DE102019101306A1

DE102019101306A1 - Klimakammer zur Aufnahme einer zu prüfenden Batterieeinheit und zur Konditionierung der Betriebsumgebungsluft der Batterieeinheit und Verfahren zur Prüfung einer Batterieeinheit in konditionierter Betriebsumgebungsluft

Info

Publication number: DE102019101306A1
Application number: DE102019101306.2A
Authority: DE
Inventors: Stefan Trampert; Hans-Dieter Sonntag
Original assignee: FEV Dauerlaufpruefzentrum GmbH; FEV Group GmbH
Current assignee: FEV Dauerlaufpruefzentrum GmbH; FEV Group GmbH
Priority date: 2019-01-18
Filing date: 2019-01-18
Publication date: 2019-05-02
Also published as: DE102020100609A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Klimakammer zur Aufnahme einer zu prüfenden Batterieeinheit und zur Konditionierung der Betriebsumgebungsluft der Batterieeinheit, wobei die Batterieeinheit wenigstens umfassend eine Mehrzahl an Batteriezellen und ein Batteriemanagementsystem umfasst, wobei die Klimakammer als eine einzeln transportierbare Klimabox ausgebildet ist. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Prüffeld und ein Verfahren zur Prüfung einer Batterieeinheit in konditionierter Betriebsumgebungsluft unter Verwendung der erfindungsgemäßen Klimabox.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Klimakammer zur Aufnahme einer zu prüfenden Batterieeinheit und zur Konditionierung der Betriebsumgebungsluft der Batterieeinheit, wobei die Batterieeinheit wenigstens eine Mehrzahl an Batteriezellen und ein Batteriemanagementsystem umfasst. Ferner betrifft die Erfindung ein Prüffeld zur Prüfung von Batterieeinheiten in konditionierter Betriebsumgebungsluft und ein Verfahren zur Prüfung einer Batterieeinheit in konditionierter Betriebsumgebungsluft.
STAND DER TECHNIK
Batterieeinheiten stellen wesentliche Komponenten von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen dar, und sie sind daher Gegenstand umfangreicher Prüfungen, welche beispielsweise die Funktionsweise und das Lebensdauerverhalten der Batterieeinheiten bei unterschiedlichen klimatischen Umgebungsbedingungen adressieren.
Batterieeinheiten für elektrische Fahrzeuge sind üblicherweise als sogenannte Hochvoltspeicher ausgebildet, welche eine Mehrzahl von Batteriezellen umfassen, die wiederum in Modulen zusammengefasst sein können. Zur Überwachung, Regelung und Messung der einzelnen Batteriezellen, insbesondere zum Schutz vor Überladung oder Tiefentladung, verfügen die Batterieeinheiten ferner über ein Batteriemanagementsystem.
Die Prüfung von Batterieeinheiten in konditionierter Betriebsumgebungsluft, d.h. unter definierten klimatischen Umgebungsbedingungen, insbesondere bei Temperaturen zwischen -40 °C und +120 °C sowie bei vorgegebener Luftfeuchtigkeit, erfolgt nach dem Stand der Technik in großvolumigen, ortsfest angeordneten Klimakammern. Solche Klimakammern beherbergen üblicherweise weitere Komponenten des Prüfstandsaufbaus, d.h. außer dem Prüfling auch die Messtechnik, die Konditioniertechnik, sowie ggfs. weitere periphere Steuergeräte. Des Weiteren ist in den Klimakammern auch eine Brandschutzeinrichtungen integriert, da Brände von Batterieeinheiten sowohl unbeabsichtigt als auch im Rahmen gezielter Überlastungsprüfungen auftreten können. Üblicherweise ist auch die gesamte Klimatechnik innerhalb der Klimakammer verbaut. Klimakammern zur Batterieprüfung nach dem Stand der Technik weisen somit ein typisches Innenvolumen von bis zu 30 m³ auf.
Bei Verfahren zur Prüfung von Batterieeinheiten nach dem Stand der Technik wird der Prüfling zunächst auf einem separaten Rüststand zur Prüfung konditioniert, d.h. es wird eine Bedatung des Prüflings und die Bestückung mit Messtechnik vorgenommen, ein definierter Batterie-Ladezustand hergestellt und eine Eingangsvermessung durchgeführt. Anschließend wird der konditionierte Prüfling vom Rüststand auf den Prüfstand in das Innere der Klimakammer verbracht.
Nachteilig an den Klimakammern zur Batterieprüfung nach dem Stand der Technik ist der zur Klimatisierung des großvolumigen Inneren der Klimakammern notwendige hohe Energie- und Zeitaufwand, wodurch sich die effektive Prüfdauer je Prüfling verlängert im Vergleich zu Prüfungen ohne oder bei über der Prüfdauer konstanter Klimatisierung der Betriebsumgebung. Insbesondere treten bei Batterieprüfungen häufig wiederkehrende Zwischenuntersuchungen auf, beispielweise Charakterisierungstests bei Prüfungen zur kalendarischen oder elektrischen Alterung, welche den automatisierten Prüfbetrieb unterbrechen und ein Öffnen und Abschalten der Klimakammer bedingen.
Nachteilig an den Verfahren nach dem Stand der Technik ist außerdem die aufwendige innerbetriebliche Logistik, welche durch die räumliche Trennung von Rüststand und Prüfstand entsteht. Hochvoltspeicher von Personenkraftfahrzeugen können ein Gewicht von bis zu 1000 kg aufweisen, solche von Nutzfahrzeugen oder anderen Fahrzeugen sogar wesentlich mehr, so dass der Abtransport vom Rüststand und die Einbringung in die Klimakammer aufwendige Maßnahmen erfordern, wobei insbesondere auch die Sicherheit für Personal und für den Hochvoltspeicher während des Transportvorgangs zu gewährleisten ist.
Weiterhin ist für den Betreiber von Batterieprüfständen das Vorhalten einer großvolumigen Klimakammer mit einem beträchtlichen Aufwand hinsichtlich der anfallenden Investitionskosten und des vorzuhaltenden Platzbedarfes in einem Prüffeld verbunden.
Die Nutzung von separaten Rüstständen vor dem Testbeginn ist verbunden mit weiteren Arbeitsschritten wie dem Abbau des Speichers vom Rüststand, dem Transport in den Prüfstand und dem Anschließen an die Mess- und Automatisierungstechnik, an die Lade- und Entladeeinrichtungen sowie an die Kühlmedien, wofür entsprechende, in der Regel personelle Ressourcen vorzuhalten sind.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung die vorgenannten Nachteile von Klimakammern zur Konditionierung der Betriebsumgebungsluft einer Batterieeinheit und der darauf basierenden Verfahren zur Prüfung von Batterieeinheiten zu überwinden und somit eine Weiterbildung zur ökonomischeren und flexibleren Einsetzbarkeit solcher Klimakammern vorzuschlagen.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Klimakammer und einem Verfahren gemäß der Oberbegriffe der Ansprüche 1 und 13 mit den jeweiligen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die Klimakammer als eine einzeln transportierbare Klimabox ausgebildet ist.
Der Grundgedanke der Erfindung ist es, die Dimensionen des zu konditionierenden Luftvolumens mittels der Klimabox im Vergleich zu den im Stand der Technik verwendeten Klimakammern stark zu reduzieren. Durch die Verringerung der räumlichen Abmessung der Klimabox wird das zu klimatisierende Volumen auf das Bauvolumen des Prüflings und seiner unmittelbaren Umgebung reduziert, während der Großteil der Prüfstandskomponenten außerhalb der Klimabox angeordnet ist. Der Zeitaufwand für die Einstellung eines Sollwertes der Betriebsumgebungstemperatur des Prüflings wird durch die Verwendung der Klimabox signifikant reduziert. Dank der erfindungsgemäßen Transportierbarkeit der Klimabox kann eine Vielzahl an Batterieprüfständen durch temporäre Bereitstellung der mobilen Klimabox für die Testphase bei definierten klimatischen Bedingungen umfunktionniert werden. Dabei ist ferner die freie Konfigurierbarkeit des gesamten Prüfstandsaufbaus und seiner Umgebung deutlich erhöht, da im Gegensatz zu Aufbauten nach dem Stand der Technik die Zwangsbedingungen durch eine den gesamten Prüfstand samt seiner Peripherie einhausende Klimakammer entfallen. Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Klimabox entfällt die räumliche Trennung von Rüststand und Prüfstand, und somit ist es auch nicht mehr erforderlich die eingerüstete Batterieeinheit zu transportieren. Diese vereinfachte Logistik verbessert die Auslastung der Prüfstände und sorgt für eine verringertes Beschädigungsrisiko für die Batterieeinheit sowie für eine höhere Sicherheit vor Unfällen und Verletzungen für das Personal. Des Weiteren kann die erfindungsgemäße Klimabox im Fall eines Brandes des Prüflings vom Prüfstand abtransportiert und in eine zum Abbrand geeignete Umgebung verbracht werden, beispielsweise ein Areal außerhalb der Werkshalle. Dadurch werden der Prüfstand und seine Umgebung vor potentieller Beschädigung durch den Brand geschützt und es entfällt die Notwendigkeit an jedem Prüfstand aufwendige Löschvorrichtungen vorzuhalten.
In vorteilhafter Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße Klimabox eine Haube und eine Palette, wobei die Batterieeinheit auf der Palette aufliegt und die Haube auf der Palette angeordnet und lösbar mit der Palette verbunden ist. Derartige Paletten können standardisierte Träger für den Prüfling darstellen und zwischen unterschiedlichen Prüfständen ausgetauscht werden, typischerweise unter Verwendung eines Flurfördergerätes. Durch die Ausbildung der Klimabox als eine solche transportierbare Palette mit einer daran lösbar befestigten Haube wird ihre Handhabbarkeit und Einsetzbarkeit weiter erhöht. Insbesondere ist es damit möglich einen auf der Palette montierten Prüfling wahlweise Tests an Raumluft oder unter klimatisierten Bedingungen zu unterziehen, wobei sich die Umrüstarbeiten im Wesentlichen auf die Montage der Haube und ihre Verbindung mit der Klimatisierungsvorrichtung beschränken. Vorzugsweise umfasst die Haube dabei vier vereinzelbare Seitenwände und einen Deckel, wobei die Seitenwände und der Deckel lösbar miteinander verbunden sind. Dadurch wird die Montage der Haube auf der Palette weiter vereinfacht und kann beispielsweise von nur einer einzigen Person durchgeführt werden.
Dabei umfasst die Haube vorzugsweise eine Außenhaut aus Metall und eine Innenhaut aus Metall und eine zwischen der Außenhaut und der Innenhaut angeordnete Wärmedämmschicht, beispielsweise aus expandiertem Polystyrol. Die Verwendung einer solchen Sandwich-Bauweise mit metallischen Häuten, etwa aus Aluminium, sorgt für die zu Transport und Handling der Klimabox notwendige Robustheit. Außen- und Innenhaut können dabei auch als Lochbleche ausgebildet sein. Vorteilhaft ist auch zwischen der Palette und dem Prüfling eine Struktur zur Wärmeisolierung angeordnet, beispielsweise ebenfalls ein Sandwich aus Metallhäuten mit zwischenliegendem Wärmedämmmaterial.
Des Weiteren ist zwischen der Außenhaut und der Innenhaut der Haube außer der Wärmedämmschicht vorzugsweise auch noch eine Brandschutzschicht angeordnet, beispielsweise aus granularem Siliziumdioxid (PyroBubbles®). Die Verwendung einer solchen Brandschutzschicht ist empfehlenswert, da gezieltes oder unbeabsichtigtes Abbrennen von Batterieeinheiten bei typischen Prüfumfängen auftritt.
In vorteilhafter Ausführungsform weist die Klimabox eine Zuluftöffnung und eine Abluftöffnung auf, wobei das Innere der Klimabox durch die Zuluftöffnung mit klimatisierter Luft beaufschlagbar ist und wobei durch die Abluftöffnung Abluft aus dem Inneren der Klimabox absaugbar ist. Die Klimatisierungsvorrichtung ist erfindungsgemäß außerhalb der Klimabox angeordnet und wird über Zuluft- und Abluftöffnungen mit dem Inneren der Klimabox verbunden.
Des Weiteren weist die Transportpalette vorzugsweise Kühlwasseranschlüsse auf, wobei die Batterieeinheit durch die Kühlwasseranschlüsse an einen Kühlwasserkreislauf anschließbar ist. Hochvoltspeicher für elektrisch angetriebene Fahrzeuge sind üblicherweise mit einer Wasserkühlung ausgestattet. Daher muss die Transportpalette oder alternativ die Klimabox zur Prüfung solcher Hochvoltspeicher Kühlwasseröffnungen aufweisen, um eine Verbindung des Prüflings mit einer außerhalb der Klimabox angeordneten Vorrichtung zum Aufbau eines Kühlwasserkreislaufs zu ermöglichen.
Zudem weist die Palette oder Klimabox vorteilhaft eine Mehrzahl an Durchführungen auf, wobei durch die Durchführungen Datenleitungen und/oder weitere elektrische Leitungen in das Innere der Klimabox durchführbar sind. Die elektrischen Leitungen dienen dabei insbesondere der Verbindung des Prüflings mit einem außerhalb der Klimabox angeordneten Batterie-Emulator, welcher im Rahmen der Prüfung für das Be- und Entladen des Prüflings zuständig ist. Die Datenleitungen dienen typischerweise zum Auslesen der am Prüfling angebrachten Messtechnik, beispielsweise Leistungsmesser, Temperatursensoren oder Durchflussmesser des Batteriekühlkreislaufs, sowie zum Auslesen oder Programmieren des Batteriemanagementsystems.
In vorteilhafter Ausführungsform weist die Klimabox eine verschließbare Klappe auf, wobei das Innere der Klimabox durch die Klappe zugänglich ist. Dadurch wird die Zugänglichkeit des Inneren der Klimabox verbessert, so dass der Prüfling bei Bedarf, etwa zur nachträglichen Montage eines Sensors, sehr einfach für das Bedienpersonal erreichbar ist, ohne dass dazu die gesamte Klimabox samt der daran angeschlossenen Zuleitungen demontiert werden muss.
Des Weiteren weist die Palette oder Klimabox vorzugsweise eine Druckentlastungsöffnung auf, wobei ein Überdruck im Inneren der Klimabox durch die Druckentlastungsöffnung abbaubar ist. Eine solche Druckentlastungsöffnung dient als Sicherheitsmaßnahme im Falle eines Brandes des Prüflings.
In vorteilhafter Ausführungsform weist die Klimabox eine Länge von 1000 mm bis 3000 mm und/oder eine Breite von 500 mm bis 1500 mm und/oder eine Höhe von 100 mm bis 500 mm auf. Entsprechend des erfindungsgemäßen Grundgedankens einer signifikanten Verringerung des zu klimatisierenden Volumens im Vergleich zu Klimakammern aus dem Stand der Technik sind die räumlichen Abmessungen der Klimabox vorteilhaft an die räumlichen Abmessungen der Batterieeinheit angepasst. Vorzugsweise beläuft sich das Volumen der Klimabox auf das 2-fache bis 10-fache des Bauvolumens des Prüflings. Hochvoltspeicher für elektrische Fahrzeuge sind üblicherweise als flache Quader ausgebildet, welche im Fahrzeugboden im Bereich zwischen den Fahrzeugachsen angeordnet werden. Die vorgenannten Maße der Klimabox sind an diese typische Gestalt derartiger Hochvoltspeicher angepasst.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Prüffeld zur Prüfung von Batterieeinheiten in konditionierter Betriebsumgebungsluft, wobei das Prüffeld eine Mehrzahl von Prüfplätzen umfasst, und wobei die Prüfplätze jeweils eine erfindungsgemäße Klimabox umfassen. Dank der kompakten Abmessungen und der bedienerfreundlichen Handhabbarkeit der Klimabox ist es möglich eine Vielzahl von mit Klimaboxen ausgerüsteten Prüfplätzen nebeneinander anzuordnen und zu einem gemeinsamen Prüffeld zu vereinigen. Somit können mehrere Batterieeinheiten zeitgleich Prüfungen unterzogen werden beziehungsweise es können während des laufenden Prüfbetriebes an benachbarten Prüfplätzen andere Verrichtungen wie etwa Anliefern oder Rüsten eines Prüflings vorgenommen werden. Die Überwachung und Durchführung des Prüfbetriebes in einem solchen Prüffeld kann mit geringen personellen Ressourcen durchgeführt werden.
Vorzugsweise umfasst das Prüffeld eine Vorrichtung zur Konditionierung der Luft im Innenraum der Klimaboxen, wobei die Zuluftöffnungen und die Abluftöffnungen der Klimaboxen an den Prüfplätzen mit der Vorrichtung verbindbar sind. Durch eine solche zentrale Versorgung mit konditionierter Luft kann das Prüffeld übersichtlich aufgebaut werden und es wird somit eine freie Zugänglichkeit der Prüfplätze für das Bedienpersonal gewährleistet.
Weiterhin umfasst das Prüffeld vorteilhaft eine Leitwarte mit einem Automatisierungssystem, wobei das Automatisierungssystem zur Steuerung des Prüfbetriebes jedes Prüfplatzes einsetzbar ist und jeder Prüfplatz ein Anschlusspanel zur Verbindung mit dem Automatisierungssystem umfasst. Mit dem Automatisierungssystem wird das Be- und Entladen des Prüflings während der Prüfung vorgenommen, die am Prüfling angebrachte Sensorik sowie das Batteriemanagementsystem überwacht und vorzugsweise auch die Konditionierung der Betriebsumgebungsluft des Prüflings gesteuert. Bei Nutzung einer zentralen Leitwarte zur Steuerung und Kontrolle des Prüfbetriebs kann auf die Ausstattung jedes einzelnen Prüfplatzes mit separater Steuerungstechnik verzichtet werden.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Prüfung einer Batterieeinheit in konditionierter Betriebsumgebungsluft, wobei das Verfahren wenigstens die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen der Batterieeinheit auf einem Prüfplatz in einem erfindungsgemäßen Prüffeld; Rüsten der Batterieeinheit mit wenigstens einem Messmittel; Einhausen der Batterieeinheit mit der Klimabox und Verbinden der Zu- und der Abluftöffnung der Klimabox mit der Vorrichtung zur Konditionierung der Luft im Innenraum der Klimabox; Verbinden der Batterieeinheit mit einem Kühlwasserkreislauf durch die Kühlwasseröffnungen der Klimabox und Verbinden der Batterieeinheit und des Messmittels mit dem Anschlusspanel durch die Durchführungen der Klimabox; Erzeugen eines definierten Ladezustandes der Batterieeinheit mittels des Automatisierungssystems; Durchführen der Prüfung der Batterieeinheit mittels des Automatisierungssystems in konditionierter Luft im Innenraum der Klimabox. Gegenüber Verfahren nach dem Stand der Technik wird hier die räumliche Trennung von Rüstplatz und Prüfplatz aufgehoben und sämtliche Verfahrensschritte werden an einem Platz durchgeführt. Dadurch wird die innerbetriebliche Logistik signifikant vereinfacht und insbesondere entfällt das mit dem Transport des vorgerüsteten Prüflings einhergehende Unfallrisiko.
Dank der bedienerfreundlichen Handhabbarkeit der erfindungsgemäßen Klimabox kann die Durchführung der Prüfung der Batterieeinheit unterbrochen werden, indem die Haube der Klimabox angehoben wird oder die Klappe der Klimabox geöffnet wird, so dass an der Batterieeinheit eine Messung mit einem mobilen Messmittel durchgeführt werden kann. Derartige Zwischenmessungen sind beispielsweise bei Prüfungen zur Alterung von Batterieeinheiten üblich und führen bei Verwendung der erfindungsgemäßen Klimabox nur zu kurzzeitigen Unterbrechungen des automatisierten Prüfbetriebes.
BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSBEISPIELE DER ERFINDUNG
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand von Figuren näher dargestellt. Es zeigen

1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Klimabox mit darin aufgenommenem Prüfling,
2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Prüffeldes zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Die 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Klimakammer 100, welche als eine erfindungsgemäße Klimabox 1 ausgebildet ist und eine darin aufgenommene Batterieeinheit B umfasst. Die Batterieeinheit B ist dabei als ein Hochvoltspeicher für elektrisch angetriebene Fahrzeuge ausgebildet, und umfasst eine Mehrzahl von in Reihe geschalteten Batteriezellen und ein zugehöriges Batteriemanagementsystem.
Die Klimabox 1 umfasst die Haube 2, welche aus Gründen der Übersichtlichkeit transparent dargestellt ist, und die Palette 3, wobei Haube 2 und Palette 3 mittels der Schnellverschlüsse 20 lösbar miteinander verbunden sind. Üblicherweise wird der Prüfling B bereits ab Wareneingang auf der Palette 3 angeordnet. Das Rüsten der zu prüfenden Batterieeinheit B mit der erforderlichen Messtechnik erfolgt üblicherweise auf der vereinzelten Palette 3 und erst nach vollzogener Montage werden die Haube 2 darauf aufgesetzt. Die Palette 3 kann im Bedarfsfall von einem Flurförderfahrzeug, etwa einem Gabelstapler, zwischen unterschiedlichen Prüfständen transportiert werden.
Auf der Oberseite der Haube 2 befindet sich die mittels der Schnellverschlüsse 26 verschließbare Klappe 25, welche einen zusätzlichen Zugang zum Inneren der Klimabox 1 bietet. Die Klappe 25 ist vorzugsweise oberhalb der stirnseitig an der Klimabox 1 vorgehaltenen Anschlussplatte 9 angeordnet, an welcher die Kühlwasseröffnungen 51, 52 sowie die Durchführungen 61, 62 angeordnet sind. Durch die oberhalb angeordnete Klappe 25 ist dann der Bereich unmittelbar hinter der Anschlussplatte 9 zugänglich, in welchem die Zuleitungen zur Batterieeinheit B verlaufen, d. h. die Kühlwasserleitungen 500, die elektrische Leitung 620 sowie die zu Sensoren und/oder Batteriemanagementsystem führenden Datenleitungen 610 (innerhalb der Klimabox 1 der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt). Über die Kühlwasserleitungen 500 erfolgt der Anschluss des Hochvoltspeichers B an ein Kühlwasserkreislauf, welcher von einer außerhalb der Klimabox 1 angeordneten Vorrichtung betrieben wird. Die elektrische Leitung 620 dient dem Anschluss der Klemmen des Prüflings B mit einer ebenfalls außerhalb der Klimabox 1 angeordneten Be- und Entladevorrichtung, insbesondere einem Batterie-Emulator, oder einer sonstigen Messeinheit.
Im Bereich der geöffneten Klappe 26 ist in der hier gewählten Darstellung der Sandwich-artige Aufbau der Haube 2 zu erkennen, welcher aus der Wärmedämmschicht 23 und der Brandschutzschicht 24 zwischen den metallischen Außen- und Innenhäuten 21, 22 besteht.
Zur Klimatisierung der Betriebsumgebung der Batterieeinheit B dient eine außerhalb der Klimabox 1 angeordnete Klimatisierungsvorrichtung, welche das Innere der Klimabox 1 durch die Zuluftöffnung 41 mit klimatisierter Luft beaufschlägt, wobei die Abluft durch die Abluftöffnung 42 abgesaugt werden kann.
Im Fall eines Brandes des Prüflings B dient zusätzlich die Druckentlastungsöffnung 7 zum Entweichen der Abluft, wobei die nach unten gekrümmte Abluftführung 7 dafür sorgt, dass die Gefährdung von anwesendem Personal durch austretende, heiße Abluft reduziert wird. Durch die Löschwasseröffnung 8 kann das Innere der Klimabox 1 im Brandfall mit Löschwasser geflutet werden. Insbesondere kann die transportierbare Klimabox 1 im Brandfall mittels eines Flurförderfahrzeugs aus der Prüfstandsumgebung abtransportiert und in ein zum kontrollierten Abbrand geeignetes Areal überführt werden.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Prüffeldes 10 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Prüfung einer Batterieeinheit B in konditionierter Betriebsumgebungsluft. Das Prüffeld 10 umfasst beispielhaft fünf separate Prüfplätze 101, an welchen unabhängig voneinander unterschiedliche Prüfungen oder Arbeitsschritte vorgenommen werden können. Jeder der Prüfplätze 101 ist mit einer erfindungsgemäßen Klimabox 1 ausrüstbar, wobei hier eine vorteilhafte Ausführungsform der Klimabox 1 Verwendung findet, welche eine Palette 3 und eine daran lösbar verbindbare Haube 2 umfasst.
Das Prüffeld 10 umfasst eine zentrale Vorrichtung 102 zur Luftkonditionierung, insbesondere zur Regelung der Lufttemperatur und der Luftfeuchtigkeit. Die Vorrichtung 102 ist vorzugsweise an ein im Unterboden angeordnetes Leitungssystem angeschlossen, welches eine Verbindung mit jedem der Prüfplätze 101 herstellt. Mittels der Saugschläuche 103 werden die Zuluftöffnung 41 und die Abluftöffnung 42 der Klimaboxen 1 an das Leitungssystem im Unterboden angeschlossen und somit kann der Innenraum der Klimaboxen 1 von der Vorrichtung 102 mit konditionierter Luft entsprechend der Anforderungen der jeweils durchgeführten Prüfung beaufschlagt werden. Zu diesem Zweck ist die Vorrichtung 102 zur Luftkonditionierung mit entsprechend dimensionierten Gebläse- und Ansaugeinheiten ausgestattet.
Des Weiteren weist das Prüffeld 10 eine Leitwarte 104 auf, welche das zentrale Automatisierungssystem zur Steuerung des Prüfbetriebes aller Prüfplätze 101 beherbergt. Das Automatisierungssystem ist mit den Anschlusspanelen 105 verbunden, welche an jedem Prüfplatz 101 angeordnet sind und Anschlüsse zur Kontaktierung mit dem Prüfling B und den gegebenenfalls am Prüfling B angebrachten Sensoren. Zur Kontaktierung der Klemmen der Batterieeinheit B dient jeweils die elektrische Leitung 620 und über die Datenleitungen 610 werden das Batteriemanagementsystem sowie die Sensoren, etwa Temperatursensoren, Leistungsmesser oder Durchflusssensoren im Kühlwasserkreislauf der Batterieeinheit B, kontaktiert. Ferner dient das Automatisierungssystem vorteilhaft auch der Steuerung der Vorrichtung 102 zur Luftkonditionierung während des Prüfbetriebes. Die an den Anschlusspanelen 105 vorgehaltenen Darstellungs- und Eingabeeinheiten 106 dienen der Darstellung diverser Betriebsparameter der Prüfstände 101 sowie dem Fernzugriff (Remote) auf das in der Leitwarte 104 befindliche Automatisierungssystem.
Durch die Verwendung einer Leitwarte 104 und einer zentralen Vorrichtung 102 zur Luftkonditionierung ist das Prüffeld 10 durch eine kaum eingeschränkte Zugänglichkeit der einzelnen Prüfplätze 101 charakterisiert, so dass ein kompakter und platzsparender Aufbau des Prüffeldes 10 möglich ist. Es können darin an benachbarten Prüfplätzen 101 gleichzeitig unterschiedliche Arbeitsschritte, etwa Antransport und Rüsten eines Prüflings B oder Einhausen mit einer Klimabox 1 durchgeführt werden. In der dargestellten Ausführungsform des Prüffeldes wird lediglich die Beaufschlagung der Batterieeinheiten B mit Kühlwasser dezentral durch die mobilen Konditioniereinheiten 107 durchgeführt und gegebenenfalls werden mobile Messmittel 108 zur Durchführung von Eingangs- oder Zwischenmessungen an den Prüflingen B verwendet. In der in 2 dargestellten Situation befinden sich die beiden jeweils äußeren Prüfplätze 101 im automatisierten Prüfbetrieb, während an dem mittleren Prüfplatz 101 die Haube 2 der Klimabox 1 angehoben worden ist, beispielsweise um eine Zwischenmessung mit dem mobilen Messmittel 108 durchzuführen. An den beiden übrigen Prüfplätzen 101 können beispielhaft das Rüsten mit Messmitteln eines Prüflings B auf der Palette 3 und der Antransport eines weiteren Prüflings vorgenommen werden.
Die freie Zugänglichkeit der einzelnen Prüfplätze 101 in Kombination mit der Verwendung transportierbarer Klimaboxen 1 ist zudem vorteilhaft im Falle eines Brandes eines Prüflings B. Durch die Druckentlastungsöffnungen 7 und die daran anschließenden Abluftführungen 70 können anfänglich entstehende gasförmige Verbrennungsprodukte in den Unterboden abgesaugt werden, vorzugsweise erfolgt anschließend Abtransport des brennenden Prüflings B samt der ihn einhausenden Klimabox 1 in ein zum Abbrand geeignetes Areal außerhalb des Prüffeldes 10. Selbst in einem solchen Brandfall kann der Prüfbetrieb an den benachbarten Prüfplätzen 101 fortgeführt werden.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten oder räumlicher Anordnungen, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
Bezugszeichenliste

100: Klimakammer
10: Prüffeld
101: Prüfplatz
102: Vorrichtung zur Luftkonditionierung
103: Saugschlauch
104: Leitwarte
105: Anschlusspanel
106: Darstellungs- und Eingabeeinheit
107: Konditioniereinheit
108: mobiles Messmittel
1: Klimabox
2: Haube
20: Schnellverschluss für Haube
21: Außenhaut
22: Innenhaut
23: Wärmedämmschicht
24: Brandschutzschicht
25: Klappe
26: Schnellverschluss für Klappe
3: Palette
41: Zuluftöffnung
42: Abluftöffnung
51, 52: Kühlwasseröffnung
500: Kühlwasserleitung
61, 62: Durchführung
610: Datenleitung
620: elektrische Leitung
7: Druckentlastungsöffnung
70: Abluftführung
8: Löschwasseröffnung
9: Anschlussplatte
B: Batterieeinheit

Claims

Klimakammer (100) zur Aufnahme einer zu prüfenden Batterieeinheit (B) und zur Konditionierung der Betriebsumgebungsluft der Batterieeinheit (B), wobei die Batterieeinheit (B) wenigstens eine Mehrzahl an Batteriezellen und ein Batteriemanagementsystem umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Klimakammer (100) als eine einzeln transportierbare Klimabox (1) ausgebildet ist.
Klimakammer (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klimabox (1) eine Haube (2) und eine Palette (3) umfasst, wobei die Batterieeinheit (B) auf der Palette (3) aufliegt und die Haube (2) auf der Palette (3) angeordnet und lösbar mit der Palette (3) verbunden ist.
Klimakammer (100) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Haube eine Außenhaut (21), vorzugsweise aus Metall, und eine Innenhaut (22), vorzugsweise aus Metall, und eine zwischen der Außenhaut (21) und der Innenhaut (22) angeordnete Wärmedämmschicht (23) und/oder eine zwischen der Außenhaut (21) und der Innenhaut (22) angeordnete Brandschutzschicht (24) umfasst.
Klimakammer (100) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klimabox (1) eine Zuluftöffnung (41) und eine Abluftöffnung (42) aufweist, wobei der Innenraum der Klimabox (1) durch die Zuluftöffnung (41) mit konditionierter Luft beaufschlagbar ist und wobei durch die Abluftöffnung (42) Abluft aus dem Inneren der Klimabox (1) absaugbar ist.
Klimakammer (100) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klimabox (1) zwei Kühlwasseröffnungen (51, 52) aufweist, wobei die Batterieeinheit (B) durch die Kühlwasseröffnungen (51, 52) an einen Kühlwasserkreislauf anschließbar ist.
Klimakammer (100) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klimabox (1) eine Mehrzahl an Durchführungen (61, 62) aufweist, wobei durch die Durchführungen (61, 62) Datenleitungen (610) und/oder weitere elektrische Leitungen (620) in den Innenraum der Klimabox (1) durchführbar sind.
Klimakammer (100) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klimabox (1) eine verschließbare Klappe (25) aufweist, wobei der Innenraum der Klimabox (1) durch die Klappe (25) zugänglich ist.
Klimakammer (100) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klimabox (1) eine Druckentlastungsöffnung (7) aufweist, wobei ein Überdruck im Innenraum der Klimabox (1) durch die Druckentlastungsöffnung (7) abbaubar ist.
Klimakammer (100) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klimabox (1) eine - Länge von 1000 mm bis 3000 mm und/oder eine - Breite von 500 mm bis 1500 mm und/oder eine - Höhe von 100 mm bis 500 mm aufweist.
Prüffeld (10) zur Prüfung von Batterieeinheiten (B) in konditionierter Betriebsumgebungsluft, wobei das Prüffeld (10) eine Mehrzahl von Prüfplätzen (101) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfplätze (101) jeweils eine Klimabox (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 umfassen.
Prüffeld (10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Prüffeld (10) eine Vorrichtung (102) zur Konditionierung der Luft im Innenraum der Klimaboxen (1) umfasst, wobei die Zuluftöffnungen (41) und die Abluftöffnungen (42) der Klimaboxen (1) an den Prüfplätzen (101) mit der Vorrichtung (102) zur Konditionierung der Luft verbindbar sind.
Prüffeld (10) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Prüffeld (10) eine Leitwarte (104) mit einem Automatisierungssystem umfasst, wobei das Automatisierungssystem zur Steuerung des Prüfbetriebes jedes Prüfplatzes (101) einsetzbar ist und jeder Prüfplatz (101) ein Anschlusspanel (105) zur Verbindung mit dem Automatisierungssystem umfasst.
Verfahren zur Prüfung einer Batterieeinheit (B) in konditionierter Betriebsumgebungsluft, wobei das Verfahren wenigstens die folgenden Schritte umfasst: - Bereitstellen der Batterieeinheit (B) auf einem Prüfplatz (101) in einem Prüffeld (10) nach Anspruch 12, - Rüsten der Batterieeinheit (B) mit wenigstens einem Messmittel, - Einhausen der Batterieeinheit (B) mit der Klimabox (1) und Verbinden der Zuluftöffnung (41) und der Abluftöffnung (42) der Klimabox (1) mit der Vorrichtung (102) zur Konditionierung der Luft im Innenraum der Klimabox (1), - Verbinden der Batterieeinheit (B) mit einer Konditioniereinheit (107) für Kühlwasser durch die Kühlwasseröffnungen (51, 52) der Klimabox (1) und Verbinden der Batterieeinheit (B) und des Messmittels mit dem Anschlusspanel (105) durch die Durchführungen (61, 62) der Klimabox (1), - Erzeugen eines definierten Ladezustandes der Batterieeinheit (B) mittels des Automatisierungssystems, - Durchführen der Prüfung der Batterieeinheit (B) mittels des Automatisierungssystems in konditionierter Luft im Innenraum der Klimabox (1).
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchführen der Prüfung der Batterieeinheit (B) unterbrochen wird und die Haube (2) der Klimabox (1) angehoben wird oder die Klappe (25) der Klimabox (1) geöffnet wird und an der Batterieeinheit (B) eine Messung mit einem mobilen Messmittel (108) durchgeführt wird.