DE102018202451B4 - Pouch cell tightness measuring arrangement and method for measuring a tightness of pouch cells - Google Patents

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Abstract

Pouchzellen-Dichtheitsmessanordnung zur Messung einer Dichtheit von Pouchzellen (1), aufweisend:- eine Halteanordnung (2), eingerichtet zum Fixieren einer Pouchzelle (1), wobei die Halteanordnung (2) mindestens ein erstes Vakuum-Halteelement (5a) zum Fixieren der Pouchzelle (1) aufweist,- eine Sauganordnung (3), eingerichtet zum Ausüben einer Saugkraft auf eine Hülle der Pouchzelle (1), wobei die Sauganordnung (3) ein zweites Vakuum-Halteelement (5b) aufweist, dessen Saugbereich deutlich kleiner ist als eine Seite der Pouchzelle (1), an welche die Sauganordnung (3) anzulegen ist, so dass ein punktuelles Saugen der Seite der Pouchzelle (1) mittels Vakuum ermöglicht wird, und- eine Kontrollanordnung (4), eingerichtet zum Detektieren einer Bewegung der Hülle, die auf die Saugkraft zurückzuführen ist, wobei die Kontrollanordnung (4) einen Aktuator (6a) und eine Erfassungs- und Steuereinrichtung (7) aufweist, wobei der Aktuator (6a) dazu ausgelegt ist, die Sauganordnung (3) senkrecht zur Seite der Pouchzelle (1) zu bewegen, undwobei die Erfassungs- und Steuereinrichtung (7) dazu ausgelegt ist, die resultierende Bewegung der Sauganordnung (3) zu erfassen und auszuwerten.Pouch cell tightness measuring arrangement for measuring a tightness of pouch cells (1), comprising:- a holding arrangement (2) set up for fixing a pouch cell (1), the holding arrangement (2) having at least one first vacuum holding element (5a) for fixing the pouch cell (1) has a suction arrangement (3) set up to exert a suction force on a shell of the pouch cell (1), the suction arrangement (3) having a second vacuum holding element (5b) whose suction area is significantly smaller than one side the pouch cell (1), to which the suction arrangement (3) is to be applied, so that selective suction of the side of the pouch cell (1) is made possible by means of a vacuum, and- a control arrangement (4), set up to detect a movement of the casing, the is due to the suction force, the control arrangement (4) having an actuator (6a) and a detection and control device (7), the actuator (6a) being designed to move the suction arrangement (3) perpendicular to the Se to move ite of the pouch cell (1), and wherein the detection and control device (7) is designed to detect and evaluate the resulting movement of the suction arrangement (3).

Description

Die Erfindung betrifft eine Pouchzellen-Dichtheitsmessanordnung zur Messung einer Dichtheit von Pouchzellen, ein Verfahren zur Messung einer Dichtheit von Pouchzellen, ein Programmelement und ein computerlesbares Medium.The invention relates to a pouch cell tightness measuring arrangement for measuring a tightness of pouch cells, a method for measuring a tightness of pouch cells, a program element and a computer-readable medium.

Lithium-Ionen Batterien werden in tragbaren Geräten mit hohem Energiebedarf verwendet. Eine bekannte Bauform solcher Lithium-Ionen Batteriezellen ist die sogenannte Pouchzelle, die auch als Pouchbagzelle oder Softpackzelle bezeichnet wird. Bei den Softpackzellen werden die gestapelten oder gefalteten aktiven Schichten von einer flexiblen, meist auf Aluminiumbasis bestehenden Außenfolie eingeschlossen. Die inneren Zellenbauteile werden in dieser flexiblen Verbundfolie unter Vakuum verpackt. Die Pouchzellen können allerdings aufgrund eines Fehlers während einer Produktion oder Nutzung undicht werden. Dadurch kann ein Elektrolyt nach außen diffundieren, oder Sauerstoff oder Feuchtigkeit ins Innere der Pouchzellen gelangen. Dies kann zu Ausfällen in Batterien führen, in denen diese Zellen verbaut werden.Lithium-ion batteries are used in portable devices with high power requirements. A well-known design of such lithium-ion battery cells is the so-called pouch cell, which is also referred to as a pouch bag cell or soft pack cell. In the case of soft pack cells, the stacked or folded active layers are enclosed by a flexible, mostly aluminum-based outer film. The inner cell components are vacuum packed in this flexible composite film. However, the pouch cells can leak due to an error during production or use. As a result, an electrolyte can diffuse outwards, or oxygen or moisture can get inside the pouch cells. This can lead to failures in batteries in which these cells are installed.

Die US 5 111 684 A , die US 2017/ 0 160 164 A1 und die US 5 249 454 A beschreiben jeweils eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Dichtigkeitsprüfung von Lebensmittelverpackungen oder von Verpackungen medizinischer Produkte.the U.S. Patent No. 5,111,684 , the US 2017/0 160 164 A1 and the U.S. 5,249,454 A each describe a device and a method for leak testing food packaging or packaging for medical products.

In der US 9 470 602 B2 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Inspektion der Dichtheit von eingeschweißten Batterien beschrieben. Es ist vorgesehen, dass eine Pouchzelle in ein vakuumdichtes Gehäuse gelegt wird. In dem Gehäuse wird ein Vakuum erzeugt. Eine Kamera nimmt die Pouchzelle vor und nach der Erzeugung des Vakuums in dem Gehäuse auf. Etwaige Verformungen der Pouchzelle, die auf eine Undichtigkeit der Pouchzelle zurückgeführt werden, werden durch die Auswertung der aufgenommenen Bilder ermittelt.In the U.S. 9,470,602 B2 describes a device and a method for inspecting the tightness of welded-in batteries. A pouch cell is placed in a vacuum-tight housing. A vacuum is created in the housing. A camera records the pouch cell before and after the vacuum is created in the housing. Any deformations of the pouch cell, which are attributed to a leak in the pouch cell, are determined by evaluating the recorded images.

Aus der EP 1 437 585 A2 ist ein Verfahren zur Dichtigkeitsprüfung galvanischer Elemente bekannt, wobei ein aus einer Metallhülle gebildetes dünnes Gehäuse eines galvanischen Elements in einem geschlossenen Behälter einen Überdruck und anschließend einem Unterdruck ausgesetzt wird, und eine auftretende Dickenänderung wird gemessen.From the EP 1 437 585 A2 a method for leak testing of galvanic elements is known, in which a thin housing of a galvanic element, formed from a metal shell, is subjected to an overpressure and then to a negative pressure in a closed container, and a change in thickness that occurs is measured.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine schnelle und einfache trotzdem zuverlässige Dichtheitsprüfung von Lithium-Ionen Pouchzellen zu ermöglichen.One object of the present invention is to enable a quick and simple yet reliable leak test of lithium-ion pouch cells.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen auch sämtliche Kombinationen von zumindest zwei der in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren offenbarten Merkmale.This object is achieved with the features of claim 1. Advantageous developments of the invention are specified in the dependent claims. All combinations of at least two of the features disclosed in the description, the claims and/or the figures also fall within the scope of the invention.

Ein erster Aspekt betrifft eine Pouchzellen-Dichtheitsmessanordnung. Die Pouchzellen-Dichtheitsmessanordnung ist für die Messung einer Dichtheit von Pouchzellen, insbesondere Lithium-Ionen Zellen geeignet und weist eine Halteanordnung, eine Sauganordnung und eine Kontrollanordnung auf.A first aspect relates to a pouch cell leak-tightness measurement arrangement. The pouch cell tightness measuring arrangement is suitable for measuring the tightness of pouch cells, in particular lithium-ion cells, and has a holding arrangement, a suction arrangement and a control arrangement.

Die Halteanordnung ist zum Fixieren einer Pouchzelle eingerichtet. Die Sauganordnung ist zum Ausüben einer Saugkraft auf eine Hülle der Pouchzelle eingerichtet. Die Kontrollanordnung ist zum Detektieren einer Bewegung der Hülle, die auf die Saugkraft zurückzuführen ist, eingerichtet.The holding arrangement is designed to fix a pouch cell. The suction arrangement is set up to exert a suction force on a casing of the pouch cell. The control arrangement is set up to detect a movement of the sleeve which is due to the suction force.

Eine Pouchzelle wird durch die Halteanordnung der vorliegenden Pouchzellen-Dichtheitsmessanordnung festgehalten. Die Pouchzelle kann beispielsweise durch Saugknöpfe fixiert werden. Aus diesem Grund kann die Halteanordnung mit einer weiteren Einrichtung wie z.B. einer Vakuumpumpe verbunden sein um eine ausreichende Haltekraft an der Pouchzelle zu erzeugen. Eine Lithium-Ionen Pouchzelle ist üblicherweise mit einem flexiblen Gehäusematerial basierend auf einer Aluminiumfolie eingehüllt, und unter Vakuum abgedichtet. Die Sauganordnung sorgt dafür, dass eine Saugkraft auf die Hülle der Pouchzelle angebracht wird. Um die zur Dichtheitsmessung gezielte Saugkraft zu erzeugen, kann die Sauganordnung ebenfalls mit einer weiteren Einrichtung wie z.B. einer Vakuumpumpe verbunden sein. In einem dichten Zustand der Pouchzelle bewirkt die Saugkraft keine Bewegung der Hülle, da die Hülle mit inneren Bauteilen der Pouchzelle im Vakuum verpackt ist. Im Gegensatz dazu, wenn die Pouchzelle undicht ist, kann die Saugkraft eine Bewegung der Hülle verursachen, da das Vakuum innerhalb der Pouchzelle nicht mehr beibehalten wird. Die Kontrollanordnung detektiert die daraus resultierende Bewegung der Hülle. Auf diese Weise kann die Dichtheitsmessung einer Pouchzelle einfach und zuverlässig durchgeführt werden. Ein besonderer Vorteil der Dichtheitsmessanordnung besteht darin, dass die Pouchzelle während der Messung nicht beeinflusst bzw. beschädigt werden kann.A pouch cell is held in place by the holding assembly of the present pouch cell leak detection assembly. The pouch cell can be fixed, for example, by suction cups. For this reason, the holding arrangement can be connected to another device such as a vacuum pump in order to generate a sufficient holding force on the pouch cell. A lithium-ion pouch cell is usually encased in a flexible housing material based on aluminum foil and sealed under vacuum. The suction arrangement ensures that a suction force is applied to the envelope of the pouch cell. In order to generate the suction force targeted for measuring the tightness, the suction arrangement can also be connected to another device such as a vacuum pump. In a sealed state of the pouch cell, the suction force does not cause any movement of the casing, since the casing is vacuum-packed with internal components of the pouch cell. Conversely, if the pouch cell is leaking, the suction force can cause the shell to move as the vacuum is no longer maintained within the pouch cell. The control arrangement detects the resulting movement of the shell. In this way, the tightness measurement of a pouch cell can be carried out easily and reliably. A particular advantage of the tightness measurement arrangement is that the pouch cell cannot be influenced or damaged during the measurement.

Erfindungsgemäß weist die Halteanordnung mindestens ein erstes Vakuum-Halteelement zum Fixieren der Pouchzelle auf. Da die Dichtheitsmessung auf der eventuellen Bewegung der Hülle der Pouchzelle beruht, ist es für zuverlässige Messergebnisse maßgeblich, die Pouchzelle zur Messung zu befestigen. Dies erfolgt durch ein Halteelement, wodurch ein Vakuum zum Halten angelegt wird. Die Pouchzelle wird vorzugsweise durch mehrere Vakuum-Halteelemente fixiert, die in einem gleichen Abstand über die zu befestigende Fläche der Pouchzelle verteilt sind, um eine gleichmäßig verteile Haltekraft zu erzeugen.According to the invention, the holding arrangement has at least one first vacuum holding element for fixing the pouch cell. Since the tightness measurement is based on the eventual movement of the pouch cell shell, it is for reliable knives Results decisive to attach the pouch cell for measurement. This is done by a holding element, whereby a vacuum is applied for holding. The pouch cell is preferably fixed by a plurality of vacuum holding elements which are distributed at equal distances over the surface of the pouch cell to be fixed in order to generate a holding force which is distributed evenly.

Erfindungsgemäß weist die Sauganordnung ein zweites Vakuum-Halteelement auf. Dabei ist ein Saugbereich des zweiten Vakuum-Halteelements deutlich kleiner als eine Seite der Pouchzelle, an welche die Sauganordnung anzulegen ist, so dass ein punktuelles Saugen der Hülle der Pouchzelle mittels Vakuum ermöglicht wird.According to the invention, the suction arrangement has a second vacuum holding element. In this case, a suction region of the second vacuum holding element is significantly smaller than a side of the pouch cell on which the suction arrangement is to be placed, so that the casing of the pouch cell can be selectively sucked on by means of a vacuum.

Erfindungsgemäß weist die Kontrollanordnung einen Aktuator und eine Erfassungs- und Steuereinrichtung auf. Der Aktuator ist dazu ausgelegt, die Sauganordnung senkrecht zur zu saugenden Seite der Pouchzelle zu bewegen, und die Erfassungs- und Steuereinrichtung ist dazu ausgelegt, die resultierende Bewegung der Sauganordnung zu erfassen und auszuwerten.According to the invention, the control arrangement has an actuator and a detection and control device. The actuator is designed to move the suction arrangement perpendicular to the side of the pouch cell to be sucked, and the detection and control device is designed to detect and evaluate the resulting movement of the suction arrangement.

Auf diese Weise wird die Saugkraft auf die Hülle der Pouchzelle angelegt. Die Sauganordnung wird mit dem Aktuator verbunden, der eine Bewegung der Sauganordnung betätigt. Die durch den Aktuator generierte Bewegung tritt senkrecht zu dieser Seite auf. In einem dichten Zustand sind sowohl die Sauganordnung als auch innere Bauteile der Pouchzelle im Vakuum. Somit kann sich die Hülle der Pouchzelle trotz dem Einsatz des Aktuators nicht bewegen. Im Gegensatz dazu, wenn die Pouchzelle undicht ist, kann sich beispielsweise Luft in die Pouchzelle eindrängen. Somit kann eine Bewegung der Hülle der Pouchzelle beobachtet werden. Die Erfassungs- und Steuereinrichtung erfasst die Bewegung der Hülle bzw. die daraus resultierende Bewegung der Sauganordnung. Darüber hinaus wertet die Erfassungs- und Steuereinrichtung die Bewegung aus, um eine Undichtheit der Pouchzelle zu beurteilen. Die Auswertung der Bewegung kann beispielsweise durch eine Messung der Bewegungslänge der Sauganordnung ausgeführt werden.In this way, the suction force is applied to the envelope of the pouch cell. The suction assembly is connected to the actuator, which actuates movement of the suction assembly. The movement generated by the actuator occurs perpendicular to this side. In a sealed state, both the suction arrangement and the inner components of the pouch cell are in a vacuum. Thus, the shell of the pouch cell cannot move despite the use of the actuator. In contrast, if the pouch cell is leaky, air can penetrate into the pouch cell, for example. A movement of the envelope of the pouch cell can thus be observed. The detection and control device detects the movement of the cover and the resulting movement of the suction arrangement. In addition, the detection and control device evaluates the movement in order to assess a leak in the pouch cell. The movement can be evaluated, for example, by measuring the length of movement of the suction arrangement.

In einer Ausführungsform weist die Kontrollanordnung eine Vakuumpumpe und eine Erfassungs- und Steuereinrichtung auf. Die Vakuumpumpe ist dazu ausgelegt, ein Vakuum in der Sauganordnung zu erzeugen. Die Erfassungs- und Steuereinrichtung ist dazu ausgelegt, einen Abstand zwischen der Erfassungs- und Steuereinrichtung und einer durch das Vakuum verformten Fläche der Hülle auszuwerten.In one embodiment, the control arrangement has a vacuum pump and a detection and control device. The vacuum pump is designed to create a vacuum in the suction assembly. The detection and control device is designed to evaluate a distance between the detection and control device and a surface of the envelope deformed by the vacuum.

Auf diese Weise kann die Saugkraft an einer Fläche der Hülle der Pouchzelle angelegt werden, wobei die Saugkraft durch die Vakuumpumpe erzeugt werden kann. In einem dichten Zustand sind sowohl die Sauganordnung als auch innere Bauteile der Pouchzelle im Vakuum. Somit kann sich die Hülle der Pouchzelle trotz des Einsatzes des Aktuators nicht bewegen. Hingegen wenn die Pouchzelle undicht ist, kann die durch das zweite Vakuum-Halteelement angesaugte Fläche verformt werden. Die Erfassungs- und Steuereinrichtung erfasst die Veränderung bzw. Verformung der Hülle der Pouchzelle. Dabei kann die Erfassungs- und Steuereinrichtung beispielsweise ein optischer Abstandsmesser sein oder ein mechanischer Wegaufnehmer sein, welcher die Abstandänderung zwischen der abgedichteten und verformten Fläche der Hülle bestimmt. Dieser Abstandsmesser kann entweder direkt mit der Sauganordnung verbunden sein oder frei von der Sauganordnung positioniert sein.In this way, the suction force can be applied to a surface of the envelope of the pouch cell, it being possible for the suction force to be generated by the vacuum pump. In a sealed state, both the suction arrangement and the inner components of the pouch cell are in a vacuum. Thus, the shell of the pouch cell cannot move despite the use of the actuator. On the other hand, if the pouch cell is leaky, the area sucked in by the second vacuum holding element can be deformed. The detection and control device detects the change or deformation of the envelope of the pouch cell. In this case, the detection and control device can be, for example, an optical distance meter or a mechanical distance sensor, which determines the change in distance between the sealed and deformed surface of the casing. This distance meter can either be connected directly to the suction arrangement or positioned free of the suction arrangement.

In einer Ausführungsform weist die Kontrollanordnung ein Steuergerät auf, welches eingerichtet ist, die Dichtheit der Pouchzelle durch Auswertung der Bewegung der Hülle und einer Größe der Saugkraft und/oder der Bewegung der Sauganordnung zu berechnen. In anderen Worten wird eine Zusammenwirkung zwischen der Bewegung der Hülle und der Größe der Saugkraft und/oder der Bewegung der Sauganordnung durch das Steuergerät ermittelt, worauf basierend die Dichtheit der Pouchzelle beurteilt wird. Auf diese Weise kann eine zuverlässige Bestimmung der Dichtheit der Pouchzelle gewährleistet werden.In one embodiment, the control arrangement has a control device which is set up to calculate the tightness of the pouch cell by evaluating the movement of the casing and a magnitude of the suction force and/or the movement of the suction arrangement. In other words, an interaction between the movement of the casing and the magnitude of the suction force and/or the movement of the suction arrangement is determined by the control unit, on the basis of which the tightness of the pouch cell is assessed. In this way, a reliable determination of the tightness of the pouch cell can be guaranteed.

In einer Ausführungsform ist in der Pouchzelle mindestens eine Lithium-Ionen Zelle eingebaut.In one embodiment, at least one lithium-ion cell is installed in the pouch cell.

Ein weiterer Aspekt betrifft ein Verfahren zur Messung einer Dichtheit von Pouchzellen mit den Merkmalen des Anspruchs 5.Another aspect relates to a method for measuring the tightness of pouch cells with the features of claim 5.

Ein weiterer Aspekt betrifft ein Programmelement mit den Merkmalen des Anspruchs 6.Another aspect relates to a program element with the features of claim 6.

Ein weiterer Aspekt betrifft ein computerlesbares Medium, auf dem das Programmelement gespeichert ist.Another aspect relates to a computer-readable medium on which the program element is stored.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung weiterer Ausführungsformen und Figuren.Further features, advantages and application possibilities of the invention result from the following description of further embodiments and figures.

Die Figuren sind schematisch und nicht maßstabsgetreu. Sind in der nachfolgenden Beschreibung in verschiedenen Figuren die gleichen Bezugszeichen angegeben, so bezeichnen diese gleiche oder ähnliche Elemente.

  • 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Pouchzellen-Dichtheitsmessanordnung in einem dichten Zustand der Pouchzellen gemäß einer Ausführungsform.
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Pouchzellen-Dichtheitsmessanordnung in einem undichten Zustand der Pouchzellen gemäß einer Ausführungsform.
  • 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Pouchzellen-Dichtheitsmessanordnung in einem dichten Zustand der Pouchzellen gemäß einer nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform.
  • 4 zeigt eine schematische Darstellung einer eine Pouchzellen-Dichtheitsmessanordnung in einem undichten Zustand der Pouchzellen gemäß einer nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform.
  • 5 zeigt ein Flussdiagramm für ein Verfahren zur Messung einer Dichtheit von Pouchzellen gemäß einer weiteren Ausführungsform.
The figures are schematic and not drawn to scale. If the same reference symbols are given in different figures in the following description, then these denote the same or similar elements.
  • 1 shows a schematic representation of a pouch cell leak test arrangement in FIG a sealed state of the pouch cells according to one embodiment.
  • 2 shows a schematic representation of a pouch cell tightness measurement arrangement in a leaky state of the pouch cells according to one embodiment.
  • 3 shows a schematic representation of a pouch cell tightness measuring arrangement in a tight state of the pouch cells according to an embodiment not according to the invention.
  • 4 shows a schematic representation of a pouch cell tightness measuring arrangement in a leaky state of the pouch cells according to an embodiment not according to the invention.
  • 5 shows a flow chart for a method for measuring a tightness of pouch cells according to a further embodiment.

Die 1 zeigt eine Pouchzellen-Dichtheitsmessanordnung zur Messung einer Dichtheit von Pouchzellen 1, wobei die Pouchzelle sich in einem dichten Zustand befindet.the 1 shows a pouch cell tightness measuring arrangement for measuring a tightness of pouch cells 1, the pouch cell being in a tight state.

Die Pouchzellen-Dichtheitsmessanordnung weist eine Halteanordnung 2 und eine Sauganordnung 3 auf. Die Halteanordnung befindet sich auf einer Seite einer Pouchzelle 1. Die Pouchzelle 1 kann beispielsweise eine mit einer Metallverbundfolie eingehüllte Lithium-Ionen Pouchzelle sein. Die Halteanordnung 2 fixiert die Pouchzelle 1 während der Dichtheitsmessung. Die Halteanordnung 2 weist mindestens ein Vakuum-Halteelement 5a auf. Vorzugsweise sind mehrere Vakuum-Halteelemente 5a auf der zu festhaltenden Seite der Pouchzelle 1 vorgesehen, welche in einem regelmäßigen Abstand angeordnet sind, um eine gleichmäßig verteilte Haltekraft zu erzeugen. Die Haltekraft der Pouchzelle 1 wird mittels Vakuum erzeugt. Die Sauganordnung 3 ist auf einer gegenüberliegenden Seite der Halteanordnung 2 eingerichtet.The pouch cell tightness measuring arrangement has a holding arrangement 2 and a suction arrangement 3 . The holding arrangement is located on one side of a pouch cell 1. The pouch cell 1 can be, for example, a lithium-ion pouch cell encased with a metal composite foil. The holding arrangement 2 fixes the pouch cell 1 during the tightness measurement. The holding arrangement 2 has at least one vacuum holding element 5a. A plurality of vacuum holding elements 5a are preferably provided on the side of the pouch cell 1 to be held, which are arranged at a regular spacing in order to generate an evenly distributed holding force. The holding force of the pouch cell 1 is generated by means of a vacuum. The suction assembly 3 is installed on an opposite side of the holding assembly 2 .

Die Sauganordnung 3 weist ein Vakuum-Halteelement 5b auf. Dabei ist ein Saugbereich des Vakuum-Halteelement 5b deutlich kleiner als eine Seite der Pouchzelle 1, an welche die Sauganordnung 3 angeordnet ist. Über Vakuum-Halteelement 5b wird eine Saugkraft auf eine Hülle der Pouchzelle 1 ausgeübt, so dass ein punktuelles Saugen der Seite der Pouchzelle 1 mittels Vakuum ermöglicht wird.The suction arrangement 3 has a vacuum holding element 5b. In this case, a suction area of the vacuum holding element 5b is significantly smaller than a side of the pouch cell 1 on which the suction arrangement 3 is arranged. A suction force is exerted on a shell of the pouch cell 1 via the vacuum holding element 5b, so that selective suction of the side of the pouch cell 1 is made possible by means of a vacuum.

Die Pouchzellen-Dichtheitsmessanordnung weist ferner eine Kontrollanordnung 4 auf, die einen Aktuator 6a, eine Erfassungs- und Steuereinrichtung 7 und ein Steuergerät 8 aufweist. Der Aktuator 6a ist mit der Sauganordnung 3 verbunden, und betätigt eine Bewegung der Sauganordnung 3 senkrecht zur zu saugenden Seite der Pouchzelle 1. In einem dichten Zustand der Pouchzelle 1 tritt die Bewegung der Sauganordnung 3 nicht auf, da die Hülle mit inneren Bauteilen unter Vakuum abgedichtet ist. Die Erfassungs- und Steuereinrichtung 7 ist vorgesehen, die Bewegung der Hülle über die Sauganordnung 3 zu erfassen und diese auszuwerten. Das Steuergerät 8 ist mit der Halteanordnung 2, der Sauganordnung 3, dem Aktuator 6a, und der Erfassungs- und Steuereinrichtung 7 verbunden, um die Dichtheit der Pouchzelle 1 durch Auswertung der Bewegung der Hülle und einer Größe der Saugkraft und/oder der Bewegung der Sauganordnung 3 zu berechnen.The pouch cell leak-tightness measurement arrangement also has a control arrangement 4 which has an actuator 6a, a detection and control device 7 and a control device 8 . The actuator 6a is connected to the suction arrangement 3 and actuates a movement of the suction arrangement 3 perpendicular to the side of the pouch cell 1 to be sucked. When the pouch cell 1 is in a sealed state, the movement of the suction arrangement 3 does not occur because the casing with internal components is under vacuum is sealed. The detection and control device 7 is provided to detect the movement of the cover over the suction arrangement 3 and to evaluate it. The control unit 8 is connected to the holding arrangement 2, the suction arrangement 3, the actuator 6a and the detection and control device 7 in order to check the tightness of the pouch cell 1 by evaluating the movement of the casing and a magnitude of the suction force and/or the movement of the suction arrangement 3 to calculate.

Die 2 zeigt eine Pouchzellen-Dichtheitsmessanordnung zur Messung einer Dichtheit von Pouchzellen 1, wobei die Pouchzelle sich in einem undichten Zustand befindet.the 2 shows a pouch cell tightness measuring arrangement for measuring a tightness of pouch cells 1, the pouch cell being in a leaky state.

In einem undichten Zustand der Pouchzelle 1 besteht ein Leck zwischen der Hülle und inneren Bauteilen der Pouchzelle 1. Aufgrund des Lecks bewegt sich die Sauganordnung 3 durch das Betätigen des Aktuators 6a senkrecht zur zu saugenden Seite der Pouchzelle 1. Dabei tritt eine Bewegung der Hülle auf, die auf die Saugkraft und ggf. die Bewegung des Aktuators zurückzuführen ist. Die Erfassungs- und Steuereinrichtung 7 erfasst die Bewegung der Hülle über die Sauganordnung 3 und wertet beispielsweise eine Bewegungslänge der Hülle aus. Das Steuergerät 8 berechnet die Dichtheit der Pouchzelle 1 durch Auswertung der Bewegung der Hülle und einer Größe der Saugkraft und/oder der Bewegung der Sauganordnung 3.When the pouch cell 1 is leaking, there is a leak between the cover and the inner components of the pouch cell 1. Due to the leak, the suction arrangement 3 moves perpendicularly to the side of the pouch cell 1 to be sucked when the actuator 6a is actuated. This causes the cover to move , which is due to the suction force and possibly the movement of the actuator. The detection and control device 7 detects the movement of the cover via the suction arrangement 3 and evaluates a length of movement of the cover, for example. The control unit 8 calculates the tightness of the pouch cell 1 by evaluating the movement of the casing and a magnitude of the suction force and/or the movement of the suction arrangement 3.

Die 3 zeigt eine Pouchzellen-Dichtheitsmessanordnung gemäß einem nicht erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel, wobei die Pouchzelle sich in einem dichten Zustand befindet.the 3 shows a pouch cell tightness measurement arrangement according to an embodiment not according to the invention, the pouch cell being in a tight state.

In dem nicht erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel weist die Sauganordnung 3 ein zweites Vakuum-Halteelement 5c auf, welches eine Fläche der Seite der Pouchzelle 1 saugt, an welche die Sauganordnung 3 anzulegen ist. Die Kontrollanordnung weist eine Vakuumpumpe 6b und eine Erfassungs- und Steuereinrichtung 7 auf. Die Vakuumpumpe 6b ist mit der Sauganordnung 3 verbunden, und erzeugt ein Vakuum über die durch die Sauganordnung 3 aufgesetzte Fläche. Die Erfassungs- und Steuereinrichtung 7 kann hingegen unabhängig von der Sauganordnung 3 frei positioniert werden. Die Erfassungs- und Steuereinrichtung 7 kann beispielsweise ein Laser-Abstandsmesser sein. In einem dichten Zustand der Pouchzelle 1 wie in der 3 gezeigt, ändert sich die Form der Fläche nicht, da die Hülle mit inneren Bauteilen der Pouchzelle 1 im Vakuum verpackt ist. Die Erfassungs- und Steuereinrichtung 7 ist vorgesehen, beim Auftritt einer Formänderung der Fläche einen Abstand zwischen der Erfassungs- und Steuereinrichtung 7 und einer durch das Vakuum verformten Fläche der Hülle auszuwerten. Das Steuergerät 8 ist mit der Halteanordnung 2, der Sauganordnung 3, der Vakuumpumpe 6b, und der Erfassungs- und Steuereinrichtung 7 verbunden, und berechnet die Dichtheit der Pouchzelle 1 durch Auswertung der Bewegung der Hülle und einer Größe der Saugkraft und/oder der Bewegung der Sauganordnung 3.In the exemplary embodiment not according to the invention, the suction arrangement 3 has a second vacuum holding element 5c, which sucks a surface of the side of the pouch cell 1 against which the suction arrangement 3 is to be placed. The control arrangement has a vacuum pump 6b and a detection and control device 7 . The vacuum pump 6b is connected to the suction assembly 3, and creates a vacuum over the area touched by the suction assembly 3. FIG. In contrast, the detection and control device 7 can be freely positioned independently of the suction arrangement 3 . The detection and control device 7 can be a laser distance meter, for example. In a dense state of the pouch cell 1 as in FIG 3 shown, the shape of the surface does not change since the shell is packed with the inner components of the pouch cell 1 in a vacuum. The detection and control device 7 is provided when a shape occurs change in the area to evaluate a distance between the detection and control device 7 and an area of the envelope deformed by the vacuum. The control unit 8 is connected to the holding arrangement 2, the suction arrangement 3, the vacuum pump 6b, and the detection and control device 7, and calculates the tightness of the pouch cell 1 by evaluating the movement of the casing and a magnitude of the suction force and/or the movement of the Suction arrangement 3.

Die 4 zeigt eine Pouchzellen-Dichtheitsmessanordnung gemäß dem nicht erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel, wobei die Pouchzelle sich in einem undichten Zustand befindet.the 4 shows a pouch cell tightness measurement arrangement according to the embodiment not according to the invention, the pouch cell being in a leaky state.

In einem undichten Zustand der Pouchzelle 1 besteht ein Leck zwischen der Hülle und inneren Bauteilen der Pouchzelle 1. Durch das Anlegen eines Vakuums an die Sauganordnung durch die Vakuumpumpe 6b kann sich die vom Vakuum-Halteelement 5c angesaugte Fläche verformen. Die Erfassungs- und Steuereinrichtung 7 erfasst die Verformung der Fläche der Hülle und wertet beispielsweise einen Abstand zwischen der Erfassungs- und Steuereinrichtung 7 und einer durch das Vakuum verformten Fläche aus. Das Steuergerät 8 berechnet die Dichtheit der Pouchzelle 1 durch Auswertung der Bewegung der Hülle und einer Größe der Saugkraft und/oder der Bewegung der Sauganordnung 3.When the pouch cell 1 is leaking, there is a leak between the shell and internal components of the pouch cell 1. The application of a vacuum to the suction arrangement by the vacuum pump 6b can deform the surface sucked in by the vacuum holding element 5c. The detection and control device 7 detects the deformation of the surface of the shell and evaluates, for example, a distance between the detection and control device 7 and a surface deformed by the vacuum. The control unit 8 calculates the tightness of the pouch cell 1 by evaluating the movement of the casing and a magnitude of the suction force and/or the movement of the suction arrangement 3.

Die 5 zeigt ein Flussdiagramm für ein Verfahren zur Messung einer Dichtheit von Pouchzellen. In einem ersten Schritt 501 kann die Pouchzelle durch eine Halteanordnung fixiert werden. In einem zweiten Schritt 502 kann eine Saugkraft auf eine Hülle der Pouchzelle ausgeübt werden. Zudem kann in einem dritten Schritt 503 eine Bewegung der Hülle der Pouchzelle, die auf die Saugkraft zurückzuführen ist, detektiert werden. Das Detektieren der Bewegung der Hülle kann entweder durch einen Aktuator über eine Sauganordnung oder durch eine Formänderung einer angesaugten Fläche der Pouchzelle ausgeführt werden. In einem vierten Schritt 504 kann eine Dichtheit der Pouchzelle durch Auswertung der Bewegung der Hülle und einer Größe der Saugkraft und/oder der Bewegung der Sauganordnung berechnet werden.the 5 shows a flowchart for a method for measuring the tightness of pouch cells. In a first step 501, the pouch cell can be fixed by a holding arrangement. In a second step 502, a suction force can be exerted on a shell of the pouch cell. In addition, in a third step 503, a movement of the envelope of the pouch cell, which can be attributed to the suction force, can be detected. The movement of the casing can be detected either by an actuator via a suction arrangement or by a change in shape of a suctioned surface of the pouch cell. In a fourth step 504, the tightness of the pouch cell can be calculated by evaluating the movement of the casing and a magnitude of the suction force and/or the movement of the suction arrangement.

Claims (7)

Pouchzellen-Dichtheitsmessanordnung zur Messung einer Dichtheit von Pouchzellen (1), aufweisend: - eine Halteanordnung (2), eingerichtet zum Fixieren einer Pouchzelle (1), wobei die Halteanordnung (2) mindestens ein erstes Vakuum-Halteelement (5a) zum Fixieren der Pouchzelle (1) aufweist, - eine Sauganordnung (3), eingerichtet zum Ausüben einer Saugkraft auf eine Hülle der Pouchzelle (1), wobei die Sauganordnung (3) ein zweites Vakuum-Halteelement (5b) aufweist, dessen Saugbereich deutlich kleiner ist als eine Seite der Pouchzelle (1), an welche die Sauganordnung (3) anzulegen ist, so dass ein punktuelles Saugen der Seite der Pouchzelle (1) mittels Vakuum ermöglicht wird, und - eine Kontrollanordnung (4), eingerichtet zum Detektieren einer Bewegung der Hülle, die auf die Saugkraft zurückzuführen ist, wobei die Kontrollanordnung (4) einen Aktuator (6a) und eine Erfassungs- und Steuereinrichtung (7) aufweist, wobei der Aktuator (6a) dazu ausgelegt ist, die Sauganordnung (3) senkrecht zur Seite der Pouchzelle (1) zu bewegen, und wobei die Erfassungs- und Steuereinrichtung (7) dazu ausgelegt ist, die resultierende Bewegung der Sauganordnung (3) zu erfassen und auszuwerten.Pouch cell tightness measuring arrangement for measuring a tightness of pouch cells (1), having: - a holding arrangement (2), set up for fixing a pouch cell (1), wherein the holding arrangement (2) has at least one first vacuum holding element (5a) for fixing the pouch cell (1), - a suction arrangement (3), designed to exert a suction force on a shell of the pouch cell (1), the suction arrangement (3) having a second vacuum holding element (5b) whose suction area is significantly smaller than one side of the pouch cell (1) , to which the suction arrangement (3) is to be applied, so that selective suction of the side of the pouch cell (1) is made possible by means of a vacuum, and - a control arrangement (4) set up to detect a movement of the cover which is due to the suction force, the control arrangement (4) having an actuator (6a) and a detection and control device (7), the actuator (6a) is designed to move the suction arrangement (3) perpendicular to the side of the pouch cell (1), and wherein the detection and control device (7) is designed to detect and evaluate the resulting movement of the suction arrangement (3). Pouchzellen-Dichtheitsmessanordnung nach Anspruch 1, wobei die Kontrollanordnung (4) eine Vakuumpumpe (6b) und eine Erfassungs- und Steuereinrichtung (7) aufweist, wobei die Vakuumpumpe (6b) dazu ausgelegt ist, ein Vakuum in der Sauganordnung (3) zu erzeugen, und wobei die Erfassungs- und Steuereinrichtung (7) dazu ausgelegt ist, einen Abstand zwischen der Erfassungs- und Steuereinrichtung (7) und einer durch das Vakuum verformten Fläche der Hülle auszuwerten.Pouch cell leak test arrangement claim 1 , wherein the control arrangement (4) has a vacuum pump (6b) and a detection and control device (7), wherein the vacuum pump (6b) is adapted to create a vacuum in the suction arrangement (3), and wherein the detection and Control device (7) is designed to evaluate a distance between the detection and control device (7) and a surface of the envelope deformed by the vacuum. Pouchzellen-Dichtheitsmessanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kontrollanordnung (4) ein Steuergerät (8) aufweist, das eingerichtet ist, die Dichtheit der Pouchzelle (1) durch Auswertung der Bewegung der Hülle und einer Größe der Saugkraft und/oder der Bewegung der Sauganordnung (3) zu berechnen.Pouch cell tightness measuring arrangement according to one of the preceding claims, wherein the control arrangement (4) has a control unit (8) which is set up to check the tightness of the pouch cell (1) by evaluating the movement of the casing and a size of the suction force and/or the movement of the Calculate suction arrangement (3). Pouchzellen-Dichtheitsmessanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in der Pouchzelle (1) mindestens eine Lithium-Ionen Zelle eingebaut ist.Pouch cell tightness measuring arrangement according to one of the preceding claims, wherein at least one lithium-ion cell is installed in the pouch cell (1). Verfahren zur Messung einer Dichtheit von Pouchzellen (1), wobei das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: - Fixieren (501) einer Pouchzelle (1) durch eine Halteanordnung (2), wobei die Halteanordnung (2) mindestens ein erstes Vakuum-Halteelement (5a) zum Fixieren der Pouchzelle (1) aufweist, - Ausüben (502) einer Saugkraft über eine Sauganordnung (3) auf eine Hülle der Pouchzelle (1), wobei die Sauganordnung (3) ein zweites Vakuum-Halteelement (5b) aufweist, dessen Saugbereich deutlich kleiner ist als eine Seite der Pouchzelle (1), an welche die Sauganordnung (3) anzulegen ist, so dass ein punktuelles Saugen der Seite der Pouchzelle (1) mittels Vakuum ermöglicht wird, und - Detektieren (503) einer Bewegung der Hülle der Pouchzelle (1), die auf die Saugkraft zurückzuführen ist, über eine Kontrolleinrichtung (4), wobei die Kontrollanordnung (4) einen Aktuator (6a) und eine Erfassungs- und Steuereinrichtung (7) aufweist, wobei der Aktuator (6a) die Sauganordnung (3) senkrecht zur Seite der Pouchzelle (1) bewegt, und wobei die Erfassungs- und Steuereinrichtung (7) die resultierende Bewegung der Sauganordnung (3) erfasst und auswertet.Method for measuring the tightness of pouch cells (1), the method comprising the following steps: - Fixing (501) a pouch cell (1) by a holding arrangement (2), the holding arrangement (2) having at least one first vacuum holding element (5a ) for fixing the pouch cell (1), - exerting (502) a suction force via a suction arrangement (3) on a casing of the pouch cell (1), the suction arrangement (3) having a second vacuum holding element (5b), whose suction area is significantly smaller than one side of the pouch cell (1) to which the suction arrangement (3) is to be applied, so that selective suction on the side of the pouch cell (1) is made possible by means of a vacuum, and - detecting (503) a movement of the casing of the pouch cell (1), which can be attributed to the suction force, via a control device (4), the control arrangement (4) having an actuator (6a) and a detection and control device (7), wherein the actuator (6a) moves the suction arrangement (3) perpendicular to the side of the pouch cell (1), and wherein the detection and control device (7) detects and evaluates the resulting movement of the suction arrangement (3). Programmelement, das, wenn es auf einem Steuergerät einer Pouchzellen-Dichtheitsmessanordnung ausgeführt wird, die Pouchzellen-Dichtheitsmessanordnung anleitet, die folgenden Schritte durchzuführen: - Fixieren einer Pouchzelle (1) durch eine Halteanordnung (2), wobei die Halteanordnung (2) mindestens ein erstes Vakuum-Halteelement (5a) zum Fixieren der Pouchzelle (1) aufweist, - Ausüben einer Saugkraft über eine Sauganordnung (3) auf eine Hülle der Pouchzelle (1), wobei die Sauganordnung (3) ein zweites Vakuum-Halteelement (5b) aufweist, dessen Saugbereich deutlich kleiner ist als eine Seite der Pouchzelle (1), an welche die Sauganordnung (3) anzulegen ist, so dass ein punktuelles Saugen der Seite der Pouchzelle (1) mittels Vakuum ermöglicht wird, und - Detektieren einer Bewegung der Hülle der Pouchzelle (1), die auf die Saugkraft zurückzuführen ist, über eine Kontrolleinrichtung (4), wobei die Kontrollanordnung (4) einen Aktuator (6a) und eine Erfassungs- und Steuereinrichtung (7) aufweist, wobei der Aktuator (6a) die Sauganordnung (3) senkrecht zur Seite der Pouchzelle (1) bewegt, und wobei die Erfassungs- und Steuereinrichtung (7) die resultierende Bewegung der Sauganordnung (3) erfasst und auswertet.Program element that, when executed on a controller of a pouch cell leak detection assembly, directs the pouch cell leak detection assembly to perform the following steps: - Fixing a pouch cell (1) by a holding arrangement (2), wherein the holding arrangement (2) has at least one first vacuum holding element (5a) for fixing the pouch cell (1), - Exerting a suction force via a suction arrangement (3) on a shell of the pouch cell (1), the suction arrangement (3) having a second vacuum holding element (5b) whose suction area is significantly smaller than one side of the pouch cell (1). which the suction arrangement (3) is to be applied so that selective suction of the side of the pouch cell (1) is made possible by means of a vacuum, and - Detecting a movement of the envelope of the pouch cell (1), which is due to the suction force, via a control device (4), wherein the control arrangement (4) has an actuator (6a) and a detection and control device (7), wherein the Actuator (6a) moves the suction arrangement (3) perpendicular to the side of the pouch cell (1), and wherein the detection and control device (7) detects and evaluates the resulting movement of the suction arrangement (3). Computerlesbares Medium, auf dem ein Programmelement nach Anspruch 6 gespeichert ist.Computer-readable medium on which a program element claim 6 is saved.
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