DE102014013402A1

DE102014013402A1 - Messvorrichtung und Verfahren zum Vermessen eines Prüfkörpers

Info

Publication number: DE102014013402A1
Application number: DE102014013402.4A
Authority: DE
Inventors: Matthias Reindl
Original assignee: Li Tec Battery GmbH
Current assignee: Li Tec Battery GmbH
Priority date: 2014-09-10
Filing date: 2014-09-10
Publication date: 2016-03-10

Abstract

Messvorrichtung (1) für einen Prüfkörper (21), insbesondere für eine elektrochemische Energiespeichereinrichtung, aufweisend eine Unterdruckkammer (2) zur Aufnahme des Prüfkörpers (21), eine Messeinrichtung (3) zur mechanischen Erfassung einer Kraft oder eines Wegs, wobei die Messeinrichtung (3), wenn der Prüfkörper (21) in der Unterdruckkammer (2) aufgenommenen ist, mit dem Prüfkörper (21) derart koppelbar ist, dass die Messeinrichtung (3), bei einer Ausdehnung des Prüfkörpers (21), eine Kraft, welche von dem Prüfkörper (21) auf die Messeinrichtung (3) ausgeübt wird, oder eine Maßänderung des Prüfkörpers (21) mechanisch erfasst.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Messvorrichtung für einen Prüfkörper und ein Verfahren zum Vermessen eines Prüfkörpers. Die Erfindung wird im Zusammenhang mit elektrochemischen Energiespeichereinrichtungen beschrieben. Die Erfindung, ist aber auch mit anderen, insbesondere dehnbaren, Prüfkörpern verwendbar.
Betriebsintern ist bekannt, dass die Betriebsdauer einer elektrochemischen Energiespeichereinrichtung abhängig ist vom mechanischen Zusammenhalt der Energiespeichereinrichtung. Zur Untersuchung einer Energiespeichereinrichtung wird betriebsintern eine Messvorrichtung mit einer Vakuumkammer, einem Laser und einem CCD-Sensor verwendet.
Der Aufwand zum Justieren von Laser und CCD-Sensor wird in der Regel als sehr problematisch empfunden.
Es ist somit eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Messvorrichtung zur Verfügung zu stellen.
Das wird erfindungsgemäß durch die Lehren der unabhängigen Ansprüche erreicht. Zu bevorzugende Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung weist die Messvorrichtung für einen Prüfkörper, insbesondere für eine elektrochemische Energiespeichereinrichtung, eine Unterdruckkammer zur Aufnahme des Prüfkörpers auf. Weiter weist die Messvorrichtung eine Messeinrichtung zur mechanischen Erfassung einer Kraft oder eines Wegs auf. Die Messeinrichtung ist, wenn der Prüfkörper in der Unterdruckkammer aufgenommen ist, mit dem Prüfkörper derart koppelbar, dass die Messeinrichtung, bei einer Ausdehnung des Prüfkörpers, eine Kraft welche von dem Prüfkörper auf die Messeinrichtung ausgeübt wird oder eine Maßänderung des Prüfkörpers mechanisch erfasst.
Innerhalb der Unterdruckkammer der Messvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung kann der Prüfkörper mit einem Unterdruck bzw. zweiten Druck, beaufschlagt werden, welcher geringer als der Umgebungsdruck ist. Bei Unterdruck kann sich der Prüfkörper, insbesondere ein im Prüfkörper eingeschlossenes Gasvolumen, ausdehnen. Mit der Messvorrichtung kann der Prüfkörper in seinen ausgedehnten Zustand überführt werden. Mit der Messeinrichtung kann das innerhalb des Prüfkörpers ausgedehnte Gasvolumen mittels mechanischer Erfassung einer Kraft aus dem Prüfkörper auf die Messeinrichtung oder einer Maßänderung des Prüfkörpers festgestellt werden.
Durch die mechanische Erfassung der oben genannten Kraft oder der oben genannten Maßänderung kann

• der Aufwand zur Justierung der Messeinrichtung verringert sein, und/oder
• der Einfluss elektromagnetischer Strahlung auf die Messvorrichtung bzw. deren Messeinrichtung, welche ein Messergebnis verfälschen kann, verringert sein, und/oder
• die Messvorrichtung robuster sein, und/oder
• der Umgang mit ihr vereinfacht sein.

Damit kann die zugrundeliegende Aufgabe gelöst werden.
Unter einer Unterdruckkammer im Sinne der Erfindung ist insbesondere eine Einrichtung zu verstehen, welche den Prüfkörper aufnehmen kann. In der Unterdruckkammer kann zeitweise, insbesondere während einer Messung des Prüfkörpers, ein Druck vorherrschen, welcher geringer als der Umgebungsdruck ist. Vorzugsweise weist die Unterdruckkammer einen Aufnahmeraum zur Aufnahme des Prüfkörpers auf. Mit und innerhalb der Unterdruckkammer ist der Prüfkörper in seinen ausgedehnten Zustand überführbar. Wenigstens zeitweise, vorzugsweise wenn innerhalb der Unterdruckkammer ein Unterdruck vorherrscht, liegt der Prüfkörper in der Unterdruckkammer in seinem ausgedehnten Zustand vor. Vorzugsweise ist aus der Unterdruckkammer bzw. deren Aufnahmeraum ein Fluidvolumen entnehmbar, besonders bevorzugt wenn der Prüfkörper aufgenommen ist. Vorzugsweise weist die Unterdruckkammer eine, insbesondere im Wesentlichen gasdicht, verschließbare Öffnung auf, wobei die Öffnung zum Überführen des Prüfkörpers in die Unterdruckkammer oder aus der Unterdruckkammer ausgestaltet ist. Vorzugsweise weist die Unterdruckkammer eine Wandung auf, welche ausgestaltet ist, die Unterdruckkammer wenigstens abschnittweise gegenüber der Umgebung zu begrenzen. Vorzugsweise ist der Aufnahmeraum wenigstens abschnittsweise von der Wandung umgeben. Vorzugsweise ist die Wandung ausgestaltet, eine Kraft aufzunehmen, welche von dem bei Unterdruck ausgedehnten Prüfkörper auf die Wandung ausgeübt wird. Vorzugsweise kann der Prüfkörper hängend, stehend oder im Wesentlichen senkrecht in der Unterdruckkammer gehalten sein.
Unter einer Messeinrichtung im Sinne der Erfindung ist insbesondere eine Einrichtung zu verstehen, welche zur mechanischen Erfassung eines physikalischen Parameters dient, insbesondere einer Kraft oder eines Wegs. Vorzugsweise ist die Messeinrichtung zur Bereitstellung eines Messwerts ausgestaltet, wobei der Messwert proportional zu der Größe bzw. kennzeichnend für die Größe des physikalischen Parameters ist. Vorzugsweise weist die Messeinrichtung wenigstens einen, zwei, drei oder mehrere mechanische Messfühler auf. Vorzugsweise weist die Messeinrichtung mehrere mechanische Messfühler auf, welche zur Erfassung unterschiedlicher physikalischer Parameter ausgestaltet sind. Vorzugsweise weist die Messeinrichtung einen elektronischen Prozessor auf. Vorzugsweise kann die Messeinrichtung, insbesondere nacheinander, mehrere der Messfühler abfragen und die abgefragten Signale verarbeiten.
Unter „koppelbar” ist im Sinne der Erfindung insbesondere zu verstehen, dass die Messeinrichtung, insbesondere wenigstens einer der Messfühler der Messeinrichtung, den Prüfkörper zeitweise, insbesondere wenigstens in seinem ausgedehnten Zustand, kraftschlüssig, reibschlüssig und/oder formschlüssig berühren kann. Vorzugsweise wenn die Messeinrichtung mit dem Prüfkörper gekoppelt ist, dann berührt die Messeinrichtung, insbesondere wenigstens einer der Messfühler der Messeinrichtung, den Prüfkörper zeitweise, insbesondere wenigstens in seinem ausgedehnten Zustand, kraftschlüssig, reibschlüssig und/oder formschlüssig.
Unter einem physikalischen Parameter sind im Sinne der Erfindung insbesondere zu verstehen: ein Druck in der Unterdruckkammer, eine Kraft, welche von dem Prüfkörper auf die Messeinrichtung wirken kann, eine Maßänderung des Prüfkörpers, eine Temperatur innerhalb der Unterdruckkammer, eine Temperatur des Prüfkörpers.
Nachfolgend werden bevorzugte Weiterbildung der Energiespeichereinrichtung beschrieben, welche jeweils, soweit es nicht ausdrücklich ausgeschlossen wird, beliebig miteinander sowie mit den im Weiteren beschriebenen anderen Aspekten der Erfindung kombiniert werden können.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist die Messeinrichtung wenigstens einen mechanischen Kraftsensor auf. Vorzugsweise weist die Messeinrichtung wenigstens einen mechanischen Wegsensor auf. Vorzugsweise zusätzlich oder alternativ weist die Messeinrichtung wenigstens einen, insbesondere mechanischen, Drucksensor auf. Vorzugsweise ist wenigstens einer die Messfühler ausgestaltet, ein elektrisches Signal zur Verfügung zu stellen, welches kennzeichnend für den erfassten physikalischen Parameter ist.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist die Messvorrichtung eine Stützeinrichtung auf, welche zwischen der Messeinrichtung und dem Prüfkörper angeordnet werden kann und den Prüfkörper abzustützen kann. Die Stützeinrichtung ist ausgestaltet, innerhalb der Unterdruckkammer angeordnet zu werden, insbesondere im Aufnahmeraum der Unterdruckkammer. Vorzugsweise ist die Stützeinrichtung als Platte ausgebildet. Vorzugsweise ist die Stützeinrichtung derart ausgestaltet, dass der Prüfkörper auf der Stützeinrichtung angeordnet oder abgelegt werden kann. Alternativ ist die Stützeinrichtung ausgestaltet, auf dem Prüfkörper angeordnet oder abgelegt zu werden. Alternativ ist die Stützeinrichtung ausgestaltet, mit einem vorbestimmten Abstand vom Prüfkörper und benachbart zum Prüfkörper angeordnet zu werden. Vorzugsweise ist die Stützeinrichtung derart ausgestaltet, dass sie einer horizontalen Verlagerung des Prüfkörpers entgegenwirken kann. Vorzugsweise ist die Stützeinrichtung ausgestaltet, eine Kraft, welche zeitweise von dem Prüfkörper ausgeübt wird, aufzunehmen. Alternativ ist die Stützeinrichtung innerhalb der Unterdruckkammer relativbeweglich zu deren Wandung. Vorzugsweise ist die Stützeinrichtung mit einem der Messfühler mechanisch verbindbar, besonders bevorzugt zur mechanischen Erfassung einer Kraft, welche auf die Stützeinrichtung ausgeübt wird, oder eines Wegs der Stützeinrichtung. Die bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass die Position des Prüfkörpers innerhalb der Unterdruckkammer insbesondere reproduzierbar bestimmt werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist die Messeinrichtung wenigstens drei Messfühler auf, welche den Prüfkörper oder die Stützeinrichtung an wenigstens drei Kontaktpunkten gleichzeitig berühren können, so dass dabei wenigstens drei der Kontaktpunkte ein Dreieck bilden. Die bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass ungleichförmige Ausdehnungen, Kräfte oder Maßänderungen des Prüfkörpers verbessert festgestellt werden können. Die bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass unterschiedlich große Kräfte, welche örtlich vom Prüfkörper auf die Messeinrichtung ausgeübt werden, verbessert festgestellt werden können.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist die Unterdruckkammer einen verschließbaren Fluiddurchlass zum Entnehmen eines Fluidvolumen aus der Unterdruckkammer auf. Vorzugsweise ist der Fluiddurchlass Teil der Wandung der Unterdruckkammer. Vorzugsweise ist der Fluiddurchlass mit einer Pumpe verbindbar. Vorzugsweise ist der Fluiddurchlass mit einer Schlauchkupplung ausgebildet. Vorzugsweise ist der Fluiddurchlass mit einem Rückschlagventil ausgebildet. Die bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass nach dem Aufnahmen des Prüfkörpers, insbesondere nach dem Verschließen der Unterdruckkammer, in der Unterdruckkammer ein gegenüber dem Umgebungsdruck verringerter Unterdruck bzw. zweiter Druck hergestellt bzw. erzeugt werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist die Unterdruckkammer wenigstens ein erstes Gehäuseteil und ein zweites Gehäuseteil auf, welche miteinander, insbesondere um den Prüfkörper, im Wesentlichen gasdicht verbindbar sind. Vorzugsweise bildet wenigstens eines der Gehäuseteile abschnittsweise die Wandung der Unterdruckkammer. Vorzugsweise ist wenigstens eines der Gehäuseteile wenigstens abschnittsweise zum Abstützen des Prüfkörpers ausgestaltet. Vorzugsweise ist wenigstens eines der Gehäuseteile ausgestaltet, eine Kraft, welche zeitweise von dem Prüfkörper ausgeübt wird, aufzunehmen. Vorzugsweise ist wenigstens eines der Gehäuseteile mit einer Ausnehmung ausgebildet, wobei die Ausnehmung den Prüfkörper wenigstens teilweise aufnehmen kann. Vorzugsweise ist wenigstens eines der Gehäuseteile im Wesentlichen plattenförmig ausgebildet. Vorzugsweise weist wenigstens eines der Gehäuseteile mit einem Dichtelement ausgebildet, wobei das Dichtelement vorgesehen ist, das andere der wenigstens zwei Gehäuseteile zum Abdichten der Unterdruckkammer gegenüber deren Umgebung zu berühren. Vorzugsweise kann der Prüfkörper hängend, stehen oder im Wesentlichen senkrecht zwischen den Gehäuseteilen gehalten sein. Vorzugsweise ist wenigstens eines der Gehäuseteile ausgestaltet, mit einer Handhabungseinrichtung bewegt zu werden zum Schließen oder Öffnen der Unterdruckkammer. Die bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass das Einsetzen und/oder das Entnehmen des Prüfkörpers vereinfacht sein kann. Die bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass das Einsetzen und/oder das Entnehmen des Prüfkörpers einfacher automatisiert werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist die Messeinrichtung einen oder mehrere der Messfühler auf, welche mit der Stützeinrichtung oder mit dem Prüfkörper mechanisch verbindbar sind. Vorzugsweise sind mehrere der Messfühler als Kraftsensor und/oder als Wegsensor ausgebildet. Vorzugsweise ist wenigstens einer der Messfühler mit der Wandung der Unterdruckkammer verbindbar. Vorzugsweise ist wenigstens einer der Messfühler zwischen der Stützeinrichtung und der Wandung der Unterdruckkammer angeordnet. Die bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass Messungen besser reproduziert werden können. Die bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass die Genauigkeit einer Messung verbessert ist.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist die Messeinrichtung wenigstens einen der Messfühler aufweist, welcher mit dem ersten Gehäuseteil oder mit dem zweiten Gehäuseteil, insbesondere mechanisch, verbindbar ist. Die bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass Messungen besser reproduziert werden können. Die bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass die Genauigkeit einer Messung verbessert ist.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist die Messeinrichtung wenigstens einen Drucksensor aufweist, welcher zur Erfassung eines Drucks in der Unterdruckkammer und zur Bereitstellung eines Druckmesswerts ausgestaltet ist. Vorzugsweise ist der Drucksensor ausgestaltet, den Druck in der Unterdruckkammer zu wenigstens zwei verschiedenen Zeitpunkten zu erfassen, besonders bevorzugt mittels einer Steuereinrichtung der Messvorrichtung.
Vorzugsweise ist der Drucksensor mit der Wandung der Unterdruckkammer oder mit einem der Gehäuseteile verbindbar. Die bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass Messungen bzw. Messbedingungen besser reproduziert werden können. Die bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass erfasste Kräfte oder Maßänderungen mit dem Druck in der Unterdruckkammer verknüpft werden können.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung:

• weist die Unterdruckkammer zwei der Gehäuseteile auf, welche miteinander, insbesondere um den Prüfkörper, verbindbar sind, wobei das erste Gehäuseteil zum Abstützen des Prüfkörpers ausgestaltet ist, vorzugsweise sodass der Prüfkörper auf einer Mantelfläche des ersten Gehäuseteils abgelegt werden kann,
• weist die Messeinrichtung wenigstens einen, vorzugsweise drei, mechanische Wegsensoren oder Kraftsensoren auf, vorzugsweise welche mit dem zweiten Gehäuseteil verbunden sind,
• ist die Messeinrichtung, wenn der Prüfkörper in der Unterdruckkammer aufgenommenen ist, mit dem Prüfkörper derart koppelbar, dass die Messeinrichtung, bei einer Ausdehnung des Prüfkörpers, eine Kraft, welche von dem Prüfkörper auf die Messeinrichtung ausgeübt wird, oder eine Maßänderung des Prüfkörpers mechanisch erfasst,
• vorzugsweise ist eine der Stützeinrichtungen zwischen dem Prüfkörper und der Messeinrichtung angeordnet, vorzugsweise ist die Stützeinrichtung ausgestaltet, eine Mantelfläche des Prüfkörpers zu berühren, oder mit einem vorbestimmten Abstand zu der Mantelfläche des Prüfkörpers angeordnet zu sein, besonders bevorzugt wenn die Gehäuseteile miteinander um den Prüfkörper verbunden sind, vorzugsweise ist die Stützeinrichtung innerhalb der Unterdruckkammer relativbeweglich zu dem zweiten Gehäuseteil angeordnet,
• vorzugsweise sind die drei Kraftsensoren oder Wegsensoren ausgestaltet, den Prüfkörper oder die Stützeinrichtung an wenigstens drei Kontaktpunkten zu berühren, wobei besonders bevorzugt wenigstens drei der Kontaktpunkte ein Dreieck bilden,
• vorzugsweise kann der Prüfkörper hängend, stehend oder im Wesentlichen senkrecht zwischen den Gehäuseteilen gehalten sein.

Die bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass das Vermessen des Prüfkörpers besser automatisiert werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung:

• weist die Unterdruckkammer zwei der Gehäuseteile auf, welche miteinander, insbesondere um den Prüfkörper, verbindbar sind, wobei das zweite Gehäuseteil zur Aufnahme einer Kraft ausgestaltet ist, welche von dem bei Unterdruck ausgedehnten Prüfkörper auf das zweite Gehäuseteil ausgeübt wird,
• weist die Messeinrichtung wenigstens einen, vorzugsweise drei, mechanische Kraftsensoren auf, vorzugsweise welche mit dem ersten Gehäuseteil verbunden sind,
• ist die Messeinrichtung, wenn der Prüfkörper in der Unterdruckkammer aufgenommenen ist, mit dem Prüfkörper derart koppelbar, dass die Messeinrichtung, bei einer Ausdehnung des Prüfkörpers, eine Kraft, welche von dem Prüfkörper auf die Messeinrichtung ausgeübt wird, mechanisch erfasst,
• vorzugsweise kann der Prüfkörper auf der Messeinrichtung bzw. deren Kraftsensor abgelegt sein,
• vorzugsweise ist eine der Stützeinrichtungen zwischen dem Prüfkörper und den Messfühlern angeordnet, vorzugsweise ist die Stützeinrichtung zum Abstützen des Prüfkörpers ausgestaltet, besonders bevorzugt wenn die Gehäuseteile miteinander um den Prüfkörper verbunden sind,
• vorzugsweise sind die drei Kraftsensoren ausgestaltet, den Prüfkörper oder die Stützeinrichtung an wenigstens drei Kontaktpunkten zu berühren, wobei besonders bevorzugt wenigstens drei der Kontaktpunkte ein Dreieck bilden.

Die bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass das Vermessen des Prüfkörpers besser automatisiert werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung kann die Messeinrichtung wenigstens einen ersten Messwert und einen zweiten Messwert zur Verfügung stellen, wobei die Messvorrichtung eine Vergleichseinrichtung aufweist, welche den ersten Messwert mit dem zweiten Messwert zu einem Vergleichsergebnis verknüpfen kann und ein Signal auszugeben kann, welches das Vergleichsergebnis kennzeichnet. Vorzugsweise ist die Messeinrichtung ausgestaltet, den ersten Messwert zu einem ersten Zeitpunkt und den zweiten Messwert, besonders bevorzugt betreffend denselben physikalischen Parameter, zu einem späteren Zeitpunkt zu erfassen. Vorzugsweise ist die Messeinrichtung ausgestaltet, den ersten Messwert betreffend einen ersten physikalischen Parameter und den zweiten Messwert betreffend einen zweiten physikalischen Parameter, besonders bevorzugt im Wesentlichen zeitgleich, zu erfassen. Vorzugsweise weist die Vergleichseinrichtung einen elektronischen Prozessor auf. Besonders bevorzugt kann die Vergleichseinrichtung die Messeinrichtung zur Erfassung von Messwerten veranlassen bzw. ansteuern. Die bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass eine zeitliche Veränderung eines physikalischen Parameters besser erfasst werden kann. Die bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass zwei verschiedene physikalische Parametern zu demselben Prüfkörper korreliert werden können. Die bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass einer der Messwerte mit einem Zielwert verglichen werden kann, insbesondere für einen Qualitätskennwert.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung weist ein Verfahren zum Vermessen (Messverfahren) eines Prüfkörpers, insbesondere einer elektrochemischen Energiespeichereinrichtung, insbesondere mit einer Messvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung oder mit einer ihrer bevorzugten Weiterbildungen, die Schritte auf:
S1 Überführen des Prüfkörpers in eine Unterdruckkammer einer Messvorrichtung, worauf eine Messeinrichtung der Messvorrichtung mit dem Prüfkörper derart gekoppelt ist, dass die Messeinrichtung, bei einer Ausdehnung des Prüfkörpers, eine Kraft, welche von dem Prüfkörper auf die Messeinrichtung ausgeübt wird, oder eine Maßänderung des Prüfkörpers mechanisch erfassen kann, und
S2 Beaufschlagen des Prüfkörpers mit einem Unterdruck bzw. zweiten Druck, welcher geringer als der Umgebungsdruck ist, worauf der Prüfkörper sich wenigstens abschnittsweise ausdehnen kann, insbesondere nach Schritt S1, und
S3 mechanisches Erfassen wenigstens eines ersten Messwerts, welcher proportional zu einer Maßänderung des Prüfkörpers oder proportional zu einer Kraft ist, welche von dem Prüfkörper auf die Messeinrichtung ausgeübt wird, mittels der Messeinrichtung, insbesondere nach Schritt S2.
Vorzugsweise nach Schritt S1 und/oder während Schritt S3 ist die Kopplung zwischen der Messeinrichtung und dem Prüfkörper derart, insbesondere kraftschlüssig, reibschlüssig oder formschlüssig, dass die Messeinrichtung bei einer Ausdehnung des Prüfkörpers eine Kraft, welche von dem Prüfkörper auf die Messeinrichtung ausgeübt wird, oder eine Maßänderung des Prüfkörpers mechanisch erfasst.
Vorzugsweise erfolgt Schritt S2 mittels Entnehmen eines Fluidvolumens aus der Unterdruckkammer (Schritt S11). Vorzugsweise erfolgt Schritt S3 unter Einsatz eines mechanischen Kraftsensors und/oder eines mechanischen Wegsensors.
Mit dem Messverfahren gemäß dem zweiten Aspekt kann der Prüfkörper mit einem Unterdruck bzw. zweiten Druck, beaufschlagt werden, welcher geringer als der Umgebungsdruck ist. Bei Unterdruck kann sich der Prüfkörper, insbesondere ein im Prüfkörper eingeschlossenes Gasvolumen, ausdehnen. Während des Messverfahrens kann der Prüfkörper in seinen ausgedehnten Zustand überführt werden. Mit dem Messverfahren gemäß dem zweiten Aspekt kann das innerhalb des Prüfkörpers ausgedehnte Gasvolumen mittels mechanischer Erfassung einer Kraft aus dem Prüfkörper auf die Messeinrichtung oder einer Maßänderung des Prüfkörpers festgestellt werden.
Durch die mechanische Erfassung der oben genannten Kraft oder der oben genannten Maßänderung kann

• der Aufwand zur Justierung der Messeinrichtung vor der Durchführung des Messverfahrens verringert sein, und/oder
• der Einfluss elektromagnetischer Strahlung auf die Messeinrichtung, welche ein Messergebnis verfälschen kann, verringert sein, und/oder
• der Umgang mit der Messeinrichtung bzw. Messvorrichtung robuster und/oder vereinfacht sein.

Damit kann die zugrundeliegende Aufgabe gelöst werden.
Ein in der Energiespeichereinrichtung eingeschlossenes Gasvolumen kann elektrisch isolierend wirken und die elektrochemische Funktion einer Elektrodenbaugruppe der Energiespeichereinrichtung unmittelbar und/oder mit steigender Betriebsdauer zunehmend verringern. Mit dem Messverfahren gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung können wegen eines eingeschlossenen Gasvolumens mangelhafte Energiespeichereinrichtungen bzw. Elektrodenbaugruppen aber einfacher erkannt werden.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist das Messverfahren gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung zusätzlich die Schritte auf:
S5 Vergleichen des ersten Messwerts mit einem Zielwert zu einem Vergleichsergebnis, und
S6 Zuordnen eines Qualitätskennwerts zu dem Prüfkörper, abhängig von dem Vergleichsergebnis.
Vorzugsweise erfolgen die Schritte S5, S6 mit einer Vergleichseinrichtung, welches besonders bevorzugt einen elektronischen Prozessor aufweist.
Die bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass elektrochemische Energiespeichereinrichtungen minderer Qualität besser erkannt und insbesondere anschließend repariert oder aussortiert werden können.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung, weist das Messverfahren zusätzlich den folgenden Schritt auf:
S4 Erfassen wenigstens eines Druckmesswerts, welcher proportional zu einem Druck in der Unterdruckkammer ist, insbesondere nach Schritt S2, Vorzugsweise erfolgt Schritt S4 mittels eines Drucksensors der Messeinrichtung durchgeführt.
Vorzugsweise weist die bevorzugte Weiterbildung die Schritte auf:
S5' Vergleichen des Druckmesswerts mit dem ersten Messwert zu einem Vergleichsergebnis,
S6 Zuordnen eines Qualitätskennwerts zu dem Prüfkörper, abhängig von dem Vergleichsergebnis.
Vorzugsweise erfolgen die Schritte S5', S6 mittels einer der Vergleichseinrichtungen, welches besonders bevorzugt einen elektronischen Prozessor aufweist.
Die bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass die Reproduzierbarkeit einer Messung verbessert sein kann. Die bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass der erste Messwert mit dem Druckmesswert verknüpft werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Messverfahrens wird Schritt S4 zu zwei verschiedenen Zeitpunkten durchgeführt, wobei zu einem ersten Zeitpunkt ein erster Druckmesswert und zu einem späteren zweiten Zeitpunkt ein zweiter Druckmesswert erfasst wird. Weiter weist die bevorzugte Weiterbildung die folgenden Schritte auf:
S7 Vergleichen des ersten Druckmesswerts mit dem zweiten Druckmesswert mit einer Vergleichseinrichtung zu einem Vergleichsergebnis,
S8 Ausgeben eines, das Vergleichsergebnis kennzeichnenden, Signals durch die Vergleichseinrichtung.
Vorzugsweise erfolgen die Schritte S7, S8 mit einer der Vergleichseinrichtungen, welche besonders bevorzugt einen elektronischen Prozessor aufweist.
Die bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass auf eine Undichtigkeit bzw. ein Leck der Unterdruckkammer geschlossen werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung wird der Prüfkörper, welcher eine verdampfbare Flüssigkeit enthält, beispielsweise ein Lösungsmittel, eine gewisse Zeit bei einem konstanten Unterdruck bzw. zweiten Druck gehalten (Schritt S15). Dabei kann geprüft werden, ob der Prüfkörper gasdicht ist. Für diese Weiterbildung ist der zweite Druck kleiner als der Dampfdruck der im Prüfling enthaltenen Flüssigkeit. Im Fall eines undichten Prüflings steigt der Druck in der Kammer schneller, als dies eine evtl. Leckagerate erwarten lässt.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung enthält ein Computerprogram Anweisungen, welche, wenn sie von einer Steuereinrichtung ausgeführt werden, die Steuereinrichtung dazu veranlassen, das Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung auszuführen.
Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung ist auf einem Computer-lesbaren Medium das vorgenannte Computerprogramm gespeichert.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Zusammenhang mit den Figuren. Es zeigt:
1 schematisch eine Messvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung,
2 schematisch eine bevorzugte Weiterbildung der Messvorrichtung,
3 schematisch eine weitere bevorzugte Weiterbildung der Messvorrichtung,
4 ein Flussdiagramm eines Messverfahren gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung,
5 ein Flussdiagramm einer bevorzugten Weiterbildung des Messverfahrens,
6 ein Flussdiagramm einer weiteren bevorzugten Weiterbildung des Messverfahrens
1 zeigt schematisch eine Messvorrichtung 1 gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung. Die Messvorrichtung 1 weist eine Unterdruckkammer 2 auf, ausgestaltet zur Aufnahme eines unabhängigen, der Messvorrichtung nicht zugehörigen und deswegen gestrichelt dargestellten, Prüfkörpers 21. Weiter weist die Messvorrichtung 1 eine Messeinrichtung 3 auf, welche zur mechanischen Erfassung einer Kraft oder eines Wegs ausgestaltet ist, wobei die Messeinrichtung 3, wenn der unabhängige Prüfkörper 21 in der Unterdruckkammer 2 aufgenommenen ist, mit dem unabhängigen Prüfkörper 21 derart koppelbar ist, dass die Messeinrichtung 3, bei einer Ausdehnung des Prüfkörpers 21, eine Kraft, welche von dem unabhängigen Prüfkörper 21 auf die Messeinrichtung 3 ausgeübt wird, oder eine Maßänderung des unabhängigen Prüfkörpers 21 mechanisch erfasst.
2 zeigt schematisch eine bevorzugte Weiterbildung der Messvorrichtung 1.
Ergänzend zu der Messvorrichtung der 1 weist die Unterdruckkammer 2 zwei der Gehäuseteile 6, 6a auf, welche miteinander, insbesondere um den unabhängigen Prüfkörper 21, verbindbar sind, wobei das erste Gehäuseteil 6 zum Abstützen des unabhängigen Prüfkörpers 21 ausgestaltet ist, vorzugsweise sodass der unabhängige Prüfkörper 21 auf einer Mantelfläche des ersten Gehäuseteils 6 abgelegt werden kann.
Die Messeinrichtung 3 weist wenigstens einen, vorzugsweise drei, mechanische Wegsensoren oder Kraftsensoren 7, 7a auf, vorzugsweise welche mit dem zweiten Gehäuseteil 6a verbunden sind.
Die Messeinrichtung 3 ist, wenn der unabhängige Prüfkörper 21 in der Unterdruckkammer 2 aufgenommenen ist, mit dem unabhängigen Prüfkörper 21 derart koppelbar, dass die Messeinrichtung 3, bei einer Ausdehnung des unabhängigen Prüfkörpers 21, eine Kraft, welche von dem unabhängigen Prüfkörper 21 auf die Messeinrichtung 3 ausgeübt wird, oder eine Maßänderung des unabhängigen Prüfkörpers 21 mechanisch erfasst.
Eine der Stützeinrichtungen 4 ist zwischen dem unabhängigen Prüfkörper 21 und der Messeinrichtung 3 angeordnet, vorzugsweise ist die Stützeinrichtung 4 ausgestaltet, eine Mantelfläche des unabhängigen Prüfkörpers 21 zu berühren, oder mit einem vorbestimmten Abstand zu der Mantelfläche des unabhängigen Prüfkörpers 21 angeordnet zu sein, besonders bevorzugt wenn die Gehäuseteile 6, 6a miteinander um den unabhängigen Prüfkörper 21 verbunden sind, vorzugsweise ist die Stützeinrichtung 4 innerhalb der Unterdruckkammer 2 relativbeweglich zu dem zweiten Gehäuseteil 6a angeordnet.
Die drei Wegsensoren oder Kraftsensoren 7, 7a sind ausgestaltet, den unabhängigen Prüfkörper 21 oder die Stützeinrichtung 4 an wenigstens drei Kontaktpunkten 22, 22a, 22b zu berühren, wobei wenigstens drei der Kontaktpunkte 22, 22a, 22b ein Dreieck bilden.
In der 2 oben ist eine Seitenansicht auf die Messvorrichtung 1 und den unabhängigen Prüfkörper 21 und unten eine Aufsicht auf das zweite Gehäuseteil 6a gezeigt.
3 zeigt schematisch eine weitere bevorzugte Weiterbildung der Messvorrichtung 1.
Die Unterdruckkammer 2 weist zwei der Gehäuseteile 6, 6a auf, welche miteinander, insbesondere um den unabhängigen Prüfkörper 21, verbindbar sind, wobei das zweite Gehäuseteil 6a zur Aufnahme einer Kraft ausgestaltet ist, welche von dem bei Unterdruck ausgedehnten unabhängigen Prüfkörper 21 auf das zweite Gehäuseteil 6a ausgeübt wird.
Die Messeinrichtung 3 weist wenigstens einen, vorzugsweise drei, mechanische Kraftsensoren 7, 7a auf, vorzugsweise welche mit dem ersten Gehäuseteil 6 verbunden sind.
Die Messeinrichtung 3 ist, wenn der unabhängige Prüfkörper 21 in der Unterdruckkammer 2 aufgenommenen ist, mit dem unabhängigen Prüfkörper 21 derart koppelbar, dass die Messeinrichtung 3, bei einer Ausdehnung des unabhängigen Prüfkörpers 21, eine Kraft, welche von dem Prüfkörper unabhängigen 21 auf die Messeinrichtung 3 ausgeübt wird, mechanisch erfasst.
Der unabhängige Prüfkörper 21 kann auf die Messeinrichtung 3 bzw. deren Kraftssensoren abgelegt sein.
Eine der Stützeinrichtungen 4 ist zwischen dem unabhängigen Prüfkörper 21 und der Messeinrichtung 3 angeordnet, vorzugsweise ist die Stützeinrichtung 4 zum Abstützen des unabhängigen Prüfkörpers 21 ausgestaltet, besonders bevorzugt wenn die Gehäuseteile 6, 6a miteinander um den unabhängigen Prüfkörper 21 verbunden sind,
Die drei Kraftsensoren 7, 7a sind ausgestaltet, den unabhängigen Prüfkörper 21 oder die Stützeinrichtung 3 an wenigstens drei Kontaktpunkten 22, 22a, 22b zu berühren, wobei wenigstens drei der Kontaktpunkte 22, 22a, 22b ein Dreieck bilden.
In der 3 oben ist eine Seitenansicht auf die Messvorrichtung 1 und den unabhängigen Prüfkörper 21 und unten eine Aufsicht auf das erste Gehäuseteil 6 gezeigt.
4 zeigt ein Flussdiagramm eines Messverfahrens gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung. Während Schritt S1 wird der Prüfkörper in eine Unterdruckkammer überführt, worauf eine Messeinrichtung mit dem Prüfkörper gekoppelt ist. Während Schritt S2 wird der Prüfkörper mit einem zweiten Druck beaufschlagt, welcher geringer als der Umgebungsdruck ist, worauf der Prüfkörper sich wenigstens abschnittsweise ausdehnen kann. Während Schritt S3 wird wenigstens ein erster Messwert mechanisch erfasst, welcher proportional zu einer Maßänderung des Prüfkörpers oder proportional zu einer Kraft ist, welche von dem Prüfkörper ausgeübt wird.
5 zeigt ein Flussdiagramm einer bevorzugten Weiterbildung des Messverfahrens. Zusätzlich zu den zuvor erläuterten Schritten S1, S2, S3 wird während Schritt S4 wenigstens ein Druckmesswert erfasst, welcher proportional zu einem Druck in der Unterdruckkammer ist.
6 zeigt ein Flussdiagramm einer weiteren bevorzugten Weiterbildung des Messverfahrens. Hier wird während Schritt S4 ein erster Druckmesswert zu einem ersten Zeitpunkt sowie ein zweiter Druckmesswert zu einem späteren zweiten Zeitpunkt erfasst. Während Schritt S7 erfolgt das Vergleichen des ersten Druckmesswerts mit dem zweiten Druckmesswert mit einer Vergleichseinrichtung (8) zu einem Vergleichsergebnis. während Schritt S8 erfolgt das Ausgeben eines, das Vergleichsergebnis kennzeichnenden, Signals durch die Vergleichseinrichtung.
Bezugszeichenliste

1: Messvorrichtung
2: Unterdruckkammer
3: Messeinrichtung
4: Stützeinrichtung
5: Fluiddurchlass
6, 6a: Gehäuseteil
7, 7a: Messfühler
8: Vergleichseinrichtung
21: Prüfkörper
22: Kontaktpunkt

Claims

Messvorrichtung (1) für einen Prüfkörper (21), insbesondere für eine elektrochemische Energiespeichereinrichtung, aufweisend: eine Unterdruckkammer (2) zur Aufnahme des Prüfkörpers (21); und eine Messeinrichtung (3) zur mechanischen Erfassung einer Kraft oder eines Wegs; wobei die Messeinrichtung (3), wenn der Prüfkörper (21) in der Unterdruckkammer (2) aufgenommenen ist, mit dem Prüfkörper (21) derart koppelbar ist, dass die Messeinrichtung (3), bei einer Ausdehnung des Prüfkörpers (21), eine Kraft, welche von dem Prüfkörper (21) auf die Messeinrichtung (3) ausgeübt wird, oder eine Maßänderung des Prüfkörpers (21) mechanisch erfasst.
Messvorrichtung (1) gemäß Anspruch 1, mit einer Stützeinrichtung (4), welche zwischen der Messeinrichtung (3) und dem Prüfkörper (21) angeordnet werden kann und den Prüfkörper (21) abstützen kann.
Messvorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Messeinrichtung (3) wenigstens drei Messfühler (7) aufweist, welche den Prüfkörper (21) oder die Stützeinrichtung (4) an wenigstens drei Kontaktpunkten (22a, 22b, 22c) gleichzeitig berühren können, so dass dabei wenigstens drei der Kontaktpunkte (22a, 22b, 22c) ein Dreieck bilden.
Messvorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Unterdruckkammer (2) einen verschließbaren Fluiddurchlass (5) zum Entnehmen eines Fluidvolumens aus der Unterdruckkammer (2) aufweist.
Messvorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Unterdruckkammer (2) wenigstens ein erstes Gehäuseteil (6) und ein zweites Gehäuseteil (6a) aufweist, welche miteinander im Wesentlichen gasdicht verbindbar sind.
Messvorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Messeinrichtung (3) einen oder mehrere der Messfühler (7, 7a) aufweist, welche mit der Stützeinrichtung (4) oder mit dem Prüfkörper (21) mechanisch verbindbar sind.
Messvorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Messeinrichtung (3) wenigstens einen der Messfühler (7) aufweist, welcher mit dem ersten Gehäuseteil (6) oder mit dem zweiten Gehäuseteil (6a) verbindbar ist.
Messvorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Messeinrichtung (3) wenigstens einen Drucksensor (7a) aufweist, welcher zur Erfassung eines Drucks in der Unterdruckkammer (2) und zur Bereitstellung eines Druckmesswerts ausgestaltet ist.
Messvorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Messeinrichtung (3) wenigstens einen ersten Messwert und einen zweiten Messwert zur Verfügung stellen kann; und die Messvorrichtung (1) eine Vergleichseinrichtung (8) aufweist, welche den ersten Messwert mit dem zweiten Messwert zu einem Vergleichsergebnis verknüpfen kann und ein Signal ausgeben kann, welches das Vergleichsergebnis kennzeichnet.
Verfahren zum Vermessen eines Prüfkörpers (21), insbesondere einer elektrochemischen Energiespeichereinrichtung, insbesondere mit einer Messvorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, mit den Schritten: S1 Überführen des Prüfkörpers (21) in eine Unterdruckkammer (2) einer Messvorrichtung (1), worauf eine Messeinrichtung (3) der Messvorrichtung (1) mit dem Prüfkörper (21) derart gekoppelt ist, dass die Messeinrichtung (3), bei einer Ausdehnung des Prüfkörpers (21), eine Kraft, welche von dem Prüfkörper (21) auf die Messeinrichtung (3) ausgeübt wird, oder eine Maßänderung des Prüfkörpers (21) mechanisch erfassen kann, S2 Beaufschlagen des Prüfkörpers (21) mit einem zweiten Druck, welcher geringer als der Umgebungsdruck ist, worauf der Prüfkörper (21) sich wenigstens abschnittsweise ausdehnen kann, S3 mechanisches Erfassen wenigstens eines ersten Messwerts, welcher proportional zu einer Maßänderung des Prüfkörpers (21) oder proportional zu einer Kraft ist, welche von dem Prüfkörper (21) auf die Messeinrichtung (3) ausgeübt wird, mittels der Messeinrichtung (3).
Verfahren gemäß Anspruch 10, mit S4 Erfassen wenigstens eines Druckmesswerts, welcher proportional zu einem Druck in der Unterdruckkammer (2) ist, insbesondere nach Schritt S2.
Verfahren gemäß Anspruch 11, wobei Schritt S4 zu zwei verschiedenen Zeitpunkten durchgeführt, wobei zu einem ersten Zeitpunkt ein erster Druckmesswert und zu einem späteren zweiten Zeitpunkt ein zweiter Druckmesswert erfasst wird; mit den Schritten: S7 Vergleichen des ersten Druckmesswerts mit dem zweiten Druckmesswert mit einer Vergleichseinrichtung (8) zu einem Vergleichsergebnis, S8 Ausgeben eines, das Vergleichsergebnis kennzeichnenden, Signals durch die Vergleichseinrichtung (8).
Computerprogram, welches Anweisungen enthält, welche wenn sie von einer Steuereinrichtung ausgeführt werden die Steuereinrichtung dazu veranlassen, ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12 auszuführen.
Computer-lesbares Medium, auf welches ein Computerprogramm gemäß Anspruch 13 gespeichert ist.