DE102014203911A1 - Method and device for increasing safety when using battery systems - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Erhöhung der Sicherheit beim Gebrauch von Batteriesystemen mit einer Sicherheitsvorrichtung, wobei die Sicherheitsvorrichtung zum sicheren Betrieb der Batteriesysteme geeignet ist, wobei in Abhängigkeit der räumlichen Veränderung mindestens eines Ortes der Oberfläche (O) der Sicherheitsvorrichtung ein Signal, insbesondere ein Warnsignal erzeugt wird, wobei die Veränderung des mindestens einen Ortes der Oberfläche (O) der Sicherheitsvorrichtung durch das Beeinflussen oder Unterbrechen eines Probesignals, dass von einem Sender (S) zu einem Empfänger (E) übertragen wird, festgestellt wird.The invention is based on a method and a device for increasing the safety when using battery systems with a safety device, wherein the safety device is suitable for the safe operation of the battery systems, depending on the spatial variation of at least one location of the surface (O) of the safety device Signal, in particular a warning signal is generated, wherein the change of the at least one location of the surface (O) of the security device by the influence or interruption of a probe signal that is transmitted from a transmitter (S) to a receiver (E) is determined.

Description

Feld der ErfindungField of the invention

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erhöhung der Sicherheit beim Gebrauch von Batteriesystemen, und ein Batteriesystem sowie dessen Verwendung gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche.The present invention relates to a method and a device for increasing the safety in the use of battery systems, and a battery system and its use according to the preamble of the independent claims.

Stand der TechnikState of the art

Aus dem Stand der Technik sind Verfahren zum Nachweis von physischen Veränderungen von Sicherheitsvorrichtungen bekannt. Beispielsweise sind Verfahren zum Hinweisen auf eine Entgasung eines Batteriesystems und dadurch zum Warnen vor einer Entgasung eines Batteriesystems bekannt, wobei es sich bei der Entgasung des Batteriesystems um das Abführen eines Gases aus der Batteriezelle handelt und zum Zweck der Entgasung des Batteriesystems ein Entgasungssystem und eine Berstscheibe vorgesehen sind. Die Entgasung des Batteriesystems mittels der Berstscheibe geht mit einer physischen Veränderung der Berstscheibe einher; bei der physischen Veränderung der Berstscheibe handelt es sich regelmäßig um das Bersten ihrer Oberfläche. Methods are known in the art for detecting physical changes of security devices. For example, methods for indicating a degassing of a battery system and thereby warning against degassing of a battery system are known, wherein the degassing of the battery system is the removal of a gas from the battery cell and for the purpose of degassing the battery system, a degassing system and a rupture disk are provided. The degassing of the battery system by means of the rupture disk is accompanied by a physical change of the rupture disk; The physical change in the rupture disk is usually the bursting of its surface.

So offenbart die DE 10 2011 016 526 A1 eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Dichtheitsüberprüfung eines elektrochemischen Energiespeichers, der als Batterieeinzelzelle oder als Batterie mit einer Mehrzahl von parallel und/oder seriell miteinander verschalteten Batterieeinzelzellen ausgebildet ist, wobei mindestens eine Erfassungseinheit vorgesehen ist, mittels der eine Gaskonzentration in einem Gehäuse erfassbar ist, in der der elektrochemische Energiespeicher anordbar oder angeordnet ist. Zum Zweck der Bestimmung der Gaskonzentration sind Gaserfassungseinheiten am Gehäuse der Batterie angebracht. Die Batterie weist eine Berstöffnung als Sicherheitsvorrichtung auf; das Öffnen der Berstöffnung ist mittels der Gaserfassungseinheiten nachweisbar.So revealed the DE 10 2011 016 526 A1 a device and a method for leak detection of an electrochemical energy store, which is designed as a single battery cell or as a battery with a plurality of parallel and / or serially interconnected battery individual cells, wherein at least one detection unit is provided, by means of a gas concentration in a housing can be detected in the electrochemical energy storage can be arranged or arranged. For the purpose of determining the gas concentration, gas detection units are mounted on the housing of the battery. The battery has a burst opening as a safety device; the opening of the burst opening is detectable by means of the gas detection units.

Ferner offenbart die DE 10 2007 063 188 A1 eine Batterie mit einem Gehäuse, wobei an dem Gehäuse ein Drucksensor angebracht ist, wobei mit dem Drucksensor eine mechanische Beanspruchung des Gehäuses gemessen werden kann.Further, the DE 10 2007 063 188 A1 a battery having a housing, wherein on the housing, a pressure sensor is mounted, wherein the pressure sensor, a mechanical stress of the housing can be measured.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Erhöhung der Sicherheit beim Gebrauch von Batteriesystemen mit einer Sicherheitsvorrichtung, wobei die Sicherheitsvorrichtung zum sicheren Betrieb der Batteriesysteme geeignet ist, wobei in Abhängigkeit der räumlichen Veränderung mindestens eines Ortes der Oberfläche der Sicherheitsvorrichtung ein Signal, insbesondere ein Warnsignal erzeugt wird. The invention proceeds from a method for increasing the safety when using battery systems with a safety device, wherein the safety device is suitable for safe operation of the battery systems, wherein a signal, in particular a warning signal, is generated depending on the spatial change of at least one location of the surface of the safety device becomes.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Batteriesystem sowie dessen Verwendung mit den kennzeichnenden Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. The invention relates to a method and a battery system and its use with the characterizing features of the independent claims.

Der Kern der Erfindung besteht darin, dass die Veränderung des mindestens einen Ortes der Oberfläche der Sicherheitsvorrichtung durch das Beeinflussen oder Unterbrechen eines Probesignals, dass von einem Sender zu einem Empfänger übertragen wird, festgestellt wird.The essence of the invention is that the change in the at least one location of the surface of the security device is determined by influencing or interrupting a probe signal transmitted from a transmitter to a receiver.

Der Umstand, in Abhängigkeit der räumlichen Veränderung mindestens eines Ortes der Oberfläche der Sicherheitsvorrichtung ein Signal, insbesondere ein Warnsignal zu erzeugen, führt zu einer Erhöhung der Sicherheit von Personen und/oder Gegenständen im Umfeld eines Batteriesystems, bei dem ein sicherheitskritischer Zustand, insbesondere eine Gasentstehung, eingetreten ist. Hintergrund der Erfindung ist die Erhöhung der Sicherheit im Umgang mit Batteriesystemen und die Verringerung der Wahrscheinlichkeit einer Schädigung eines Batteriesystems und/oder die Verminderung von Auswirkungen von schadhaften Batteriesystemen auf die Umgebung.The circumstance, as a function of the spatial change of at least one location of the surface of the safety device to generate a signal, in particular a warning signal, leads to an increase in the safety of persons and / or objects in the environment of a battery system, in which a safety-critical state, in particular a gas formation , occurred. Background of the invention is to increase the safety in dealing with battery systems and reducing the likelihood of damage to a battery system and / or reducing the impact of defective battery systems on the environment.

Erfindungsgemäß ist zudem ein Batteriesystem vorgesehen, insbesondere ein Lithium-Ionen-Batteriesystem, mit mindestens einer Vorrichtung zur Erhöhung der Sicherheit beim Gebrauch des Batteriesystems und mit einer Sicherheitsvorrichtung, wobei die Sicherheitsvorrichtung zum sicheren Betrieb von Batteriesystemen geeignet ist. Erfindungsgemäß handelt es sich bei der Sicherheitsvorrichtung um eine Berstscheibe und/oder um ein Überdruckventil, wobei die Berstscheibe und/oder das Überdruckventil zur kontrollierten Entgasung des Batteriesystems geeignet ist.According to the invention, a battery system is also provided, in particular a lithium-ion battery system, with at least one device for increasing the safety when using the battery system and with a safety device, wherein the safety device is suitable for safe operation of battery systems. According to the invention, the safety device is a rupture disk and / or a pressure relief valve, the rupture disk and / or the pressure relief valve being suitable for the controlled degassing of the battery system.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Further advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Entsprechend einer weiteren vorzugsweisen Ausgestaltungsform der Erfindung, wird das Probesignal in der Nähe der Sicherheitsvorrichtung, vorzugsweise in einem Abstand von 10 µm bis 0,05 m zur Oberfläche der Sicherheitsvorrichtung von dem Sender zu dem Empfänger übertragen. According to a further preferred embodiment of the invention, the probe signal is transmitted in the vicinity of the safety device, preferably at a distance of 10 microns to 0.05 m to the surface of the safety device from the transmitter to the receiver.

Durch die Übertragung des Probesignal in der Nähe der Oberfläche der Sicherheitsvorrichtung, vorzugsweise in einem Abstand von 10 µm bis 0,05 m zur Oberfläche der Sicherheitsvorrichtung, kann schon bei sehr kleinen räumlichen Veränderungen der Oberfläche der Sicherheitsvorrichtung das Probesignal unterbrochen oder beeinflusst und ein Signal, insbesondere ein Warnsignal, erzeugt werden. By transmitting the probe signal in the vicinity of the surface of the safety device, preferably at a distance of 10 .mu.m to 0.05 m from the surface of the safety device, even with very small spatial changes of the surface of the safety device can Probe signal interrupted or influenced and a signal, in particular a warning signal generated.

Gemäß einer nächsten vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung, wird das Probesignal parallel zur Oberfläche der Sicherheitsvorrichtung von dem Sender zu dem Empfänger übertragen.According to a next preferred embodiment of the invention, the probe signal is transmitted parallel to the surface of the security device from the transmitter to the receiver.

Gemäß einer weiteren vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung, wird das Probesignal von dem Sender zu dem Empfänger durch einen Leiter, beispielsweise durch einen elektrischen Leiter oder durch einen Lichtwellenleiter oder durch eine Rohrleitung, geeignet zur Übertragung hydraulischer und/oder pneumatischer Fluide, übertragen.According to a further preferred embodiment of the invention, the probe signal is transmitted from the transmitter to the receiver by a conductor, for example by an electrical conductor or by an optical fiber or by a pipeline suitable for the transmission of hydraulic and / or pneumatic fluids.

Durch den Umstand, das Probesignal von dem Sender zu dem Empfänger durch einen Leiter zu übertragen, wird die Übertragung des Probesignals weniger störanfällig und die Sicherheitsvorrichtung damit zuverlässiger mittels des Probesignals überwacht. Die Nutzung von elektrischen Leitern oder Lichtwellenleitern zur Übertragung des Probesignals von dem Sender zu dem Empfänger ist insbesondere deshalb vorteilhaft, weil mittels elektrischer oder elektromagnetischer Probesignale, die durch den elektrischen Leiter beziehungsweise durch den Lichtwellenleiter übertragen werden, schon sehr geringe räumliche Veränderungen des mindestens einen Ortes der Oberfläche der Sicherheitsvorrichtung nachgewiesen werden können. Durch den Nachweis schon geringer räumlicher Veränderungen können geringe Druckänderungen von beispielsweise 1 bar bis 2 bar im Inneren des Batteriesystems nachgewiesen werden. Ferner können Temperaturänderungen im Inneren des Batteriesystems nachgewiesen werden, da Temperaturänderungen ebenfalls zu einer räumlichen Veränderung mindestens eines Ortes der Oberfläche der Sicherheitsvorrichtung führen können. Ferner kann beispielsweise eine mit einer Erhöhung der Temperatur einhergehende Infrarotstrahlung auf den Lichtwellenleiter wirken. Durch die Einwirkung der Infrarotstrahlung auf den Lichtwellenleiter können – auf Grund einer Wechselwirkung der mit der Erhöhung der Temperatur einhergehenden Infrarotstrahlung mit einem durch den Lichtwellenleiter transportierten elektromagnetischen Signal – Interferenzen entstehen. Diese Interferenzen können beispielsweise zu einem Verlust im Infrarotbereich des Spektrums des durch den Lichtwellenleiter transportierten elektromagnetischen Signals führen und gemessen werden. Darüber hinaus können verschiedene Druck- und/oder Temperaturänderungen im Inneren des Batteriesystems nachgewiesen werden. Anhand der verschiedenen Druck- und/oder Temperaturänderungen im Inneren des Batteriesystems, kann auf den die Druck- und/oder Temperaturänderung verursachenden Zustand des Batteriesystems geschlossen werden. The ability to transmit the probe signal from the transmitter to the receiver through a conductor makes the transmission of the probe signal less susceptible to interference and more reliably monitors the safety device by means of the probe signal. The use of electrical conductors or optical waveguides for transmitting the probe signal from the transmitter to the receiver is particularly advantageous because by means of electrical or electromagnetic probe signals that are transmitted through the electrical conductor or through the optical waveguide, very little spatial changes of at least one place the surface of the safety device can be detected. By detecting even slight spatial changes, small pressure changes of, for example, 1 bar to 2 bar can be detected inside the battery system. Furthermore, temperature changes can be detected in the interior of the battery system, since temperature changes can also lead to a spatial change of at least one location of the surface of the safety device. Furthermore, for example, an infrared radiation associated with an increase in the temperature can act on the optical waveguide. Due to the interaction of the infrared radiation on the optical waveguide can - due to an interaction of the associated with the increase in temperature infrared radiation with a transported through the optical waveguide electromagnetic signal - interference. For example, these interferences can lead to a loss in the infrared region of the spectrum of the electromagnetic signal transported through the optical waveguide and be measured. In addition, various pressure and / or temperature changes can be detected inside the battery system. Based on the various pressure and / or temperature changes inside the battery system, it can be concluded that the pressure and / or temperature change causing state of the battery system.

Entsprechend einer nächsten vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei dem Träger des Probesignals um eine elektromagnetische, insbesondere optische oder mechanische Welle oder um einen elektrischen Strom oder um ein hydraulisches oder um ein pneumatisches Fluid. According to a next preferred embodiment of the invention, the carrier of the probe signal is an electromagnetic, in particular optical or mechanical shaft or an electric current or a hydraulic or a pneumatic fluid.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, ist die Vorrichtung zur Erhöhung der Sicherheit beim Gebrauch von Batteriesystemen zur Überwachung eines in der Nähe zur Oberfläche der Sicherheitsvorrichtung von dem Sender zu dem Empfänger übertragenen Probesignals, insbesondere eines in einem Abstand von 10µm bis 0,05 m zur Oberfläche der Sicherheitsvorrichtung von dem Sender zu dem Empfänger übertragenen Probesignals, geeignet.According to a further preferred embodiment of the invention, the device for increasing the safety in the use of battery systems for monitoring a transmitted in the vicinity of the surface of the security device from the transmitter to the receiver probe signal, in particular one at a distance of 10 .mu.m to 0.05 m to the surface of the security device from the transmitter to the receiver transmitted probe signal suitable.

Entsprechend einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Vorrichtung zur Erhöhung der Sicherheit beim Gebrauch von Batteriesystemen zur Überwachung eines parallel zur Oberfläche der Sicherheitsvorrichtung von dem Sender zu dem Empfänger übertragenen Probesignals geeignet.According to a further advantageous embodiment of the invention, the device for increasing the safety when using battery systems is suitable for monitoring a probe signal transmitted parallel to the surface of the safety device from the transmitter to the receiver.

Gemäß einer nächsten vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung enthält die Vorrichtung zur Erhöhung der Sicherheit beim Gebrauch von Batteriesystemen den Sender und den Empfänger des Probesignals und insbesondere einen Leiter, wobei der Leiter zur Übertragung des Probesignals geeignet ist. According to a next advantageous embodiment of the invention, the device for increasing the safety in the use of battery systems includes the transmitter and the receiver of the probe signal and in particular a conductor, wherein the conductor is suitable for transmitting the probe signal.

Die Verwendung eines Leiters zur Übertragung des Probesignals von dem Sender zu dem Empfänger führt zu dem erfindungsgemäßen Vorteil, die Übertragung des Probesignals störunanfällig zu gestalten. Die Wahrscheinlichkeit, einer nicht durch Veränderung des mindestens einen Ortes der Oberfläche der Sicherheitsvorrichtung beeinflussten Unterbrechung oder Beeinflussung des Probesignals wird dadurch verringert. The use of a conductor for transmitting the probe signal from the transmitter to the receiver leads to the advantage according to the invention of making the transmission of the probe signal susceptible to interference. The likelihood of an interruption or influence on the probe signal which is not influenced by a change in the at least one location of the surface of the safety device is thereby reduced.

Gemäß einer weiteren vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung, ist der Leiter zur Übertragung des Probesignals von dem Sender zu dem Empfänger auf einem Substratträger, insbesondere auf einem Substratträger aus Papier oder Kunststoff oder Glas oder Silizium oder einem Quarz oder einer Keramik angebracht. According to another preferred embodiment of the invention, the conductor for transmitting the probe signal from the transmitter to the receiver is mounted on a substrate carrier, in particular on a substrate carrier made of paper or plastic or glass or silicon or a quartz or a ceramic.

Die Verwendung eines Substratträgers aus Papier oder Kunststoff oder Glas oder Silizium oder einem Quarz oder einer Keramik ist vorteilhaft, da mit einem solchen aus Papier oder Kunststoff oder Glas oder Silizium oder einem Quarz oder einer Keramik bestehenden Substratträger bereits kleine räumliche Veränderungen des mindestens einen Ortes der Oberfläche der Sicherheitsvorrichtung nachgewiesen werden können. Hintergrund sind die plastischen Eigenschaften von Papier oder Kunststoff oder Glas oder Silizium oder einem Quarz oder einer Keramik, die in Abhängigkeit schon geringer Druckänderungen, beispielsweise 1 bar, zu einer räumlichen Veränderung mindestens eines Ortes der Oberfläche des Substratträgers aus Papier oder Kunststoff oder Glas oder Silizium oder einem Quarz oder einer Keramik führen. The use of a substrate carrier made of paper or plastic or glass or silicon or a quartz or a ceramic is advantageous because with such a paper or plastic or glass or silicon or a quartz or ceramic substrate carrier already small spatial changes of at least one location of the Surface of the safety device detected can be. Background are the plastic properties of paper or plastic or glass or silicon or a quartz or ceramic, depending on even slight pressure changes, for example 1 bar, to a spatial change of at least one location of the surface of the substrate carrier made of paper or plastic or glass or silicon or a quartz or ceramic.

Entsprechend einer nächsten vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung, enthält die Vorrichtung zur Erhöhung der Sicherheit beim Gebrauch von Batteriesystemen eine Schutzschicht gegen aus dem Batteriesystem austretende Substanzen, insbesondere Gase. Diese Schutzschicht enthält insbesondere einen Lack und/oder ein Gel und/oder ein Wachs. According to a next advantageous embodiment of the invention, the device for increasing the safety when using battery systems contains a protective layer against emerging from the battery system substances, in particular gases. This protective layer contains in particular a lacquer and / or a gel and / or a wax.

Der Umstand, dass die Vorrichtung zur Erhöhung der Sicherheit beim Gebrauch von Batteriesystemen eine Schutzschicht gegen aus dem Batteriesystem austretende Substanzen, insbesondere Gase, aufweist, führt zu dem erfindungsgemäßen Vorteil, dass die Vorrichtung zur Erhöhung der Sicherheit beim Gebrauch von Batteriesystemen weitestgehend unempfindlich gegen bereits ausgetretene Substanzen, insbesondere Gase, ist. Durch eine weitestgehende Unempfindlichkeit wird die Zuverlässigkeit der Vorrichtung zur Erhöhung der Sicherheit beim Gebrauch von Batteriesystemen erhöht. Dies ist beispielsweise dann vorteilhaft, wenn bei Teilen des Batteriesystems eine Entgasung stattgefunden hat und Substanzen, insbesondere Gase, ausgetreten sind, die Sicherheitsvorrichtungen anderer Teile des Batteriesystems aber noch überwacht werden sollen.The fact that the device for increasing the safety in the use of battery systems has a protective layer against emerging from the battery system substances, in particular gases, leads to the advantage according to the invention that the device to increase the safety when using battery systems largely insensitive to already leaked Substances, especially gases, is. By a far-reaching insensitivity, the reliability of the device for increasing the safety in the use of battery systems is increased. This is advantageous, for example, when degassing has taken place in parts of the battery system and substances, in particular gases, have escaped, but the safety devices of other parts of the battery system are still to be monitored.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Vorrichtung zur Erhöhung der Sicherheit beim Gebrauch von Batteriesystemen in Kontakt mit der Sicherheitsvorrichtung ausgeführt oder im Bereich eines Entgasungskanals des Batteriesystems angebracht. According to a further advantageous embodiment of the invention, the device for increasing the safety when using battery systems is made in contact with the safety device or mounted in the region of a degassing channel of the battery system.

Entsprechend einer weiteren vorzugsweisen Ausgestaltungsform der Erfindung wird das Batteriesystem in einem Fahrzeug, insbesondere in einem Kraftfahrzeug verwendet.According to another preferred embodiment of the invention, the battery system is used in a vehicle, in particular in a motor vehicle.

Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels, aus dem sich weitere erfinderische Merkmale ergeben können, auf die die Erfindung aber in ihrem Umfang nicht beschränkt ist, erläutert. Das Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt. The invention will be explained with reference to an embodiment from which further inventive features may result, to which the invention is not limited in scope. The embodiment is shown in the drawing.

Es zeigt: It shows:

1 die schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erhöhung der Sicherheit beim Gebrauch von Batteriesystemen. 1 the schematic representation of the device according to the invention for increasing the safety when using battery systems.

In 1 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erhöhung der Sicherheit beim Gebrauch von Batteriesystemen schematisch dargestellt. Mit O wird eine Oberfläche einer Sicherheitsvorrichtung bezeichnet, wobei die Sicherheitsvorrichtung zum sicheren Betrieb eines Batteriesystems geeignet ist. Das Batteriesystem ist in dieser Figur nicht dargestellt. Mit S wird ein Sender bezeichnet, mit E wird ein Empfänger bezeichnet. Von dem Sender S aus kann ein Probesignal zu dem Empfänger E übertragen werden. Mit L wird ein Leiter bezeichnet, über den ein Probesignal von dem Sender S zu dem Empfänger E übertragen werden kann. Der Leiter L hat insbesondere einen Durchmesser von weniger als 0,002 m.In 1 the device according to the invention for increasing the safety in the use of battery systems is shown schematically. O denotes a surface of a safety device, the safety device being suitable for safe operation of a battery system. The battery system is not shown in this figure. S denotes a transmitter, E denotes a receiver. From the transmitter S from a probe signal can be transmitted to the receiver E. L denotes a conductor via which a test signal can be transmitted from the transmitter S to the receiver E. The conductor L has in particular a diameter of less than 0.002 m.

Für den Fall, dass es zu einer Veränderung mindestens eines Ortes der Oberfläche O kommt, beispielsweise, wenn es sich bei der Sicherheitsvorrichtung um ein Berstscheibe oder um ein Überdruckventil handelt – und sich die Oberfläche O der Berstscheibe oder des Überdruckventils unter Einwirkung eines Druckes verändert –, kann es in Folge der Veränderung des Ortes der Oberfläche O zu einer Beeinflussung oder Unterbrechung des Probesignals kommen. Beispielsweise kann auch durch aus der Berstscheibe oder dem Überdruckventil austretende Substanzen, insbesondere Gase, eine Beeinflussung oder Unterbrechung des Probesignals verursacht werden. In Abhängigkeit der Beeinflussung oder Unterbrechung des Probesignals kann vorzugsweise ein Signal, insbesondere ein Warnsignal erzeugt werden. Ferner kann beispielsweise anhand der Beeinflussung oder Unterbrechung des Signals eine nicht dargestellte Aktorik angesteuert werden, mit der das Batteriesystem in einen sicheren Zustand überführt werden kann. Bei dem sicheren Zustand des Batteriesystems handelt es sich um einen solchen Zustand, in dem die Wahrscheinlichkeit der Schädigung von Personen oder Gegenständen im Umfeld des schadhaften Batteriesystems verringert wird. Mit der Aktorik kann beispielsweise eine nicht dargestellte Kühlvorrichtung oder es können nicht dargestellte elektronische Schalter, insbesondere Schütze, angesteuert werden. Der Leiter L kann insbesondere auf einem Substratträger ST, vorzugsweise aus Papier oder Kunststoff oder Glas oder Silizium oder einem Quarz oder einer Keramik, angebracht sein. Dabei kann der Substratträger ST vorzugsweise so ausgestaltet sein, dass er auf verschiedene Druck- und/oder Temperaturänderungen verschieden reagiert. Eine beispielhafte Druckänderung ist 1 bar. Zu diesem Zweck kann der Substratträger ST insbesondere an verschiedenen Stellen verschieden geprägt, gefräst, poliert oder geätzt worden sein. Durch die verschiedenartige Veränderung des Substratträgers ST durch Prägen, Fräsen, Polieren oder Ätzen, kann der Substratträger ST auf verschieden hohe Druck- oder Temperaturänderungen verschieden reagieren. Durch die Druckänderung, beispielsweise durch die Druckänderung von 1 bar, kann der Substratträger ST beispielswiese in seiner Form verändert werden und insbesondere Brechen. Durch die Veränderung der Form des Substratträgers ST oder das Brechen des Substratträgers ST kann der auf dem Substratträger ST angebrachte Leiter L beeinflusst werden. Durch die Beeinflussung des Leiters L kann das Probesignal, das von dem Sender S zu dem Empfänger E übertragen wird, beeinflusst werden. In Abhängigkeit der Beeinflussung oder Unterbrechung des Probesignals kann vorzugsweise ein Signal, insbesondere ein Warnsignal erzeugt werden. Ferner kann beispielsweise, falls es sich bei dem von dem Sender S zu dem Empfänger E übertragenen Probesignal um einen elektrischen Strom handelt, dieser verschiedene Amplituden oder Frequenzen aufweisen. Anhand einer Auswertung eines Vergleichs zwischen dem Probesignal, wie es von dem Sender S aus gesendet wird, und dem Probesignal, wie es von dem Empfänger E empfangen wird, kann die Funktion der Überwachung des Probesignals geprüft werden. Die Prüfung der Funktion der Überwachung des Probesignals kann beispielsweise über eine Kanalschätzung oder über eine Korrelation des Probesignals mit einem Muster des Probesignals erfolgen.In the event that there is a change in at least one location of the surface O, for example, if the safety device is a rupture disk or a pressure relief valve - and the surface O of the rupture disk or of the pressure relief valve changes under the action of pressure - , as a result of the change in the location of the surface O may lead to an interference or interruption of the probe signal. For example, by exiting the rupture disk or the pressure relief valve substances, in particular gases, an influence or interruption of the probe signal can be caused. Depending on the influence or interruption of the probe signal, a signal, in particular a warning signal, may preferably be generated. Furthermore, an actuator, not shown, can be controlled, for example, based on the influence or interruption of the signal, with which the battery system can be converted into a safe state. The safe state of the battery system is one such condition that reduces the likelihood of injury to persons or objects around the defective battery system. With the actuator, for example, a cooling device, not shown, or it can not electronic switches, in particular contactors, are controlled. The conductor L can in particular be mounted on a substrate carrier ST, preferably made of paper or plastic or glass or silicon or a quartz or a ceramic. In this case, the substrate carrier ST can preferably be designed so that it reacts differently to different pressure and / or temperature changes. An exemplary pressure change is 1 bar. For this purpose, the substrate carrier ST may have been differently embossed, milled, polished or etched, in particular at different points. Due to the various changes in the Substrate carrier ST by embossing, milling, polishing or etching, the substrate carrier ST can react differently to different high pressure or temperature changes. As a result of the pressure change, for example due to the pressure change of 1 bar, the substrate carrier ST can, for example, be changed in shape and, in particular, break. By changing the shape of the substrate carrier ST or the breaking of the substrate carrier ST, the conductor L mounted on the substrate carrier ST can be influenced. By influencing the conductor L, the probe signal transmitted from the transmitter S to the receiver E can be influenced. Depending on the influence or interruption of the probe signal, a signal, in particular a warning signal, may preferably be generated. Further, for example, if the probe signal transmitted from the transmitter S to the receiver E is an electrical current, it may have different amplitudes or frequencies. On the basis of an evaluation of a comparison between the probe signal, as it is sent from the transmitter S, and the probe signal, as it is received by the receiver E, the function of monitoring the probe signal can be checked. The checking of the function of the monitoring of the probe signal can be carried out, for example, via a channel estimation or via a correlation of the probe signal with a pattern of the probe signal.

Die Korrelation des Probesignals mit einem Muster des Probesignals ist insbesondere auch dann möglich, wenn es sich bei dem Träger des Probesignals um eine elektromagnetische, insbesondere optische, oder mechanische Welle oder einen elektrischen Strom oder um ein hydraulisches oder um ein pneumatisches Fluid handelt. Eine solche Korrelation führt insbesondere zu dem Vorteil, zufällige Störungen des Probesignals vernachlässigen zu können.The correlation of the probe signal with a pattern of the probe signal is also possible in particular when the carrier of the probe signal is an electromagnetic, in particular optical, or mechanical wave or an electric current or a hydraulic or a pneumatic fluid. Such a correlation leads in particular to the advantage of being able to neglect random interference of the test signal.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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  • DE 102007063188 A1 [0004] DE 102007063188 A1 [0004]

Claims (14)

Verfahren zur Erhöhung der Sicherheit beim Gebrauch von Batteriesystemen mit einer Sicherheitsvorrichtung, wobei die Sicherheitsvorrichtung zum sicheren Betrieb der Batteriesysteme geeignet ist, wobei in Abhängigkeit der räumlichen Veränderung mindestens eines Ortes der Oberfläche (O) der Sicherheitsvorrichtung ein Signal, insbesondere ein Warnsignal erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Veränderung des mindestens einen Ortes der Oberfläche (O) der Sicherheitsvorrichtung durch das Beeinflussen oder Unterbrechen des Probesignals, dass von einem Sender (S) zu einem Empfänger (E) übertragen wird, festgestellt wird.A method for increasing the safety in use of battery systems with a safety device, said safety device being suitable for safe operation of the battery systems, in dependence of the spatial variation of at least one location of the surface (O) of the safety device a signal, in particular a warning signal is generated, characterized characterized in that the change in the at least one location of the surface (O) of the security device is determined by influencing or interrupting the probe signal transmitted from a transmitter (S) to a receiver (E). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Sicherheitsvorrichtung um eine Berstscheibe und/oder um ein Überdruckventil handelt, wobei die Berstscheibe und/oder das Überdruckventil zur kontrollierten Entgasung des Batteriesystems geeignet sind.A method according to claim 1, characterized in that it is the safety device is a rupture disc and / or a pressure relief valve, wherein the rupture disc and / or the pressure relief valve for controlled degassing of the battery system are suitable. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Probesignal in der Nähe der Oberfläche (O) der Sicherheitsvorrichtung, vorzugsweise in einem Abstand von 10µm bis 0,05 m zur Oberfläche (O) der Sicherheitsvorrichtung, von dem Sender (S) zu dem Empfänger (E) übertragen wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the probe signal in the vicinity of the surface (O) of the safety device, preferably at a distance of 10 .mu.m to 0.05 m to the surface (O) of the safety device, from the transmitter (S) to the receiver (E) is transmitted. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Probesignal parallel zur Oberfläche (O) der Sicherheitsvorrichtung von dem Sender (S) zu dem Empfänger (E) übertragen wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the probe signal is transmitted parallel to the surface (O) of the safety device from the transmitter (S) to the receiver (E). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Probesignal von dem Sender (S) zu dem Empfänger (E) durch einen Leiter (L), beispielsweise durch einen elektrischen Leiter oder durch einen Lichtwellenleiter, oder durch eine Rohrleitung, geeignet zur Übertragung hydraulischer und/oder pneumatischer Fluide übertragen wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the probe signal from the transmitter (S) to the receiver (E) by a conductor (L), for example by an electrical conductor or by an optical waveguide, or by a pipeline, suitable for transmission hydraulic and / or pneumatic fluids is transmitted. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei einem Träger des Probesignals um eine elektromagnetische, insbesondere optische, oder mechanische Welle oder einen elektrischen Strom oder um ein hydraulisches oder um ein pneumatisches Fluid handelt. Method according to one of the preceding claims, characterized in that it is a carrier of the probe signal to an electromagnetic, in particular optical or mechanical wave or an electric current or a hydraulic or a pneumatic fluid. Batteriesystem, insbesondere Lithium-Ionen-Batteriesystem, mit einer Vorrichtung zur Erhöhung der Sicherheit beim Gebrauch des Batteriesystems und mit einer Sicherheitsvorrichtung, wobei die Sicherheitsvorrichtung zur Erhöhung des sicheren Betriebs von Batteriesystemen geeignet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Bestimmung der räumlichen Veränderung mindestens eines Ortes der Oberfläche (O) der Sicherheitsvorrichtung in Abhängigkeit des Beeinflussens oder Unterbrechens eines Probesignals, dass von einem Sender (S) zu einem Empfänger (E) übertragen wird, geeignet ist. Battery system, in particular lithium-ion battery system, with a device for increasing the safety in the use of the battery system and with a safety device, wherein the safety device for increasing the safe operation of battery systems is suitable, characterized in that the device for determining the spatial change at least a location of the surface (O) of the security device in response to influencing or interrupting a probe signal that is transmitted from a transmitter (S) to a receiver (E) is suitable. Batteriesystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Überwachung eines in der Nähe zur Oberfläche (O) der Sicherheitsvorrichtung von dem Sender (S) zu dem Empfänger (E) übertragenen Probesignals, insbesondere eines in einem Abstand von 10 µm bis 0,05 m zur Oberfläche (O) der Sicherheitsvorrichtung von dem Sender (S) zu dem Empfänger (E) übertragenen Probesignals, geeignet ist.Battery system according to claim 7, characterized in that the device for monitoring a near the surface (O) of the security device from the transmitter (S) to the receiver (E) transmitted probe signal, in particular one at a distance of 10 microns to 0, 05 m to the surface (O) of the security device from the transmitter (S) to the receiver (E) transmitted probe signal is suitable. Batteriesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Überwachung eines parallel zur Oberfläche (O) der Sicherheitsvorrichtung von dem Sender (S) zu dem Empfänger (E) übertragenen Probesignals geeignet ist. Battery system according to one of the preceding claims, characterized in that the device is suitable for monitoring a parallel to the surface (O) of the security device from the transmitter (S) to the receiver (E) transmitted probe signal. Batteriesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung den Sender (S) und den Empfänger (E) des Probesignals und insbesondere einen Leiter (L) enthält, wobei der Leiter (L) zur Übertragung des Probesignals geeignet ist.Battery system according to one of the preceding claims, characterized in that the device contains the transmitter (S) and the receiver (E) of the probe signal and in particular a conductor (L), wherein the conductor (L) is suitable for transmitting the probe signal. Batteriesystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Leiter (L) auf einem Substratträger (ST), insbesondere aus einem Substratträger (ST) aus Papier oder Kunststoff oder Glas oder Silizium oder einem Quarz oder einer Keramik, angebracht ist. Battery system according to claim 10, characterized in that the conductor (L) on a substrate carrier (ST), in particular from a substrate carrier (ST) made of paper or plastic or glass or silicon or a quartz or a ceramic, is attached. Batteriesystem nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Schutzschicht gegen aus dem Batteriesystem austretende Gase aufweist und diese Schutzschicht einen Lack und/oder ein Gel und/oder ein Wachs enthält. Battery system according to one of claims 7 to 11, characterized in that the device has a protective layer against emerging from the battery system gases and this protective layer contains a lacquer and / or a gel and / or a wax. Batteriesystem nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dass die Vorrichtung in Kontakt mit der Sicherheitsvorrichtung ausgeführt oder im Bereich eines Entgasungskanals des Batteriesystems angebracht ist.Battery system according to one of claims 7 to 12, that the device is carried out in contact with the safety device or mounted in the region of a degassing channel of the battery system. Verwendung eines Batteriesystems nach einem der Ansprüche 7 bis 13 in einem Fahrzeug, insbesondere in einem Kraftfahrzeug.Use of a battery system according to one of Claims 7 to 13 in a vehicle, in particular in a motor vehicle.
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