DE102015100354A1

DE102015100354A1 - Signal line system and method for monitoring the operating state of an electrochemical device

Info

Publication number: DE102015100354A1
Application number: DE102015100354.6A
Authority: DE
Inventors: Armin Diez; Wolfgang Fritz; Jan Groshert; Michael Kohnle; André Wiechert; Ulrich Sauter; Thomas STRÄUßL
Original assignee: ElringKlinger AG
Current assignee: ElringKlinger AG
Priority date: 2015-01-12
Filing date: 2015-01-12
Publication date: 2016-07-14

Abstract

Um ein Signalleitungssystem für eine elektrochemische Vorrichtung, die mehrere elektrochemische Zellen umfasst, umfassend mindestens einen Sensor, der eine Betriebsmessgröße der elektrochemischen Vorrichtung erfasst, mindestens zwei Sensorleitungen, durch welche der Sensor elektrisch leitend mit einer Überwachungseinrichtung der elektrochemischen Vorrichtung verbindbar ist, und mindestens eine Spannungsabgriffsleitung, durch welche eine Spannungsabgriffsstelle der elektrochemischen Vorrichtung elektrisch leitend mit der Überwachungseinrichtung verbindbar ist, zu schaffen, welches einfach aufgebaut ist und dennoch eine zuverlässige Übermittlung von kritischen Zuständen der elektrochemischen Vorrichtung entsprechenden Signalen an eine Überwachungseinrichtung zur Überwachung des Betriebszustands der elektrochemischen Vorrichtung ermöglicht, wird vorgeschlagen, dass zumindest ein Teilstück mindestens einer Spannungsabgriffsleitung einen Teil einer der Sensorleitungen bildet.To a signal conduit system for an electrochemical device comprising a plurality of electrochemical cells, comprising at least one sensor which detects an operating variable of the electrochemical device, at least two sensor lines, by which the sensor is electrically conductively connected to a monitoring device of the electrochemical device, and at least one Spannungsabgriffsleitung In order to provide a voltage tap of the electrochemical device electrically conductively connectable to the monitoring device, which is simple in construction and yet enables a reliable transmission of critical states of the electrochemical device corresponding signals to a monitoring device for monitoring the operating state of the electrochemical device is proposed in that at least a portion of at least one voltage tapping line forms part of one of the sensor lines.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Signalleitungssystem für eine elektrochemische Vorrichtung, die mehrere elektrochemische Zellen umfasst,
wobei das Signalleitungssystem mindestens einen Sensor, der eine Betriebsmessgröße der elektrochemischen Vorrichtung erfasst,
mindestens zwei Sensorleitungen, durch welche der Sensor elektrisch leitend mit einer Überwachungseinrichtung der elektrochemischen Vorrichtung verbindbar ist, und
mindestens eine Spannungsabgriffsleitung, durch welche eine Spannungsabgriffsstelle der elektrochemischen Vorrichtung elektrisch leitend mit der Überwachungseinrichtung verbindbar ist, umfasst.The present invention relates to a signal conducting system for an electrochemical device comprising a plurality of electrochemical cells,
wherein the signal line system comprises at least one sensor that detects an operational measurement of the electrochemical device,
at least two sensor lines, by which the sensor is electrically conductively connected to a monitoring device of the electrochemical device, and
at least one Spannungsabgriffsleitung, by which a Spannungsabgriffsstelle the electrochemical device is electrically conductively connected to the monitoring device comprises.

Eine solche elektrochemische Vorrichtung kann beispielsweise als ein Akkumulator ausgebildet sein, der mehrere Akkumulatorzellen umfasst.Such an electrochemical device may, for example, be designed as an accumulator comprising a plurality of accumulator cells.

Zur Gewährleistung eines sicheren Betriebs einer solchen elektrochemischen Vorrichtung sollen die elektrochemischen Zellen möglichst kontinuierlich auf ihren Betriebszustand hin überwacht werden.To ensure safe operation of such an electrochemical device, the electrochemical cells should be monitored as continuously as possible on their operating state.

Hierzu werden von an den elektrochemischen Zellen oder an Gruppen von elektrochemischen Zellen angeordneten Sensoren Signale an eine Überwachungseinrichtung der elektrochemischen Vorrichtung gesandt.For this purpose, signals are sent to a monitoring device of the electrochemical device by sensors arranged on the electrochemical cells or on groups of electrochemical cells.

Die Überwachungseinrichtung wertet die empfangenen Signale aus und leitet bei einem erkannten kritischen Zustand einer elektrochemischen Zelle oder einer Gruppe von elektrochemischen Zellen Schutzmaßnahmen ein.The monitoring device evaluates the received signals and initiates protective measures when a critical state of an electrochemical cell or a group of electrochemical cells is detected.

Die an den elektrochemischen Zellen oder an Gruppen von elektrochemischen Zellen angeordneten Sensoren geben die von ihnen jeweils gemessene Betriebsmessgröße als Analog- oder Digitalsignal an die Überwachungseinrichtung weiter. The sensors arranged on the electrochemical cells or on groups of electrochemical cells transmit the measured operating variables measured by them to the monitoring device as an analogue or digital signal.

Die Überwachungseinrichtung überprüft, ob die gemessenen Werte unterhalb oder oberhalb einer Zulässigkeitsgrenze liegen. Diese Zulässigkeitsgrenze kann beispielsweise durch den Bereich der Stabilität der chemischen Verbindungen innerhalb der einzelnen elektrochemischen Zellen vorgegeben sein.The monitoring device checks whether the measured values are below or above a permissible limit. This permissibility limit can be predetermined, for example, by the range of the stability of the chemical compounds within the individual electrochemical cells.

Bei einer größeren Anzahl von zu überwachenden elektrochemischen Zellen und insbesondere bei der Überwachung von mehreren unterschiedlichen Betriebsmessgrößen an jeder elektrochemischen Zelle wird sehr schnell eine große Anzahl von Sensorleitungen notwendig, welche die Sensoren mit der Überwachungseinrichtung verbinden.With a larger number of electrochemical cells to be monitored, and in particular with the monitoring of several different operating variables at each electrochemical cell, a large number of sensor lines, which connect the sensors to the monitoring device, very quickly become necessary.

So benötigen n Sensoren im Allgemeinen 2n Sensorleitungen. Beispielsweise ergibt sich in einem Akkumulatormodul, in dem an 12 elektrochemischen Zellen jeweils ein Temperatursensor und ein Drucksensor angeordnet sind, eine Zahl von bis zu 50 Sensorleitungen.For example, n sensors generally require 2n sensor lines. For example, a number of up to 50 sensor lines results in an accumulator module in which a temperature sensor and a pressure sensor are arranged on 12 electrochemical cells.

Durch diese große Zahl von Sensorleitungen bestehen ein hoher Materialaufwand und ein hoher Zeitbedarf für die Montage des Signalleitungssystems. Außerdem weist das Signalleitungssystem aufgrund der großen Zahl von Sensorleitungen einen hohen Raumbedarf auf.Due to this large number of sensor lines, there is a high cost of materials and a high amount of time required for mounting the signal line system. In addition, the signal line system due to the large number of sensor lines on a large amount of space.

Wenn mehrere Analogsensoren direkt parallel oder in Reihe zueinander geschaltet werden und nur das Gesamtergebnis der Sensorengruppe an die Überwachungseinrichtung übertragen wird, so tritt hierbei eine Mittelung der von der Sensorgruppe gemessenen Werte für die Betriebsmessgrößen ein. Aus einem von der Überwachungseinrichtung registrierten erhöhten Mittelwert kann daher nicht mehr festgestellt werden, ob die zugehörige Messgröße in mehreren elektrochemischen Zellen nur leicht erhöht ist oder in einer einzelnen elektrochemischen Zelle so stark erhöht ist, dass ein kritischer Zustand vorliegt. Außerdem können Abweichungen des Werts der Betriebsmessgröße mit entgegengesetzten Vorzeichen sich gegenseitig ausmitteln.If a plurality of analog sensors are connected directly in parallel or in series with one another and only the overall result of the sensor group is transmitted to the monitoring device, an averaging of the values measured by the sensor group for the operating measured variables occurs. Therefore, it can no longer be determined from an increased mean value registered by the monitoring device whether the associated measured variable is only slightly increased in a plurality of electrochemical cells or is increased so much in a single electrochemical cell that a critical state is present. In addition, deviations of the value of the operational variable with opposite signs may cancel each other out.

Wird zum Beispiel von einer Gruppe von mehreren Temperatursensoren nur ein gemitteltes Temperatursignal an die Überwachungseinrichtung gesandt, so lässt sich nicht mehr feststellen, ob eine Erhöhung des Temperaturmittelwerts auf in mehreren elektrochemischen Zellen leicht erhöhte Temperaturen oder aber auf eine einzelne stark erwärmte elektrochemische Zelle in einer im Übrigen kühlen Zellgruppe zurückzuführen ist. Außerdem kann eine Temperaturerhöhung in einer elektrochemischen Zelle durch eine Temperaturerniedrigung in einer anderen elektrochemischen Zelle der Zellgruppe ausgeglichen werden.If, for example, only one average temperature signal is sent to the monitoring device by a group of several temperature sensors, it is no longer possible to ascertain whether an increase in the average temperature value to slightly elevated temperatures in several electrochemical cells or else to a single strongly heated electrochemical cell in one Remaining cool cell group is due. In addition, a temperature increase in one electrochemical cell can be compensated by a decrease in temperature in another cell cell electrochemical cell.

Durch die Verwendung von Digitalsensoren können zwar Sensorleitungen eingespart werden, da Digitalsensoren häufig die Verwendung derselben Sensorleitung durch mehrere Sensoren ermöglichen. Diesem Vorteil steht jedoch der aufwändigere Aufbau der Digitalsensoren im Vergleich zu Analogsensoren gegenüber, da jeder Digitalsensor neben dem die eigentliche Messung ausführenden Baustein noch einen weiteren Baustein benötigt, der die ermittelten Daten in das jeweils geforderte digitale Übertragungsprotokoll umwandelt. Außerdem benötigt jeder Digitalsensor für seinen Betrieb eine Versorgungsspannung, die in weiteren Sensorleitungen zugeführt werden muss.Although the use of digital sensors can save sensor lines, since digital sensors often allow the use of the same sensor line by a plurality of sensors. However, this advantage is offset by the more complex design of the digital sensors in comparison to analog sensors, since each digital sensor in addition to the actual measurement exporting block still requires a further module that converts the data determined in the respective required digital transmission protocol. In addition, each digital sensor requires a supply voltage for its operation, which must be supplied in additional sensor lines.

Digitalsensoren eignen sich daher für Überwachungsaufgaben nur dann, wenn sie direkt an ein größeres Bussystem angebunden sind, wenn jeder Digitalsensor mehrere Betriebsmessgrößen erfasst und/oder wenn über große Entfernungen hinweg eine genaue Zuordnung zwischen Sensor und Messsignal erforderlich ist. Digital sensors are therefore suitable for monitoring tasks only if they are connected directly to a larger bus system, if each digital sensor detects several operating variables and / or if over long distances an exact assignment between sensor and measurement signal is required.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Signalleitungssystem für eine elektrochemische Vorrichtung zu schaffen, welches einfach aufgebaut ist und dennoch eine zuverlässige Übermittlung von kritischen Zuständen der elektrochemischen Vorrichtung entsprechenden Signalen an eine Überwachungseinrichtung zur Überwachung des Betriebszustands der elektrochemischen Vorrichtung ermöglicht.The present invention has for its object to provide a signal transmission system for an electrochemical device, which is simple in construction and yet enables reliable transmission of critical states of the electrochemical device corresponding signals to a monitoring device for monitoring the operating state of the electrochemical device.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zumindest ein Teilstück mindestens einer Spannungsabgriffsleitung einen Teil einer der Sensorleitungen eines Sensors bildet.This object is achieved in that at least a portion of at least one Spannungsabgriffsleitung forms part of one of the sensor lines of a sensor.

Der vorliegenden Erfindung liegt das Konzept zugrunde, eine zur Ermittlung des elektrischen Potentials an einer Spannungsabgriffsstelle der elektrochemischen Vorrichtung ohnehin vorhandene Spannungsabgriffsleitung zugleich als Bestandteil einer Sensorleitung zu nutzen, durch welche ein Sensor des Signalleitungssystems elektrisch leitend mit der Überwachungseinrichtung der elektrochemischen Vorrichtung verbindbar ist.The present invention is based on the concept at the same time to use a Spannungsabgriffsleitung already present for determining the electrical potential at a Spannungsabgriffsstelle the electrochemical device as part of a sensor line through which a sensor of the signal line system is electrically connected to the monitoring device of the electrochemical device.

Mindestens eine der Sensorleitungen mindestens eines Sensors wird daher zumindest teilweise über die physische Leitung geführt, welche eine Spannungsabgriffsstelle der elektrochemischen Vorrichtung mit der Überwachungseinrichtung verbindet.At least one of the sensor lines of at least one sensor is therefore at least partially guided over the physical line which connects a voltage tap of the electrochemical device to the monitoring device.

Solche Spannungsabgriffsleitungen werden im Signalleitungssystem für die elektrochemische Vorrichtung ohnehin benötigt, um die Einzelspannungen der elektrochemischen Zellen der elektrochemischen Vorrichtung erfassen zu können. Hierbei wird vorzugsweise jeweils vor und hinter einer elektrochemischen Zelle das elektrische Potential gemessen und aus den unterschiedlichen Potentialniveaus dann die Zellspannung der einzelnen elektrochemischen Zellen berechnet. Für diese Zellspannungsmessung existiert also bereits eine, im Allgemeinen vielpolige, Verbindung der Steuerelektronik der Überwachungseinrichtung zu den elektrochemischen Zellen der elektrochemischen Vorrichtung.Such voltage tap lines are required anyway in the signal line system for the electrochemical device in order to be able to detect the individual voltages of the electrochemical cells of the electrochemical device. In this case, the electric potential is preferably measured in each case in front of and behind an electrochemical cell, and then the cell voltage of the individual electrochemical cells is calculated from the different potential levels. For this cell voltage measurement, therefore, there already exists a, generally multi-pole, connection of the control electronics of the monitoring device to the electrochemical cells of the electrochemical device.

Das erfindungsgemäße Signalleitungssystem vereinfacht die Übertragung der Sensorsignale zu der Überwachungseinrichtung durch die Nutzung der zur Spannungsmessung an den elektrochemischen Zellen verwendeten Spannungsabgriffsleitungen als Leitungsteilstück der die Sensoren mit der Überwachungseinrichtung verbindenden Sensorleitungen.The signal line system according to the invention simplifies the transmission of the sensor signals to the monitoring device through the use of the voltage tapping lines used for voltage measurement at the electrochemical cells as the line section of the sensor lines connecting the sensors to the monitoring device.

Je nach dem Typ des verwendeten Sensors kann die Sensor-Hinleitung oder die Sensor-Rückleitung zusammen mit dem Spannungssignal in einer Spannungsabgriffsleitung erfolgen.Depending on the type of sensor used, the sensor forwarding line or the sensor return line can be made together with the voltage signal in a voltage tapping line.

Durch die Nutzung einer Spannungsabgriffsleitung als Teilstück einer Sensorleitung kann eine der an die Signalausgänge des Sensors angeschlossenen Anschlussleitungen des Sensors stark verkürzt werden, da sie nur noch bis zur Spannungsabgriffsstelle der betreffenden Spannungsabgriffsleitung oder zu einem elektrisch leitend mit der Spannungsabgriffsstelle verbundenen Element, nicht mehr aber bis ganz zur Überwachungseinrichtung geführt werden muss.By using a Spannungsabgriffsleitung as a piece of a sensor line one of the sensor connected to the signal outputs of the sensor leads of the sensor can be greatly shortened, since they only up to the voltage tap of the relevant Spannungsabgriffsleitung or electrically connected to the Spannungsabgriffsstelle element, but not until must be guided completely to the monitoring device.

Wenn die Überwachungseinrichtung der elektrochemischen Vorrichtung außerhalb eines Gehäuses angeordnet ist, in welchem die mehreren elektrochemischen Zellen der elektrochemischen Vorrichtung aufgenommen sind, ist es insbesondere nicht mehr erforderlich, beide Anschlussleitungen des Sensors aus dem Gehäuse heraus zu führen.In particular, when the monitoring device of the electrochemical device is arranged outside a housing in which the plurality of electrochemical cells of the electrochemical device are accommodated, it is no longer necessary to guide both connection lines of the sensor out of the housing.

Bei Verwendung eines geeigneten Sensors sowie einer elektrochemischen Zelle, deren Zellgehäuse auf demselben Potential wie eines der Zellterminals liegt, kann eine der Anschlussleitungen des Sensors sogar ganz entfallen, wenn der betreffende Ausgang des Sensors direkt in elektrisch leitendem Kontakt mit dem Zellgehäuse steht.When using a suitable sensor and an electrochemical cell whose cell housing is at the same potential as one of the cell terminals, one of the connection lines of the sensor can even be omitted altogether, if the respective output of the sensor is directly in electrically conductive contact with the cell housing.

Die günstigste Verschaltung des Signalleitungssystems ist von den verwendeten Sensoren abhängig.The most favorable interconnection of the signal line system depends on the sensors used.

Die zur Überwachung von elektrochemischen Vorrichtungen eingesetzten Sensoren lassen sich mehrheitlich in die folgenden drei Gruppen einordnen:

– Sensoren, die bei einer Änderung der von ihnen gemessenen Betriebsmessgröße eine Spannung ausgeben;
– Sensoren, die auf eine Änderung der von ihnen erfassten Betriebsmessgröße mit einer Änderung der von ihnen abgegebenen Spannung reagieren; und
– Sensoren, die auf eine Änderung der von ihnen erfassten Betriebsmessgröße mit einer Änderung ihres elektrischen Widerstands reagieren.

Most of the sensors used to monitor electrochemical devices can be classified into the following three groups:

Sensors which output a voltage when the operating variable measured by them changes;
Sensors which react to a change in the measured quantity of operation detected by them with a change in the voltage delivered by them; and
- Sensors that respond to a change in the measured operating variable they have detected with a change in their electrical resistance.

Für die verschiedenen Sensorarten geeignete Schaltungen sind in der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen angegeben.For the various sensor types suitable circuits are given in the following description of embodiments.

Bei einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens ein Sensor durch eine Anschlussleitung, vorzugsweise direkt, an ein Zellterminal einer elektrochemischen Zelle der elektrochemischen Vorrichtung angeschlossen ist.In a particular embodiment of the invention, it is provided that at least one sensor is connected by a connecting line, preferably directly, to a cell terminal of an electrochemical cell of the electrochemical device.

Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass mindestens ein Sensor durch eine Anschlussleitung, vorzugsweise direkt, an einen Zellverbinder zum elektrisch leitenden Verbinden von Zellterminals verschiedener elektrochemischer Zellen der elektrochemischen Vorrichtung oder an einen Stromanschluss zum Anschließen eines Verbrauchers oder einer weiteren elektrochemischen Vorrichtung an eine elektrochemische Zelle der elektrochemischen Vorrichtung angeschlossen ist.Alternatively or additionally, it can be provided that at least one sensor by a connecting line, preferably directly, to a cell connector for electrically connecting cell terminals of different electrochemical cells of the electrochemical device or to a power connector for connecting a consumer or another electrochemical device to an electrochemical Cell of the electrochemical device is connected.

Ferner kann alternativ oder ergänzend hierzu vorgesehen sein, dass mindestens ein Sensor durch eine Anschlussleitung an ein Zellgehäuse einer elektrochemischen Zelle der elektrochemischen Vorrichtung angeschlossen ist.Furthermore, as an alternative or in addition, it can be provided that at least one sensor is connected by a connecting line to a cell housing of an electrochemical cell of the electrochemical device.

Bei einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens ein Sensor durch eine Anschlussleitung an ein Element, beispielsweise ein Zellterminal, einen Zellverbinder oder einen Stromanschluss, angeschlossen ist, welches auf einem unteren Potential einer elektrochemischen Zelle der elektrochemischen Vorrichtung liegt.In a particular embodiment of the invention, it is provided that at least one sensor is connected by a connecting line to an element, for example a cell terminal, a cell connector or a power connection, which is located at a lower potential of an electrochemical cell of the electrochemical device.

Alternativ oder ergänzend hierzu kann auch vorgesehen sein, dass mindestens ein Sensor durch eine Anschlussleitung an ein Element, beispielsweise ein Zellterminal, einen Zellverbinder oder einen Stromanschluss, angeschlossen ist, welches auf einem oberen Potential einer elektrochemischen Zelle der elektrochemischen Vorrichtung liegt.Alternatively or additionally, it can also be provided that at least one sensor is connected by a connecting line to an element, for example a cell terminal, a cell connector or a power connection, which is at an upper potential of an electrochemical cell of the electrochemical device.

Wie bereits ausgeführt, können in dem erfindungsgemäßen Signalleitungssystem unterschiedliche Typen von Sensoren verwendet werden, welche sich hinsichtlich ihrer Reaktion auf eine Änderung der von ihnen erfassten Betriebsmessgröße unterscheiden.As already stated, different types of sensors can be used in the signal line system according to the invention, which differ in their reaction to a change in the measured operating variable detected by them.

Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass mindestens ein Sensor als ein Spannungsausgabe-Sensor ausgebildet ist, der auf eine Änderung der von dem Sensor erfassten Betriebsmessgröße mit einer Änderung einer von dem Sensor ausgegebenen Spannung reagiert.For example, it may be provided that at least one sensor is designed as a voltage output sensor which responds to a change in the measured operating variable detected by the sensor with a change in a voltage output by the sensor.

Dies schließt den Sonderfall mit ein, dass die von dem Sensor ausgegebene Spannung vor der Änderung der von dem Sensor erfassten Betriebsmessgröße gleich null war.This includes the special case that the voltage output by the sensor was zero equal to the change in the operating variable sensed by the sensor.

Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass mindestens ein Sensor als ein Widerstandsausgabe-Sensor ausgebildet ist, der auf eine Änderung der von dem Sensor erfassten Betriebsmessgröße mit einer Änderung eines elektrischen Widerstands, insbesondere eines Innenwiderstands, des Sensors reagiert.Alternatively or additionally, it may be provided that at least one sensor is designed as a resistance output sensor which reacts to a change in the measured operating variable detected by the sensor with a change in an electrical resistance, in particular an internal resistance, of the sensor.

Mindestens ein Sensor kann in einem Innenraum eines Zellgehäuses einer elektrochemischen Zelle, an einer Außenseite eines Zellgehäuses einer elektrochemischen Zelle und/oder an einer Durchtrittsöffnung eines Zellgehäuses einer elektrochemischen Zelle angeordnet sein.At least one sensor can be arranged in an inner space of a cell housing of an electrochemical cell, on an outer side of a cell housing of an electrochemical cell and / or on a passage opening of a cell housing of an electrochemical cell.

Die Sensoren des erfindungsgemäßen Signalleitungssystems sind vorzugsweise als Analogsensoren ausgebildet.The sensors of the signal line system according to the invention are preferably designed as analog sensors.

Zur Versorgung eines Sensors mit einer Betriebsspannung kann insbesondere vorgesehen sein, dass mindestens ein Sensor durch eine erste Anschlussleitung mit dem oberen Potential einer elektrochemischen Zelle der elektrochemischen Vorrichtung und durch eine zweite Anschlussleitung mit dem unteren Potential einer elektrochemischen Zelle der elektrochemischen Vorrichtung verbunden ist.For supplying a sensor with an operating voltage, provision can be made, in particular, for at least one sensor to be connected by a first connecting line to the upper potential of an electrochemical cell of the electrochemical device and by a second connecting line to the lower potential of an electrochemical cell of the electrochemical device.

Vorzugsweise ist mindestens ein Sensor durch eine erste Anschlussleitung mit dem oberen Potential einer elektrochemischen Zelle der elektrochemischen Vorrichtung und durch eine zweite Anschlussleitung mit dem unteren Potential derselben elektrochemischen Zelle der elektrochemischen Vorrichtung verbunden.Preferably, at least one sensor is connected by a first connecting line to the upper potential of an electrochemical cell of the electrochemical device and by a second connecting line to the lower potential of the same electrochemical cell of the electrochemical device.

Bei einer besonderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Signalleitungssystems ist in einer Sensorleitung mindestens eines Sensors ein Trennschalter vorgesehen. Hierdurch kann insbesondere dann, wenn der Sensor von einer elektrochemischen Zelle der elektrochemischen Vorrichtung mit einer Betriebsspannung versorgt wird, verhindert werden, dass sich die betreffende elektrochemische Zelle entlädt, während der Sensor nicht benötigt wird.In a particular embodiment of the signal line system according to the invention, a disconnect switch is provided in a sensor line of at least one sensor. As a result, in particular when the sensor is supplied with an operating voltage by an electrochemical cell of the electrochemical device, it is possible to prevent the relevant electrochemical cell from discharging while the sensor is not needed.

Ferner kann bei dem erfindungsgemäßen Signalleitungssystem in einer Sensorleitung mindestens eines Sensors eine Stromquelle vorgesehen sein.Furthermore, in the signal line system according to the invention, a current source can be provided in a sensor line of at least one sensor.

Das erfindungsgemäße Signalleitungssystem eignet sich insbesondere zur Verwendung als ein Bestandteil einer elektrochemischen Vorrichtung, welche mehrere elektrochemische Zellen, eine Überwachungseinrichtung und das erfindungsgemäße Signalleitungssystem zur Verbindung der Überwachungseinrichtung mit mindestens einem Sensor und mindestens einer Spannungsabgriffsstelle der elektrochemischen Vorrichtung umfasst.The signal line system according to the invention is particularly suitable for use as a component of an electrochemical device comprising a plurality of electrochemical cells, a monitoring device and the signal line system according to the invention for connecting the monitoring device with at least one sensor and at least one Spannungsabgriffsstelle the electrochemical device.

Die elektrochemische Vorrichtung kann insbesondere ein Energiespeicher, beispielsweise in Form eines Akkumulators, insbesondere eines Lithium-Ionen-Akkumulators, sein.The electrochemical device can in particular be an energy store, for example in Form of an accumulator, in particular a lithium-ion accumulator, be.

Eine solche elektrochemische Zelle eignet sich insbesondere als Energiespeicher für ein Kraftfahrzeug.Such an electrochemical cell is particularly suitable as energy storage for a motor vehicle.

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Überwachen des Betriebszustands einer elektrochemischen Vorrichtung, die mehrere elektrochemische Zellen umfasst.The present invention further relates to a method for monitoring the operating state of an electrochemical device comprising a plurality of electrochemical cells.

Der vorliegenden Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, ein solches Verfahren zu schaffen, welches einen geringen apparativen Aufwand erfordert und dennoch ein zuverlässiges Erkennen von nicht ordnungsgemäßen Betriebszuständen der elektrochemischen Vorrichtung ermöglicht.The present invention has the further object to provide such a method which requires little equipment and yet allows reliable detection of improper operating conditions of the electrochemical device.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gelöst, welches Folgendes umfasst:

– Erfassen mindestens einer Betriebsmessgröße der elektrochemischen Vorrichtung mittels mindestens eines Sensors;
– Detektieren einer Änderung einer von dem mindestens einen Sensor ausgegebenen Spannung oder einer Änderung eines elektrischen Widerstands des mindestens einen Sensors mittels einer Überwachungseinrichtung der elektrochemischen Vorrichtung, wobei die Überwachungseinrichtung durch mindestens zwei Sensorleitungen elektrisch leitend mit dem Sensor verbunden ist;

wobei zumindest ein Teilstück mindestens einer Spannungsabgriffsleitung, durch welche eine Spannungsabgriffsstelle der elektrochemischen Vorrichtung elektrisch leitend mit der Überwachungseinrichtung verbunden ist, einen Teil einer der Sensorleitungen des Sensors bildet.This object is achieved according to the invention by a method which comprises:

Detecting at least one operating variable of the electrochemical device by means of at least one sensor;
Detecting a change in a voltage output by the at least one sensor or a change in an electrical resistance of the at least one sensor by means of a monitoring device of the electrochemical device, wherein the monitoring device is electrically conductively connected to the sensor by at least two sensor lines;

wherein at least a portion of at least one Spannungsabgriffsleitung, by which a Spannungsabgriffsstelle the electrochemical device is electrically connected to the monitoring device forms part of one of the sensor lines of the sensor.

Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Überwachungseinrichtung eine elektrische Potentialdifferenz zwischen den einem Sensor zugeordneten Sensorleitungen ermittelt.In this case, it can be provided in particular that the monitoring device determines an electrical potential difference between the sensor lines assigned to a sensor.

Alternativ oder ergänzend hierzu kann auch vorgesehen sein, dass die Überwachungseinrichtung eine Stromstärke in einer einem Sensor zugeordneten Sensorleitung ermittelt.Alternatively or additionally, it can also be provided that the monitoring device determines a current intensity in a sensor line assigned to a sensor.

Ferner kann alternativ oder ergänzend hierzu vorgesehen sein, dass die Überwachungseinrichtung einen Spannungsabfall an einer Stromquelle in einer einem Sensor zugeordneten Sensorleitung ermittelt.Furthermore, as an alternative or in addition thereto, it can be provided that the monitoring device determines a voltage drop at a current source in a sensor line assigned to a sensor.

Weitere besondere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind bereits vorstehend im Zusammenhang mit den besonderen Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Signalleitungssystems erläutert worden.Further special embodiments of the method according to the invention have already been explained above in connection with the special embodiments of the signal line system according to the invention.

Die elektrochemischen Zellen können insbesondere als jeweils eine Akkumulatorzelle, insbesondere eine Lithium-Ionen-Akkumulatorzelle, ausgebildet sein.The electrochemical cells can be designed, in particular, as in each case an accumulator cell, in particular a lithium-ion accumulator cell.

Die elektrochemische Vorrichtung, welche mehrere elektrochemische Zellen umfasst und mittels eines erfindungsgemäßen Signalleitungssystems auf ordnungsgemäßen Betrieb überwacht wird, kann ein mehrere, beispielsweise sechs bis 24, elektrochemische Zellen umfassendes Zellmodul oder auch eine mehrere solcher Zellmodule umfassende zusammengesetzte Vorrichtung sein.The electrochemical device, which comprises a plurality of electrochemical cells and is monitored for proper operation by means of a signal line system according to the invention, may be a cell module comprising a plurality, for example six to 24, electrochemical cells or else a composite device comprising a plurality of such cell modules.

Die elektrochemischen Zellen eines Zellmoduls können in Reihenschaltung und/oder in Parallelschaltung elektrisch miteinander verbunden sein.The electrochemical cells of a cell module may be electrically connected in series and / or in parallel with each other.

Ein solches Modul kann ein eigenes Gehäuse aufweisen und lässt sich vorzugsweise als eine zusammenhängende Komponente handhaben.Such a module can have its own housing and can preferably be handled as a coherent component.

Ferner kann vorgesehen sein, dass jedes Zellmodul eine eigene Überwachungseinrichtung aufweist.Furthermore, it can be provided that each cell module has its own monitoring device.

Die von einem Sensor des erfindungsgemäßen Signalleitungssystems überwachte Betriebsmessgröße kann beispielsweise eine Temperatur, ein Druck, die Anwesenheit eines Gases und/oder die Konzentration eines Gases sein.The operating variable monitored by a sensor of the signal line system according to the invention can be, for example, a temperature, a pressure, the presence of a gas and / or the concentration of a gas.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen.Further features and advantages of the invention are the subject of the following description and the drawings of exemplary embodiments.

In den Zeichnungen zeigen:In the drawings show:

1 eine schematische Darstellung einer elektrochemischen Vorrichtung, die (beispielhaft) drei elektrochemische Zellen umfasst, wobei jeder elektrochemischen Zelle ein Sensor zugeordnet ist, welcher durch eine erste Anschlussleitung elektrisch leitend mit einer Überwachungseinrichtung der elektrochemischen Vorrichtung verbunden ist und durch eine zweite Anschlussleitung an einen Zellverbinder zum elektrisch leitenden Verbinden von Zellterminals verschiedener elektrochemischer Zellen angeschlossen ist, wobei der Zellverbinder durch eine Spannungsabgriffsleitung elektrisch leitend mit der Überwachungseinrichtung verbunden ist; 1 a schematic representation of an electrochemical device, which (by way of example) comprises three electrochemical cells, each electrochemical cell is associated with a sensor which is electrically connected by a first connecting line with a monitoring device of the electrochemical device and by a second connecting cable to a cell connector for electric connected in series to cell terminals of different electrochemical cells, the cell connector being electrically conductively connected to the monitor by a voltage tap line;

2 eine weitere schematische Darstellung der elektrochemischen Vorrichtung aus 1, welche die in der Überwachungseinrichtung vorgenommenen Auswertungen der über die Sensorleitungen und Spannungsabgriffsleitungen von den elektrochemischen Zellen zu der Überwachungseinrichtung gelangenden Signale zeigt; 2 a further schematic representation of the electrochemical device 1 showing the evaluations made in the monitoring device of the signals passing via the sensor lines and voltage tap lines from the electrochemical cells to the monitoring device;

3 eine schematische Darstellung einer elektrochemischen Zelle der elektrochemischen Vorrichtung aus den 1 und 2 sowie der Auswertung der von der elektrochemischen Zelle zu der Überwachungseinrichtung gelangenden Signale; 3 a schematic representation of an electrochemical cell of the electrochemical device of the 1 and 2 and the evaluation of the passing from the electrochemical cell to the monitoring device signals;

4 eine schematische Darstellung einer elektrochemischen Zelle mit einem Sensor, der an einer Außenseite eines Zellgehäuses der elektrochemischen Zelle angeordnet ist; 4 a schematic representation of an electrochemical cell with a sensor which is arranged on an outer side of a cell housing of the electrochemical cell;

5 eine schematische Darstellung einer elektrochemischen Zelle mit einem Sensor, der an einer Durchtrittsöffnung eines Zellgehäuses der elektrochemischen Zelle angeordnet ist; 5 a schematic representation of an electrochemical cell with a sensor which is arranged at a passage opening of a cell housing of the electrochemical cell;

6 eine schematische Darstellung einer elektrochemischen Zelle mit einem Sensor, der im Innenraum eines Zellgehäuses der elektrochemischen Zelle angeordnet ist; 6 a schematic representation of an electrochemical cell with a sensor which is arranged in the interior of a cell housing of the electrochemical cell;

7 eine schematische Darstellung einer elektrochemischen Zelle mit einem Sensor, der über eine Anschlussleitung mit einem Zellterminal auf dem oberen Potential der dem Sensor zugeordneten elektrochemischen Zelle verbunden ist; 7 a schematic representation of an electrochemical cell with a sensor which is connected via a connecting cable with a cell terminal at the upper potential of the electrochemical cell associated with the sensor;

8 eine schematische Darstellung einer elektrochemischen Zelle mit einem Sensor, der über eine Anschlussleitung elektrisch leitend mit einem Zellgehäuse der dem Sensor zugeordneten elektrochemischen Zelle verbunden ist, und der Auswertung der von dieser elektrochemischen Zelle zu der Überwachungseinrichtung gelangenden Signale; 8th a schematic representation of an electrochemical cell with a sensor which is electrically connected via a connecting line with a cell housing of the electrochemical cell associated with the sensor, and the evaluation of the reaching of this electrochemical cell to the monitoring device signals;

9 eine schematische Darstellung einer elektrochemischen Zelle mit einem Sensor, der als ein Widerstandsausgabe-Sensor ausgebildet ist und durch eine Sensorleitung mit Trennschalter mit der Überwachungseinrichtung verbunden ist; und 9 a schematic representation of an electrochemical cell with a sensor which is designed as a resistance output sensor and is connected by a sensor line with disconnect switch with the monitoring device; and

10 eine schematische Darstellung einer elektrochemischen Zelle mit einem Sensor, der als ein Widerstandsausgabe-Sensor ausgebildet ist und über eine separate Stromquelle mit Energie versorgt wird, wobei der Sensor über eine Anschlussleitung elektrisch leitend mit einem Zellterminal auf dem unteren Potential der zugeordneten elektrochemischen Zelle verbunden ist. 10 a schematic representation of an electrochemical cell with a sensor which is designed as a resistance output sensor and is powered by a separate power source with energy, the sensor is electrically connected via a connecting line with a cell terminal at the lower potential of the associated electrochemical cell.

Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.Identical or functionally equivalent elements are denoted by the same reference numerals in all figures.

Eine in 1 dargestellte, als Ganzes mit 100 bezeichnete elektrochemische Vorrichtung umfasst mehrere, beispielsweise drei, elektrochemische Zellen 102, insbesondere eine erste elektrochemische Zelle 102a, eine zweite elektrochemische Zelle 102b und eine dritte elektrochemische Zelle 102c.An in 1 shown as a whole with 100 referred to electrochemical device comprises a plurality, for example three, electrochemical cells 102 , in particular a first electrochemical cell 102 , a second electrochemical cell 102b and a third electrochemical cell 102c ,

Wie am besten aus 3 zu ersehen ist, umfasst jede elektrochemische Zelle 102 ein Zellgehäuse 106, ein in dem Zellgehäuse 106 angeordnetes elektrochemisches Element 112 mit mindestens einem ersten Anschluss 114 und mindestens einem zweiten Anschluss 116, ein erstes Zellterminal 118 und ein zweites Zellterminal 120, einen das erste Zellterminal 118 mit dem ersten Anschluss 114 des elektrochemischen Elements 112 elektrisch leitend verbindenden ersten Verbindungsleiter 122, einen das zweite Zellterminal 120 elektrisch leitend mit dem zweiten Anschluss 116 des elektrochemischen Elements 112 verbindenden zweiten Verbindungsleiter 124 und ein den ersten Verbindungsleiter 122 und/oder das erste Zellterminal 118 im Bereich eines Durchbruchs durch das Zellgehäuse 106 umgebendes und gegen das Zellgehäuse 106 abdichtendes Dichtelement 126.How best 3 As can be seen, includes any electrochemical cell 102 a cell case 106 , one in the cell case 106 arranged electrochemical element 112 with at least one first connection 114 and at least one second port 116 , a first cell terminal 118 and a second cell terminal 120 , the first cell terminal 118 with the first connection 114 of the electrochemical element 112 electrically connecting first connecting conductor 122 , one the second cell terminal 120 electrically conductive with the second connection 116 of the electrochemical element 112 connecting second connecting conductor 124 and a first connection conductor 122 and / or the first cell terminal 118 in the area of a breakthrough through the cell housing 106 surrounding and against the cell housing 106 sealing sealing element 126 ,

Bei der dargestellten Ausführungsform der elektrochemischen Zelle 102 steht das zweite Zellterminal 120 in elektrisch leitender Verbindung mit dem Zellgehäuse 106, so dass das Zellgehäuse 106 im Betrieb der elektrochemischen Vorrichtung 100 dasselbe elektrische Potential aufweist wie das zweite Zellterminal 120.In the illustrated embodiment of the electrochemical cell 102 is the second cell terminal 120 in electrically conductive connection with the cell housing 106 so that the cell case 106 during operation of the electrochemical device 100 has the same electrical potential as the second cell terminal 120 ,

Grundsätzlich ist aber auch möglich, ein den zweiten Verbindungsleiter 124 und/oder das zweite Zellterminal 120 im Bereich eines Durchbruchs durch das Zellgehäuse 106 umgebendes und gegen das Zellgehäuse 106 abdichtendes weiteres Dichtelement 126 vorzusehen.In principle, however, it is also possible to use the second connection conductor 124 and / or the second cell terminal 120 in the area of a breakthrough through the cell housing 106 surrounding and against the cell housing 106 sealing additional sealing element 126 provided.

Ferner kann grundsätzlich auch vorgesehen sein, dass nur das zweite Zellterminal 120 mittels eines Dichtelements 128 gegenüber dem Zellgehäuse 106 abgetrennt und von demselben elektrisch isoliert ist, während das erste Zellterminal 118 direkt an dem Zellgehäuse 106 anliegt, so dass in diesem Fall das Zellgehäuse 106 dasselbe elektrische Potential aufweist wie das erste Zellterminal 118.Furthermore, in principle it can also be provided that only the second cell terminal 120 by means of a sealing element 128 opposite the cell case 106 is separated and electrically isolated from the same, while the first cell terminal 118 directly on the cell case 106 so that in this case the cell housing 106 has the same electrical potential as the first cell terminal 118 ,

Die Zellterminals 118 beziehungsweise 120 sind mittels (in 1 dargestellter) Zellverbinder 128 elektrisch leitend mit den Zellterminals 120 beziehungsweise 118 anderer elektrochemischer Zellen 102 oder mit Stromanschlüssen 130 der elektrochemischen Vorrichtung 100 verbunden.The cell terminals 118 respectively 120 are by means of (in 1 shown) cell connector 128 electrically conductive with the cell terminals 120 respectively 118 other electrochemical cells 102 or with power connections 130 the electrochemical device 100 connected.

Die Stromanschlüsse 130 und die Zellverbinder 128, mittels welcher die Zellterminals 118, 120 jeweils zweier einander benachbarter elektrochemischer Zellen 102 mit unterschiedlicher Polarität elektrisch leitend miteinander verbindbar sind, bilden zusammen ein Stromleitungssystem 132 der elektrochemischen Vorrichtung 100.The power connections 130 and the cell connectors 128 , by means of which the cell terminals 118 . 120 each two adjacent electrochemical cells 102 are electrically connected to each other with different polarity, together form a power line system 132 the electrochemical device 100 ,

Das Stromleitungssystem 132 dient dazu, einen Stromfluss zwischen den elektrochemischen Zellen 102 der elektrochemischen Vorrichtung 100 und zu den oder von den Stromanschlüssen 130 der elektrochemischen Vorrichtung 100 zu ermöglichen.The power line system 132 serves to create a current flow between the electrochemical cell 102 the electrochemical device 100 and to or from the power outlets 130 the electrochemical device 100 to enable.

Durch dieses Stromleitungssystem 132 werden beispielsweise die elektrochemischen Zellen 102 der elektrochemischen Vorrichtung 100 elektrisch in Reihe geschaltet.Through this power line system 132 For example, the electrochemical cells 102 the electrochemical device 100 electrically connected in series.

Dabei verbindet jeder Zellverbinder 128 ein erstes Zellterminal 120 positiver Polarität einer ersten elektrochemischen Zelle 102 mit einem zweiten Zellterminal 118 negativer Polarität einer benachbarten zweiten elektrochemischen Zelle 102 (siehe 1).Each cell connector connects 128 a first cell terminal 120 positive polarity of a first electrochemical cell 102 with a second cell terminal 118 negative polarity of an adjacent second electrochemical cell 102 (please refer 1 ).

Jeweils ein Zellterminal 118, 120 einer den Anfang der Zellen-Reihenschaltung der elektrochemischen Vorrichtung 100 bildenden elektrochemischen Zelle 102 und ein Zellterminal 118, 120 der das Ende der Zellen-Reihenschaltung bildenden elektrochemischen Zelle 102 sind elektrisch leitend mit einem der elektrisch leitenden Stromanschlüsse 130 der elektrochemischen Vorrichtung 100 verbunden.One cell terminal each 118 . 120 one the beginning of the cell series connection of the electrochemical device 100 forming electrochemical cell 102 and a cell terminal 118 . 120 the end of the cell series connection forming electrochemical cell 102 are electrically conductive with one of the electrically conductive power connections 130 the electrochemical device 100 connected.

Mehrere elektrochemische Vorrichtungen 100 können miteinander elektrisch in Reihe geschaltet werden.Several electrochemical devices 100 can be electrically connected in series with each other.

Eine solche Reihenschaltung kann insbesondere dadurch hergestellt werden, dass ein Stromanschluss 130 einer ersten elektrochemischen Vorrichtung 100 mittels eines (nicht dargestellten) Modulverbinders elektrisch leitend mit einem elektrischen Stromanschluss 130 (entgegengesetzter Polarität) einer zweiten elektrochemischen Vorrichtung 100 verbunden wird.Such a series connection can be produced in particular by virtue of a current connection 130 a first electrochemical device 100 by means of a (not shown) module connector electrically conductive with an electrical power connection 130 (opposite polarity) of a second electrochemical device 100 is connected.

Das elektrochemische Element 112 der elektrochemischen Zelle 102 kann beispielsweise als ein Zellwickel oder ein Zellstapel ausgebildet sein.The electrochemical element 112 the electrochemical cell 102 For example, it may be formed as a cell coil or a cell stack.

Das elektrochemische Element 112 enthält die elektrochemisch aktiven Bestandteile der elektrochemischen Zelle 102, insbesondere einen Elektrolyten und zwei Elektroden, welche mit jeweils einem der Anschlüsse 114 beziehungsweise 116 des elektrochemischen Elements 112 verbunden sind.The electrochemical element 112 contains the electrochemically active components of the electrochemical cell 102 , in particular an electrolyte and two electrodes, each with one of the terminals 114 respectively 116 of the electrochemical element 112 are connected.

Ferner umfasst jede elektrochemische Zelle 102 jeweils einen Sensor 134, der bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel an einer Durchtrittsöffnung 136 des Zellgehäuses 106 angeordnet ist.Furthermore, each electrochemical cell comprises 102 one sensor each 134 who is at the in 3 illustrated embodiment at a passage opening 136 of the cell housing 106 is arranged.

Der Sensor 134 ist zum Erfassen einer Betriebsmessgröße der jeweils zugeordneten elektrochemischen Zelle 102 ausgebildet, beispielsweise zum Erfassen einer Temperatur, eines Drucks im Innenraum 138 des Zellgehäuses 106 oder der Konzentration eines Gases, beispielsweise im Innenraum 138 des Zellgehäuses 106.The sensor 134 is for detecting a Betriebsmessgröße the respective associated electrochemical cell 102 designed, for example, for detecting a temperature, a pressure in the interior 138 of the cell housing 106 or the concentration of a gas, for example in the interior 138 of the cell housing 106 ,

Bei dem in den 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Sensoren 134 als Spannungsausgabe-Sensoren ausgebildet, die auf eine Änderung der jeweils erfassten Betriebsmessgröße mit einer Änderung einer vom jeweiligen Sensor 134 ausgegebenen Spannung reagieren.In the in the 1 to 3 illustrated embodiment, the sensors 134 designed as a voltage output sensors, which are responsive to a change in the respectively measured operating variable with a change of one of the respective sensor 134 output voltage respond.

Jeder Sensor 134 weist zwei Anschlüsse, nämlich einen ersten Anschluss 140 und einen zweiten Anschluss 142, auf.Every sensor 134 has two connections, namely a first connection 140 and a second connection 142 , on.

Der erste Anschluss 140 ist jeweils über eine lange Anschlussleitung 144 direkt elektrisch leitend mit einer Überwachungseinrichtung 146 der elektrochemischen Vorrichtung 100 verbunden.The first connection 140 is always via a long connecting cable 144 directly electrically conductive with a monitoring device 146 the electrochemical device 100 connected.

Diese lange Anschlussleitung 144 bildet eine erste Sensorleitung 148 des betreffenden Sensors 134.This long connection cable 144 forms a first sensor line 148 of the relevant sensor 134 ,

Der zweite Anschluss 142 des Sensors 134 ist über eine kurze Anschlussleitung 150 an ein Element angeschlossen, welches auf einem unteren Potential der dem Sensor 134 jeweils zugeordneten elektrochemischen Zelle 102 liegt.The second connection 142 of the sensor 134 is via a short connecting cable 150 connected to an element which is at a lower potential of the sensor 134 respectively associated electrochemical cell 102 lies.

Dieses Element kann beispielsweise das erste Zellterminal 118 der betreffenden elektrochemischen Zelle 102 sein, wie in 3 dargestellt.This element may, for example, be the first cell terminal 118 the relevant electrochemical cell 102 be like in 3 shown.

Dieses Element kann aber auch der Zellverbinder 128 sein, welcher das erste Zellterminal 118 der dem Sensor 134 zugeordneten elektrochemischen Zelle 102 elektrisch leitend mit dem zweiten Zellterminal 120 einer benachbarten elektrochemischen Zelle 102 verbindet, wie in 1 dargestellt.This element can also be the cell connector 128 which is the first cell terminal 118 the sensor 134 associated electrochemical cell 102 electrically conductive with the second cell terminal 120 an adjacent electrochemical cell 102 connects, as in 1 shown.

Eine dem jeweiligen Sensor 134 zugeordnete Spannungsabgriffsstelle 152 ist über jeweils eine Spannungsabgriffsleitung 154 elektrisch leitend mit der Überwachungseinrichtung 146 verbunden.A the respective sensor 134 assigned voltage tap 152 is via a voltage tap line 154 electrically conductive with the monitoring device 146 connected.

Die Spannungsabgriffsstelle 152 kann an demselben Element vorgesehen sein, mit welchem der Sensor 134 über die kurze Anschlussleitung 150 elektrisch leitend verbunden ist.The voltage tap 152 may be provided on the same element with which the sensor 134 over the short connection line 150 is electrically connected.

So ist bei der Ausführungsvariante gemäß 1 die Spannungsabgriffsstelle 152 an dem Zellverbinder 128 angeordnet.Thus, in the embodiment according to 1 the voltage tap 152 on the cell connector 128 arranged.

Bei der Ausführungsvariante gemäß 3 ist die Spannungsabgriffsstelle 152 an dem ersten Zellterminal 118 der elektrochemischen Zelle 102 angeordnet.In the embodiment according to 3 is the voltage tap 152 at the first cell terminal 118 the electrochemical cell 102 arranged.

Ferner kann auch vorgesehen sein, dass die Spannungsabgriffsstelle 152 an einem Element angeordnet ist, welches von dem Element, mit dem der Sensor 134 über die kurze Anschlussleitung 150 elektrisch leitend verbunden ist, verschieden ist, aber auf im Wesentlichen demselben elektrischen Potential liegt. Furthermore, it can also be provided that the voltage tapping point 152 is arranged on an element, which of the element with which the sensor 134 over the short connection line 150 is electrically connected, is different, but is at substantially the same electrical potential.

So könnte beispielsweise vorgesehen sein, dass der Sensor 134 über die kurze Anschlussleitung 150 elektrisch leitend mit dem ersten Zellterminal 118 der zugeordneten elektrochemischen Zelle 102 verbunden ist, während die Spannungsabgriffsstelle 152 an dem Zellverbinder 128 oder an dem zweiten Zellterminal 120 der benachbarten elektrochemischen Zelle 102, mit welcher die dem Sensor 134 zugeordnete elektrochemische Zelle 102 mittels des Zellverbinders 128 elektrisch leitend verbunden ist, angeordnet ist.For example, it could be provided that the sensor 134 over the short connection line 150 electrically conductive with the first cell terminal 118 the associated electrochemical cell 102 connected while the voltage tap 152 on the cell connector 128 or at the second cell terminal 120 the adjacent electrochemical cell 102 with which the sensor 134 associated electrochemical cell 102 by means of the cell connector 128 is electrically connected, is arranged.

Über die Spannungsabgriffsleitung 154 kann das an der Spannungsabgriffsstelle 152 herrschende elektrische Potential an die Überwachungseinrichtung 146 übermittelt und dort detektiert werden.About the voltage tap line 154 can that be at the voltage tap 152 prevailing electrical potential to the monitoring device 146 be transmitted and detected there.

Außerdem bilden die Spannungsabgriffsleitung 154, die kurze Anschlussleitung 150 des Sensors 134 und das elektrisch leitende Element oder die elektrisch leitenden Elemente, welche die Spannungsabgriffsstelle 152 elektrisch leitend mit dem dem Sensor 134 abgewandten Ende 156 der kurzen Anschlussleitung 150 verbinden, zusammen eine zweite Sensorleitung 158 des Sensors 134.In addition, form the voltage tap line 154 , the short connecting cable 150 of the sensor 134 and the electrically conductive element or elements that conduct the voltage tap 152 electrically conductive with the sensor 134 opposite end 156 the short connection line 150 connect, together a second sensor line 158 of the sensor 134 ,

Die Spannungsabgriffsleitung 154, durch welche die Spannungsabgriffsstelle 152 elektrisch leitend mit der Überwachungseinrichtung 156 verbunden ist, bildet somit einen Teil der zweiten Sensorleitung 158.The voltage tap line 154 through which the voltage tap 152 electrically conductive with the monitoring device 156 is connected, thus forming part of the second sensor line 158 ,

Die Anschlussleitung 150 muss daher nicht bis zu der Überwachungseinrichtung 146 reichen und kann somit deutlich kürzer ausgeführt werden als die lange Anschlussleitung 144.The connection cable 150 therefore does not have to go to the monitoring device 146 range and can thus be made significantly shorter than the long connecting cable 144 ,

An dem zweiten Zellterminal 120 ist bei der in 3 dargestellten elektrochemischen Zelle 102 eine Spannungsabgriffsstelle 152' angeordnet, von der eine Spannungsabgriffsleitung 154' zu der Überwachungseinrichtung 146 führt.At the second cell terminal 120 is at the in 3 represented electrochemical cell 102 a voltage tap 152 ' arranged, from which a Spannungsabgriffsleitung 154 ' to the monitoring device 146 leads.

Die Sensoren 134, die ersten Sensorleitungen 148, die Spannungsabgriffsleitungen 154, die kurzen Anschlussleitungen 150 und die die kurzen Anschlussleitungen 150 elektrisch leitend mit den Spannungsabgriffsstellen 152 der Spannungsabgriffsleitungen 154 verbindenden Elemente, insbesondere Zellverbinder 128, Stromanschlüsse 130, Zellterminals 118, 120 und ggf. auch Zellgehäuse 106, bilden zusammen ein Signalleitungssystem 166 der elektrochemischen Vorrichtung 100.The sensors 134 , the first sensor cables 148 , the voltage tap lines 154 , the short connecting cables 150 and the short leads 150 electrically conductive with the Spannungsabgriffsstellen 152 the voltage tap lines 154 connecting elements, in particular cell connectors 128 , Power connections 130 , Cell terminals 118 . 120 and possibly also cell housing 106 , together form a signal line system 166 the electrochemical device 100 ,

In 2 ist schematisch dargestellt, wie die Signale, welche durch die Spannungsabgriffsleitungen 154 und durch die langen Anschlussleitungen 144 der Sensoren 134 zu der Überwachungseinrichtung 146 übertragen werden, von der Überwachungseinrichtung 146 ausgewertet werden.In 2 is schematically illustrated how the signals passing through the voltage taps 154 and through the long connecting cables 144 the sensors 134 to the monitoring device 146 be transferred from the monitoring device 146 be evaluated.

So ist durch Messung der Potentialdifferenz zwischen einer Spannungsabgriffsleitung 154a, welche von einer Spannungsabgriffsstelle 152a an dem Zellverbinder 128a, der das erste Zellterminal 118 der ersten elektrochemischen Zelle 102a mit dem zweiten Zellterminal 120 der zweiten elektrochemischen Zelle 102b verbindet, zu der Überwachungseinrichtung 146 führt, und einer Spannungsabgriffsleitung 154d, welche von einer Spannungsabgriffsstelle 152d an dem Stromanschluss 130a, der an dem zweiten Zellterminal 120 der ersten elektrochemischen Zelle 102a festgelegt ist, zu der Überwachungseinrichtung 146 führt, die Zellspannung 1 zwischen den Zellterminals 118 und 120 der ersten elektrochemischen Zelle 102a ermittelbar.This is by measuring the potential difference between a Spannungsabgriffsleitung 154a which is from a voltage tap 152a on the cell connector 128a , the first cell terminal 118 the first electrochemical cell 102 with the second cell terminal 120 the second electrochemical cell 102b connects to the monitoring device 146 leads, and a voltage tap line 154d which is from a voltage tap 152d at the electricity connection 130a at the second cell terminal 120 the first electrochemical cell 102 is set to the monitoring device 146 leads, the cell voltage 1 between the cell terminals 118 and 120 the first electrochemical cell 102 determined.

Durch Messung der Potentialdifferenz zwischen der Spannungsabgriffsleitung 154a und einer Spannungsabgriffsleitung 154b, welche von einer Spannungsabgriffsstelle 152b an dem Zellverbinder 128b, der das erste Zellterminal 118 der zweiten elektrochemischen Zelle 102b mit dem zweiten Zellterminal 120 der dritten elektrochemischen Zelle 102c verbindet, zu der Überwachungseinrichtung 146 führt, ist die Zellspannung 2 zwischen den Zellterminals 118, 120 der zweiten elektrochemischen Zelle 102b ermittelbar.By measuring the potential difference between the voltage tap line 154a and a voltage tapping line 154b which is from a voltage tap 152b on the cell connector 128b , the first cell terminal 118 the second electrochemical cell 102b with the second cell terminal 120 the third electrochemical cell 102c connects to the monitoring device 146 leads, is the cell voltage 2 between the cell terminals 118 . 120 the second electrochemical cell 102b determined.

Durch Messung der Potentialdifferenz zwischen der Spannungsabgriffsleitung 154b und einer Spannungsabgriffsleitung 154c, welche von einer Spannungsabgriffsstelle 152c an dem Stromanschluss 130b, der mit dem ersten Zellterminal 118 der dritten elektrochemischen Zelle 102c verbunden ist, zu der Überwachungseinrichtung 146 führt, ist die Zellspannung 3 zwischen den Zellterminals 118 und 120 der dritten elektrochemischen Zelle 102c ermittelbar.By measuring the potential difference between the voltage tap line 154b and a voltage tapping line 154c which is from a voltage tap 152c at the electricity connection 130b that with the first cell terminal 118 the third electrochemical cell 102c connected to the monitoring device 146 leads, is the cell voltage 3 between the cell terminals 118 and 120 the third electrochemical cell 102c determined.

Durch Messung der Potentialdifferenz zwischen der ersten Sensorleitung 148a des Sensors 134a an der ersten elektrochemischen Zelle 102a und der Spannungsabgriffsleitung 154a ist die von dem ersten Sensor 134a ausgegebene Spannung ermittelbar, aus welcher die von dem ersten Sensor 134a erfasste Betriebsmessgröße ableitbar ist.By measuring the potential difference between the first sensor line 148a of the sensor 134a at the first electrochemical cell 102 and the voltage tap line 154a is that of the first sensor 134a output voltage can be determined from which the from the first sensor 134a Measured Betriebsmessgröße is derivable.

Durch Messung der Potentialdifferenz zwischen der ersten Sensorleitung 148b des Sensors 134b an der zweiten elektrochemischen Zelle 102b und der Spannungsabgriffsleitung 154b ist die von dem zweiten Sensor 134b ausgegebene Spannung ermittelbar, aus welcher die von dem zweiten Sensor 134b erfasste Betriebsmessgröße ableitbar ist.By measuring the potential difference between the first sensor line 148b of the sensor 134b at the second electrochemical cell 102b and the voltage tap line 154b is that of the second sensor 134b output voltage can be determined from which the from the second sensor 134b Measured Betriebsmessgröße is derivable.

Durch Messung der Potentialdifferenz zwischen der ersten Sensorleitung 148c des Sensors 134c an der dritten elektrochemischen Zelle 102c und der Spannungsabgriffsleitung 154c ist die von dem dritten Sensor 134c ausgegebene Spannung ermittelbar, aus welcher die von dem dritten Sensor 134c erfasste Betriebsmessgröße ableitbar ist.By measuring the potential difference between the first sensor line 148c of the sensor 134c at the third electrochemical cell 102c and the voltage tap line 154c is that of the third sensor 134c output voltage can be determined, from which the third sensor 134c Measured Betriebsmessgröße is derivable.

Auf diese Weise sind unter Verwendung der an den Spannungsabgriffsleitungen 154a, 154b und 154c anliegenden elektrischen Potentiale und der an den ersten Sensorleitungen 148a, 148b und 148c anliegenden elektrischen Potentiale in der Überwachungseinrichtung 146 die von den Sensoren 134a, 134b und 134c ausgegebenen Spannungen ermittelbar und somit die von diesen Sensoren erfassten Betriebsmessgrößen auswertbar.In this way, using the at the voltage tap lines 154a . 154b and 154c applied electrical potentials and at the first sensor lines 148a . 148b and 148c applied electrical potentials in the monitoring device 146 those from the sensors 134a . 134b and 134c output voltages can be determined and thus evaluable recorded by these sensors operating variables.

Die 4 bis 6 zeigen beispielhaft verschiedene Möglichkeiten zur Anordnung eines Sensors 134 an einer elektrochemischen Zelle 102, welcher der Sensor 134 zugeordnet ist.The 4 to 6 show by way of example various possibilities for the arrangement of a sensor 134 on an electrochemical cell 102 , which is the sensor 134 assigned.

Bei der in 4 dargestellten Anordnungsvariante ist der Sensor 134 an einer Außenseite 160 des Zellgehäuses 106 angeordnet, ohne dass durch eine Durchtrittsöffnung 136 hindurch eine Fluidverbindung mit dem Innenraum 138 des Zellgehäuses 106 besteht.At the in 4 The arrangement variant shown is the sensor 134 on an outside 160 of the cell housing 106 arranged without passing through a passage opening 136 through a fluid connection with the interior 138 of the cell housing 106 consists.

Hierdurch ist es nicht möglich, den Druck oder eine Gaskonzentration im Innenraum 138 des Zellgehäuses 106 hinreichend genau zu erfassen.As a result, it is not possible, the pressure or a gas concentration in the interior 138 of the cell housing 106 to grasp with sufficient accuracy.

Diese Anordnung des Sensors 134 eignet sich aber immer noch dazu, die Temperatur im Innenraum 138 des Zellgehäuses 106 mit hinreichender Genauigkeit zu erfassen.This arrangement of the sensor 134 but is still suitable to the temperature in the interior 138 of the cell housing 106 to capture with sufficient accuracy.

Bei der in 5 dargestellten Anordnungsvariante ist der Sensor 134 an einer Durchtrittsöffnung 136 des Zellgehäuses 106 angeordnet, durch welche der Sensor 134 in Fluidverbindung mit dem Innenraum 138 des Zellgehäuses 106 steht.At the in 5 The arrangement variant shown is the sensor 134 at a passage opening 136 of the cell housing 106 arranged through which the sensor 134 in fluid communication with the interior 138 of the cell housing 106 stands.

Hierdurch ist eine direkte Verbindung des Sensors 134 mit der Atmosphäre im Innenraum 138 des Zellgehäuses 106 gegeben, so dass eine Temperatur, ein Druck und/oder eine Gaskonzentration im Innenraum 138 hinreichend genau bestimmt werden können.This is a direct connection of the sensor 134 with the atmosphere in the interior 138 of the cell housing 106 given, so that a temperature, a pressure and / or a gas concentration in the interior 138 can be determined with sufficient accuracy.

Bei der in 6 dargestellten Anordnungsvariante ist der Sensor 134 im Innenraum 138 des Zellgehäuses 106 der elektrochemischen Zelle 102 angeordnet.At the in 6 The arrangement variant shown is the sensor 134 in the interior 138 of the cell housing 106 the electrochemical cell 102 arranged.

Diese Variante eignet sich insbesondere dazu, Betriebsmessgrößen direkt im Innenraum 138 des Zellgehäuses 106 zu messen.This variant is particularly suitable for operating measurements directly in the interior 138 of the cell housing 106 to eat.

Jeweils ein Abschnitt der langen Anschlussleitung 144 und der kurzen Anschlussleitung 150 des Sensors 134 werden bei dieser Ausführungsform vorzugsweise durch das Zellgehäuse 106 hindurch geführt.In each case a section of the long connecting cable 144 and the short connection line 150 of the sensor 134 are preferably through the cell housing in this embodiment 106 passed through.

An den Durchführungsstellen ist vorzugsweise jeweils eine Dichtung angeordnet.At the lead-through points, a seal is preferably arranged in each case.

Bei den Anordnungsvarianten aus den 4 und 5 müssen hingegen die Anschlussleitungen 144 und 150 nicht durch das Zellgehäuse 106 hindurch geführt werden, so dass auch eine Abdichtung einer Durchführung dieser Anschlussleitungen 144 und 150 durch das Zellgehäuse 106 entfällt.In the arrangement variants of the 4 and 5 on the other hand, the connecting cables must 144 and 150 not through the cell case 106 be passed through, so that a seal a passage of these leads 144 and 150 through the cell case 106 eliminated.

Grundsätzlich können die vorstehend beschriebenen und insbesondere die in den 4 bis 6 dargestellten Anordnungsvarianten für den Sensor 134 in den verschiedenen elektrochemischen Zellen 102 einer elektrochemischen Vorrichtung 100 in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden.In principle, those described above and in particular those in the 4 to 6 shown arrangement variants for the sensor 134 in the different electrochemical cells 102 an electrochemical device 100 be combined in any way.

Aus Gründen einer rationalisierten Produktion ist es jedoch günstig, wenn alle elektrochemischen Zellen 102 der elektrochemischen Vorrichtung 100, einschließlich der daran angeordneten Sensoren 134, im Wesentlichen identisch miteinander ausgebildet sind.However, for reasons of rationalized production, it is beneficial if all electrochemical cells 102 the electrochemical device 100 including sensors mounted thereon 134 , are formed substantially identical to each other.

Eine ausschnittsweise in 7 dargestellte zweite Ausführungsform einer elektrochemischen Vorrichtung 100 unterscheidet sich von der in den 1 bis 3 dargestellten ersten Ausführungsform dadurch, dass die kurze Anschlussleitung 150 des Sensors 134 nicht, wie bei der ersten Ausführungsform, an ein Element angeschlossen ist, welches auf dem unteren Potential der elektrochemischen Zelle 102 liegt, sondern stattdessen an ein Element angeschlossen ist, welches auf dem oberen Potential der dem Sensor 134 zugeordneten elektrochemischen Zelle 102 liegt.A partial in 7 illustrated second embodiment of an electrochemical device 100 is different from the one in the 1 to 3 illustrated first embodiment in that the short connection line 150 of the sensor 134 not connected, as in the first embodiment, to an element which is at the lower potential of the electrochemical cell 102 is instead connected to an element which is at the upper potential of the sensor 134 associated electrochemical cell 102 lies.

Insbesondere kann bei dieser Ausführungsform vorgesehen sein, dass der Sensor 134 über die kurze Anschlussleitung 150 elektrisch leitend mit dem zweiten Zellterminal 120 der jeweils zugeordneten elektrochemischen Zelle 102 oder mit einem Zellverbinder 128 oder einem Stromanschluss 130, der an dem zweiten Zellterminal 120 festgelegt ist, verbunden ist.In particular, it can be provided in this embodiment that the sensor 134 over the short connection line 150 electrically conductive with the second cell terminal 120 the respectively associated electrochemical cell 102 or with a cell connector 128 or a power connection 130 at the second cell terminal 120 is fixed is connected.

Bei dieser Ausführungsform umfasst die zweite Sensorleitung 158 des Sensors 134 somit die Spannungsabgriffsleitung 154, welche von der Spannungsabgriffsstelle 152 an dem zweiten Zellterminal 120 oder an einem an dem zweiten Zellterminal 120 festgelegten Zellverbinder 128 oder Stromanschluss 130 zu der Überwachungseinrichtung 146 der elektrochemischen Vorrichtung 100 führt. In this embodiment, the second sensor line comprises 158 of the sensor 134 thus the Spannungsabgriffsleitung 154 , which from the voltage tap 152 at the second cell terminal 120 or at one at the second cell terminal 120 fixed cell connector 128 or electricity connection 130 to the monitoring device 146 the electrochemical device 100 leads.

Im Übrigen stimmt die in 7 dargestellte zweite Ausführungsform einer elektrochemischen Vorrichtung 100 hinsichtlich Aufbau, Funktion und Herstellungsweise mit der in den 1 bis 3 dargestellten ersten Ausführungsform überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.Incidentally, the in 7 illustrated second embodiment of an electrochemical device 100 in terms of structure, function and method of production with in the 1 to 3 illustrated in the first embodiment, reference is made to the above description in this regard.

Eine in 8 ausschnittsweise dargestellte dritte Ausführungsform einer elektrochemischen Vorrichtung 100 unterscheidet sich von der in 7 dargestellten zweiten Ausführungsform dadurch, dass die kurze Anschlussleitung 150 des Sensors 134 nicht eines der Zellterminals 118 oder 120 oder einen an einem solchen Zellterminal festgelegten Zellverbinder 128 oder Stromanschluss 130 kontaktiert, sondern direkt das Zellgehäuse 106 der dem Sensor 134 zugeordneten elektrochemischen Zelle 102.An in 8th partially illustrated third embodiment of an electrochemical device 100 is different from the one in 7 illustrated second embodiment in that the short connection line 150 of the sensor 134 not one of the cell terminals 118 or 120 or a cell connector attached to such a cell terminal 128 or electricity connection 130 contacted, but directly the cell case 106 the sensor 134 associated electrochemical cell 102 ,

Da bei dieser Ausführungsform das Zellgehäuse 106 auf dem gleichen elektrischen Potential liegt wie eines der Zellterminals der elektrochemischen Zelle 102, beispielsweise wie das zweite Zellterminal 120, bildet bei dieser Ausführungsform die Spannungsabgriffsleitung 154, welche von einer Spannungsabgriffsstelle 152 an dem zweiten Zellterminal 120 oder an einem mit dem zweiten Zellterminal 120 festgelegten Zellverbinder 128 oder Stromanschluss 130 zu der Überwachungseinrichtung 146 der elektrochemischen Vorrichtung 100 führt, einen Teil der zweiten Sensorleitung 158 des Sensors 134.As in this embodiment, the cell housing 106 at the same electrical potential as one of the cell terminals of the electrochemical cell 102 , for example, like the second cell terminal 120 , In this embodiment, forms the voltage tapping line 154 which is from a voltage tap 152 at the second cell terminal 120 or at one with the second cell terminal 120 fixed cell connector 128 or electricity connection 130 to the monitoring device 146 the electrochemical device 100 leads, part of the second sensor line 158 of the sensor 134 ,

Bei einer Variante dieser Ausführungsform kann auch vorgesehen sein, dass das Zellgehäuse 106 auf dem gleichen elektrischen Potential wie das erste Zellterminal 118 der elektrochemischen Zelle 102 liegt.In a variant of this embodiment can also be provided that the cell housing 106 at the same electrical potential as the first cell terminal 118 the electrochemical cell 102 lies.

Im Übrigen stimmt die in 8 dargestellte dritte Ausführungsform einer elektrochemischen Vorrichtung 100 hinsichtlich Aufbau, Funktion und Herstellungsweise mit der in 7 dargestellten zweiten Ausführungsform beziehungsweise mit der in den 1 bis 3 dargestellten ersten Ausführungsform überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.Incidentally, the in 8th illustrated third embodiment of an electrochemical device 100 in terms of structure, function and method of manufacture with the in 7 shown second embodiment or with in the 1 to 3 illustrated in the first embodiment, reference is made to the above description in this regard.

Eine in 9 ausschnittsweise dargestellte vierte Ausführungsform einer elektrochemischen Vorrichtung 100 unterscheidet sich von der in 7 dargestellten zweiten Ausführungsform dadurch, dass der Sensor 134 nicht als ein Spannungsausgabe-Sensor ausgebildet ist, sondern als ein Widerstandsausgabe-Sensor, der auf eine Änderung der erfassten Betriebsmessgröße mit einer Änderung eines elektrischen Widerstands des Sensors 134, insbesondere eines elektrischen Innenwiderstands des Sensors 134, reagiert.An in 9 partial illustrated fourth embodiment of an electrochemical device 100 is different from the one in 7 illustrated second embodiment in that the sensor 134 is not formed as a voltage output sensor, but as a resistance output sensor, which is responsive to a change in the detected Betriebsmesgröße with a change in an electrical resistance of the sensor 134 , in particular an electrical internal resistance of the sensor 134 , responded.

Dabei ist die kurze Anschlussleitung 150 des Sensors 134 beispielsweise an ein auf dem oberen Potential der dem Sensor 134 zugeordneten elektrochemischen Zelle 102 liegendes Element, insbesondere an das zweite Zellterminal 120 oder an einen an dem zweiten Zellterminal 120 festgelegten Zellverbinder 128 oder Stromanschluss 130, angeschlossen.Here is the short connection cable 150 of the sensor 134 for example, to one at the upper potential of the sensor 134 associated electrochemical cell 102 lying element, in particular to the second cell terminal 120 or to one at the second cell terminal 120 fixed cell connector 128 or electricity connection 130 , connected.

Die Spannungsabgriffsleitung 154, welche von einer Spannungsabgriffsstelle 152, die an dem zweiten Zellterminal 120 oder an einem an dem zweiten Zellterminal 120 festgelegten Zellverbinder 128 oder Stromanschluss 130 angeordnet ist, zu der Überwachungseinrichtung 146 der elektrochemischen Vorrichtung 100 führt, bildet somit einen Teil der zweiten Sensorleitung 158 des Sensors 134.The voltage tap line 154 which is from a voltage tap 152 at the second cell terminal 120 or at one at the second cell terminal 120 fixed cell connector 128 or electricity connection 130 is arranged to the monitoring device 146 the electrochemical device 100 leads, thus forming part of the second sensor line 158 of the sensor 134 ,

Die lange Anschlussleitung 144 des Sensors 134 ist bei dieser Ausführungsform, vorzugsweise innerhalb der Überwachungseinrichtung 146, an die Spannungsabgriffsleitung 154' angeschlossen, welche von einer Spannungsabgriffsstelle 152', die an dem ersten Zellterminal 118 der dem Sensor 134 zugeordneten elektrochemischen Zelle 102 oder an einem an dem ersten Zellterminal 118 festgelegten Zellverbinder 128 oder Stromanschluss 130 angeordnet ist, zu der Überwachungseinrichtung 146 führt.The long connecting cable 144 of the sensor 134 is in this embodiment, preferably within the monitoring device 146 , to the voltage tap line 154 ' connected, which from a Spannungsabgriffsstelle 152 ' at the first cell terminal 118 the sensor 134 associated electrochemical cell 102 or at one at the first cell terminal 118 fixed cell connector 128 or electricity connection 130 is arranged to the monitoring device 146 leads.

Dadurch liegt bei dieser Ausführungsform der erste Anschluss 140 des Sensors 134 auf dem Potential des ersten Zellterminals 118 der dem Sensor 134 zugeordneten elektrochemischen Zelle 102 und der zweite Anschluss 142 des Sensors 134 auf dem Potential des zweiten Zellterminals 120 der dem Sensor 134 zugeordneten elektrochemischen Zelle 102.As a result, the first connection lies in this embodiment 140 of the sensor 134 at the potential of the first cell terminal 118 the sensor 134 associated electrochemical cell 102 and the second connection 142 of the sensor 134 at the potential of the second cell terminal 120 the sensor 134 associated electrochemical cell 102 ,

An dem Sensor 134 liegt somit die Zellspannung der dem Sensor 134 zugeordneten elektrochemischen Zelle 102 an, so dass die Energieversorgung des Sensors 134 durch die zugeordnete elektrochemische Zelle 102 selbst erfolgt.At the sensor 134 is thus the cell voltage of the sensor 134 associated electrochemical cell 102 so that the power supply of the sensor 134 through the associated electrochemical cell 102 even done.

Die Stärke des durch den Sensor 134 fließenden Stroms hängt somit von dem in Abhängigkeit von der vom Sensor 134 erfassten Betriebsmessgröße variierenden Innenwiderstand des Sensors 134 ab.The strength of the sensor 134 flowing current thus depends on the function of the sensor 134 detected operating variable varying internal resistance of the sensor 134 from.

Dieser durch den Sensor 134 und damit durch die lange Anschlussleitung 148 fließende Strom wird in der Überwachungseinrichtung 146 gemessen. Aus der Stromstärke dieses Stroms ist der jeweils aktuelle Wert der von dem Sensor 134 erfassten Betriebsmessgröße ableitbar.This through the sensor 134 and thus by the long connection line 148 flowing electricity is in the monitoring device 146 measured. From the current intensity of this current is the current value of the sensor 134 derived operating measurement derivable.

In der die lange Anschlussanleitung 144 des Sensors 134 umfassenden ersten Sensorleitung 148 des Sensors 134 ist bei dieser Ausführungsform, vorzugsweise in der Überwachungseinrichtung 146, ein Trennschalter 162 vorgesehen, welcher, vorzugsweise von der Überwachungseinrichtung 146, in der Zeit zwischen zwei Strommessvorgängen zur Ermittlung der von dem Sensor 134 erfassten Betriebsmessgröße geöffnet werden kann, um eine Entladung der elektrochemischen Zelle 102 durch die erste Sensorleitung 148 zwischen den Strommessvorgängen zu vermeiden.In the the long connection manual 144 of the sensor 134 comprehensive first sensor line 148 of the sensor 134 is in this embodiment, preferably in the monitoring device 146 , a circuit breaker 162 provided, which, preferably by the monitoring device 146 , in the time between two current measurements to determine the from the sensor 134 recorded operating variable can be opened to a discharge of the electrochemical cell 102 through the first sensor line 148 between the current measurements.

Im Übrigen stimmt die in 9 dargestellte vierte Ausführungsform einer elektrochemischen Vorrichtung 100 hinsichtlich Aufbau, Funktion und Herstellungsweise mit der in 7 dargestellten zweiten Ausführungsform überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.Incidentally, the in 9 illustrated fourth embodiment of an electrochemical device 100 in terms of structure, function and method of manufacture with the in 7 illustrated second embodiment, to the above description in this respect reference is made.

Eine in 10 ausschnittsweise dargestellte fünfte Ausführungsform einer elektrochemischen Vorrichtung 100 unterscheidet sich von der in 9 dargestellten vierten Ausführungsform dadurch, dass die kurze Anschlussleitung 150 des Sensors 134 nicht an ein Element angeschlossen ist, das auf dem oberen Potential der dem Sensor 134 zugeordneten elektrochemischen Zelle 102 liegt, sondern an ein Element, das auf dem unteren Potential der dem Sensor 134 zugeordneten elektrochemischen Zelle 102 liegt.An in 10 5 shows a detail of a fifth embodiment of an electrochemical device 100 is different from the one in 9 illustrated fourth embodiment in that the short connection line 150 of the sensor 134 not connected to an element that is at the upper potential of the sensor 134 associated electrochemical cell 102 but to an element that is at the lower potential of the sensor 134 associated electrochemical cell 102 lies.

Insbesondere kann die kurze Anschlussleitung 150 des Sensors 134 an das erste Zellterminal 118 der elektrochemischen Zelle 102 oder an einen an dem ersten Zellterminal 118 festgelegten Zellverbinder 128 oder Stromanschluss 130 angeschlossen sein.In particular, the short connection cable 150 of the sensor 134 to the first cell terminal 118 the electrochemical cell 102 or to one at the first cell terminal 118 fixed cell connector 128 or electricity connection 130 be connected.

Bei dieser Ausführungsform bildet somit die Spannungsabgriffsleitung 154, welche von einer Spannungsabgriffsstelle 152, die an dem ersten Zellterminal 118 oder an einem an dem ersten Zellterminal 118 festgelegten Zellverbinder 128 oder Stromanschluss 130 angeordnet ist, zu der Überwachungseinrichtung 146 der elektrochemischen Vorrichtung 100 führt, einen Teil der zweiten Sensorleitung 158 des Sensors 134.In this embodiment, thus forms the Spannungsabgriffsleitung 154 which is from a voltage tap 152 at the first cell terminal 118 or at one at the first cell terminal 118 fixed cell connector 128 or electricity connection 130 is arranged to the monitoring device 146 the electrochemical device 100 leads, part of the second sensor line 158 of the sensor 134 ,

Die erste Sensorleitung 148 des Sensors 134 ist, vorzugsweise in der Überwachungseinrichtung 146, an dieselbe Spannungsabgriffsleitung 154 angeschlossen.The first sensor line 148 of the sensor 134 is, preferably in the monitoring device 146 , to the same voltage tap line 154 connected.

In der ersten Sensorleitung 148 ist ferner, vorzugsweise in der Überwachungseinrichtung 146, eine Stromquelle 164 vorgesehen, welche den Sensor 134 unabhängig von der Zellspannung der dem Sensor 134 zugeordneten elektrochemischen Zelle 102 mit der erforderlichen Energie versorgt.In the first sensor line 148 is further, preferably in the monitoring device 146 , a power source 164 provided which the sensor 134 regardless of the cell voltage of the sensor 134 associated electrochemical cell 102 supplied with the required energy.

Bei dieser Ausführungsform ist somit der Sensor 134 mit der Stromquelle 164 in Reihe geschaltet.In this embodiment, therefore, the sensor 134 with the power source 164 connected in series.

Wenn sich der Innenwiderstand des Sensors 134 in Abhängigkeit von der vom Sensor 134 erfassten Betriebsmessgröße verändert, verändert sich infolgedessen der Spannungsabfall an der Stromquelle 164, welcher von der Überwachungseinrichtung 146 erfasst wird.When the internal resistance of the sensor 134 depending on the sensor 134 as a result, the voltage drop across the power source changes 164 that of the monitoring device 146 is detected.

Aus der Veränderung des Spannungsabfalls an der Stromquelle 164 ist somit der aktuelle Wert der vom Sensor 134 erfassten Betriebsmessgröße ableitbar.From the change in the voltage drop at the power source 164 is thus the current value of the sensor 134 derived operating measurement derivable.

Im Übrigen stimmt die in 10 dargestellte fünfte Ausführungsform einer elektrochemischen Vorrichtung 100 hinsichtlich Aufbau, Funktion und Herstellungsweise mit der in 9 dargestellten vierten Ausführungsform überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.Incidentally, the in 10 illustrated fifth embodiment of an electrochemical device 100 in terms of structure, function and method of manufacture with the in 9 4, the above description of which is incorporated herein by reference.

Claims

Signal line system for an electrochemical device ( 100 ) containing several electrochemical cells ( 102 ) comprising at least one sensor ( 134 ), which is an operational measure of the electrochemical device ( 100 ), at least two sensor lines ( 148 . 158 ) through which the sensor ( 134 ) electrically conductive with a monitoring device ( 146 ) of the electrochemical device ( 100 ) is connectable, and at least one voltage tap line ( 154 ), through which a Spannungsabgriffsstelle ( 152 ) of the electrochemical device ( 100 ) electrically conductive with the monitoring device ( 146 ) is connectable, characterized in that at least a portion of at least one Spannungsabgriffsleitung ( 154 ) a part of one of the sensor lines ( 158 ).

Signaling system according to claim 1, characterized in that at least one sensor ( 134 ) by a connecting line ( 150 ) to a cell terminal ( 118 . 120 ) an electrochemical cell ( 102 ) of the electrochemical device ( 100 ) connected.

Signal line system according to one of claims 1 or 2, characterized in that at least one sensor ( 134 ) by a Connecting cable ( 150 ) to a cell connector ( 128 ) for the electrically conductive connection of cell terminals ( 118 . 120 ) of various electrochemical cells ( 102 ) of the electrochemical device ( 100 ) connected.

Signal line system according to one of claims 1 to 3, characterized in that at least one sensor ( 134 ) by a connecting line ( 150 ) to a cell housing ( 106 ) an electrochemical cell ( 102 ) of the electrochemical device ( 100 ) connected.

Signal line system according to one of claims 1 to 4, characterized in that at least one sensor ( 134 ) by a connecting line ( 150 ) is connected to an element which is at a lower potential of an electrochemical cell ( 102 ) of the electrochemical device ( 100 ) lies.

Signal line system according to one of claims 1 to 5, characterized in that at least one sensor ( 134 ) by a connecting line ( 150 ) is connected to an element which is at an upper potential of an electrochemical cell ( 102 ) of the electrochemical device ( 100 ) lies.

Signal line system according to one of claims 1 to 6, characterized in that at least one sensor ( 134 ) is designed as a voltage output sensor, which is responsive to a change of the sensor ( 134 ) measured operating variable with a change of one of the sensor ( 134 ) output voltage responds.

Signal line system according to one of claims 1 to 7, characterized in that at least one sensor ( 134 ) is designed as a resistance output sensor, which is responsive to a change of the sensor ( 134 ) measured operating variable with a change in an electrical resistance of the sensor ( 134 ).

Signal line system according to one of claims 1 to 8, characterized in that at least one sensor ( 134 ) in an interior ( 138 ) of a cell housing ( 106 ) an electrochemical cell ( 102 ), on an outside ( 160 ) of a cell housing ( 106 ) an electrochemical cell ( 102 ) and / or at a passage opening ( 136 ) of a cell housing ( 106 ) an electrochemical cell ( 102 ) is arranged.

Signal line system according to one of claims 1 to 9, characterized in that at least one sensor ( 134 ) by a first connecting line ( 150 ) with the upper potential of an electrochemical cell ( 102 ) of the electrochemical device ( 100 ) and a second connecting line ( 144 ) with the lower potential of an electrochemical cell ( 102 ) of the electrochemical device ( 100 ) connected is.

Signal line system according to one of claims 1 to 10, characterized in that in a sensor line ( 148 ) at least one sensor ( 134 ) a disconnect switch ( 162 ) is provided.

Signaling system according to one of claims 1 to 11, characterized in that in a sensor line ( 148 ) at least one sensor ( 134 ) a power source ( 164 ) is provided.

Method for monitoring the operating state of an electrochemical device ( 100 ) containing several electrochemical cells ( 102 ) comprising: - detecting at least one operational variable of the electrochemical device ( 100 ) by means of at least one sensor ( 134 ); Detecting a change of one of the at least one sensor ( 134 ) output voltage or a change in an electrical resistance of the at least one sensor ( 134 ) by means of a monitoring device ( 146 ) of the electrochemical device ( 100 ), the monitoring device ( 146 ) by at least two sensor lines ( 148 . 158 ) electrically conductive with the sensor ( 134 ) connected is; wherein at least a portion of at least one Spannungsabgriffsleitung ( 154 ), through which a Spannungsabgriffsstelle ( 152 ) of the electrochemical device ( 100 ) electrically conductive with the monitoring device ( 146 ), part of one of the sensor lines ( 158 ) of the sensor ( 134 ).

Method according to claim 13, characterized in that the monitoring device ( 146 ) an electrical potential difference between the one sensor ( 134 ) associated sensor lines ( 148 . 158 ).

Method according to one of claims 13 or 14, characterized in that the monitoring device ( 146 ) a current in a sensor ( 134 ) associated sensor line ( 148 ).

Method according to one of claims 13 to 15, characterized in that the monitoring device ( 146 ) a voltage drop at a power source ( 164 ) in a sensor ( 134 ) associated sensor line ( 148 ).