DE102014222786A1 - Method and device for leak testing of electrochemical storage devices in the form of batteries or individual battery cells - Google Patents

Method and device for leak testing of electrochemical storage devices in the form of batteries or individual battery cells Download PDF

Info

Publication number
DE102014222786A1
DE102014222786A1 DE102014222786.0A DE102014222786A DE102014222786A1 DE 102014222786 A1 DE102014222786 A1 DE 102014222786A1 DE 102014222786 A DE102014222786 A DE 102014222786A DE 102014222786 A1 DE102014222786 A1 DE 102014222786A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
sensor
gas
flow
housing
sensor signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102014222786.0A
Other languages
German (de)
Inventor
Jan Philipp Schmidt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Priority to DE102014222786.0A priority Critical patent/DE102014222786A1/en
Publication of DE102014222786A1 publication Critical patent/DE102014222786A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61Types of temperature control
    • H01M10/613Cooling or keeping cold
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M3/00Investigating fluid-tightness of structures
    • G01M3/02Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
    • G01M3/04Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point
    • G01M3/20Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using special tracer materials, e.g. dye, fluorescent material, radioactive material
    • G01M3/22Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using special tracer materials, e.g. dye, fluorescent material, radioactive material for pipes, cables or tubes; for pipe joints or seals; for valves; for welds; for containers, e.g. radiators
    • G01M3/226Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using special tracer materials, e.g. dye, fluorescent material, radioactive material for pipes, cables or tubes; for pipe joints or seals; for valves; for welds; for containers, e.g. radiators for containers, e.g. radiators
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625Vehicles
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6561Gases
    • H01M10/6563Gases with forced flow, e.g. by blowers
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00Batteries for particular applications
    • H01M2220/20Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Dichtigkeitsprüfung zumindest eines elektrochemischen Speichers in Form einer Batterie und/oder einer Batterieeinzelzelle, mit einem Gehäuse (100), in dem mindestens ein elektrochemischer Speicher (20) angeordnet werden kann, und das von einer Gasströmung (110) durchströmbar ist, einem ersten Gassensor (120), der stromauf des elektrochemischen Speichers (20) angeordnet ist, und ein erstes Sensorsignal (320) erzeugen kann, mindestens einem zweiten Gassensor (130), der stromab des elektrochemischen Speichers (20) angeordnet ist und ein zweites Sensorsignal (330) erzeugen kann, und einer Auswertevorrichtung (150), die an den ersten Gassensor (120) und den zweiten Gassensor (130) gekoppelt ist und die eingerichtet ist, um das erste Sensorsignal (320) und das zweite Sensorsignal (330) auszuwerten und in Abhängigkeit der Auswertung ein Fehlersignal zu erzeugen sowie ein Verfahren zur Dichtigkeitsprüfung.The invention relates to a device for leak testing at least one electrochemical store in the form of a battery and / or a single battery cell, with a housing (100), in which at least one electrochemical store (20) can be arranged, and which can be flowed through by a gas flow (110) , a first gas sensor (120) disposed upstream of the electrochemical store (20) and capable of generating a first sensor signal (320), at least one second gas sensor (130) disposed downstream of the electrochemical store (20) second sensor signal (330) and an evaluation device (150), which is coupled to the first gas sensor (120) and the second gas sensor (130) and which is adapted to the first sensor signal (320) and the second sensor signal (330 ) and depending on the evaluation to generate an error signal and a method for leak testing.
Figure DE102014222786A1_0001

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Dichtigkeitsprüfung von elektrochemischen Speichern in Form von Batterien bzw. BatterieeinzelzellenThe invention relates to a method and a device for leak testing of electrochemical storage devices in the form of batteries or single battery cells
  • Elektrochemische Speicher können als Batterieeinzelzellen oder als Batterie vorliegen. Bei einer Batterie sind mehrere Einzelzellen miteinander in Reihe und/oder parallel verschaltet. Im Rahmen dieser Anmeldung werden unter dem Begriff Batterie bzw. Batterieeinzelzelle sowohl Primärspeicher, die nur einmal entladen werden können, als auch Sekundärspeicher verstanden, die mehrere Zyklen von Aufladung und Entladung erlauben.Electrochemical stores can be in the form of individual battery cells or as a battery. In a battery, a plurality of individual cells are interconnected in series and / or in parallel. In the context of this application, the term "battery" or "single battery cell" is understood as meaning both primary storages which can be discharged only once and secondary storages which permit a plurality of cycles of charging and discharging.
  • Eine Batteriezelle beinhaltet zwei Elektroden, die in einem Elektrolyt angeordnet sind. Die Batteriezelle ist durch eine Umhüllung nach außen dicht verpackt. Durch Beschädigungen oder Fehlstellen an der Umhüllung oder durch Diffusion kann es zu einem Austritt von Elektrolyt oder von in dem Elektrolyt enthaltenen Komponenten kommen. Solche Undichtigkeiten können zu einem Ausfall der Batteriezelle oder einer Gefährdung der Umgebung führen. Zur Dichtigkeitsprüfung von Batterien bzw. Batterieeinzelzellen sind aus dem Stand der Technik verschiedene Verfahren bekannt.A battery cell includes two electrodes disposed in an electrolyte. The battery cell is tightly packed by a cover to the outside. Damage or defects on the coating or on diffusion may result in the escape of electrolyte or of components contained in the electrolyte. Such leaks can lead to a failure of the battery cell or a threat to the environment. For leak testing of batteries or individual battery cells, various methods are known from the prior art.
  • So schlägt die Druckschrift US 3822585 A ein druckbasiertes Verfahren vor, bei dem die Batteriezellen von innen mit einem Druck beaufschlagt werden und eine eventuelle Undichtigkeit über den Druckabfall bestimmt wird.This is how the publication strikes US 3822585 A a pressure-based method in which the battery cells are pressurized from the inside and a possible leak is determined by the pressure drop.
  • Aus der Druckschrift EP 0482422 A2 ist ein weiteres druckbasiertes Verfahren bekannt, bei dem die Zellen mittels Druckluft mit einem vordefinierten Druck beaufschlagt werden. Der gemessene Druckabfall wird für jede Zelle anhand von Referenzwerten ausgewertet zur Bestimmung eventueller Undichtigkeiten.From the publication EP 0482422 A2 Another pressure-based method is known in which the cells are acted upon by compressed air with a predefined pressure. The measured pressure drop is evaluated for each cell using reference values to determine any leaks.
  • Die Druckschrift JPH09115555 zeigt ein Verfahren, bei dem eine Batteriezelle in einem luftdichten Behälter platziert wird. Der Behälter wird anschließend evakuiert. Anhand einer nachfolgenden Druckänderung im Behälter wird beurteilt, ob die Batteriezelle undicht ist oder nicht.The publication JPH09115555 shows a method in which a battery cell is placed in an airtight container. The container is then evacuated. Based on a subsequent pressure change in the container is judged whether the battery cell is leaking or not.
  • In der Druckschrift EP 1437585 A2 wir die Dichtigkeit einer Batteriezelle mit flexiblem Gehäuse (sogenannte Pouch-Zelle) daran beurteilt, ob sich die Dicke des Zellgehäuses unter Druck bzw. Unterdruck verändert.In the publication EP 1437585 A2 We assess the tightness of a battery cell with a flexible housing (so-called pouch cell) on whether the thickness of the cell housing changes under pressure or negative pressure.
  • Nachteilig an den druckbasierten Systemen ist, dass diese eine gewisse Mindestöffnung in der Zellwand benötigen, damit eine Undichtigkeit feststellbar ist. Eine auf Diffusionseffekte zurückzuführende Undichtigkeit kann nicht detektiert werden. Weiterhin ist bei den druckbasierten Methoden, welche ein unter Druck stehendes Fluid in die Zelle einleiten, sicherzustellen, dass dieses die galvanischen Elemente nicht beschädigt. Zudem wird die Zelle nicht im endgültigen Zustand vermessen, da die Elektrolytbefüllung und Versiegelung erst anschließend erfolgt.A disadvantage of the pressure-based systems is that they require a certain minimum opening in the cell wall so that a leak can be detected. A leak due to diffusion effects can not be detected. Furthermore, in the pressure-based methods which introduce a pressurized fluid into the cell, it must be ensured that it does not damage the galvanic elements. In addition, the cell is not measured in the final state, since the electrolyte filling and sealing takes place only afterwards.
  • Eine weitere Möglichkeit zur Bestimmung von Undichtigkeiten besteht in der Messung des Austritts eines Gases aus einer Zelle mittels Massenspektroskopie. Nachteilig sind hieran die hohen Kosten und der große Zeitaufwand.Another way to determine leaks is to measure the exit of a gas from a cell using mass spectrometry. The disadvantage of this is the high cost and the large amount of time.
  • Ein weiteres Verfahren zur Dichtheitsprüfung von Batterien ist aus der Druckschrift DE 10 2011 016 526 A1 bekannt. Hierbei wird eine Batterie bzw. Speicherzelle in einem Behälter angeordnet. Mit einem Metalloxid-Sensor wird die Gaskonzentration im Behälter gemessen. Eventuelle Undichtigkeiten lassen sich so erkennen. Nachteilig ist hieran, dass Metalloxid-Sensoren nur eine geringe Selektivität aufweisen und auf eine Vielzahl von Stoffen mit einer Signalveränderung reagieren. Auch kann keine quantitative Aussage zu der Undichtigkeit getroffen werden. Weiterhin eignet sich das Verfahren nicht zur Überwachung von luftgekühlten Batterien.Another method for leak testing of batteries is from the document DE 10 2011 016 526 A1 known. In this case, a battery or storage cell is arranged in a container. With a metal oxide sensor, the gas concentration in the container is measured. Any leaks can be identified. The disadvantage here is that metal oxide sensors have only a low selectivity and react to a variety of substances with a signal change. Also, no quantitative statement can be made about the leak. Furthermore, the method is not suitable for monitoring air-cooled batteries.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Dichtigkeitsprüfung von elektrochemischen Speichern anzugeben, das hinsichtlich der Bestimmbarkeit von Undichtigkeiten verbessert ist.It is therefore an object of the invention to provide an apparatus and a method for leak testing of electrochemical storage, which is improved in terms of the determinability of leaks.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung nach Patentanspruch 1 und ein Verfahren nach Patentanspruch 8. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.This object is achieved by a device according to claim 1 and a method according to claim 8. Further advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims.
  • Eine Vorrichtung zur Dichtigkeitsprüfung zumindest eines elektrochemischen Speichers in Form einer Batteriezelle oder einer Batterie beinhaltet ein Gehäuse, in dem mindestens ein elektrochemischer Speicher angeordnet werden kann, und das von einer Gasströmung durchströmbar ist, einen ersten Gassensor, der stromauf des elektrochemischen Speichers angeordnet ist und der ein erstes Sensorsignal erzeugen kann, mindestens einen zweiten Gassensor, der stromab des elektrochemischen Speichers angeordnet ist und der ein zweites Sensorsignal erzeugen kann, und eine Auswertevorrichtung, die an den ersten Gassensor und den zweiten Gassensor gekoppelt ist und die eingerichtet ist, um das erste und zweite Sensorsignal auszuwerten und in Abhängigkeit der Auswertung ein Fehlersignal zu erzeugen.A device for leak testing at least one electrochemical storage in the form of a battery cell or a battery includes a housing in which at least one electrochemical storage can be arranged, and which is flowed through by a gas flow, a first gas sensor disposed upstream of the electrochemical storage and the may generate a first sensor signal, at least one second gas sensor disposed downstream of the electrochemical store and capable of generating a second sensor signal, and an evaluation device coupled to the first gas sensor and the second gas sensor and configured to sense the first and second gas sensors evaluate second sensor signal and generate an error signal depending on the evaluation.
  • Diese Vorrichtung ermöglicht eine höhere Genauigkeit bei der Bestimmung von Undichtigkeiten. Durch die Anordnung der Gassensoren stromauf bzw. stromab des elektrochemischen Speichers können Signalanteile, die nicht auf eine Undichtigkeit beruhen, nunmehr erkannt und eliminiert werden. Zudem sind nun quantitative Aussagen zum Ausmaß der Undichtigkeit möglich. Das Gehäuse muss nicht mehr gasdicht ausgeführt sein, so dass sich die Vorrichtung auch zum Testen von luftgekühlten elektrochemischen Speichern während des Betriebs eignet. This device allows a higher accuracy in the determination of leaks. The arrangement of the gas sensors upstream or downstream of the electrochemical storage signal components that are not based on a leak, can now be detected and eliminated. In addition, quantitative statements on the extent of the leak are now possible. The housing no longer has to be gas-tight so that the device is also suitable for testing air-cooled electrochemical storage during operation.
  • Das Gehäuse dient zur Aufnahme des elektrochemischen Speichers und ermöglicht das Umströmen des Speichers mit der Gasströmung. Das Gehäuse umschließt den elektrochemischen Speicher und kann z. B. mit einem Gehäusedeckel verschlossen sein. Zur Durchführung der Gasströmung weist das Gehäuse zumindest eine Strömungs-Eintrittsöffnung und eine Strömungs-Austrittsöffnung auf. Die Strömungs-Eintrittsöffnung und die Strömungs-Austrittsöffnung sind zur besseren Umströmung des elektrochemischen Speichers vorzugsweise auf gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses ausgebildet.The housing is used to hold the electrochemical storage and allows the flow around the memory with the gas flow. The housing encloses the electrochemical storage and can, for. B. closed with a housing cover. For carrying out the gas flow, the housing has at least one flow inlet opening and one flow outlet opening. The flow inlet opening and the flow outlet opening are preferably formed on opposite sides of the housing for better flow around the electrochemical storage.
  • Die Gasströmung beinhaltet vorzugsweise Luft, z. B. Umgebungsluft des Gehäuses.The gas flow preferably includes air, e.g. B. ambient air of the housing.
  • Der erste und zweite Gassensor sind sensitiv für Bestandteile des Elektrolyts in dem elektrochemischen Speicher, wie z. B. VOCs (flüchtige organische Verbindungen). Der erste und zweite Gassensor sind vorzugsweise baugleich. In einer bevorzugten Ausgestaltung sind der erste Gassensor und der zweite Gassensor chemo-resistive Sensoren, wie z. B. Metalloxid-Halbleitersensoren. Bei diesem Sensortyp ändert sich die Leitfähigkeit der reaktiven Halbleiterschicht des Sensors durch Adsorption oxidierender bzw. reduzierender Gase. Der daraus resultierende veränderte Widerstand erlaubt eine direkte Bestimmung der Konzentration der Gases.The first and second gas sensors are sensitive to constituents of the electrolyte in the electrochemical storage, such. B. VOCs (Volatile Organic Compounds). The first and second gas sensors are preferably identical. In a preferred embodiment, the first gas sensor and the second gas sensor are chemo-resistive sensors, such. B. metal oxide semiconductor sensors. In this type of sensor, the conductivity of the reactive semiconductor layer of the sensor changes by adsorption of oxidizing or reducing gases. The resulting altered resistance allows a direct determination of the concentration of the gases.
  • Das erste Sensorsignal ist ein Maß für die Konzentration von zu detektierenden Gasen in dem zuströmenden Gasstrom. Es liefert Aufschluss darüber, ob die dem Behälter zugeführte Gasströmung bereits vorbelastet ist, d. h. bereits eine messbare Konzentration von zu detektierenden Stoffen enthält. Das zweite Sensorsignal bildet die Gaskonzentration in der Gasströmung nach Kontakt mit dem elektrochemischen Speicher ab.The first sensor signal is a measure of the concentration of gases to be detected in the inflowing gas stream. It provides information on whether the gas flow supplied to the container is already preloaded, d. H. already contains a measurable concentration of substances to be detected. The second sensor signal depicts the gas concentration in the gas flow after contact with the electrochemical storage.
  • Die Auswertevorrichtung empfängt das erste und zweite Sensorsignal und kann drahtlos an die Gassensoren gekoppelt sein oder über Leitungen mit den Gassensoren verbunden sein. Die Auswertevorrichtung verarbeitet die Sensordaten und wertet diese insbesondere hinsichtlich eines Konzentrationsunterschieds vor und hinter dem elektrochemischen Speicher aus. Die Auswertung kann insbesondere die Bestimmung eines Differenzsignals von erstem und zweitem Sensorsignal beinhalten und/oder eine Kreuzkorrelation von erstem und zweitem Sensorsignal. Die Auswertevorrichtung kann z. B. ein Datenverarbeitungsgerät mit Speichereinheit sein, wie z. B. ein Computer.The evaluation device receives the first and second sensor signals and may be wirelessly coupled to the gas sensors or connected via lines to the gas sensors. The evaluation device processes the sensor data and evaluates it in particular with regard to a concentration difference in front of and behind the electrochemical storage. The evaluation may in particular include the determination of a difference signal of the first and second sensor signals and / or a cross-correlation of the first and second sensor signals. The evaluation can z. B. be a data processing device with storage unit such. A computer.
  • Ergibt die Auswertung das Vorliegen einer Undichtigkeit, z. B. durch Erreichen eines vorgegebenen Wertes oder Über- oder Unterschreiten eines Grenzwertes, kann von der Auswertevorrichtung ein Signal generiert werden, dass z. B. den elektrochemischen Speicher als undicht klassifiziert oder ein Alarmsignal auslöst, wie z. B. eine akustische oder optische Warnung.If the evaluation shows the presence of a leak, for. B. by reaching a predetermined value or exceeding or falling below a limit value, a signal can be generated by the evaluation that z. B. classifies the electrochemical storage as leaky or triggers an alarm signal, such. As an audible or visual warning.
  • Eine gute Messgenauigkeit wird in einer Ausgestaltung dadurch erreicht, dass der erste Gassensor im Bereich der Strömungs-Eintrittsöffnung angeordnet ist und der zweite Gassensor im Bereich der Strömungs-Austrittsöffnung angeordnet ist.A good measurement accuracy is achieved in one embodiment in that the first gas sensor is arranged in the region of the flow inlet opening and the second gas sensor is arranged in the region of the flow outlet opening.
  • Die Vorrichtung eignet sich zur Überprüfung von Batterien bzw. Batterieeinzelzellen während der Produktion oder während der Lagerung. In einer Ausgestaltung ist der elektrochemische Speicher an einen Verbraucher angeschlossen, wodurch eine Überprüfung auch während der Nutzung des elektrochemischen Speichers möglich ist. Der Verbraucher ist insbesondere ein Verbraucher in einem Kraftfahrzeug, vorzugsweise in einem Elektro- oder Hybridfahrzeug.The device is suitable for checking batteries or individual battery cells during production or during storage. In one embodiment, the electrochemical storage is connected to a consumer, whereby a check is possible even during the use of the electrochemical storage. The consumer is in particular a consumer in a motor vehicle, preferably in an electric or hybrid vehicle.
  • Die Gasströmung beinhaltet vorzugsweise Luft, z. B. Umgebungsluft des Gehäuses.The gas flow preferably includes air, e.g. B. ambient air of the housing.
  • Zur Ausbildung einer erzwungenen Durchströmung des Behälters kann die Vorrichtung eine Fördervorrichtung beinhalten zur Erzeugung der das Gehäuse durchströmenden Gasströmung. Die Fördervorrichtung kann z. B. ein Ventilator, eine Pumpe oder eine andere zur Erzeugung der Gasströmung geeignete Vorrichtung sein. Die Fördervorrichtung ist vorzugsweise über einen Kanal mit dem Gehäuse verbunden. Es kann eine drückende Fördervorrichtung stromauf des Gehäuses oder eine saugende Fördervorrichtung stromab des Gehäuses vorgesehen sein. Die Fördervorrichtung erlaubt eine individuelle Anpassung des Volumenstroms bzw. der Strömungsgeschwindigkeit, beispielsweise zur Erhöhung der Messgenauigkeit bei erkannter Leckage.To form a forced flow through the container, the device may include a conveying device for generating the gas flow flowing through the housing. The conveyor may, for. B. a fan, a pump or other suitable for generating the gas flow device. The conveying device is preferably connected to the housing via a channel. There may be a pushing conveyor upstream of the housing or a suction conveyor downstream of the housing. The delivery device allows an individual adjustment of the volume flow or the flow velocity, for example, to increase the accuracy of measurement in case of detected leakage.
  • Indem in einer Ausgestaltung die Fördervorrichtung Teil einer Batteriekühlvorrichtung ist, ist eine gute Integrierbarkeit in bestehende Fahrzeugkonzepte gegeben. Die Batteriekühlvorrichtung kann z. B. ein Klimagerät mit einem Ventilator umfassen, mit der ein klimatisierter Luftstrom über die Batterie geführt wird. Eine zusätzliche Durchströmung des Gehäuses kann entfallen, indem der klimatisierte Luftstrom an den Sensoren vorbeigeleitet wird.In one embodiment, the conveyor device is part of a battery cooling device, a good integration into existing vehicle concepts is given. The battery cooling device may, for. B. include an air conditioner with a fan, with a conditioned air flow is passed through the battery. An additional flow through the Housing can be omitted by the conditioned air flow is guided past the sensors.
  • Zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit bzw. des Volumenstroms kann die Vorrichtung weiterhin ein Anemometer im Strömungsweg der Gasströmung aufweisen, das an die Auswertevorrichtung gekoppelt ist. Bei genügend starker Variation des ersten Sensorsignals kann die Durchflussgeschwindigkeit auch durch Korrelation des zweiten Sensorsignals bestimmt werden.To determine the flow velocity or the volume flow, the device may further comprise an anemometer in the flow path of the gas flow, which is coupled to the evaluation device. With sufficiently strong variation of the first sensor signal, the flow rate can also be determined by correlation of the second sensor signal.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Dichtigkeitsprüfung zumindest eines elektrochemischen Speichers in Form einer Batterie oder einer Batterieeinzelzelle, der in einem Gehäuse angeordnet ist, wird das Gehäuse mit einer Gasströmung durchströmt, so dass die Gasströmung an dem elektrochemischen Speicher vorbeiströmt. Ein erstes Sensorsignal wird erfasst, das abhängig ist von einer Gaskonzentration in der Gasströmung stromauf des elektrochemischen Speichers, und zumindest ein zweites Sensorsignal wird erfasst, das abhängig ist von einer Gaskonzentration in der Gasströmung stromab des elektrochemischen Speichers. Das erste Sensorsignal und das zumindest eine zweite Sensorsignal werden ausgewertet und es wird ein Fehlersignal in Abhängigkeit der Auswertung erzeugt.In the inventive method for leak testing at least one electrochemical storage in the form of a battery or a single battery cell, which is arranged in a housing, the housing is flowed through with a gas flow, so that the gas flow past the electrochemical storage. A first sensor signal is detected, which is dependent on a gas concentration in the gas flow upstream of the electrochemical storage, and at least a second sensor signal is detected, which is dependent on a gas concentration in the gas flow downstream of the electrochemical storage. The first sensor signal and the at least one second sensor signal are evaluated and an error signal is generated as a function of the evaluation.
  • Dieses Verfahren ermöglicht eine genaue Analyse der Dichtigkeit des elektrochemischen Speichers. Der Einfluss von Stoffen, die unabhängig vom Eintritt einer Undichtigkeit in dem Gasgemisch enthalten sind, lässt sich eliminieren. Solche Stoffe können z. B. aufgrund von vorausfahrenden Fahrzeugen oder durch Verunreinigung in der Umgebung der Batterie vorliegen. Eine hohe Selektivität der Sensoren ist nicht erforderlich, vielmehr können auch breitbandige Sensoren verwendet werden. Anteile in den Sensorsignale, die nicht auf eine Undichtigkeit zurückzuführen sind, können erkannt werden und bei der Bewertung der Dichtigkeit unberücksichtigt bleiben. Somit lassen sich preiswerte Gassensoren mit nur geringer Selektivität einsetzen. Darüber hinaus verhindert das Durchströmen des Gehäuses, dass die Gassensoren, insbesondere der stromab des elektrochemischen Speichers angeordnete Gassensor, verblockt.This method allows a precise analysis of the tightness of the electrochemical storage. The influence of substances that are contained in the gas mixture independently of the occurrence of a leak can be eliminated. Such substances may, for. B. due to preceding vehicles or pollution in the environment of the battery. A high selectivity of the sensors is not required, but also broadband sensors can be used. Proportions in the sensor signals that are not due to a leak can be detected and disregarded in the assessment of the tightness. Thus, inexpensive gas sensors can be used with only low selectivity. In addition, the flow through the housing prevents the gas sensors, in particular the gas sensor arranged downstream of the electrochemical accumulator, from becoming blocked.
  • Die Gasströmung, die durch den Behälter geleitet wird, ist vorzugsweise eine Luftströmung. Die Luft kann weitere Bestandteile aus der Umgebung enthalten, wie z. B. Abgasrückstände oder chemische Ausdünstungen.The gas flow which is passed through the container is preferably an air flow. The air may contain other components of the environment, such as. As exhaust residues or chemical emissions.
  • Das Verfahren kann z. B. kontinuierlich über einen vorgegebenen Zeitraum oder in vorgegebenen Intervallen durchgeführt werden.The method may, for. B. be carried out continuously over a predetermined period or at predetermined intervals.
  • In einer Ausgestaltung erfolgt die Auswertung der Sensorsignale, indem aus dem ersten Sensorsignal und dem zweiten Sensorsignal ein Differenzsignal gebildet wird. Auch können das erste und zweite Sensorsignal in einer weiteren Ausgestaltung mittels Kreuzkorrelation ausgewertet werden. Die Bildung eines Differenzsignals kann zusätzlich erfolgen. Die so ermittelten Auswerteergebnisse liefern eine Aussage über eine vorhandene Undichtigkeit am elektrochemischen Speicher und ermöglichen zudem eine quantitative Analyse der Undichtigkeit. Das Auswerteergebnis kann z. B. mit Referenzwerten verglichen werden, um zu bestimmen, ob eine undichte Zelle vorliegt.In one embodiment, the evaluation of the sensor signals takes place in that a difference signal is formed from the first sensor signal and the second sensor signal. Also, the first and second sensor signals can be evaluated in a further embodiment by means of cross-correlation. The formation of a difference signal can additionally take place. The evaluation results determined in this way provide information about an existing leak in the electrochemical store and also allow a quantitative analysis of the leak. The evaluation result can be z. With reference values to determine if a leaky cell is present.
  • In einer Ausgestaltung wird zur Quantifizierung einer Undichtigkeit und zur weiteren Analyse der Sensordaten die Strömungsgeschwindigkeit der Gasströmung gemessen und in die Auswertung einbezogen.In one embodiment, the flow velocity of the gas flow is measured and included in the evaluation for quantifying a leak and for further analysis of the sensor data.
  • Das Verfahren ermöglicht eine Überprüfung von elektrochemischen Speichern während der Produktion und während einer Lagerung. Zusätzlich ist eine Kontrolle von elektrochemischen Speichern während des Betriebs möglich. Hierzu kann die in dem Gehäuse angeordnete Batterie und/oder Batteriezelle in einer weiteren Ausgestaltung an einen Verbraucher angeschlossen sein, z. B. kann sie innerhalb eines Fahrzeugs als Starterbatterie oder Antriebsbatterie verwendet werden. Gefährliche Situationen aufgrund einer Undichtigkeit der Batterie lassen sich somit frühzeitig erkennen bzw. vermeiden.The method allows verification of electrochemical stores during production and during storage. In addition, control of electrochemical storage during operation is possible. For this purpose, arranged in the housing battery and / or battery cell may be connected in a further embodiment to a consumer, for. B. it can be used within a vehicle as a starter battery or drive battery. Dangerous situations due to a leak in the battery can thus be detected or avoided at an early stage.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung wird die Durchströmung des Gehäuses mittels einer Fördervorrichtung erzwungen. Die Parameter der Durchströmung, wie z. B. Volumenstrom oder Geschwindigkeit, lassen sich somit regulieren. Wenn das Gehäuse in einem Fahrzeug eingebaut ist, so kann die Durchströmung des Gehäuses alternativ auch durch den Fahrtwind erfolgen.In a preferred embodiment, the flow through the housing is forced by means of a conveying device. The parameters of the flow, such. As volume flow or speed, can thus regulate. If the housing is installed in a vehicle, so the flow through the housing can alternatively be done by the wind.
  • Bei luftgekühlten Batterien lässt sich das Verfahren besonders einfach in das bestehende Fahrzeugkonzept integrieren, indem die Durchströmung des Gehäuses durch den zur Batterie-Kühlung vorgesehenen Luftstrom erfolgt.In the case of air-cooled batteries, the method can be integrated particularly easily into the existing vehicle concept in that the flow through the housing takes place through the air flow intended for battery cooling.
  • Die Vorrichtung und das Verfahren eignen sich insbesondere zur Dichtigkeitsprüfung von Lithiumionen-Akkumulatoren, können bei geeigneter Wahl der Gassensoren jedoch auch für andere Arten von Batterien verwendet werden, wie z. B. Blei-Säure Batterien.The device and the method are particularly suitable for leak testing of lithium ion batteries, but can also be used for other types of batteries with a suitable choice of gas sensors, such as. B. lead-acid batteries.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das Verfahren bieten Vorteile durch die geringen Kosten für die Gassensoren. Die Überprüfung der Dichtigkeit umfasst nun auch mögliche Diffusion. Zudem kann die Dichtigkeit der Zellen nach dem kompletten Zusammenbau überprüft werden, somit im Auslieferungszustand. Die Überprüfung kann somit auch beim Kunden und während des Betriebs der Batterie erfolgen. Das Verfahren kann auch auf größere Gebinde angewandt werden. Es können mehrere Zellen gleichzeitig überprüft werden und der Durchsatz kann gesteigert werden.The device according to the invention and the method offer advantages due to the low cost of the gas sensors. The verification of tightness now also includes possible diffusion. moreover The tightness of the cells can be checked after complete assembly, thus in the delivery condition. The check can thus be carried out at the customer and during operation of the battery. The method can also be applied to larger containers. Multiple cells can be checked simultaneously and throughput can be increased.
  • Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele. Sofern in dieser Anmeldung der Begriff ”kann” verwendet wird, handelt es sich sowohl um die technische Möglichkeit als auch um die tatsächliche technische Umsetzung.The above-described characteristics, features, and advantages of this invention, as well as the manner in which they are achieved, will become clearer and more clearly understood in connection with the following description of the embodiments. If the term "can" is used in this application, it is both the technical possibility and the actual technical implementation.
  • Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele an Hand der beiliegenden Zeichnungen erläutert. Darin zeigen:Embodiments will be explained below with reference to the accompanying drawings. Show:
  • 1 eine Prinzipdarstellung einer Vorrichtung zur Dichtigkeitsprüfung von elektrochemischen Speichern entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfindung 1 a schematic diagram of a device for leak testing of electrochemical storage according to an embodiment of the invention
  • 2 eine Prinzipdarstellung einer Vorrichtung zur Dichtigkeitsprüfung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel 2 a schematic diagram of a device for leak testing according to a second embodiment
  • 3 zeigt einen beispielhaften Verlauf von erstem und zweitem Sensorsignal über die Zeit. 3 shows an exemplary course of first and second sensor signal over time.
  • Eine Vorrichtung 10 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel umfasst ein Gehäuse 100, in dem ein elektrochemischer Speicher 20 in Form einer Batterie aufgenommen ist. Die Batterie umfasst sechszehn in Reihe geschaltete Batterieeinzelzellen 200, von denen aus Gründen der Anschaulichkeit nur fünf dargestellt sind. Jedoch kann das Gehäuse 100 auch eine Batterie mit anderer Zellenzahl und/oder -verschaltung oder nur eine Batterieeinzelzelle 200 enthalten. Die Pole der Batterie können über (nicht dargestellte) Leitungen mit einem (nicht dargestellten) Verbraucher außerhalb des Gehäuses 100 verbunden sein.A device 10 According to a first embodiment comprises a housing 100 in which an electrochemical storage 20 is received in the form of a battery. The battery comprises sixteen series-connected battery cells 200 of which, for reasons of clarity, only five are shown. However, the housing can 100 also a battery with a different cell number and / or connection or only a single battery cell 200 contain. The poles of the battery can via lines (not shown) with a consumer (not shown) outside the housing 100 be connected.
  • Das Gehäuse 100 umschließt die Batterie. Das Gehäuse 100 weist vorzugsweise einen Deckel auf zur leichteren Positionierung der Batterie 20. Das Gehäuse 100 weist eine Strömungs-Eintrittsöffnung 102 und eine Strömungs-Austrittsöffnung 104 auf und kann durch diese von einer Gasströmung 110 durchströmt werden. Die Gasströmung 110 in Form eines Luftstroms durchströmt das Gehäuse 100 von einer Seite zur gegenüberliegenden Seite und überströmt dabei den elektrochemischen Speicher 20. Vorzugsweise ist die Strömungs-Eintrittsöffnung 102 in einer Seitenwand des Gehäuses 100 ausgebildet und die Strömungs-Austrittsöffnung 104 ist in einer gegenüberliegenden Seitenwand des Gehäuses 100 ausgebildet.The housing 100 encloses the battery. The housing 100 preferably has a lid for easier positioning of the battery 20 , The housing 100 has a flow inlet opening 102 and a flow outlet 104 up and through this by a gas flow 110 be flowed through. The gas flow 110 in the form of an air stream flows through the housing 100 from one side to the opposite side and overflows the electrochemical storage 20 , Preferably, the flow inlet opening 102 in a side wall of the housing 100 formed and the flow outlet opening 104 is in an opposite side wall of the housing 100 educated.
  • Ein erster Gassensor 120 in Form eines Metalloxid-Sensors ist stromauf der Batterie 20 im Bereich der Strömungs-Eintrittsöffnung 102 angeordnet. Ein zweiter Gassensor 130 in Form eines Metalloxid-Sensors ist stromab der Batterie 20 im Bereich der Strömungs-Austrittsöffnung 104 angeordnet. Die Gassensoren 120 und 130 sind baugleiche Sensoren. Die Gassensoren sind sensitiv für Bestandteile des Elektrolyts der Batterie 20. Gelangen solche Bestandteile an die Sensorhalbleiterschicht, so ändert sich der Widerstand des SensorsA first gas sensor 120 in the form of a metal oxide sensor is upstream of the battery 20 in the area of the flow inlet opening 102 arranged. A second gas sensor 130 in the form of a metal oxide sensor is downstream of the battery 20 in the area of the flow outlet opening 104 arranged. The gas sensors 120 and 130 are identical sensors. The gas sensors are sensitive to components of the electrolyte of the battery 20 , When such components reach the sensor semiconductor layer, the resistance of the sensor changes
  • Die das Gehäuse durchströmende Gasströmung wird zunächst an dem ersten Sensor 120 vorbeigeleitet, strömt dann am elektrochemischen Speicher 20 vorbei und wird anschließend am zweiten Sensor 130 vorbeigeleitet.The gas flow flowing through the housing is first at the first sensor 120 passed by, then flows to the electrochemical storage 20 over and then at the second sensor 130 bypasses.
  • Wenn der elektrochemische Speicher 20 eine Undichtigkeit oder eine erhöhte Diffusion von Elektrolytbestandteilen durch seine Umhüllung aufweist, so gelangen Elektrolytbestandteile, wie z. B. VOC in die Luft im Gehäuse 100. Diese Verunreinigungen werden mit der Gasströmung 110 mittransportiert. Sie gelangen zu dem zweiten Gassensor 130, wo sie detektiert werden und das zweite Sensorsignal verändern. Da die Gasströmung 110, bevor sie an der Batterie 20 vorbeigeführt wurde, bereits an dem ersten Sensor 120 vorbeigeleitet wurde, liegen nun zwei Sensorsignale vor. Das erste und zweite Sensorsignal werden an eine Auswertevorrichtung 140 übermittelt, die mittels Leitungen 122 und 132 mit dem ersten bzw. zweiten Gassensor 120 bzw. 130 verbunden ist. Die Auswertevorrichtung 140 wertet die Signale hinsichtlich einer Zunahme der Konzentration der detektierbaren Gase in der Gasströmung aus.When the electrochemical storage 20 has a leak or increased diffusion of electrolyte components through its enclosure, so get electrolyte components such. B. VOC into the air in the housing 100 , These impurities are combined with the gas flow 110 transported. You get to the second gas sensor 130 where they are detected and change the second sensor signal. Because the gas flow 110 before going to the battery 20 was passed already at the first sensor 120 has been passed, now there are two sensor signals. The first and second sensor signals are sent to an evaluation device 140 transmitted by lines 122 and 132 with the first and second gas sensor 120 respectively. 130 connected is. The evaluation device 140 evaluates the signals for an increase in the concentration of detectable gases in the gas flow.
  • Optional weist die Vorrichtung 10 ein thermoelektrisches Anemometer 150 auf, mit dem die Fließgeschwindigkeit der Gasströmung durch den Behälter und damit der Volumenstrom bestimmbar ist. Das Anemometer 150 ist gemäß 1 in dem Gehäuse 100 benachbart zum ersten Sensor 110 angeordnet, kann alternativ jedoch auch benachbart zum zweiten Sensor 120 angeordnet sein (nicht dargestellt). Das Anemometer 150 ist über eine Leitung 152 mit der Auswerteeinheit 140 verbunden.Optionally, the device has 10 a thermoelectric anemometer 150 on, with which the flow rate of the gas flow through the container and thus the flow rate can be determined. The anemometer 150 is according to 1 in the case 100 adjacent to the first sensor 110 but may alternatively be adjacent to the second sensor 120 be arranged (not shown). The anemometer 150 is over a line 152 with the evaluation unit 140 connected.
  • 2 zeigt eine Vorrichtung zur Dichtigkeitsmessung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Gleiche Komponenten sind mit gleichen Bezugszeichen versehen und zur Vermeidung einer Wiederholung nicht erneut beschrieben. Zur Erzielung einer steuerbaren Durchströmung weist die Vorrichtung 10A zusätzlich zu den mit Bezug auf die 1 beschriebenen Komponenten eine Fördervorrichtung 160 in Form eines Ventilators auf. Der Ventilator 160 ist stromauf des Gehäuses 100 angeordnet und fördert Luft über einen nicht dargestellten Luftkanal als Gasströmung 110 zum ersten Sensor 120 bzw. optionalen Anemometer 140 und weiter durch die Strömungs-Eintrittsöffnung 102 in das Gehäuse 100. An der Strömungs-Austrittsöffnung 104 verlässt die Gasströmung das Gehäuse und wird an dem zweiten Sensor 130 vorbeigeführt. 2 shows a device for leakage measurement according to a second embodiment of the invention. The same components are provided with the same reference numerals and not described again to avoid repetition. To achieve a controllable flow, the device 10A in addition to with regard to the 1 components described a conveyor 160 in the form of a fan. The ventilator 160 is upstream of the housing 100 arranged and conveys air via an air duct, not shown, as a gas flow 110 to the first sensor 120 or optional anemometer 140 and further through the flow inlet 102 in the case 100 , At the flow outlet opening 104 the gas flow leaves the housing and becomes on the second sensor 130 past.
  • 3 zeigt einen beispielhaften Verlauf von erstem und zweitem Sensorsignal für einen Anwendungsfall, bei dem die zugeführte Luft mit detektierbaren Gasen belastet wird und eine Undichtigkeit im elektrochemischen Speicher auftritt. 3 shows an exemplary course of first and second sensor signal for an application in which the supplied air is loaded with detectable gases and a leak in the electrochemical storage occurs.
  • Dem Gehäuse 100 wird ein Gasstrom in Form von Zuluft aus der Umgebung des Gehäuses zugeführt. Solange die Zuluft frei von detektierbaren Gasen ist, weist das erste Sensorsignal 320 einen Ausgangswert S0 auf. Zum Zeitpunkt t1 tritt eine Störung von außen auf, d. h. der zugeführte Luftstrom 110 ist bereits mit Gasen vorbelastet, für die der erste Sensor 120 sensitiv ist, z. B. durch die Abgase eines vorausfahrenden Fahrzeugs oder durch in der Luft enthaltene Lösungsmittel o. ä. Die Störung wird von dem ersten Sensor 110 detektiert und bewirkt einen Anstieg des ersten Sensorsignals 320 auf einen Wert S1. Zum Zeitpunkt t2 verschwindet die Störung von außen, die zugeführte Luft ist wieder frei von detektierbaren Gasen. Daraufhin sinkt der Wert des ersten Sensorsignals 320 zurück auf den Ausgangswert S0.The case 100 a gas flow in the form of supply air from the environment of the housing is supplied. As long as the supply air is free of detectable gases, the first sensor signal points 320 an initial value S0. At time t1, a disturbance occurs from the outside, ie the supplied air flow 110 is already biased with gases for which the first sensor 120 is sensitive, z. B. by the exhaust gases of a vehicle ahead or by airborne solvent o. Ä. The fault is from the first sensor 110 detects and causes an increase of the first sensor signal 320 to a value S1. At time t2, the disturbance disappears from the outside, the supplied air is again free of detectable gases. As a result, the value of the first sensor signal decreases 320 back to the initial value S0.
  • Das zweite Sensorsignal 330 weist zu Beginn der Messung ebenfalls den Ausgangswert S0 auf und steigt aufgrund der äußeren Störung ebenfalls auf den Wert S1 an. Da der zweite Sensor 130 stromab des ersten Sensors 120 angeordnet ist, findet der Anstieg des zweiten Sensorsignals 330 zeitversetzt zum ersten Sensorsignal 320 statt, siehe Zeitpunkt t3. Zusätzlich tritt nun zum Zeitpunkt t2 eine Undichtigkeit an dem elektrochemischen Speicher 20 im Gehäuse 100 auf. Die austretenden Gase werden von dem zweiten Sensor 130 detektiert, das zweite Sensorsignal 330 steigt auf den Wert S2 an. Mit Verschwinden der Störung von außen, sinkt das zweite Sensorsignal 330 auf den Wert S3 ab.The second sensor signal 330 also has the output value S0 at the beginning of the measurement and also increases to the value S1 due to the external disturbance. Because the second sensor 130 downstream of the first sensor 120 is arranged, finds the rise of the second sensor signal 330 delayed in time to the first sensor signal 320 instead, see time t3. In addition, a leak occurs at the time t2 at the electrochemical storage 20 in the case 100 on. The escaping gases are from the second sensor 130 detected, the second sensor signal 330 increases to the value S2. With disappearance of the disturbance from the outside, the second sensor signal decreases 330 to the value S3.
  • Das erste Sensorsignal 320 wird durch die Undichtigkeit des elektrochemischen Speichers 20 nicht verändert. Das erste Sensorsignal 320 kann verwendet werden, um äußere Störungen zu detektieren und bei der Auswertung zu eliminieren. Durch Bildung eines Differenzsignals zwischen erstem und zweitem Sensorsignal ist es z. B. möglich, die Signaländerung von denjenigen Anteilen zu befreien, die auf die Störung zurückgehen. Somit kann die tatsächlich durch die Undichtigkeit verursachte Signaländerung erhalten werden. Eine quantitative Analyse der Unidchtigkeit wird möglich. Die Sensorsignale 320, 330 können auch mittels Kreuzkorrelation ausgewertet werden, um z. B. den Zeitversatzes zwischen dem ersten und zweiten Sensorsignal zu eliminieren.The first sensor signal 320 is due to the leakage of the electrochemical store 20 not changed. The first sensor signal 320 can be used to detect external disturbances and eliminate them during evaluation. By forming a difference signal between the first and second sensor signal, it is z. Example, possible to free the signal change of those shares, which go back to the disorder. Thus, the signal change actually caused by the leak can be obtained. A quantitative analysis of immunity is possible. The sensor signals 320 . 330 can also be evaluated by cross-correlation to z. B. to eliminate the time offset between the first and second sensor signal.
  • Die Ausführungsbeispiele sind nicht maßstabsgetreu und nicht beschränkend. Abwandlungen im Rahmen des fachmännischen Handelns sind möglich.The embodiments are not to scale and are not restrictive. Modifications in the context of expert action are possible.
  • BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
  • 10, 10A10, 10A
    Vorrichtung zur DichtigkeitsprüfungDevice for leak testing
    100100
    Gehäusecasing
    102102
    Strömungs-EintrittsöffnungFlow inlet opening
    104104
    Strömungs-AustrittsöffnungFlow outlet opening
    110110
    Gasströmunggas flow
    120, 130120, 130
    Gassensorgas sensor
    122, 132122, 132
    Leitungmanagement
    140140
    Auswertevorrichtungevaluation
    150150
    Anemometeranemometer
    152152
    Leitungmanagement
    160160
    Fördervorrichtungconveyor
    2020
    elektrochemischer Speicherelectrochemical storage
    200200
    BatterieeinzelzelleBattery single cell
    320, 330320, 330
    Sensorsignalsensor signal
    S0, S1, S2, S3S0, S1, S2, S3
    Werte der SensorsignaleValues of the sensor signals
    t1, t2, t3t1, t2, t3
    Zeitpunktetimings
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
  • Zitierte PatentliteraturCited patent literature
    • US 3822585 A [0004] US 3822585 A [0004]
    • EP 0482422 A2 [0005] EP 0482422 A2 [0005]
    • JP 09115555 [0006] JP 09115555 [0006]
    • EP 1437585 A2 [0007] EP 1437585 A2 [0007]
    • DE 102011016526 A1 [0010] DE 102011016526 A1 [0010]

Claims (15)

  1. Vorrichtung zur Dichtigkeitsprüfung zumindest eines elektrochemischen Speichers in Form einer Batterie und/oder einer Batterieeinzelzelle, mit einem Gehäuse (100), in dem mindestens ein elektrochemischer Speicher (20) angeordnet werden kann, und das von einer Gasströmung (110) durchströmbar ist, einem ersten Gassensor (120), der stromauf des elektrochemischen Speichers (20) angeordnet ist, und ein erstes Sensorsignal (320) erzeugen kann, mindestens einem zweiten Gassensor (130), der stromab des elektrochemischen Speichers (20) angeordnet ist und ein zweites Sensorsignal (330) erzeugen kann, und einer Auswertevorrichtung (150), die an den ersten Gassensor (120) und den zweiten Gassensor (130) gekoppelt ist und die eingerichtet ist, um das erste Sensorsignal (320) und das zweite Sensorsignal (330) auszuwerten und in Abhängigkeit der Auswertung ein Fehlersignal zu erzeugen.Device for leak testing at least one electrochemical store in the form of a battery and / or a single battery cell, with a housing ( 100 ), in which at least one electrochemical store ( 20 ) and that of a gas flow ( 110 ) is flowed through, a first gas sensor ( 120 ) upstream of the electrochemical store ( 20 ), and a first sensor signal ( 320 ), at least one second gas sensor ( 130 ) downstream of the electrochemical store ( 20 ) and a second sensor signal ( 330 ) and an evaluation device ( 150 ) connected to the first gas sensor ( 120 ) and the second gas sensor ( 130 ) and which is arranged to receive the first sensor signal ( 320 ) and the second sensor signal ( 330 ) and generate an error signal depending on the evaluation.
  2. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, bei der der erste Gassensor (120) und der zweite Gassensor (130) Metalloxid-Sensoren sind.Device according to claim 1, wherein the first gas sensor ( 120 ) and the second gas sensor ( 130 ) Metal oxide sensors are.
  3. Vorrichtung nach Patentanspruch 1 oder 2, bei der das Gehäuse (100) eine Strömungs-Eintrittsöffnung (102) und eine Strömungs-Austrittsöffnung (104) aufweist, und bei der der erste Gassensor (120) im Bereich der Strömungs-Eintrittsöffnung (102) angeordnet ist und der zweite Gassensor (130) im Bereich der Strömungs-Austrittsöffnung (104) angeordnet ist.Device according to claim 1 or 2, in which the housing ( 100 ) a flow inlet opening ( 102 ) and a flow outlet ( 104 ), and in which the first gas sensor ( 120 ) in the region of the flow inlet opening ( 102 ) and the second gas sensor ( 130 ) in the region of the flow outlet opening ( 104 ) is arranged.
  4. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Patentansprüche, bei der der elektrochemische Speicher (20) an einen Verbraucher, insbesondere an einen Verbraucher in einem Fahrzeug, angeschlossen ist.Device according to one of the preceding claims, in which the electrochemical storage device ( 20 ) is connected to a consumer, in particular to a consumer in a vehicle.
  5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Patentansprüche, weiterhin mit: einer Fördervorrichtung (160) zur Erzeugung der das Gehäuse (100) durchströmenden Gasströmung (110).Device according to one of the preceding claims, further comprising: a conveying device ( 160 ) for generating the housing ( 100 ) flowing gas flow ( 110 ).
  6. Vorrichtung nach Patentanspruch 5, bei der die Fördervorrichtung (160) Teil einer Batteriekühlvorrichtung ist.Device according to claim 5, in which the conveying device ( 160 ) Is part of a battery cooling device.
  7. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Patentansprüche, weiterhin mit einem Anemometer (140) im Strömungsweg der Gasströmung (110), das an die Auswerteeinheit (150) gekoppelt ist.Device according to one of the preceding claims, further comprising an anemometer ( 140 ) in the flow path of the gas flow ( 110 ) sent to the evaluation unit ( 150 ) is coupled.
  8. Verfahren zur Dichtigkeitsprüfung zumindest eines elektrochemischen Speichers in Form einer Batterie und/oder einer Batterieeinzelzelle, der in einem Gehäuse angeordnet ist, mit den Schritten: Durchströmen des Gehäuses (100) mit einem Gasströmung (110), so dass die Gasströmung (110) an dem elektrochemischen Speicher (20) vorbeiströmt, Erfassen eines ersten Sensorsignals (320), das abhängig ist von einer Gaskonzentration in der Gasströmung (110) stromauf des elektrochemischen Speichers (20), Erfassen zumindest eines zweiten Sensorsignals (330), das abhängig ist von einer Gaskonzentration in der Gasströmung (110) stromab des elektrochemischen Speichers (20), Auswerten des ersten Sensorsignals (320) und des zumindest einen zweiten Sensorsignals (330), Erzeugen eines Fehlersignals in Abhängigkeit der Auswertung.Method for leak testing at least one electrochemical accumulator in the form of a battery and / or a single battery cell, which is arranged in a housing, comprising the steps of: flowing through the housing ( 100 ) with a gas flow ( 110 ), so that the gas flow ( 110 ) on the electrochemical storage ( 20 ), detecting a first sensor signal ( 320 ), which is dependent on a gas concentration in the gas flow ( 110 ) upstream of the electrochemical store ( 20 ), Detecting at least one second sensor signal ( 330 ), which is dependent on a gas concentration in the gas flow ( 110 ) downstream of the electrochemical store ( 20 ), Evaluation of the first sensor signal ( 320 ) and the at least one second sensor signal ( 330 ), Generating an error signal depending on the evaluation.
  9. Verfahren nach Patentanspruch 8, bei dem aus dem ersten Sensorsignal (320) und dem zweiten Sensorsignal (330) ein Differenzsignal gebildet wird.Method according to claim 8, wherein from the first sensor signal ( 320 ) and the second sensor signal ( 330 ) a difference signal is formed.
  10. Verfahren nach Patentanspruch 8 oder 9, bei dem das erste Sensorsignal (320) und das zweite Sensorsignal (330) mittels Kreuzkorellation ausgewertet werden.Method according to claim 8 or 9, in which the first sensor signal ( 320 ) and the second sensor signal ( 330 ) are evaluated by Kreuzkorellation.
  11. Verfahren nach einem der vorangehenden Patentansprüche, bei dem die Strömungsgeschwindigkeit der Gasströmung (110) gemessen und in die Auswertung einbezogen wird.Method according to one of the preceding claims, in which the flow velocity of the gas flow ( 110 ) and included in the evaluation.
  12. Verfahren nach einem der vorangehenden Patentansprüche, wobei an den elektrochemischen Speicher (20) ein Verbraucher angeschlossen ist.Method according to one of the preceding claims, wherein the electrochemical store ( 20 ) a consumer is connected.
  13. Verfahren nach einem der vorangehenden Patentansprüche, bei dem die Durchströmung des Gehäuses (100) mittels einer Fördervorrichtung (160) erzwungen wird.Method according to one of the preceding claims, in which the flow through the housing ( 100 ) by means of a conveying device ( 160 ) is enforced.
  14. Verfahren nach einem der vorangehenden Patentansprüche, bei dem die Durchströmung des Gehäuses (100) durch einen Luftstrom erfolgt, der zur Batterie-Kühlung dient.Method according to one of the preceding claims, in which the flow through the housing ( 100 ) by an air flow, which is used for battery cooling.
  15. Verfahren nach einem der vorangehenden Patentansprüche, wobei der elektrochemische Speicher (20) ein Lithiumionen-Akkumulator ist.Method according to one of the preceding claims, wherein the electrochemical store ( 20 ) is a lithium ion secondary battery.
DE102014222786.0A 2014-11-07 2014-11-07 Method and device for leak testing of electrochemical storage devices in the form of batteries or individual battery cells Pending DE102014222786A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014222786.0A DE102014222786A1 (en) 2014-11-07 2014-11-07 Method and device for leak testing of electrochemical storage devices in the form of batteries or individual battery cells

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014222786.0A DE102014222786A1 (en) 2014-11-07 2014-11-07 Method and device for leak testing of electrochemical storage devices in the form of batteries or individual battery cells

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102014222786A1 true DE102014222786A1 (en) 2016-05-12

Family

ID=55802857

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102014222786.0A Pending DE102014222786A1 (en) 2014-11-07 2014-11-07 Method and device for leak testing of electrochemical storage devices in the form of batteries or individual battery cells

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102014222786A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3678254A1 (en) * 2019-01-04 2020-07-08 Samsung SDI Co., Ltd. Method for determining the composition of a gaseous mixture enclosed within a gas-tight housing of a battery pack and a corresponding gas-tight housing
IT201900006920A1 (en) * 2019-05-16 2020-11-16 Ft System Srl Method and apparatus for recognizing the presence of leaks from sealed containers

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3822585A (en) 1972-09-05 1974-07-09 Gen Battery Corp Leak tester for batteries
EP0482422A2 (en) 1990-10-26 1992-04-29 VB Autobatterie GmbH Method of testing the fluid tightness of cells of starter-batteries using compressed air
JPH09115555A (en) 1995-10-20 1997-05-02 Denso Corp Inspection method and inspection device for air tightness of battery
JP2000149961A (en) * 1998-11-16 2000-05-30 Keihin Rika Kogyo:Kk Product inspecting device and method
EP1437585A2 (en) 2003-01-13 2004-07-14 VARTA Microbattery GmbH Procedure for testing the leak tightness of galvanic elements
JP2005322579A (en) * 2004-05-11 2005-11-17 Honda Motor Co Ltd Hydrogen gas leakage detection device of fuel cell
US20070229294A1 (en) * 2006-03-31 2007-10-04 Sony Deutschland Gmbh Battery leakage detection system
DE102011016526A1 (en) 2011-04-08 2012-10-11 Daimler Ag Device for testing leakage of e.g. lithium ion battery used as traction battery for hybrid vehicle during production of battery, has detecting units i.e. metal oxide sensors, arranged in housing and detecting gas concentration in housing
US20140174150A1 (en) * 2012-12-26 2014-06-26 Automotive Energy Supply Corporation Leak detection method of battery module and the battery module

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3822585A (en) 1972-09-05 1974-07-09 Gen Battery Corp Leak tester for batteries
EP0482422A2 (en) 1990-10-26 1992-04-29 VB Autobatterie GmbH Method of testing the fluid tightness of cells of starter-batteries using compressed air
JPH09115555A (en) 1995-10-20 1997-05-02 Denso Corp Inspection method and inspection device for air tightness of battery
JP2000149961A (en) * 1998-11-16 2000-05-30 Keihin Rika Kogyo:Kk Product inspecting device and method
EP1437585A2 (en) 2003-01-13 2004-07-14 VARTA Microbattery GmbH Procedure for testing the leak tightness of galvanic elements
JP2005322579A (en) * 2004-05-11 2005-11-17 Honda Motor Co Ltd Hydrogen gas leakage detection device of fuel cell
US20070229294A1 (en) * 2006-03-31 2007-10-04 Sony Deutschland Gmbh Battery leakage detection system
DE102011016526A1 (en) 2011-04-08 2012-10-11 Daimler Ag Device for testing leakage of e.g. lithium ion battery used as traction battery for hybrid vehicle during production of battery, has detecting units i.e. metal oxide sensors, arranged in housing and detecting gas concentration in housing
US20140174150A1 (en) * 2012-12-26 2014-06-26 Automotive Energy Supply Corporation Leak detection method of battery module and the battery module

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3678254A1 (en) * 2019-01-04 2020-07-08 Samsung SDI Co., Ltd. Method for determining the composition of a gaseous mixture enclosed within a gas-tight housing of a battery pack and a corresponding gas-tight housing
IT201900006920A1 (en) * 2019-05-16 2020-11-16 Ft System Srl Method and apparatus for recognizing the presence of leaks from sealed containers
WO2020230068A1 (en) * 2019-05-16 2020-11-19 Ft System Srl Method and apparatus for recognizing the presence of leakages from sealed containers

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102013008425B3 (en) Method for detecting sensor toxication in portable gas analyzer us test station, involves inserting gas measuring device in test module of test station, and identifying type of gas sensor of gas measuring device by detection device
DE112010003413T5 (en) Dilution system tester with advanced capability and method of operating the same
DE112009002558T5 (en) Particle sampling system and method for reducing over-sampling during transitions
DE102014222786A1 (en) Method and device for leak testing of electrochemical storage devices in the form of batteries or individual battery cells
DE19713085A1 (en) Checking working order of motor vehicle fuel tank ventilation system
EP3198251B1 (en) Device and method for calibrating a film chamber for leak detection
DE102014106191A1 (en) Method for determining the leakage rate
EP3654008A1 (en) Method for detecting a water penetration in a housing, electronic circuit for implementing the method, housing with the electronic circuit and vehicle with the housing
DE112012005026T5 (en) Method for determining a leak in a steam management system of a fuel system of a motor vehicle and steam management systems for a motor vehicle with means for detecting leaks
DE202015009104U1 (en) Calibration device for breath alcohol measuring devices
DE102014206252B4 (en) Method and device for diagnosing the functionality of a diesel particulate filter
DE102012201703A1 (en) Automatic fire detector for the detection of fires
EP3340357A1 (en) Method for testing and/or calibration of at least one gas concentration sensor of a fuel cell system
DE102011100029A1 (en) Device for measuring a fuel flow and calibration device therefor
DE102014219267A1 (en) Cooling system for a vehicle battery
DE102009028282A1 (en) Detection device for a test facility
DE102010039188A1 (en) Method for detecting component e.g. oxygen in exhaust gas of combustion engine, involves applying voltage nearer to Nernst voltage to pump cell, to determine storage capacity value that affects value of current flowing via pump cell
EP0646781A2 (en) Method and arrangement for examining the tightness of a gas withdrawing system of a gas analysing device
DE112017006425T5 (en) ANALYZER, ANALYSIS SYSTEM, ANALYSIS PROCEDURE AND PROGRAM
DE102017220627A1 (en) A method of determining humidifier leakage during operation of a fuel cell system and fuel cell system
DE102012207230A1 (en) Method and apparatus for assessing the state of an electrochemical storage and electrochemical storage system
DE102015003029A1 (en) Method for detecting liquid water
DE102019204284A1 (en) Method and arrangement for determining the state of a battery device
DE102013219968A1 (en) Gas container, hydrogen-powered motor vehicle and method for operating a gas container
DE102013225792B4 (en) Emission-free power supply device with leak-testable fuel gas supply path for fuel cells

Legal Events

Date Code Title Description
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: H01M0010480000

Ipc: G01M0003020000

R163 Identified publications notified
R012 Request for examination validly filed