DE102016224189A1 - Hochvoltspeicher für ein Fahrzeug - Google Patents

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Abstract

Ein Hochvoltspeicher (10) für ein Fahrzeug umfasst ein Gehäuse (12), in dem mehrere Energiespeichermodule (22) angeordnet sind. In jedem Energiespeichermodul (22) sind mehrere Energiespeicherzellen (44) zusammengefasst, die jeweils von einer wärmeleitfähigen Vergussmasse (52) umgeben sind. Der Hochvoltspeicher (10) ist dadurch gekennzeichnet, dass jedem Energiespeichermodul (22) wenigstens ein Feuchtigkeitsindikator (58) zugeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Hochvoltspeicher für ein Fahrzeug sowie ein Fahrzeug mit einem solchen Hochvoltspeicher.
  • In Elektrofahrzeugen und Hybridfahrzeugen werden geeignet dimensionierte Batterien als Hochvoltspeicher für den alleinigen oder unterstützenden Antrieb des Fahrzeugs eingesetzt. In den Hochvoltspeichern befinden sich mehrere Energiespeichermodule, in denen wiederum mehrere Energiespeicherzellen zusammengefasst sind. Bei Lade- oder Entladevorgängen kann sich der Hochvoltspeicher mehr oder weniger stark erwärmen, wodurch die Gefahr eines Leistungsabfalls oder einer Reduktion der Lebensdauer des Hochvoltspeichers besteht. Daher wird der Hochvoltspeicher üblicherweise im Betrieb entsprechend gekühlt und hierzu an einen Klimakreislauf des Fahrzeugs angeschlossen.
  • Ein solcher Hochvoltspeicher ist beispielsweise aus der DE 10 2013 207 872 bekannt.
  • Als Energiespeichermodule im Hochvoltspeicher werden derzeit Li-Ionen-Batteriezellen in unterschiedlicher Anzahl verbaut, die seriell oder parallel verschaltet sein können. Die thermische Anbindung der Energiespeicherzellen an die Kühlung erfolgt mittels einer wärmeleitfähigen Vergussmasse. Zur Fehlerdiagnose am Hochvoltspeicher ist die Messung des Isolationswiderstandes zwischen Hochvolt führenden Teilen und der Karosserie des Fahrzeugs vorgesehen. Allerdings kann diese Messung nur im Fahrzeugverbund durchgeführt werden. Selbst wenn ein Fehler auf den Hochvoltspeicher zurückgeführt werden kann, ist nicht feststellbar, an welcher Stelle des Hochvoltspeichers oder in welchem Modul es zu einer Unterschreitung des Isolationswiderstandes gekommen ist. Eine Fehlerortung oder ein Austausch von möglicherweise fehlerhaften Energiespeichermodulen ist daher kaum möglich. Vielmehr müssen im Verdachtsfall alle Module des Hochvoltspeichers oder sogar der gesamte Hochvoltspeicher ausgetauscht werden.
  • Aufgabe der Erfindung ist daher die Bereitstellung eines wartungsfreundlichen Hochvoltspeichers für Fahrzeuge, insbesondere für Fahrzeuge mit Elektro- oder Hybridantrieb.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben, die wahlweise miteinander kombiniert werden können.
  • Erfindungsgemäß wird ein Hochvoltspeicher für ein Fahrzeug bereitgestellt, der ein Gehäuse umfasst, in dem mehrere Energiespeichermodule angeordnet sind. In jedem Energiespeichermodul sind mehrere Energiespeicherzellen zusammengefasst, die jeweils von einer wärmeleitfähigen Vergussmasse umgeben sind. Der Hochvoltspeicher ist dadurch gekennzeichnet, dass jedem Energiespeichermodul wenigstens ein Feuchtigkeitsindikator zugeordnet ist.
  • Der Erfinder hat festgestellt, dass die bekannten Hochvoltspeicher eine Anfälligkeit für im Hochvoltspeicher entstehendes Kondensat zeigen, das sich bei Kühlvorgängen in feucht-warmer Umgebung bilden kann. Die zur thermischen Anbindung der Energiespeicherzellen an die Kühlung verwendete wärmeleitfähige Vergussmasse kann in einigen Fällen Wasser aufnehmen, wodurch sich der Isolationswiderstand des Hochvoltspeichers stark verringern kann. Dies führt zu einer Fehlermeldung im Fahrzeug und bei einem Doppelfehler auch zu einer Gefährdung durch Hochvolt-Potential.
  • Die Anordnung von Feuchtigkeitsindikatoren im Hochvoltspeicher, die einen Wassereintritt durch Farbwechsel anzeigen, ermöglicht es auf einfache Weise, die Ursache für das Absinken des Isolationswiderstandes einzugrenzen. Da jedem Energiespeichermodul wenigstens ein Feuchtigkeitsindikator zugeordnet ist, kann außerdem gezielt das fehlerhafte Modul ausgetauscht werden. Damit ist die Wartung des Hochvoltspeichers vereinfacht, und eine Reparatur kann zu wesentlich geringeren Kosten durchgeführt werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Feuchtigkeitsindikator in die Vergussmasse eingebracht. Besonders bevorzugt ist der Feuchtigkeitsindikator homogen in der Vergussmasse verteilt. Dadurch ist gewährleistet, dass eine Wasseraufnahme durch die Vergussmasse sicher und schnell erkannt werden kann.
  • Alternativ oder zusätzlich kann der Feuchtigkeitsindikator an solchen Stellen des Energiespeichermoduls vorgesehen sein, die für den Wassereintritt kritisch sind, beispielsweise an der Grenzfläche zwischen der Vergussmasse und der Kühlung, insbesondere einer Kühlplatte oder von Kühlstäben. Auf diese Weise kann eine geringere Menge des Feuchtigkeitsindikators verwendet werden, da die Farbreaktion nur lokal auftritt.
  • Als Feuchtigkeitsindikatoren geeignet sind insbesondere Salze wie Kupfersulfat, die bei Wasserzutritt einen Farbwechsel zeigen. Weiter geeignet sind Komplexindikatoren und/oder Redox-Indikatoren, deren Komponenten erst bei Wasserzutritt miteinander reagieren und dadurch farbige Reaktionsprodukte bilden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist auch die Verwendung von Feuchtigkeitsindikatoren möglich, die in Form von Klebestreifen bereitgestellt und flächig oder lokal auf eine Sichtseite des jeweiligen Energiespeichermoduls aufgebracht werden können. Derartige Feuchtigkeitsindikatoren sind beispielswese aus der WO 2003/031531 bekannt.
  • Das Gehäuse kann insbesondere aus Aluminium oder Stahlblech hergestellt sein. Die Energiespeichermodule können direkt in eine metallische Unterschale des Gehäuses eingesetzt sein, die mit der Fahrzeugkarosserie verbunden und crash-sicher ausgeführt ist. Die Unterschale kann flüssigkeitsdicht von einem Deckel verschlossen werden, der aus dem gleichen Material wie die Unterschale oder aus wahlweise faserverstärktem Kunststoff bestehen kann. Bevorzugt ist der Deckel aus einem transparenten Kunststoff gebildet. Dies gestattet eine schnelle und einfache Überprüfung der im Hochvoltspeicher eingebauten Energiespeichermodule beispielsweise im Rahmen einer Fahrzeugwartung.
  • Der Hochvoltspeicher kann ferner eine Druckausgleichseinheit mit einer Membran umfassen, die gas- und wasserdampfdurchlässig ist, um den Druck im Inneren des Gehäuses an den Umgebungsdruck anzupassen. Das Druckausgleichselement kann in den Deckel integriert sein.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit dem oben beschriebenen Hochvoltspeicher. In dem Fahrzeug ist der Hochvoltspeicher mit einer elektrischen Maschine verbunden. Die elektrische Maschine wiederum dient zum alleinigen oder unterstützenden Antrieb des Fahrzeugs. Das Fahrzeug ist bevorzugt als Hybridfahrzeug oder Elektrofahrzeug ausgebildet.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen:
    • 1 eine schematisch vereinfachte Darstellung eines erfindungsgemäßen Hochvoltspeichers gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
    • 2 ein Energiespeichermodul mit Vergussmasse und zugeordnetem Feuchtigkeitsindikator.
  • 1 zeigt in schematisch stark vereinfachter Ansicht einen Schnitt durch einen Hochvoltspeicher 10.
  • Der Hochvoltspeicher 10 weist ein Gehäuse 12 auf. Das Gehäuse 12 setzt sich zusammen aus einer Unterschale 14 und einem Deckel 16. Die Unterschale 14 ist aus Metall, insbesondere aus Aluminiumdruckguss oder aus Stahl, gefertigt. Über einen Flansch 18 verschließt der Deckel 16 die Unterschale 14. An dem Flansch 18 ist insbesondere eine nicht dargestellte Dichtung vorgesehen. Der Deckel 16 kann aus einem transparenten Kunststoff gefertigt sein.
  • Die Unterschale 14 liegt mit dem Flansch 18 auf Haltewinkeln 20 auf, die als karosseriefeste Teile eines Fahrzeugs ausgeführt sind. Die Unterschale 14 wird fest mit den Haltewinkeln 20 verbunden, insbesondere verschweißt oder verschraubt.
  • Im Inneren des Gehäuses 12 befinden sich mehrere Energiespeichermodule 22. In jedem Energiespeichermodul 22 sind mehrere Energiespeicherzellen 44 (2) zusammengefasst. Die mehreren Energiespeichermodule 22 sind untereinander mittels Verbindungen 24 elektrisch leitend verbunden.
  • Am Gehäuse 12 befinden sich ferner ein Hochvoltanschluss 26, ein Steuerleitungsanschluss 28 und ein Kühlmittelanschluss 30. Der Hochvoltanschluss 26, der Steuerleitungsanschluss 28 und der Kühlmittelanschluss 30 können wahlweise an der Unterschale oder am Deckel 16 ausgebildet sein.
  • In den Deckel 16 ist ferner eine Membran 32 und ein Berstschutz 34 integriert. Die Membran 32 ist gasdurchlässig und stellt ein Druckausgleichselement dar. Der Berstschutz 34 ist durch einen Abschnitt des Deckels 16 mit einer sehr dünnen Materialstärke gebildet. Bei entsprechendem Überdruck im Gehäuse 12 reißt der Deckel 16 am Berstschutz 34 auf.
  • Das Gehäuse 12 kann ferner einen Zwischenboden 36 aufweisen, auf dem mehrere Energiespeichermodule 22 übereinander angeordnet werden können. Der Zwischenboden 36 ist insbesondere mit der Unterschale 14 fest verbunden, so dass der Deckel 16 möglichst wenig Lasten aufnehmen muss.
  • Die 2 zeigt einen vertikalen Schnitt durch einen Teil eines Energiespeichermoduls 22. Das Energiespeichermodul 22 umfasst ein Modulgehäuse 38 mit einer Seitenwand 40 und einem Boden 42 sowie in das Modulgehäuse eingesetzte Energiespeicherzellen 44, beispielsweise Lithium-Ionen-Batteriezellen.
  • Bei dem in 2 dargestellten Energiespeichermodul 22 wird die von dünnem Aluminium umhüllte Energiespeicherzelle 44 vom Boden aus durch eine von Kältemittel durchströmte Verdampferplatte 46 gekühlt. Um die Wärme von der Zelle 44 zur Verdampferplatte 46 zu bringen, befinden sich zwischen den Energiespeicherzellen 44 Wärmeleitstäbe 48 aus Aluminium, die in der Verdampferplatte 46 verankert sind. Die Energiespeicherzellen 44 des Energiespeichermoduls 22 bilden einen mit einem Hüllblech 50 umgebenen Zellblock, der mit wärmeleitfähiger Vergussmasse 52 ausgegossen wird. Die Vergussmasse 52 übernimmt gleichzeitig die elektrische Isolation und fixiert die Energiespeicherzellen 44 im Zellblock. Zum Durchleiten einer Kühlflüssigkeit durch die Verdampferplatte 46 ist das Energiespeichermodul 22 an ein Kühlsystem des Fahrzeugs angeschlossen.
  • Die Seitenwand 40 und der Boden 42 sind auf der Innenseite des Modulgehäuses 38 mit einem Isolationsmaterial 54 versehen, beispielsweise einer Schaummatte. Die zwischen den Zellen 44 vorhandenen Spalte sind mit Vergussmasse 52 ausgefüllt. Das Hüllblech 50 dient gleichzeitig als Gießform beim Einfüllen der Vergussmasse 52. Der beim Vergießen mit Vergussmasse 52 gebildete Zellverbund wird nach dem Verguss in das Modulgehäuse 38 eingebaut. Dabei wird die Verdampferplatte 46 auf dem Isolationsmaterial 54 des Bodens 42 aufgesetzt. Zwischen dem Zellverbund und der Seitenwand 40 kann ein Luftspalt 56 verbleiben.
  • Als Vergussmasse 52 können insbesondere elektrisch isolierende, jedoch wärmeleitende Kunstharze wie Polyurethan-Vergussmasse, Epoxidharze und/oder Silikone verwendet werden. Zur Verbesserung der Wärmeleitung können die Kunstharze mit wärmeleitenden Füllstoffen versetzt werden.
  • Erfindungsgemäß ist jedem Energiespeichermodul 22 wenigstens ein Feuchtigkeitsindikator 58 zugeordnet, der einen Wassereintritt in das Modulgehäuse 38 und/oder die Vergussmasse 52 durch einen Farbwechsel anzeigt. Bei der in 2 dargestellten Ausführungsform liegt der Feuchtigkeitsindikator 58 in Form eines Klebestreifens vor, der auf einer Sichtseite des jeweiligen Zellblocks im Modulgehäuse 38 angeordnet ist und in Kontakt mit der Vergussmasse 52 steht. Der Klebestreifen kann lokal, in einem begrenzten Abschnitt auf dem Zellblock vorgesehen sein. Es ist ferner möglich, den Feuchtigkeitsindikator 58 flächig auf den Zellblock aufzukleben oder eine Sichtseite des in das Modulgehäuse 38 eingesetzten Zellblocks ganz oder teilweise mit dem Feuchtigkeitsindikator 28 zu beschichten, beispielsweise in Form eines Lacks.
  • Gemäß einer weiteren, hier nicht dargestellten Ausführungsform ist der Feuchtigkeitsindikator in die Vergussmasse integriert und bevorzugt homogen in der Vergussmasse verteilt. Beide Ausführungsformen können auch miteinander kombiniert werden.
  • Der Feuchtigkeitsindikator 58 kann eine wasserlösliche Tinte oder einen wasserlöslichen Farbstoff umfassen, der bei Wassereintritt freigesetzt wird und eine dauerhafte Verfärbung zeigt. Insbesondere kann der Feuchtigkeitsindikator in Form von Teilchen oder Mikrokapseln vorliegen, die eine wasserlösliche oder durch Wasser quellbare Hülle aufweisen, in welche der Farbstoff oder die Tinte eingekapselt ist. Die Teilchen können in der Vergussmasse oder in einem anderen Indikatorträger verteilt sein. Bei Zutritt von Wasser wird die Hülle zerstört oder geschwächt und der wasserlösliche Farbstoff freigesetzt. Durch Diffusion verteilt sich der wasserlösliche Farbstoff dann in der durchfeuchteten Vergussmasse oder dem Indikatorträger und ergibt eine dauerhafte Verfärbung.
  • Als Hüllmaterial können insbesondere Polymere und Polymermischungen dienen, die auch zur Verkapselung von Arzneimitteln, Nährstoffen, Proteinen, kosmetischen Produkten, Düngemitteln oder Pestiziden bekannt sind. Die Polymere können beispielsweise aus der aus Poly(meth)acrylsäure, Poly(met)acrylaten, Poly(meth)acrylamiden, Poly(meth)acryldextran, Zelluloseacetat, Zelluloseacetatbutyrat, Zellulosenitrat, Methylzellulose und anderen Zellulosederivaten, Polycaprolacton, Polyethylenoxid, Polyethylen-Vinyl-Acetat, Polyglycolsäure, Polylactidsäure, Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrollidon, Schellack und Stärke sowie deren Mischungen bestehenden Gruppe ausgewählt sein. Die verwendeten Polymere sollten in Abwesenheit von Wasser keine Diffusion des Farbstoffs durch die Polymerhülle erlauben. Bei Wasserzutritt in die die Polymerhülle umgebende Matrix wird dagegen die Durchlässigkeit der Hülle für den Farbstoff erhöht, so dass der Farbstoff die Hülle durchdringen und sich in der feuchten Matrix verteilen kann.
  • Als wasserlösliche Farbstoffe können insbesondere ionische Materialien verwendet werden und/oder solche Farbstoffe, die bei Zutritt von Wasser eine charakteristische Farbe annehmen. Beispiele für geeignete Farbstoffe sind Merocyanine und Azofarbstoffe wie Kongorot.
  • Desweiteren können Feuchtigkeitsindikatoren 58 eingesetzt werden, die bei Wasserzutritt eine Komplexbildung und/oder Redoxreaktion unter Farbwechsel eingehen. Dazu kann ein zur Bildung farbiger Komplexe neigendes, in Wasser nicht oder nur schwer lösliches Metalloxid zusammen mit einem Komplexbildner und wahlweise einem Reduktionsmittel in die Vergussmasse eingebracht oder auf einen Indikatorträger aufgebracht werden.
  • Als Metalloxide können insbesondere Eisenoxid oder Manganoxid verwendet werden. Weiter geeignet sind Oxide von Seltenerdmetallen, Titan, Zinn, Vanadium, Molybdän, Cobalt, Kupfer, Nickel und Zink. Beispiele für Komplexbildner, die farbige Komplexe mit Metalloxiden bilden können, sind 2,2'-Bipyridin, 2,2'-Bichinolin, 2,4,6-Tri-2-pyridyl-1,3,5-triazin, 1.10-Phenanthrolin, Dimethylglyoxim, Dithizon, Cupron, Cuproin, 1-Nitroso-2-Naphthol, Alizarin S, Thiazolgelb und Chinalizarin. Geeignete Reduktionsmittel sind Ascorbinsäure und deren Derivate, insbesondere Ester und Anhydride von Ascorbinsäure mit Alkoholen und Carbonsäuren. Bei Wasserkontakt mit dem Feuchtigkeitsindikator tritt eine Reaktion des Metalloxids mit dem Komplexbildner und wahlweise dem Reduktionsmittel unter Farbentwicklung auf.
  • Durch die Farbreaktion kann im Fehlerfall festgestellt werden, welches Energiespeichermodul 22 des Hochvoltspeichers 10 durch Wassereintritt geschädigt wurde. Somit kann der Fehler auf einfache Weise lokalisiert und eine gezielter Austausch des durchfeuchteten Moduls erfolgen. Die Feuchtigkeitsindikatoren 58 können nicht nur in oder an der Vergussmasse 52 im Modulgehäuse 38 angeordnet werden. Vielmehr ist eine Verwendung von Indikatoren, die einen Wasserkontakt anzeigen, an allen kritischen Stellen im Hochvoltspeicher möglich. Dadurch können außerdem schon in der Entwicklungsphase etwaige Konstruktionsmängel festgestellt und feuchteanfällige Verbaupositionen der Energiespeichermodule im Hochvoltspeicher vermieden werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102013207872 [0003]
    • WO 2003/031531 [0013]

Claims (10)

  1. Hochvoltspeicher (10) für ein Fahrzeug, der ein Gehäuse (12) umfasst, in dem mehrere Energiespeichermodule (22) angeordnet sind, wobei in jedem Energiespeichermodul (22) mehrere, jeweils von einer wärmeleitfähigen Vergussmasse (52) umgebene Energiespeicherzellen (44) zusammengefasst sind, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Energiespeichermodul (22) wenigstens ein Feuchtigkeitsindikator (58) zugeordnet ist.
  2. Hochvoltspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Feuchtigkeitsindikator (58) ein Salz umfasst, das bei Wasserzutritt einen Farbwechsel zeigt, oder dass der Feuchtigkeitsindikator (58) ein Komplexindikator und/oder ein Redox-Indikator ist.
  3. Hochvoltspeicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Feuchtigkeitsindikator (58) ein Metalloxid zusammen mit einem Komplexbildner und wahlweise einem Reduktionsmittel umfasst.
  4. Hochvoltspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Feuchtigkeitsindikator (58) eine wasserlösliche Tinte oder einen wasserlöslichen Farbstoff umfasst, bevorzugt dass der Feuchtigkeitsindikator (58) in Form von Teilchen vorliegt, die eine wasserlösliche oder durch Wasser quellbare Hülle aufweisen, wobei der der Farbstoff oder die Tinte in der Hülle eingekapselt ist.
  5. Hochvoltspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Feuchtigkeitsindikator (58) in die Vergussmasse (52) eingebracht ist, und bevorzugt homogen in der Vergussmasse (52) verteilt ist.
  6. Hochvoltspeicher nach Anspruch einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Feuchtigkeitsindikator (58) in Form eines Klebestreifens bereitgestellt ist.
  7. Hochvoltspeicher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebestreifen in Kontakt mit der Vergussmasse (52) steht.
  8. Hochvoltspeicher nach Anspruch einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiespeicherzellen (44) zu einem Zellblock zusammengefasst sind und der Feuchtigkeitsindikator (58) flächig auf eine Sichtseite des Zellblocks aufgeklebt ist, oder dass eine Sichtseite des Zellblocks ganz oder teilweise mit dem Feuchtigkeitsindikator (58) beschichtet ist.
  9. Hochvoltspeicher nach Anspruch einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12) einen transparenten Deckel (16) umfasst.
  10. Fahrzeug mit einer elektrischen Maschine zum alleinigen oder unterstützenden Antrieb des Fahrzeugs und einem mit der elektrischen Maschine verbundenen Hochvoltspeicher (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110797583A (zh) * 2019-11-15 2020-02-14 潍坊聚能电池有限公司 一种注液前锂离子电池极片水分检测方法
DE102019207210B4 (de) * 2019-05-17 2020-06-25 Carl Zeiss Smt Gmbh Verfahren zur Detektion von Defektursachen

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003031531A1 (en) 2001-10-05 2003-04-17 3M Innovative Properties Company Water contact indicator
DE102007063178A1 (de) * 2007-12-20 2009-06-25 Daimler Ag Batterie mit Wärmeleitplatte zum Temperieren der Batterie
DE102013207872A1 (de) 2013-04-30 2014-10-30 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Hochvoltspeicher für ein Fahrzeug
DE102014203919A1 (de) * 2014-03-04 2015-09-10 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Überwachung eines Batteriesystems sowie Batterie, Batteriesystem und Fahrzeug
DE102015206182A1 (de) * 2014-05-06 2015-11-12 Robert Bosch Gmbh Isolieren von aneinanderliegenden Lithium-Ionen-Akkumulatoren durch komplettes Umspritzen/Ausgießen der Behälter in einer Vorrichtung
DE102014211032A1 (de) * 2014-06-10 2015-12-17 Robert Bosch Gmbh Deckel mit vergossenen Lithium-Zellpads

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003031531A1 (en) 2001-10-05 2003-04-17 3M Innovative Properties Company Water contact indicator
DE102007063178A1 (de) * 2007-12-20 2009-06-25 Daimler Ag Batterie mit Wärmeleitplatte zum Temperieren der Batterie
DE102013207872A1 (de) 2013-04-30 2014-10-30 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Hochvoltspeicher für ein Fahrzeug
DE102014203919A1 (de) * 2014-03-04 2015-09-10 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Überwachung eines Batteriesystems sowie Batterie, Batteriesystem und Fahrzeug
DE102015206182A1 (de) * 2014-05-06 2015-11-12 Robert Bosch Gmbh Isolieren von aneinanderliegenden Lithium-Ionen-Akkumulatoren durch komplettes Umspritzen/Ausgießen der Behälter in einer Vorrichtung
DE102014211032A1 (de) * 2014-06-10 2015-12-17 Robert Bosch Gmbh Deckel mit vergossenen Lithium-Zellpads

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019207210B4 (de) * 2019-05-17 2020-06-25 Carl Zeiss Smt Gmbh Verfahren zur Detektion von Defektursachen
CN110797583A (zh) * 2019-11-15 2020-02-14 潍坊聚能电池有限公司 一种注液前锂离子电池极片水分检测方法
CN110797583B (zh) * 2019-11-15 2020-07-03 潍坊聚能电池有限公司 一种注液前锂离子电池极片水分检测方法

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