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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Temperaturüberwachung einer elektrischen Energiespeichereinheit, wobei die Vorrichtung ein Kontaktelement aufweist, wobei das Kontaktelement zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Verbindung mit einem Anschlussmittel der Energiespeichereinheit vorgesehen ist, wobei die Vorrichtung zur Formierung und/oder Prüfung der Energiespeichereinheit mittels des Kontaktelements konfiguriert ist.
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Solche Vorrichtungen sind allgemein bekannt und werden üblicherweise zur Formierung und/oder Prüfung einer Energiespeichereinheit, beispielsweise eines Kondensators und/oder eines Akkumulators, eingesetzt. Bei einer Formierung solcher Energiespeichereinheiten – d.h. dem erstmaligen Aufladen und/oder Entladen der Energiespeichereinheit nach deren Herstellung – werden elektrochemische Vorgänge aktiviert, beispielsweise eine elektrisch isolierende Oxidschicht auf einer Elektrodenoberfläche der Energiespeichereinheit ausgebildet. Hierdurch wird eine hohe Leistungsfähigkeit und/oder lange Lebensdauer ermöglicht. Jedoch können herstellungsbedingte Defekte, wie beispielsweise Verunreinigungen, fehlerhafte Kontaktierungen und/oder Feinschlüsse, zum thermischen Durchgehen führen., Hierbei kommt es zu einer Überhitzung der Energiespeichereinheit auf Grund eines sich selbst verstärkenden, Wärme produzierenden Prozesses, wobei Explosionen, austretende lungenschädigende Staubteilchen und/oder Produktionsausfälle die Folge sein können. Dieses Durchgehen ist daher nachteilig für den Produktionsprozess. Um eine Überhitzung der Energiespeichereinheit zu erkennen, werden üblicherweise kostspielige und/oder wartungsintensive Vorrichtungen zur Temperaturüberwachung eingesetzt.
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Offenbarung der Erfindung
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zur Temperaturüberwachung zur Verfügung zu stellen, welche die Nachteile des Standes der Technik nicht aufweist und einen einfacheren Aufbau aufweist und weniger Kosten verursacht. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zur Temperaturüberwachung bereitzustellen.
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Gelöst wird diese Aufgabe mit einer Vorrichtung zur Temperaturüberwachung einer elektrischen Energiespeichereinheit, wobei die Vorrichtung ein Kontaktelement aufweist, wobei das Kontaktelement zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Verbindung mit einem Anschlussmittel der Energiespeichereinheit vorgesehen ist, wobei die Vorrichtung zur Formierung und/oder Prüfung der Energiespeichereinheit mittels des Kontaktelements konfiguriert ist, wobei das Kontaktelement als ein Temperatursensor ausgebildet ist.
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In vorteilhafter Weise wird hierdurch der Temperatursensor mit dem Kontaktelement zur Formierung und/oder Prüfung der Energiespeichereinheit in einem Bauteil integriert, sodass kein separater Temperatursensor zur Temperaturbestimmung der Energiespeichereinheit notwendig ist. Hierdurch ist es weiterhin vorteilhaft möglich, die Temperatur während der Formierung und/oder Prüfung der Energiespeichereinheit gleichzeitig – d.h. kontinuierlich bzw. parallel oder abwechselnd bzw. schubweise – durchzuführen. Durch die Integration in ein Bauteil werden Bauteilkosten eingespart. Darüber hinaus ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Messung der Batterietemperatur an den Anschlussmitteln – d.h. den Terminals bzw. Polen – der Energiespeichereinheit, sodass eine Temperaturmessung mit vergleichsweise hoher Genauigkeit ermöglicht wird. Hierdurch wird die Temperaturüberwachung der Energiespeichereinheit vereinfacht, da vorteilhaft die Temperatur im Inneren einer Energiespeichereinheit durch Temperaturmessung der, insbesondere metallischen bzw. wärmeleitfähigen, Anschlussmittel ermittelt wird. Die Energiespeichereinheit ist insbesondere ein Kondensator, beispielsweise ein Elektrolytkondensator oder Lithium-Ionen Kondensator, oder ein galvanisches Element, beispielsweise ein Akkumulator oder Lithium-Ionen-Akkumulator. Die Vorrichtung ist insbesondere eine Formierungsanlage oder Prüfvorrichtung. Weiterhin erzielt die erfindungsgemäße Vorrichtung gegenüber Thermographiemethoden, beispielsweise durch Einsatz teurer Thermokameras, den Vorteil, dass die Überwachung einer Mehrzahl, d.h. beispielsweise tausender, Energiespeichereinheiten kostengünstiger und einfacher möglich ist, wobei insbesondere auch optisch unzugängliche Bereiche und/oder Energiespeichereinheiten überwachbar sind. Weiterhin wird gegenüber sogenannten taktilen Temperatursensoren – d.h. während der Formierung mechanisch an die Oberfläche der Energiespeichereinheit geführte Temperatursensoren – der Vorteil erzielt, dass auf eine aufwendige und wartungsintensive Führungsmechanik verzichtet werden kann und ein Verschleiß, beispielweise durch Ablagerungen auf den Temperatursensoren, vermieden wird. Weiterhin ist es vorteilhaft möglich, eine Mehrzahl von Temperaturen vergleichsweise kostengünstig und effizient mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu überwachen. Dabei ist insbesondere jeweils eine Temperatur der Mehrzahl von Temperaturen einer Energiespeichereinheit der Mehrzahl von Energiespeichereinheiten zugeordnet. Weiterhin ist es dadurch möglich, Sofortmaßnahmen zur Vermeidung kritischer Folgen, beispielsweise durch Kühlung und/oder Abschottung einer oder mehrerer Energiespeichereinheiten der Mehrzahl von Energiespeichereinheiten, in Abhängigkeit der gemessenen Temperatur einzuleiten. Die vorliegende Erfindung ermöglicht somit in vorteilhafter Weise eine kostengünstige und/oder wartungsarme Temperaturüberwachung der Energiespeichereinheit durchzuführen und somit die mit dem thermischen Durchgehen der Energiespeichereinheit verbundenen Risiken und Gefahren zu vermeiden und/oder frühzeitig zu erkennen. Erfindungsgemäß bevorzugt wird bei einer Formierung und/oder Prüfung, insbesondere einer Prüfung auf Kurzschlüsse, der Energiespeichereinheit das Anschlussmittel über das Kontaktelement oder ein das Kontaktelement umfassende Kontaktiersystem mit einem Strom, insbesondere Ladestrom und/oder Entladestrom, beaufschlagt bzw. ein solcher Strom gemessen.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Kontaktelement ein erstes Teilkontaktelement und ein zweites Teilkontaktelement aufweist, wobei insbesondere das erste Teilkontaktelement mit dem zweiten Teilkontaktelement nur über das Anschlussmittel der Energiespeichereinheit elektrisch leitfähig verbindbar angeordnet ist. In vorteilhafter Weise wird durch die Bereitstellung des ersten und zweiten Teilkontaktelements des Kontaktelements eine besonders stabile und feste Verbindung zur Energiespeichereinheit und gleichzeitig insbesondere die Ausbildung des Kontaktelements als thermoelektrischer Sensor ermöglicht. Insbesondere ist das Kontaktelement als Thermoelement ausgebildet, wobei insbesondere die beiden Teilkontaktelemente elektrisch voneinander isoliert an dem Klemmelement angeordnet sind. Das bedeutet insbesondere, dass die beiden Teilkontaktelemente im Wesentlichen nur über das Anschlussmittel, insbesondere also indirekt, elektrisch leitfähig verbunden sind, wenn das Kontaktelement an der Energiespeichereinheit angeschlossen ist. Erfindungsgemäß bevorzugt wird bei einer Formierung und/oder Prüfung, insbesondere einer Prüfung auf Kurzschlüsse, der Energiespeichereinheit das Anschlussmittel nur über das erste oder zweite Teilkontaktelement des Kontaktelements mit einem Strom, insbesondere Ladestrom und/oder Entladestrom, beaufschlagt bzw. ein solcher Strom gemessen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Kontaktelement als ein Thermoelement ausgebildet ist, wobei das erste Teilkontaktelement ein erstes Kontaktmaterial und das zweite Teilkontaktelement ein zweites Kontaktmaterial aufweist, wobei das erste Kontaktmaterial und das zweite Kontaktmaterial unterschiedliche Thermokräfte aufweisen. In vorteilhafter Weise wird eine Thermospannung zwischen dem ersten Teilkontaktelement und dem zweiten Teilkontaktelement gemessen, insbesondere wenn das Kontaktelement an dem Anschlussmittel der Energiespeichereinheit angeschlossen ist. Insbesondere wird die Temperatur des Anschlussmittels in Abhängigkeit der Thermospannung ermittelt. Durch die Verwendung unterschiedlicher Materialien als erstes bzw. zweites Kontaktmaterial, welche jeweils unterschiedliche Thermokräfte aufweisen, wird vorteilhaft ein Thermoelement bereitgestellt. Die materialabhängige Thermokraft wird alternativ auch als thermoelektrischer Koeffizient bezeichnet, wobei insbesondere die Temperatur im Wesentlichen in Abhängigkeit der gemessenen Thermospannung, in Abhängigkeit der Differenz der Thermokräfte der beiden verwendeten Kontaktmaterialien und einer Referenztemperatur ermittelt wird. Die Thermokraft ist hier insbesondere eine temperaturabhängige oder im Wesentlichen temperaturunabhängige Materialkonstante. Bevorzugt ist der Unterschied der Thermokräfte des ersten Kontaktmaterials und des zweiten Kontaktmaterials möglichst groß, um eine hohe Messgenauigkeit der Temperatur zu ermöglichen. Beispielsweise ist das erste Kontaktmaterial eine Nickel-Chrom-Legierung und das zweite Kontaktmaterial Nickel oder umgekehrt. Beispielsweise beträgt der sogenannte k-Wert – d.h. der Wert der Thermokraft relativ zu Platin und bezogen auf eine Temperaturdifferenz von 100 Kelvin bei Raumtemperatur – von Nickelchrom ca. 2,2 mV/100K und der k-Wert von Nickel ca. –1,9 mV/100K. Insbesondere wird das Anschlussmittel an einer ersten Seite von dem ersten Teilkontaktelement elektrisch leitfähig kontaktiert und an einer der ersten Seite gegenüberliegender Seite von dem zweiten Teilkontaktelement kontaktiert. Hierdurch ist es insbesondere vorteilhaft möglich eine Thermospannung zwischen der ersten Seite und der zweiten Seite zu messen, wobei die gemessene Thermospannung insbesondere im Wesentlichen proportional zu einer Temperaturdifferenz zwischen den jeweiligen Teilkontaktelementen und dem Anschlussmittel ist. Insbesondere wird mittels einer Referenzmessung eine absolute Referenztemperatur, beispielsweise eine Temperatur der Kontaktelemente und/oder die Raumtemperatur, gemessen und, insbesondere mittels einer Auswerteeinheit der Vorrichtung, in Abhängigkeit der Thermospannung und der Referenztemperatur die Temperatur des Anschlussmittels ermittelt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Kontaktelement zur Herstellung einer lösbaren, kraftschlüssigen und/oder formschlüssigen Verbindung mit dem Anschlussmittel konfiguriert ist. In vorteilhafter Weise wird hierdurch eine besonders sichere und stabile Verbindung zwischen Kontaktelement und Anschlussmittel bereitgestellt, sodass die Formierung und/oder Prüfung der Energiespeichereinheit – beispielsweise durch zeitweise Unterbrechung – nicht beeinträchtigt wird und die Temperaturmessung mit hoher Messgenauigkeit durchführbar ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das erste Teilkontaktelement als eine erste Greifbacke ausgebildet ist, wobei das zweite Teilkontaktelement als eine zweite Greifbacke ausgebildet ist, wobei das Anschlussmittel zwischen dem ersten Teilkontaktelement und dem zweiten Teilkontaktelement einklemmbar ist. In vorteilhafter Weise wird das Anschlussmittels der Energiespeichereinheit durch das erste und zweite Teilkontaktelement mit einer zangenartigen Bewegung umschlossen bzw. eingeklemmt. Hierbei ist insbesondere das Kontaktelement zangenartig ausgebildet. Das Anschlussmittel ist hier insbesondere ein Pols bzw. Terminal der Energiespeichereinheit, welche hier insbesondere ein Akkumulator ist. Insbesondere bestehen das erste und zweite Teilkontaktmaterial hier aus unterschiedlichen Leitwerkstoffen, beispielsweise Nickel und Chrom-Nickel.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das erste Teilkontaktelement eine erste Ausnehmung aufweist, wobei das zweite Teilkontaktelement eine zweite Ausnehmung aufweist, wobei insbesondere das Anschlussmittel in einem von der ersten Ausnehmung und zweiten Ausnehmung gebildeten Hohlraum zwischen dem ersten Teilkontaktelement und dem zweiten Teilkontaktelement formschlüssig einklemmbar ist. In vorteilhafter Weise wird hierdurch eine besonders stabile und sichere Verbindung zwischen Kontaktelement und Anschlussmittel bereitgestellt. Insbesondere ist die erste Ausnehmung als eine Nut des ersten Teilkontaktelements und die zweite Ausnehmung als eine Nut des zweiten Teilkontaktelements ausgebildet.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Vorrichtung eine Auswerteeinheit aufweist, wobei die Auswerteeinheit zur Bestimmung einer Temperatur der Energiespeichereinheit in Abhängigkeit einer an dem Kontaktelement gemessenen Thermospannung konfiguriert ist. In vorteilhafter Weise wird durch die Auswerteeinheit eine, insbesondere absolute, Temperatur des Anschlussmittels bestimmt und/oder ein Signal zur Einleitung von Maßnahmen gegen ein Durchgehen bzw. Überhitzen des Energiespeichers bereitgestellt. Insbesondere ist die Auswerteeinheit zur Temperaturüberwachung einer Vielzahl, insbesondere mehrerer hunderter oder mehrerer tausender, Energiespeichereinheiten, konfiguriert.
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Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Temperaturüberwachung einer elektrischen Energiespeichereinheit mittels einer ein Kontaktelement aufweisenden Vorrichtung, wobei in einem ersten Verfahrensschritt eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem Kontaktelement und einem Anschlussmittel der Energiespeichereinheit hergestellt wird, wobei in einem zweiten Verfahrensschritt die Energiespeichereinheit über das Kontaktelement formiert und/oder geprüft wird, wobei in einem dritten Verfahrensschritt mittels des Kontaktelements eine Temperatur des Anschlussmittels ermittelt wird. In vorteilhafter Weise wird hierdurch ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zur Temperaturüberwachung während einer Formierung und/oder Prüfung der Energiespeichereinheit bereitgestellt, wobei die Temperaturmessung über das gleiche Kontaktiersystem durchgeführt wird, welches zur Formierung und/oder Prüfung der Energiespeichereinheit eingesetzt wird. Insbesondere werden bei einer Formierung der Energiespeichereinheit über das Kontaktelement oder ein das Kontaktelement umfassende Kontaktiersystem Lade und/oder Entladeströme appliziert. Weiterhin erzielt das erfindungsgemäße Verfahren gegenüber Thermographiemethoden, beispielsweise durch Einsatz vergleichsweise kostenintensiver Thermokameras, den Vorteil, dass die Überwachung einer Mehrzahl, d.h. beispielsweise tausender, Energiespeichereinheiten kostengünstiger und einfacher möglich ist. Hierbei sind insbesondere auch optisch unzugängliche Bereiche und/oder Energiespeichereinheiten überwachbar. Weiterhin wird gegenüber sogenannten taktilen Temperatursensoren – d.h. während der Formierung mechanisch an die Oberfläche der Energiespeichereinheit geführte Temperatursensoren – der Vorteil erzielt, dass auf eine aufwendige Konstruktion und/oder Wartung der Messmechanik verzichtet werden kann und ein Verschleiß, beispielweise durch Ablagerungen auf den Temperatursensoren, vermieden wird.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass in dem ersten Verfahrensschritt das Anschlussmittel zwischen einem ersten Teilkontaktelement und einem zweiten Teilkontaktelement des Kontaktelements, insbesondere formschlüssig und/oder lösbar, eingeklemmt wird, wobei in dem dritten Verfahrensschritt zwischen dem ersten Teilkontaktelement und dem zweiten Teilkontaktelement eine Thermospannung gemessenen wird, wobei die Temperatur in Abhängigkeit der Thermospannung ermittelt wird. In vorteilhafter Weise wird durch das Einklemmen des Anschlussmittels zwischen den beiden Teilkontaktelementen eine besonders sichere und stabile Verbindung bereitgestellt, sodass die Thermospannung mit hoher Messgenauigkeit bestimmbar ist. Somit kann ein Durchgehen und/oder eine Überhitzung einer Energiespeichereinheit frühzeitig erkannt werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass im dritten Verfahrensschritt mittels des Kontaktelements die Temperatur des Anschlussmittels ermittelt wird, während die Energiespeichereinheit formiert und/oder geprüft wird. In vorteilhafter Weise wird hierdurch der Temperatursensor mit dem Kontaktelement zur Formierung und/oder Prüfung der Energiespeichereinheit in einem Bauteil integriert, sodass kein separater Temperatursensor zur Temperaturbestimmung der Energiespeichereinheit notwendig ist. Hierdurch ist es weiterhin vorteilhaft möglich, die Temperatur während der Formierung und/oder Prüfung der Energiespeichereinheit gleichzeitig – d.h. kontinuierlich bzw. parallel oder abwechselnd bzw. schubweise – durchzuführen. Durch die Integration in ein Bauteil werden Bauteilkosten eingespart.
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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.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt schematisch eine Vorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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2 zeigt schematisch ein Kontaktelement der Vorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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3 zeigt schematisch ein Kontaktelement der Vorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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4 zeigt schematisch eine Vorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Ausführungsformen der Erfindung
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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.
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In 1 ist schematisch eine Vorrichtung 1 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Vorrichtung 1 ist zur Temperaturüberwachung einer elektrischen Energiespeichereinheit 10 konfiguriert, wobei die Vorrichtung 1 ein Kontaktelement 20 aufweist, welches zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Verbindung mit einem Anschlussmittel 11 der Energiespeichereinheit 10 vorgesehen ist. Hier weist die Vorrichtung 1 insbesondere ein weiteres Kontaktelement 20‘ auf, welches zur Herstellung einer weiteren elektrisch leitfähigen Verbindung mit einem weiteren Anschlussmittel 11‘ der Energiespeichereinheit 10 vorgesehen ist. Insbesondere ist die Vorrichtung 1 zur Formierung und/oder Prüfung der Energiespeichereinheit 10 mittels des Kontaktelements 20, und insbesondere des weiteren Kontaktelements 20‘, konfiguriert, wobei im Falle einer Formierung der Energiespeichereinheit 10 insbesondere ein Ladestrom und/oder Entladestrom über die elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem Kontaktelement 20 und dem Anschlussmittel 11 appliziert wird. Insbesondere wird ein Strom, insbesondere Ladestrom und/oder Entladestrom, nur über ein erstes Teilkontaktelement 21 des Kontaktelements 20 geleitet. Insbesondere weist die Vorrichtung 1 eine Steuereinheit 40 zur Steuerung des Ladestroms und/oder Entladestroms bzw. zur Steuerung und/oder Messung eines Prüfsignals auf. Hier ist die Steuereinheit 40 elektrisch leitfähig mit dem Kontaktelement 20 und dem weiteren Kontaktelement 20‘ verbunden.
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Das Kontaktelement 20 weist hier ein erstes Teilkontaktelement 21 und ein zweites Teilkontaktelement 22 auf, wobei das Anschlussmittel 11 zwischen dem ersten Teilkontaktelement 21 und dem zweiten Teilkontaktelement 22 insbesondere formschlüssig, kraftschlüssig und/oder lösbar einklemmbar ist. Insbesondere ist ein Gelenk 23 und ein Federmittel (nicht dargestellt) zur Herstellung der Klemmverbindung an dem Kontaktelement 20 angeordnet. Insbesondere sind das Kontaktelement 20 und/oder das weitere Kontaktelement 20‘ zangenartig ausgebildet. Hier ist das weitere Kontaktelement 20‘ im Wesentlichen gleichartig wie das Kontaktelement 20 ausgebildet, wobei das weitere Kontaktelement 20‘ entsprechend ein weiteres erste Teilkontaktelement 21‘, ein weiteres zweites Teilkontaktelement 22‘ und ein weiteres Gelenk 23‘ aufweist.
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Weiterhin ist hier das Kontaktelement 20 als ein Temperatursensor ausgebildet. Gemäß alternativer Ausführungsform der Vorrichtung ist das weitere Kontaktelement 20‘ ebenfalls als Temperatursensor, insbesondere in gleicher Weise wie das Kontaktelement 20, ausgebildet oder aber – wie hier dargestellt – nicht als Temperatursensor ausgebildet. Insbesondere ist das Kontaktelement 20 als ein Thermoelement ausgebildet.
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Insbesondere weist die Vorrichtung eine Auswerteeinheit 30 zur Ermittlung einer mittels des als Temperatursensor ausgebildeten Kontaktelements 20 gemessenen Temperatur des Anschlussmittels 11 in Abhängigkeit einer mittels einer Messeinheit 31, insbesondere Spannungsmesseinheit 31, gemessenen Thermospannung auf. In vorteilhafter Weise wird hierdurch das Kontaktelement 20 zur Formierung und/oder Prüfung der Energiespeichereinheit mit dem Temperatursensor 20 in einem einzigen Bauteil 20 integriert, sodass kein separater Temperatursensor (nicht dargestellt) zur Temperaturbestimmung des Anschlussmittels 11 bzw. der Energiespeichereinheit 10 notwendig ist. Hierdurch wird die Temperatur vorteilhaft während der Formierung und/oder Prüfung der Energiespeichereinheit 10 gleichzeitig – d.h. kontinuierlich bzw. parallel oder abwechselnd bzw. schubweise – gemessen. Durch die Integration in ein Bauteil 20 bzw. Kontaktelement 20 werden weiterhin Bauteilkosten eingespart. Darüber hinaus ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 eine Messung der Temperatur der Energiespeichereinheit 10 an einem Anschlussmittel 11 – d.h. dem Terminal bzw. Pol – der Energiespeichereinheit 10, sodass eine Temperaturmessung mit vergleichsweise hoher Genauigkeit ermöglicht wird. Insbesondere ermöglicht erfindungsgemäß die Wärmeleitfähigkeit des Anschlussmittels 11 eine Ermittlung der Temperatur der Energiespeichereinheit 10 mittels Messung der Temperatur des Anschlussmittels 11.
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In 2 ist schematisch ein Kontaktelement 20 der Vorrichtung 1 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Hier ist das Anschlussmittel 11 der Energiespeichereinheit 10 in elektrisch leitfähigem Kontakt mit dem ersten Teilkontaktelement 21 dargestellt. Das zweite Teilkontaktelement 22 weist einen Abstand zum Anschlusselement 11 auf, sodass hier zwischen dem ersten Teilkontaktelement 21 und dem zweiten Teilkontaktelement 22 – abgesehen von einer Spannungsmesseinheit 31 mit hohem Innenwiderstand- im Wesentlichen keine elektrisch leitfähige Verbindung besteht. Insbesondere wird das Anschlussmittel 11 mittels des zangenförmig ausgebildeten Klemmelements 20 zwischen dem ersten Teilkontaktelement 21 und dem zweiten Teilkontaktelement 22 einklemmbar. Insbesondere ist das Kontaktelement 20 ein Thermoelement bzw. ein Temperatursensor, welcher mittels des thermoelektrischen Effekts zur Temperaturmessung, insbesondere des Anschlussmittels 11, konfiguriert ist. Das erste Teilkontaktelement 21 weist hier ein erstes Kontaktmaterial, beispielsweise Nickel, und das zweite Teilkontaktelement 22 ein zweites Kontaktmaterial, beispielsweise Chrom-Nickel, auf. Insbesondere besitzen das erste Kontaktmaterial und das zweite Kontaktmaterial unterschiedliche Thermokräfte. Hierdurch werden in Abhängigkeit der Temperatur des Anschlussmittels unterschiedlich hohe Thermospannungen zwischen dem ersten Teilkontaktelement 21 und dem zweiten Teilkontaktelement 22 thermisch induziert und beispielsweise mittels der Spannungsmesseinheit 31 der Auswerteeinheit 30 gemessen. Insbesondere wird in Abhängigkeit der gemessenen Thermospannung und einer Referenztemperatur, beispielsweise einer Temperatur der Teilkontaktelemente 20 und/oder der Raumtemperatur, eine absolute Temperatur des Anschlussmittels 11 ermittelt. Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, mittels der Auswerteschaltung 30 die Temperatur des Anschlussmittels 11 in einfacher Weise zu bestimmen, wobei das Material des Anschlussmittels 11 für die Temperaturmessung im Wesentlichen unerheblich ist.
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In 3 ist schematisch ein Kontaktelement 20 der Vorrichtung 1 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Hier ist das Kontaktelement 20 als Kontaktzange 20 ausgebildet, wobei das Kontaktelement 20 das erste Teilkontaktelement 21 und das zweite Teilkontaktelement 22 aufweist. Hier ist das erste Teilkontaktelement 21 und das zweite Teilkontaktelement 22 jeweils parallel zueinander angeordnete Haupterstreckungsrichtungen und jeweils sich senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung erstreckende Querschnittsflächen der jeweiligen Querschnitte auf. Hier weist das erste Teilkontaktelement 21 eine, insbesondere einen halbmondförmigen Querschnitt aufweisende, erste Ausnehmung 210 bzw. eine erste Nut 210 auf. Entsprechend weist das zweite Teilkontaktelement 22 eine, insbesondere einen halbmondförmigen Querschnitt aufweisende, zweite Ausnehmung 220 bzw. eine zweite Nut 220 auf. Hier ist die erste Ausnehmung 210 und die zweite Ausnehmung insbesondere derart angeordnet, dass bei einer Verschlussbewegung – hier durch die erste Richtung 200 bzw. zweite Richtung 200‘ dargestellt – des ersten Teilkontaktelements 21 und des zweiten Teilkontaktelements 22 aufeinander zu ein, insbesondere im Wesentlichen rohrförmiger, Hohlraum gebildet wird. Insbesondere ist das Anschlussmittel 11 zylinderförmig ausgebildet, sodass das Anschlussmittel 11 formschlüssig zwischen dem ersten Teilkontaktelement 21 und dem zweiten Teilkontaktelement 22 einklemmbar ist.
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In 4 ist schematisch eine Vorrichtung 1 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Hier ist die Vorrichtung 1 zur Temperaturüberwachung einer Energiespeicheranordnung 100 mit einer Mehrzahl von Energiespeichereinheiten 10, 10‘, 10‘‘, ... konfiguriert. Insbesondere ist die Steuereinheit 40 zur Formierung und/oder Prüfung der Mehrzahl von Energiespeichereinheiten 10, 10‘, 10‘‘, ... über eine Kontaktelementanordnung 200 mit einer Mehrzahl von Kontaktelementen 20 und einer Mehrzahl von weiteren Kontaktelementen 20‘ auf. Insbesondere jedes Kontaktelement 20 der Mehrzahl von Kontaktelementen 20 als ein Thermoelement ausgebildet. Insbesondere weist die Auswerteeinheit 30 der Vorrichtung 1 eine Mehrzahl von Messeinheiten 31, 31‘, 31‘‘ zur Messung jeweils einer Thermospannungen an den Anschlussmitteln 11 der Mehrzahl von Energiespeichereinheiten 10, 10‘, 10‘‘, ... auf. Die Mehrzahl von Messeinheiten 31, 31‘, 31‘‘ kann alternativ gleich oder wesentlich kleiner sein als die Mehrzahl der Energiespeichereinheiten 10, 10‘, 10‘‘, ..., wobei insbesondere die Thermospannungen an einer Gruppe von Energiespeichereinheiten der Mehrzahl von Energiespeichereinheiten 10, 10‘, 10‘‘, ... zeitversetzt gemessen wird. Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ist es somit vorteilhaft möglich, eine effizientere Temperaturüberwachung der Mehrzahl von Energiespeichereinheiten 10, 10‘, 10‘‘ während der Formierung und/oder Prüfung mittels eines als Temperatursensor ausgebildeten Kontaktelements 20 zur Verfügung zu stellen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 10, 10‘, 10‘‘
- Energiespeichereinheit(en)
- 11
- Anschlussmittel
- 11‘
- Weiteres Anschlussmittel
- 20
- Kontaktelement
- 20‘
- Weiteres Kontaktelement
- 21
- Erstes Teilkontaktelement
- 21‘
- Weiteres erstes Teilkontaktelement
- 22
- Zweites Teilkontaktelement
- 23
- Gelenk
- 22‘
- Weiteres zweites Teilkontaktelement
- 23‘
- Weiteres Gelenk
- 30
- Auswerteeinheit
- 31, 31‘, 31‘‘
- Messeinheit(en)
- 40
- Steuereinheit
- 100
- Batterieanordnung
- 200
- Kontaktelementanordnung
- 210
- Erste Ausnehmung
- 211
- Erste Richtung
- 220
- Zweite Ausnehmung
- 221
- Zweite Richtung
