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Die Erfindung betrifft eine wiederaufladbare Batterie mit einer Einrichtung zum Nachweis von ausgetretenem Elektrolyt und ein Verfahren zum Nachweis von ausgetretenem Elektrolyt.
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In Elektro- oder Hybridfahrzeugen, d. h. in elektromotorisch oder optional elektromotorisch antreibbaren Fahrzeugen, werden nach dem derzeitigen Stand der Technik sog. wiederaufladbare Traktionsbatterien zur Versorgung von im Fahrzeug verwendeten Elektromotoren oder der im Fahrzeug vorhandenen Leistungselektronik eingesetzt. Derartige Traktionsbatterien, bei denen es sich beispielsweise um wiederaufladbare Batterien (Akkumulatoren) auf Lithium-Basis (Lithium-Akkumulator) handeln kann, sind in der Lage, Spannungen im Bereich von etwa 300 bis 600 V und Ströme im Bereich von 200 bis 400 A zu liefern.
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Da eine Lithium-Batterie-Einzelzelle eine Spannung im Bereich von etwa 3,0 V bis 4,3 V aufweist, werden in diesen Traktionsspeichern Batterie-Einzelzellen (Batteriezellen) in Reihe geschaltet, um die für die Traktion eines Elektrofahrzeugs erforderliche elektrische Spannung von 300 V und höher zu erhalten. Mehrere der so erhaltenen Batteriemodule werden in der Regel parallel zueinander geschaltet, um eine ausreichende Stromstärke zum Antrieb des Elektromotors/der Elektromotoren von elektromotorisch antreibbaren Fahrzeugen zu gewährleisten. Die so erhaltenen wiederaufladbaren Batterien werden oftmals als Hochvolt-Batterien (HV-Batterien) oder als Traktions-Batterien (synonym oftmals auch als Traktionsakku, Antriebsbatterie oder Zyklenbatterie) bezeichnet.
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Als Materialien für die Kathode eines Lithium-Akkumulators werden häufig lithierte Metalloxide und deren Mischungen sowie lithiertes Eisenphosphat verwendet. Als Metalle dienen hierbei häufig Kobalt, Nickel oder Mangan. Als Anode dient oftmals Lithium eingelagert in ein Kohlenstoffmaterial (z. B. Graphit) oder Titanoxid. Die Kathode und die Anode eines Lithium-Ionen-Akkumulators sind durch einen Separator voneinander getrennt. Als Separator-Materialien werden üblicherweise Kunststoffe oder ein Keramikmaterial verwendet.
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Die Akkumulator-Zellen sind mit einem Elektrolyt gefüllt, der hauptsächlich in den Elektroden und im Separator absorbiert ist, teilweise jedoch auch in flüssiger Form vorliegt.
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Wenn sich aufgrund einer mechanischen Belastung oder aufgrund anderer Gegebenheiten eine oder mehrere Batterie-Einzelzellen einer wiederaufladbaren Batterie (bspw. einer Hochvolt-Batterie) öffnen, kann es zu einem Elektrolytaustritt kommen, wobei der Elektrolyt Gase (sog. Rauchgase) im Inneren des Gehäuses der Batterie ausbildet. In solch einem Zustand ist die wiederaufladbare Batterie als nicht transportsicher einzustufen. Die bei einer oder mehreren geöffneten Batterie-Einzelzelle(n) entstehenden Rauchgase (inkl. Elektrolyt) werden bei aktuellen Hochvolt-Batterien durch eine Ablassöffnung (sog. „Venting Öffnung”) nach Außen abgeleitet.
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Nach dem derzeitigen Stand der Technik lässt sich eine Batterie mit einer geöffneten, insbesondere einer nur geringfügig geöffneten Batterie-Einzelzelle bspw. in Werkstätten nicht von anderen, weniger gefährlichen Beanstandungsbildern wie bspw. einer tiefentladenen Batterie-Einzelzelle unterscheiden. Somit kann das Gefahrenpotential für die weitere Behandlung der Batterie (Entsorgung, Lagerung, Transport, Reparatur, Wartung, etc.) falsch eingeschätzt werden.
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Vor diesem Hintergrund besteht das Bedürfnis, eine technische Lösung für eine schnelle und einfache Erstdiagnose bezüglich einer Identifikation einer geöffneten Batterie-Einzelzelle in einer wiederaufladbaren Batterie, insbesondere einer Hochvolt-Batterie (HV-Batterie) zur Verfügung zu stellen und somit bspw. eine korrekte Lagerung bzw. einen korrekten Transport für die als Gefahrgut zu betrachtende Hochvolt-Batterie zu ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch die wiederaufladbare Batterie gemäß Anspruch 1 sowie das Verfahren gemäß Anspruch 9. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Batterie sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Erfindungsgemäß wird eine wiederaufladbare Batterie mit einem Zellenblock vorgeschlagen, wobei der Zellenblock wenigstens eine wiederaufladbare Batterie-Einzelzelle aufweist. Weiter weist die erfindungsgemäße Batterie ein Gehäuse auf, das den Zellenblock umgibt.
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Die erfindungsgemäße Batterie ist dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung des Gehäuses der wiederaufladbaren Batterie eine Einrichtung mit einem Material aufweist, das in fluider Verbindung mit dem Inneren des Gehäuses steht und dessen Farbe sich bei einem Kontakt mit einem, sich aufgrund einer geöffneten Umhüllung einer Batterie-Einzelzelle aus der Batterie-Einzelzelle austretendem und/oder sich bildendem Rauchgas von einer ersten Farbe zu wenigstens einer zweiten Farbe verändert, und die Einrichtung derart eingerichtet ist, dass die Farbe des Materials von der Außenseite des Gehäuses her für einen Betrachter sichtbar ist.
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Durch die vorliegende Erfindung wird bei einer sich öffnenden Einzelzelle auftretendes Gas der Elektrolytflüssigkeit einem Betrachter (bspw. Kunde, Service-Mitarbeiter, Werkstattpersonal) durch ein optisches System sofort, sicher und gleichzeitig auf einfache Weise angezeigt. Hierdurch ist eine schnelle und einfache Erstdiagnose bezüglich der Identifikation einer geöffneten Einzelzelle, insbesondere in einer Hochvolt-Batterie (HV-Batterie, Traktions-Batterie), und somit eine korrekte Lagerung, ein korrekter Transport und/oder eine korrekte weitere Behandlung (bspw. Reparatur, Entsorgung) einer Hochvolt-Batterie möglich.
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Gemäß einer ersten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Einrichtung ein Material auf, dessen Farbe sich bei einem Kontakt mit aufgrund einer geöffneten Umhüllung einer Batterie-Einzelzelle aus der Batterie-Einzelzelle austretendem und/oder sich bildendem Rauchgas aufgrund einer Umsetzung zwischen dem Material und dem Rauchgas von der ersten Farbe zu der wenigstens einen zweiten Farbe verändert.
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Gemäß einer zweiten vorteilhaften Weiterbildung weist das Gehäuse der erfindungsgemäßen, wiederaufladbaren Batterie eine gegebenenfalls wieder verschließbare Öffnung zum Ausleiten von sich aufgrund einer geöffneten Umhüllung einer Batterie-Einzelzelle aus der Batterie-Einzelzelle austretendem und/oder sich bildendem Rauchgas und/oder austretendem Elektrolyt auf.
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Durch diese an sich bekannte Öffnung (auch „Venting Öffnung” genannt) kann in vorteilhafter Weise Rauchgas und/oder austretender Elektrolyt aus dem Gehäuse der Batterie abgeleitet werden, um so einen Überdruck innerhalb des Gehäuses zu vermeiden und Schäden durch austretendes und/oder sich bildendes Rauchgas und/oder austretenden Elektrolyt an den sich im Inneren des Gehäuses befindlichen Bauteilen der Batterie zu verhindern oder doch zumindest so gering als möglich zu halten.
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Gemäß einer zweiten vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Batterie ist eine rohr- oder kanalförmige Leitung vorgesehen, mittels der sich aufgrund einer geöffneten Umhüllung einer Batterie-Einzelzelle austretendes und/oder sich bildendes Rauchgas von dem Zellenblock zu der Einrichtung oder von dem Zellenblock zu der Einrichtung und der Öffnung und geleitet werden kann.
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Durch eine derartige, bevorzugt Gehäuse-innere Kanalführung kann Rauchgas gezielt zu der Einrichtung geleitet werden oder dorthin strömen, so dass keine oder nur eine geringe(re) Vermischung/Verdünnung des Rauchgases mit/durch den/die anderen gasförmigen Bestandteilen im Inneren des Gehäuses stattfindet, als dies ohne die rohr- oder kanalförmige Leitung der Fall wäre. Hierdurch können beispielsweise die Nachweisempfindlichkeit verbessert und/oder die erforderliche Zeitdauer bis zu einem Nachweis von im Inneren des Gehäuses vorhandenem Rauchgas verkürzt werden.
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Gemäß noch einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen, wiederaufladbaren Batterie umfasst die Einrichtung ein kalibriertes Kurzzeit-Messsystem zum Nachweis von Rauchgas.
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Ein noch genauerer Nachweis in Bezug auf die Konzentration und/oder Art des Rauchgases ist möglich, wenn, wie dies gemäß noch einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgesehen ist, die Einrichtung der Batterie ein Material aufweist, dessen zweite Farbe in Abhängigkeit von der Konzentration und/oder Art des Rauchgases unterschiedlich ist.
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Ebenfalls von Vorteil ist es, wenn die Einrichtung lösbar mit der Wandung des Gehäuses verbunden ist, so dass diese beispielsweise nach einer vorgebbaren Mindesthaltbarkeitsdauer des Materials, bei einer Reparatur oder Wartung der erfindungsgemäßen Batterie, etc. ausgetauscht werden kann.
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In vorteilhafter Weise ist bei der wiederaufladbaren Batterie die wenigstens eine Batterie-Einzelzelle eine Lithium-Ionen-Batterie-Einzelzelle oder eine Lithium-Ionen-Polymer-Batterie-Einzelzelle.
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Die vorliegende Erfindung umfasst ebenfalls ein Verfahren zum Ermitteln, ob bei einer wiederaufladbaren Batterie mit wenigstens einer wiederaufladbaren Batterie-Einzelzelle aufgrund einer geöffneten Umhüllung der Batterie-Einzelzelle Rauchgas in das Innere des Gehäuses der wiederaufladbaren Batterie austritt und/oder ausgetreten ist, und/oder sich Rauchgas im Inneren des Gehäuses der wiederaufladbaren Batterie bildet und/oder sich gebildet hat.
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Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die Schritte:
- – Bereitstellen und/oder Verwenden einer wiederaufladbaren Batterie oder einer ihrer vorteilhaften Weiterbildungen,
- – Ermitteln der Farbe des Materials in der Einrichtung, und
- – Feststellen, dass Elektrolyt-Rauchgas aus einer geöffneten Umhüllung einer Batterie-Einzelzelle austritt und/oder ausgetreten ist, und/oder sich Rauchgas im Inneren des Gehäuses der wiederaufladbaren Batterie bildet und/oder sich gebildet hat, wenn die Farbe des Materials sich von einer ersten Farbe zu wenigstens einer zweiten Farbe verändert oder verändert hat.
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Die vorliegende Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigen:
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1: eine Schnittansicht eines beispielhaften Gehäuses einer wiederaufladbaren Batterie nach dem Stand der Technik;
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2: eine Schnittansicht eines beispielhaften Gehäuses einer wiederaufladbaren Batterie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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3: eine Schnittansicht eines beispielhaften Gehäuses einer wiederaufladbaren Batterie gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit der schematischen Darstellung eines Zellenblocks; und
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4 eine beispielhafte Darstellung eines geschlossenen Gehäuses einer wiederaufladbaren Batterie gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Die Darstellungen in den Figuren sind rein schematisch und nicht maßstabsgerecht. Innerhalb der Figuren sind gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die nachfolgend erläuterten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar. Die vorliegende Erfindung ist selbstverständlich nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt.
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1 zeigt schematisch eine Schnittansicht eines Batterie-Gehäuses 3 nach dem Stand der Technik, und 2 zeigt schematisch eine Schnittansicht eines Batterie-Gehäuses 3 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei diesen Figuren, sowie auch in 3, ist lediglich zur Veranschaulichung eine Seite des Batterie-Gehäuses 3 nicht dargestellt, die bei einer fertig gestellten Batterie 1 selbstverständlich vorhanden ist. insoweit wird auf 4 verwiesen, die ein geschlossenes Batterie-Gehäuse 3 bzw. eine Batterie 1 gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Mit Ausnahme der Einrichtung 4 entspricht das Batteriegehäuse 3 gemäß 4 einem Batterie-Gehäuse nach dem Stand der Technik. Das geschlossene Gehäuse 3 einer Batterie nach dem Stand der Technik sowie gemäß der vorliegenden Erfindung, wie es schematisch in 4 dargestellt ist, umschließt den Zellenblock 2 in aller Regel möglichst hermetisch.
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Auch weisen Batterie-Gehäuse 3, sowohl solche nach dem Stand der Technik als auch solche gemäß der vorliegenden Erfindung, selbstverständlich diverse Anschlüsse und Einrichtungen auf, beispielsweise solche zur Zuführung und Ableitung von elektrischem Strom, zur Zuführung und Ableitung von elektrischen/elektronischen Signalen, zur Befestigung des Batterie-Gehäuses, etc. Von diesen Anschlüssen und Einrichtungen sind in den 1 und 2 nur einige wenige schematisch angedeutet, in den 3 und 4 sind diese ein wenig detaillierter dargestellt. Da diese Anschlüsse und Einrichtungen für die vorliegende Erfindung keine entscheidende Rolle spielen, braucht in der vorliegenden Anmeldung hierauf nicht näher eingegangen werden.
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2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Batterie-Gehäuses 3, wie es für die erfindungsgemäße Batterie 1 verwendbar ist. Dieses Batterie-Gehäuse 3 weist neben den Merkmalen eines Batterie-Gehäuses 3 nach dem Stand der Technik, wie beispielsweise eine Öffnung 5 zum Ausleiten von Rauchgas und/oder Elektrolyt weiter eine Einrichtung 4 zum Nachweis von Rauchgas auf.
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„Rauchgas”, wie es gemäß der vorliegenden Erfindung verstanden wird, entsteht, wenn Elektrolyt einer geöffneten Umhüllung einer Batterie-Einzelzelle aus der Batterie-Einzelzelle austritt. Hierbei kann das Rauchgas sowohl durch Verdampfung des Elektrolyt oder von Bestandteilen des Elektrolyt entstehen, als auch durch eine Reaktion des Elektrolyt oder von Bestandteilen des Elektrolyt mit im Inneren des Gehäuses 3 vorhandenen festen oder gasförmigen Materialien. Rauchgas im Sinne der vorliegenden Erfindung kann auch durch eine Reaktion des im Inneren einer geöffneten Batterie-Einzelzelle vorhandenen Elektrolyt mit gasförmigen Materialien aus dem Inneren des Gehäuses 3 entstehen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung weist die in der Wandung des Gehäuses 3 der wiederaufladbaren Batterie 1 vorgesehene Einrichtung 4 ein Material auf, das in fluider Verbindung mit dem Inneren des Gehäuses 3 steht und dessen Farbe sich bei einem Kontakt mit einem, sich aufgrund einer geöffneten Umhüllung einer Batterie-Einzelzelle aus der Batterie-Einzelzelle austretendem und/oder sich bildendem Rauchgas von einer ersten Farbe zu wenigstens einer zweiten Farbe verändert.
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In bevorzugter Weise kann die Veränderung der Farbe des Materials von einer ersten Farbe zu einer zweiten Farbe erreicht werden, indem die Einrichtung 4 ein Material aufweist, dessen Farbe sich bei einem Kontakt mit aufgrund einer geöffneten Umhüllung einer Batterie-Einzelzelle aus der Batterie-Einzelzelle austretendem und/oder sich bildendem Rauchgas aufgrund einer Umsetzung zwischen dem Material und dem Rauchgas von der ersten Farbe zu der wenigstens einen zweiten Farbe verändert.
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Hierbei ist unter „Umsetzung” nicht nur eine chemische Veränderung des Materials zu verstehen (z. B. Bildung einer neuen Verbindung durch bspw. eine Oxidations- oder Reduktionsreaktion), sondern beispielsweise auch eine „physikalische” Konfigurationsänderung aufgrund von bspw. einem geänderten pH-Wert bei dem Material oder einer Anlagerung oder Interkalation von Rauchgas oder Rauchgas-Bestandteilen an dem/in das Material, etc.
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Das Material der Einrichtung 4 kann beispielsweise eines sein, das in einem „Normalzustand” der Batterie 1 (alle Batterie-Einzelzellen sind intakt) eine grüne Farbe aufweist, und in einem „Störungszustand” (wenigstens eine Umhüllung einer Batterie-Einzelzelle ist geöffnet), bei dem Rauchgas austritt/entsteht und in Kontakt mit dem Material kommt, dieses seine Farbe von „grün” auf „rot” verändert. Selbstverständlich sind von der vorliegenden Erfindung auch alle anderen Farbveränderungen umfasst, soweit diese ausreichend sind, von einem menschlichen Betrachter unterschieden zu werden. Auch ist es erfindungsgemäß ausreichend, wenn sich die Farbe des Materials von einer ersten Farbschattierung (bspw. hell-rot) zu einer zweiten Farbschattierung (bspw. dunkelrot) verändert.
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Die Konsistenz des Materials ist nicht besonders beschränkt und es kann sich um ein Material handeln, das bei Raumtemperatur (20°C) eine flüssige, pastöse, halb-feste oder feste Konsistenz aufweist. Das Material kann auf einem geeigneten Trägermaterial (bspw. Papier, Kunststofffolie) aufgetragen sein, an der Oberfläche eines Trägermaterials adsorbiert oder in das Innere eines Trägermaterials absorbiert sein.
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Selbstverständlich ist das Material entsprechend dem in den Batterie-Einzelzellen verwendeten Elektrolyt und dem bei einer Öffnung der Umhüllung der Batterie-Einzelzelle austretendem/entstehendem Rauchgas geeignet gewählt und kann somit je nach Typ der Batterie-Einzelzellen bei den verschiedenen Batterien 1 unterschiedlich sein. Auch können erfindungsgemäß geeignete Materialmischungen vorgesehen sein.
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Oftmals weist Rauchgas saure oder basische Eigenschaften auf. Diese Eigenschaft kann beispielsweise durch ein Material in der Einrichtung 4 ausgenutzt werden, dessen Farbe sich in Abhängigkeit von dem pH-Wert ändert.
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Die Einrichtung 4 ist erfindungsgemäß derart eingerichtet, dass die Farbe des Materials von der Außenseite des Gehäuses 3 her für einen Betrachter sichtbar ist. In einem einfachsten Fall kann dies dadurch erreicht werden, indem das Material der Einrichtung 4 hinter einer transparenten oder transluzenten Abdeckung angeordnet ist und die Abdeckung in oder auf der Wandung des Gehäuses 3 angebracht ist.
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Die Positionierung der Einrichtung 4 in/auf der Wandung des Gehäuses 3 ist nicht besonders beschränkt und kann sich an jeder geeigneten Stelle des Gehäuses 3 befinden. Auch kann die Einrichtung 4 aus der Oberfläche der Wandung hervorragen und jeden geeigneten Winkel zur Oberfläche der Wandung sowie zu der Längs-, Quer- und Hochachse der Batterie 1 einnehmen. Die Positionierung und gegebenenfalls die Ausrichtung der Einrichtung 4 kann in einfacher Weise in Abhängigkeit von den jeweiligen Gegebenheiten (bspw. Verwendung der Batterie 1 in einer bestimmten Einbauposition in einem Bauraum) gewählt werden und wird in der Regel so gewählt werden, dass ein Betrachter die Einrichtung 4 und die Farbe des Materials bei einem Einbauzustand der Batterie 1 auf einfache Weise überprüfen kann, ohne dass bspw. ein Ausbau der Batterie 1 aus einem Bauraum oder von einer Befestigungsfläche erforderlich ist.
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Die erfindungsgemäße Batterie 1 weist einen Zellenblock 2 auf, wie er schematisch in 3 dargestellt ist. Dieser Zellenblock 2 weist wenigstens eine wiederaufladbare Batterie-Einzelzelle, in der Regel jedoch eine Mehrzahl an Batterie-Einzelzellen auf. Diese Batterie-Einzelzellen sind weder in ihrer Anzahl, noch in ihrem Aufbau, ihrer geometrischen Abmessung und Form besonders beschränkt.
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Beispielsweise können die Batterie-Einzelzellen in Form von Rundzellen (wie in 3 angedeutet) und/oder in Form von prismatischen Zellen vorhanden sein. Die Batterie-Einzelzellen können gemäß jeder beliebigen Batterietechnologie aufgebaut sein, bei der ein Elektrolyt verwendet wird, beispielsweise kann es sich bei den Batterie-Einzelzellen um solche des Nickel-Metallhydrid-Typs oder – bevorzugt – um solche des Lithium-Ionen- oder Lithium-Ionen-Polymer-Typs handeln.
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Wie in 2 schematisch dargestellt, kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die erfindungsgemäße Batterie 1 bzw. das hierfür verwendete Gehäuse 3 eine rohr- oder kanalförmige Leitung 6 aufweisen, mittels der sich aufgrund einer geöffneten Umhüllung einer Batterie-Einzelzelle austretendes und/oder sich bildendes Rauchgas von dem (in 2 nicht dargestellten) Zellenblock 2 zu der Einrichtung 4 oder zu der Einrichtung 4 und der Öffnung 5 und geleitet werden kann. Die rohr- oder kanalförmige Leitung 6 ist dabei bevorzugt vollständig im Inneren des Gehäuses 3 angeordnet (innere Kanalführung).
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Wie bereits weiter oben ausgeführt, kann durch eine derartige (innere) Kanalführung Rauchgas gezielt auch zu der Einrichtung 4 geleitet werden oder dorthin strömen, so dass keine oder nur eine geringe(re) Vermischung/Verdünnung des Rauchgases mit/durch den/die anderen gasförmigen Bestandteile(n) im Inneren des Gehäuses stattfindet, als dies ohne die rohr- oder kanalförmige Leitung der Fall wäre. Hierdurch können beispielsweise die Nachweisempfindlichkeit verbessert und/oder die erforderliche Zeitdauer bis zu einem Nachweis von im Inneren des Gehäuses vorhandenem Rauchgas verkürzt werden.
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Zum Nachweis bzw. zur Identifikation des Rauchgases kann die Einrichtung 4 ein kalibriertes Kurzzeit-Messsystem aufweisen oder als solches ausgebildet sein. Kalibrierte Kurzzeit-Messsysteme zum qualitativen und/oder quantitativen Nachweis von (Rauch)Gasen sind kommerziell erhältlich. Auch kann das Material der Einrichtung 4 bzw. das Kurzzeit-Messsystem in vorteilhafter Weise ein Material aufweisen, dessen zweite Farbe in Abhängigkeit von der Konzentration und/oder Art des Rauchgases unterschiedlich ist. Hierdurch lässt sich ein noch genauerer qualitativer und/oder quantitativer Nachweis bzw. eine noch genauere Identifikation des Rauchgases erreichen.
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Ebenso ist es von Vorteil, wenn die Einrichtung 4 lösbar (z. B. mittels einer form- oder kraftschlüssigen Verbindung) mit der Wandung des Gehäuses 3 verbunden ist, bspw. wenn die Einrichtung 4 ein Außengewinde aufweist, mit Hilfe dessen sie in ein entsprechendes Innengewinde der Wandung des Gehäuses 3 ein- und ausgeschraubt werden kann. Weitere Möglichkeiten für eine lösbare Verbindung zwischen Einrichtung 4 und Wandung des Gehäuses 3 sind dem Fachmann bekannt, bspw. mittels einer Schraubenverbindung, einer Bajonett-Verbindung, einer Klipsverbindung, einer Klemmverbindung, etc. Wenn das Gehäuse 3 der Batterie 1 auch die Aufgabe hat, die Batterie-Einzelzelle(n) gegen die äußere Umwelt (hermetisch) abzuschließen, ist hierbei auf eine ausreichende Gas- und Feuchtigkeits-Dichtigkeit der lösbaren Verbindung zu achten, die bspw. durch geeignete Dichtungen bzw. Dichtmaterialien erreicht werden kann.
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Wie oben bereits ausgeführt, kann durch eine lösbare Verbindung der Einrichtung 4 von der Wandung des Gehäuses 3 in vorteilhafter Weise die Einrichtung 4 bspw. nach einer vorgebbaren Mindesthaltbarkeitsdauer des Materials oder bei einer Reparatur oder Wartung der erfindungsgemäßen Batterie 1 ausgetauscht werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Ermitteln, ob bei einer wiederaufladbaren Batterie 1 mit wenigstens einer Batterie-Einzelzelle aufgrund einer geöffneten Umhüllung der Batterie-Einzelzelle Rauchgas in das Gehäuse 3 der wiederaufladbaren Batterie 1 austritt und/oder ausgetreten ist, und/oder sich Rauchgas im Inneren des Gehäuses 3 der wiederaufladbaren Batterie 1 bildet und/oder sich gebildet hat, weist die folgenden Schritte auf:
- – Bereitstellen und/oder Verwenden einer wiederaufladbaren Batterie 1 gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8;
- – Ermitteln der Farbe des Materials in der Einrichtung 4, und
- – Feststellen, dass Rauchgas aus einer geöffneten Umhüllung einer Batterie-Einzelzelle austritt und/oder ausgetreten ist und/oder sich Rauchgas im Inneren des Gehäuses 3 der wiederaufladbaren Batterie 1 bildet und/oder sich gebildet hat, wenn die Farbe des Materials sich von einer ersten Farbe zu wenigstens einer zweiten Farbe verändert oder verändert hat.
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Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind, ergeben sich für einen Fachmann unmittelbar aus der Beschreibung der verschiedenen Ausführungsformen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Batterie 1.
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Die Erfindung betrifft zusammenfassend ein optisches, insbesondere ein optisch/chemisches Nachweis-System, welches sich auf die Bewertung des aktuellen Gesamtzustands hinsichtlich einer/mehrerer geöffneter Batterie-Einzelzelle(n) in einer wiederaufladbaren Batterie 1, insbesondere einer Hochvolt-Batterie (Traktions-Batterie) bezieht.
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Aufgrund bestimmter Gegebenheiten (bspw. hohe Temperaturen, mechanische Belastungen) kann es vorkommen, dass sich eine oder mehrere Batterie-Einzelzellen einer wiederaufladbaren Batterie 1 (bspw. Hochvolt-Batterie) selbstständig öffnen und es somit zu einer Rauchgasentwicklung und gegebenenfalls auch zu einem Elektrolytaustritt kommt.
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In solch einem Zustand ist die wiederaufladbare Batterie 1 als nicht transportsicher einzustufen. Nach dem Stand der Technik gibt es keine gezielte Erstdiagnose bspw. für eine Werkstatt oder Service-Einrichtung, die eine geöffnete Batterie-Einzelzelle prozesssicher detektiert/bestätigt. Die durch das Ereignis entstehenden Rauchgase (gegebenenfalls inkl. Elektrolyt) werden derzeit lediglich durch eine „Venting Öffnung” 5 nach Außen abgeleitet.
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Um eine gezielte, prozesssichere Aussage über den aktuellen Zustand einer wiederaufladbaren Batterie 1, insbesondere einer Hochvolt-Batterie geben zu können, stellt die vorliegende Erfindung ein optisches, bevorzugt optisch/chemisches Nachweis-System 4 zur Verfügung, welches als Ergebnis die Identifikation einer geöffneten Einzelzelle angibt und somit die Transportsicherheit der wiederaufladbaren Batterie 1 als ein Kriterium zusätzlich bewertet.
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Das Nachweis-System 4 kann in bevorzugter Weise eine Beschädigung der Zelle von „sehr geringfügig geöffnete Zelle” bis „sehr stark geöffnete Zelle” erkennen und funktioniert bevorzugt eigenständig ohne bspw. eine zusätzliche Stromversorgung.
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Dabei kann durch eine – bevorzugt Gehäuse-innere – Kanalführung 6 das Rauchgas vom Zellenblock 2 zu der Einrichtung 4 und wahlweise auch in Richtung Venting-Öffnung 5 geleitet werden, so dass es bevorzugt durch eine chemische Reaktion rasch und sicher zu einer optischen Verfärbung des Materials der Einrichtung 4 (Kontrollfeld) der wiederaufladbaren Batterie 1 kommt. Die Einrichtung 4 kann bspw. auf der Oberseite der wiederaufladbaren Batterie 1 vorgesehen sein.
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Beispielsweise kann eine grüne optische Anzeige den „Normalzustand” anzeigen und eine rot verfärbte Anzeige eine Fehlfunktion. Zur Identifikation des Rauchgases kann auch ein kalibriertes Kurzzeit-Messsystem eingesetzt werden.
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Die vorliegende Erfindung bietet insbesondere die folgenden Vorteile:
- – Bewertung der Batterie 1 bzw. Nachweis von ausgetretenem Elektrolyt ohne externe Stromversorgung;
- – Bewertung der Batterie 1 bzw. Nachweis von ausgetretenem Elektrolyt ohne zusätzliches Auswertetool durchführbar;
- – Optimale Überwachung für lagernde, wiederaufladbare Batterien 1;
- – Einfache Bedienung ohne Wartung des Nachweis-Systems bzw. der Batterie 1;
- – Schnelle und effiziente Ermittlung des Gesamtzustands einer wiederaufladbaren Batterie 1;
- – Schnelle und effiziente Ermittlung der Transportsicherheit einer wiederaufladbaren Batterie 1;
- – Diagnose einer nicht transportsicheren, wiederaufladbaren Batterie 1 auch bei einer nur sehr geringfügig geöffneten Batterie-Einzelzelle.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Wiederaufladbare Batterie
- 2
- Zellenblock
- 3
- Gehäuse
- 4
- Einrichtung zum Nachweis von Rauchgas
- 5
- Öffnung zum Ausleiten von Rauchgas und/oder Elektrolyt
- 6
- rohr- oder kanalförmige Leitung
