 2 sind schematischen Ladungskurven einer Energiespeicherzelle 10 während der Durchführung des Verfahrens gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Auf der Ordinate 60 ist dabei die Zellspannung, d.h. die mittels des Spannungsmessers messbare elektrische Potentialdifferenz an den Polen, aufgetragen, während an der Abszisse 70 der Ladungszustand der Energiespeicherzelle 10 aufgetragen ist. Der Ladungszustand erstreckt sich insbesondere von 0 Prozent Ladung (die Energiespeicherzelle 10 ist vollständig entladen) bis 100 Prozent Ladung (die Energiespeicherzelle 10 ist vollständig aufgeladen).
  • Im ersten Verfahrensschritt 40 wird die Energiespeicherzelle 10 aufgeladen, bis die Energiespeicherzelle 10 einen Referenzladungszustand 50 erreicht. Im vorliegenden Beispiel ist die Energiespeicherzelle 10 im Referenzladungszustand 50 (Q = 50%) zur Hälfte aufgeladen, wobei das Stromsteuerelement 20 als Stromquelle dient. Anschließend wird eine erste Wartezeit abgewartet, damit sich an den Polen der Energiespeicherzelle 10 eine stabile Ruhespannung einstellt. Während des Verstreichens der ersten Wartezeit fällt die Ruhespannung um einen bestimmten Spannungsbereich 90 ab. Die verbleibende Ruhespannung wird sodann in einem zweiten Verfahrensschritt 160 mittels des Spannungsmessers gemessen und als erste Zellspannung 80 abgespeichert.
  • In einem anschließenden dritten Verfahrensschritt 120 wird die Energiespeicherzelle 10 weiter geladen, wodurch die Energiespeicherzelle 10 über den Referenzladungszustand 50 hinaus geladen wird. Die Energiespeicherzelle 10 wird im dritten Verfahrensschritt 120 insbesondere vollständig aufgeladen, so dass der Formierungsprozess abgeschlossen werden kann.
  • Anschließend wird in einem vierten Verfahrensschritt 130 die Energiespeicherzelle 10 mittels des nunmehr als Stromsenke fungierenden Stromsteuerelements 20 bis zum Referenzladungszustand 50 (Q = 50%) wieder entladen. Es wird eine zweite Wartezeit abgewartet, damit sich erneut eine stabile Ruhespannung an den Polen einstellen kann. Während des Verstreichens der zweiten Wartezeit steigt die Ruhespannung um einen bestimmten weiteren Spannungsbereich 100 an. Die erste und zweite Wartezeit kann variabel ausgewählt werden. Im vorliegenden Beispiel beträgt die erste und zweite Wartezeit 10 Minuten.
  • In einem fünften Verfahrensschritt 210 wird mittels des Spannungsmessers erneut die elektrische Potentialdifferenz zwischen den Polen gemessen und als zweite Zellspannung 110 abgespeichert. Anschließend wird in einem achten Verfahrensschritt 140 die Energiespeichereinheit 10 vollständig entladen. Denkbar ist, dass anschließend mehrere sequentielle Lade- und Entladezyklen der Energiespeicherzelle 10 durchgeführt werden, um die Energiespeicherzelle 10 abschließend zu formieren. Die Energiespeicherzelle 10 kann anschließend beispielsweise in ein Kraftfahrzeug eingebaut werden.
  • Zur Erkennung, ob sich bei der mechanischen Fertigung der Energiespeicherzelle 10 eine schädliche Konzentration von Wasser in den Elektroden der Energiespeicherzelle 10 angesammelt hat, wird in einem sechsten Verfahrensschritt 170 mittels eines Analyseelements 150 die mathematische Differenz aus der ersten Zellspannung 80 und der zweiten Zellspannung 110 gebildet. Der berechnete Differenzwert gibt die Ruhespannungshysterese der Energiespeicherzelle 10 im Referenzladungszustand an und wird daher als Hysteresespannung bezeichnet. Die Hysteresespannung ist ein Maß für die Menge von Wasser in den Elektroden, da die Ruhespannungshysterese der Energiespeicherzelle 10 durch das Wasser hervorgerufen wird. Um zu überprüfen, ob der Wasseranteil innerhalb eines vertretbaren Maßes liegt, wird die Hysteresespannung in einem siebten Verfahrensschritt 180 mit einem vordefinierten Referenzspannungswert verglichen. Wenn die Hysteresespannung unterhalb des Referenzspannungswertes liegt, wird die Energiespeicherzelle 10 als „in Ordnung“ klassifiziert, während die Energiespeicherzelle 10 als „nicht in Ordnung“ klassifiziert wird, wenn die Spannungshysterese oberhalb des Referenzspannungswertes liegt.
  • In 3 sind die einzelnen Verfahrensschritte des Verfahrens gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nochmals in einem schematischen Blockdiagramm dargestellt. Im ersten Verfahrensschritt 40 wird die Energiespeicherzelle 10 geladen, bis der Referenzladungszustand 50 (Q=Qref) erreicht ist. Anschließend wird die erste Wartezeit abgewartet und im zweiten Verfahrensschritt 160 sodann die erste Zellspannung 80 gemessen. Der Ladevorgang wird dann im Rahmen des dritten Verfahrensschritts 120 fortgesetzt. Nachdem die Energiespeicherzelle 10 vollständig geladen ist, wird die Energiespeicherzelle 10 im vierten Verfahrensschritt 130 wieder bis zum Referenzladungszustand 50 (Q=Qref) entladen. Nun wird das Verstreichen der zweiten Wartezeit abgewartet und im Rahmen des fünften Verfahrensschrittes 210 die zweite Zellspannung 110 gemessen. Zur Berechnung der Hysteresespannung im Referenzladungszustand 50 wird im sechsten Verfahrensschritt 170 die Differenz aus der ersten und zweiten Zellspannung 80, 110 gebildet und im siebten Verfahrensschritt 180 mit einem Referenzspannungswert vergleichen. Wenn der Referenzladungswert überschritten wird, wird die Energiespeicherzelle 10 als „nicht in Ordnung“ klassifiziert (Block 190). Wenn der Referenzladungswert nicht überschritten wird, wird die Energiespeicherzelle 10 als „in Ordnung“ klassifiziert (Block 200). Anschließend wird die Energiespeicherzelle 10 in einem achten Verfahrensschritt 140 vollständig entladen.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Vorrichtung
    10
    Energiespeicherzelle
    20
    Stromsteuerelement
    30
    Kontaktierungselement
    40
    Erster Verfahrensschritt
    50
    Referenzladungszustand
    60
    Ordinate
    70
    Abszisse
    80
    Erste Zellspannung
    90
    Spannungsbereich
    100
    Weiterer Spannungsbereich
    110
    Zweite Zellspannung
    120
    Dritter Verfahrensschritt
    130
    Vierter Verfahrensschritt
    140
    Achter Verfahrensschritt
    150
    Analyseelement
    160
    Zweiter Verfahrensschritt
    170
    Sechster Verfahrensschritt
    180
    Siebter Verfahrensschritt
    190
    „n.i.O.“-Block
    200
    „i.O.“-Block
    210
    Fünfter Verfahrensschritt

Claims (9)

  1. Verfahren zum Prüfen einer Energiespeicherzelle (10) mit den Schritten: - Laden der Energiespeicherzelle (10) in einen Referenzladungszustand (50) in einem ersten Verfahrensschritt (40); - Messen einer ersten Zellspannung (80) zwischen Polen der Energiespeicherzelle (10) in einem zweiten Verfahrensschritt (160); - Laden der Energiespeicherzelle (10) über den Referenzladungszustand (50) hinaus in einem dritten Verfahrensschritt (120); - Entladen der Energiespeicherzelle (10) in den Referenzladungszustand (50) in einem vierten Verfahrensschritt (130); - Messen einer zweiten Zellspannung (110) zwischen den Polen in einem fünften Verfahrensschritt (210); - Berechnen einer Hysteresespannung in Abhängigkeit der ersten Zellspannung (80) und der zweiten Zellspannung (210) in einem sechsten Verfahrensschritt (170); - Vergleichen der Hysteresespannung mit einem Referenzspannungswert in einem siebten Verfahrensschritt (180). wobei die Energiespeicherzelle (10) während des ersten und/oder dritten Verfahrensschrittes (40, 120) formiert wird,
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei in einem nach dem fünften Verfahrensschritt (210) durchgeführten achten Verfahrensschritt (140) die Energiespeicherzelle (10) unterhalb des Referenzladungszustands (50) und insbesondere vollständig entladen wird.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Energiespeicherzelle (10) im dritten Verfahrensschritt (120) vollständig geladen wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen dem ersten und dem zweiten Verfahrensschritt (40, 160) eine erste Wartezeit gewartet wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen dem vierten und dem fünften Verfahrensschritt (130, 210) eine zweite Wartezeit gewartet wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im sechsten Verfahrensschritt (170) die Hysteresespannung als mathematische Differenz aus erstem und zweitem Spannungswert (80, 110) berechnet wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im siebten Verfahrensschritt (180) die Energiespeicherzelle (10) als funktionsfähig eingestuft wird, wenn die Hysteresespannung kleiner als der Referenzspannungswert ist, oder als nicht funktionsfähig eingestuft wird, wenn die Hysteresespannung größer als der Referenzspannungswert ist.
  8. Vorrichtung (1) zum Prüfen einer Energiespeicherzelle (10), insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (1) ein Stromsteuerelement (20), einen Spannungsmesser und Kontaktelemente (30) zur elektrischen Kontaktierung der Energiespeicherzelle (10) aufweist, wobei die Vorrichtung (1) dazu konfiguriert ist, die Energiespeicherzelle (10) mittels des Stromsteuerelements (20) auf einen Referenzladungszustand (50) zu laden, eine erste Zellspannung (80) zwischen Polen der Energiespeicherzelle (10) mittels des Spannungsmessers zu messen, die Energiespeicherzelle (10) mittels des Stromsteuerelements (20) über den Referenzladungszustand (50) hinaus aufzuladen, die Energiespeicherzelle (10) mittels des Stromsteuerelements (20) in den Referenzladungszustand (50) zu entladen und eine zweite Zellspannung (110) zwischen den Polen mittels des Spannungsmessers zu messen, wobei die Vorrichtung (1) ferner ein Analyseelement (150) zum Berechnen einer Hysteresespannung in Abhängigkeit der ersten und zweiten Zellspannung (80, 110) und zum Vergleichen der Hysteresespannung mit einem Referenzspannungswert aufweist.
  9. Vorrichtung (1) nach Anspruch 8, wobei die Vorrichtung (1) eine Formierungsanlage für Energiespeicherzellen (10) umfasst.
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DE102005048420A1 (de) 2004-10-12 2006-04-27 Sanyo Electric Co., Ltd., Moriguchi Verfahren zum Erfassen des Ladezustandes einer Batterie und ein Stromversorgungsgerät

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