DE102020001393A1 - Device for monitoring a battery housing - Google Patents

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Jan Kipping
Andreas Maier
Jan Philipp Schmidt
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung eines Batteriegehäuses (4) auf einen Wassereintritt mit einem Sensor (5) in dem Batteriegehäuse (4).Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in einem Bodenbereich des Batteriegehäuses (4) an wenigstens einer Stelle ein Pulver oder Granulat angeordnet ist, welches bei Kontakt mit flüssigem Wasser ein Gas freisetzt, wobei der Sensor (5) als für das freigesetzte Gas empfindlicher Sensor (5) ausgebildet ist.The invention relates to a device for monitoring a battery housing (4) for water entry with a sensor (5) in the battery housing (4). The invention is characterized in that a powder or Granulate is arranged, which releases a gas on contact with liquid water, the sensor (5) being designed as a sensor (5) which is sensitive to the released gas.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung eines Batteriegehäuses auf einen Wassereintritt mit einem Sensor in dem Batteriegehäuse.The invention relates to a device for monitoring a battery housing for water entry with a sensor in the battery housing.

Die DE 10 2015 008 491 A1 beschreibt die Überwachung einer Batterie für ein Kraftfahrzeug oder für einen stationären Speicher mit einem Fluidsensor. Dieser Fluidsensor kann entweder für Gase empfindlich sein und kann beispielsweise Rauchgase oder dgl. in dem Batteriegehäuse erfassen und bei Bedarf eine Warnmeldung generieren. Ein alternativer in der Anmeldung beschriebener Sensortyp ist dafür geeignet, Wasser oder Feuchtigkeit in dem Batteriegehäuse zu erfassen und in diesem Fall eine Warnmeldung zu generieren.the DE 10 2015 008 491 A1 describes the monitoring of a battery for a motor vehicle or for a stationary memory with a fluid sensor. This fluid sensor can either be sensitive to gases and can, for example, detect smoke gases or the like in the battery housing and, if necessary, generate a warning message. An alternative type of sensor described in the application is suitable for detecting water or moisture in the battery housing and in this case generating a warning message.

Kritisch ist dabei insbesondere Wasser, welches beispielsweise durch Leckagen im Bereich der Kühlleitungen oder sonstige Undichtheiten am Speichergehäuse in dieses eintritt. Wird eine gewisse Füllhöhe in dem Batteriegehäuse erreicht, kann es schlimmstenfalls zu einer Elektrolyse kommen und ein zündfähiges Knallgasgemisch entsteht. Die Herausforderung ist dabei die Detektion von Wasser in dem Batteriegehäuse, und zwar im Unterschied zur reinen Feuchtigkeit, welche durch eine Betauung entsteht und typischerweise unkritisch ist. Der eingangs genannte Sensor, sofern er als Feuchte-/Wassersensor eingesetzt wird, ist insbesondere für fehlerhafte Diagnosen aufgrund von Betauung anfällig.In particular, water is critical, as it enters the storage housing through leaks in the area of the cooling lines or other leaks in the storage housing. If a certain fill level is reached in the battery housing, in the worst case scenario electrolysis can occur and an ignitable oxyhydrogen gas mixture is created. The challenge here is the detection of water in the battery housing, in contrast to pure moisture, which is caused by condensation and is typically not critical. The sensor mentioned at the beginning, if it is used as a humidity / water sensor, is particularly susceptible to incorrect diagnoses due to condensation.

Eine weitere Art, Wassereintritt in ein Batteriegehäuse zu detektieren, wird in der US 9,853,330 B2 beschrieben. In diesem Fall wird der Isolationswiderstand im Bereich des Bodens des Batteriegehäuses gemessen. Dies funktioniert prinzipiell. Ist jedoch die Überwachung von verschiedenen Stellen am Boden des Batteriegehäuses notwendig, entsteht ein erheblicher Aufwand hinsichtlich der Verkabelung.Another way of detecting water ingress into a battery housing is in the US 9,853,330 B2 described. In this case, the insulation resistance is measured in the area of the bottom of the battery housing. This works in principle. However, if it is necessary to monitor various points on the bottom of the battery housing, the wiring is very complex.

Weitere Gassensoren analog denen in der eingangs genannten Schrift sind ferner in der DE 10 2011 089 977 A1 oder auch der DE 10 2016 213 364 A1 beschrieben. Diese sind jedoch nur in der Lage Gase, welche bei einem Brand entstehen oder aus den Zellen der Batterie ausgasen, entsprechend zu detektieren.Further gas sensors analogous to those in the aforementioned document are also in the DE 10 2011 089 977 A1 or also the DE 10 2016 213 364 A1 described. However, these are only able to detect gases that are generated in a fire or outgassed from the cells of the battery.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, eine Vorrichtung zur Überwachung eines Batteriegehäuses auf einen Wassereintritt mit einem Sensor in dem Batteriegehäuse weiter zu verbessern und insbesondere einen einfachen und zuverlässig ansprechenden Aufbau bereitzustellen, welcher einen Wassereintritt an annähernd jeder beliebigen Stelle innerhalb des Batteriegehäuses zuverlässig detektieren kann.The object of the present invention is to further improve a device for monitoring a battery housing for water ingress with a sensor in the battery housing and in particular to provide a simple and reliably appealing structure which reliably detects water ingress at almost any point within the battery housing can.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen im Anspruch 1, und hier insbesondere im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen dieser erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den hiervon abhängigen Unteransprüchen. In den Ansprüchen 9 und 10 sind außerdem bevorzugte Verwendungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung angegeben.This object is achieved by a device with the features in claim 1, and here in particular in the characterizing part of claim 1. Advantageous refinements and developments of this device according to the invention result from the dependent claims. In claims 9 and 10, preferred uses of the device according to the invention are also specified.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Überwachung eines Batteriegehäuses auf einen Wassereintritt umfasst, ähnlich wie die Vorrichtungen im Stand der Technik einen Sensor in dem Batteriegehäuse. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass in einem Bodenbereich des Batteriegehäuses an wenigstens einer, vorzugsweise mehreren verteilt über den Boden des Batteriegehäuses angeordneten Stellen, ein Pulver oder Granulat angeordnet ist, welches bei Kontakt mit flüssigem Wasser ein Gas freisetzt, wobei der Sensor als ein für das freigesetzte Gas empfindlicher Sensor ausgebildet ist.The device according to the invention for monitoring a battery housing for water ingress comprises, similarly to the devices in the prior art, a sensor in the battery housing. According to the invention it is provided that a powder or granulate is arranged in a bottom area of the battery housing at at least one, preferably several points distributed over the bottom of the battery housing, which upon contact with liquid water releases a gas, the sensor being used as a for the released gas sensitive sensor is formed.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat dabei den entscheidenden Vorteil, dass sie ohne eine Mehrzahl an Sensoren zu benötigen, welche entsprechend positioniert und verkabelt werden müssen, in der Lage ist, an einer oder mehreren Stellen im Bodenbereich des Batteriegehäuses den Eintritt von flüssigem Wasser, sei es aus einer Leckage der Kühlleitungen oder aufgrund einer äußeren Leckage des Batteriegehäuses festzustellen. Das Wasser kommt mit dem Pulver oder Granulat in Kontakt und ein Gas wird durch den Kontakt des Wassers mit dem Pulver oder Granulat freigesetzt. Dieses Gas verbreitet sich dann in dem Batteriegehäuse und lässt sich einfach und effizient über einen einzigen Sensor entsprechend detektieren. Je nach eingesetztem Gas, für welches dieser Sensor empfindlich ist, kann auch die Position des Sensors entsprechend angepasst werden. Wird beispielsweise ein Gas freigesetzt, welches leichter als die typischerweise im Batteriegehäuse vorhandene Luft ist, bietet sich die Anordnung des Sensors in einem dem Bodenbereich abgewandten oberen Bereich an, handelt es sich um ein Gas, welches schwerer als Luft ist, dann kann der Sensor auch entsprechend im Bodenbereich angeordnet werden.The device according to the invention has the decisive advantage that it is able to prevent liquid water from entering at one or more points in the bottom area of the battery housing without the need for a plurality of sensors which have to be positioned and wired accordingly a leak in the cooling lines or due to an external leak in the battery housing. The water comes into contact with the powder or granules and a gas is released when the water comes into contact with the powder or granules. This gas then spreads in the battery housing and can be detected easily and efficiently using a single sensor. Depending on the gas used, to which this sensor is sensitive, the position of the sensor can also be adjusted accordingly. If, for example, a gas is released which is lighter than the air typically present in the battery housing, the sensor can be arranged in an upper area facing away from the bottom area; if the gas is heavier than air, the sensor can also be arranged accordingly in the floor area.

Das Pulver oder Granulat kann dabei so ausgebildet sein, dass es ein Salz umfasst, beispielsweise ein Salz der Kohlensäure und eine in fester Form vorliegende Säure, wie beispielsweise Zitronensäure, Apfelsäure oder dergleichen. Das Salz der Kohlensäure, welches beispielsweise ein Natriumcarbonat, Natriumhydrogencarbonat oder auch Kaliumcarbonat sein kann, wie es aus dem Bereich von Brausetabletten bekannt ist, reagiert dann mit der Säure, sobald diese mit Wasser in Berührung kommt. Dabei wird Kohlendioxid freigesetzt, welches über einen entsprechenden Kohlendioxidsensor gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung detektiert werden kann. Andere chemische Mechanismen, welche Kohlendioxid oder auch ein anderes Gas freisetzen, sind dabei neben diesem Beispiel ebenfalls denkbar.The powder or granulate can be designed in such a way that it comprises a salt, for example a salt of carbonic acid and an acid present in solid form, such as citric acid, malic acid or the like. The salt of carbonic acid, which can be, for example, a sodium carbonate, sodium hydrogen carbonate or potassium carbonate, as can be found in the range of Effervescent tablets are known to react with the acid as soon as it comes into contact with water. In the process, carbon dioxide is released, which can be detected via a corresponding carbon dioxide sensor according to an advantageous embodiment of the device according to the invention. Other chemical mechanisms that release carbon dioxide or another gas are also conceivable in addition to this example.

Neben der prinzipiell bekannten Freisetzung von Kohlendioxid als Gas können auch andere Gase freigesetzt werden. Besonders geeignet wären hier flüchtige Kohlenwasserstoffe, Wasserstoff oder Ammoniak, da die entsprechenden Sensoren für derartige Gase eine hohe Empfindlichkeit aufweisen. Als Basis zur Freisetzung von Ammoniak kann beispielsweise ein Feststoffgemisch als Pulver oder Granulat aus Ammoniumnitrat und einer Base als Feststoff, wie beispielsweise Natriumhydroxid oder einem Basenbildner, wie Calciumoxid dienen.In addition to the release of carbon dioxide as a gas, which is known in principle, other gases can also be released. Volatile hydrocarbons, hydrogen or ammonia would be particularly suitable here, since the corresponding sensors for such gases are highly sensitive. For example, a solid mixture as a powder or granules of ammonium nitrate and a base as a solid, such as sodium hydroxide or a base-forming agent such as calcium oxide, can serve as the basis for releasing ammonia.

Gemäß einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann das Pulver oder Granulat dabei zu einer Tablette verpresst sein. Eine solche Tablette lässt sich einfach und effizient handhaben und lässt sich damit auch entsprechend leicht an verschiedenen Stellen des Bodenbereichs des Batteriegehäuses positionieren und dort beispielsweise über einen Klebepunkt befestigen.According to a very advantageous development of the device according to the invention, the powder or granules can be compressed to form a tablet. Such a tablet can be handled simply and efficiently and can therefore also be correspondingly easily positioned at different points on the bottom area of the battery housing and attached there, for example, by means of an adhesive point.

Gemäß einer außerordentlich günstigen Weiterbildung der Idee kann dabei das Pulver oder Granulat, insbesondere die Tablette, in einer gegenüber dem Boden des Batteriegehäuses thermisch isolierten Position angeordnet sein. Die thermische Isolierung kann beispielsweise durch einen Klebepunkt oder dergleichen realisiert werden, oder auch indem ein entsprechend poröses Material wie ein Schwamm oder dergleichen als Abstandshalter zwischen dem Boden des Batteriegehäuses und dem Pulver oder Granulat, insbesondere in Form einer Tablette, angeordnet wird.According to an extremely favorable development of the idea, the powder or granulate, in particular the tablet, can be arranged in a position that is thermally insulated from the bottom of the battery housing. The thermal insulation can be implemented, for example, by an adhesive point or the like, or by arranging a correspondingly porous material such as a sponge or the like as a spacer between the bottom of the battery housing and the powder or granulate, in particular in the form of a tablet.

Damit ergibt sich gemäß einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Idee außerdem eine Anordnung oberhalb des eigentlichen Bodens des Batteriegehäuses. Dabei kann das zwischen dem Boden und dem Pulver oder Granulat angeordnete Material kapillarwirksam sein, also beispielsweise in der Art eines Dochts oder Schwamms ausgebildet sein. Hierdurch wird ein Abstand vom Boden erreicht, insbesondere unter Ausnutzung thermisch isolierender Eigenschaften. Im Falle einer Betauung gelangt dann nicht genug Feuchtigkeit in den Bereich des Pulvers oder Granulats, um eine ausreichend starke Gasentwicklung zu erzeugen, welche entsprechend detektiert oder detektiert und als kritisch eingestuft werden kann. Außerdem wird durch die thermische Isolierung gegenüber dem Boden des Batteriegehäuses eine eigenständige Betauung des Pulvers oder Granulats, beispielsweise einer aus diesem gepressten Tablette, verhindert oder zumindest verringert. Um dies noch weiter zu verringern, kann eine wasserundurchlässige Kapselung des Pulvers oder Granulats auf seiner dem Boden des Batteriegehäuses abgewandten Seite angeordnet sein. Im Idealfall besteht also der Kontakt zwischen der vorzugsweise aus dem Pulver oder Granulat gepressten Tablette ausschließlich über ein kapillarwirksames Material, welches das Pulver oder Granulat mit dem Boden verbindet. Dadurch ist es thermisch isoliert und von dem Boden beabstandet angeordnet. Eine wasserundurchlässige Abdeckung schützt es vor einer Betauung und einem eventuellen Auftropfen von auskondensiertem Wasser an der Oberseite. Dadurch wird lediglich dann das Gas freigesetzt, wenn Wasser sich im Bodenbereich des Batteriegehäuses sammelt und zwar in einer so großen Menge, dass es über das kapillarwirkende Material in ausreichend großer Menge zu dem Pulver oder Granulat gelangt, sodass dieses eine entsprechend große Menge an Gas freisetzen kann, welche der Gassensor entsprechend detektieren kann.According to a very advantageous development of the idea, this also results in an arrangement above the actual bottom of the battery housing. The material arranged between the bottom and the powder or granulate can have a capillary action, that is to say, for example, be designed in the manner of a wick or sponge. In this way, a distance from the floor is achieved, in particular with the use of thermally insulating properties. In the event of condensation, not enough moisture then reaches the area of the powder or granulate to generate a sufficiently strong gas development, which can be appropriately detected or detected and classified as critical. In addition, the thermal insulation from the bottom of the battery housing prevents or at least reduces independent condensation of the powder or granulate, for example a tablet pressed from it. In order to reduce this even further, a water-impermeable encapsulation of the powder or granulate can be arranged on its side facing away from the bottom of the battery housing. In the ideal case, the contact between the tablet, which is preferably pressed from the powder or granules, is exclusively via a capillary-active material which connects the powder or granules to the soil. As a result, it is thermally insulated and arranged at a distance from the floor. A waterproof cover protects it from condensation and any dripping of condensed water on the top. As a result, the gas is only released when water collects in the bottom area of the battery housing in such a large amount that it reaches the powder or granulate in a sufficiently large amount via the capillary-acting material, so that it releases a correspondingly large amount of gas can, which the gas sensor can detect accordingly.

Wie bereits erwähnt sind dabei im Idealfall mehrere solche Ansammlungen von Pulver oder Granulat über das Batteriegehäuse bzw. seinen Boden verteilt angeordnet, um auch komplexen Geometrien gerecht zu werden und einen Wassereintritt an verschiedenen Stellen des Batteriegehäuses schnell und einfach detektieren zu können. Der Gassensor kann dabei so kalibriert sein, dass er erst ab einer bestimmten vorgegebenen Gasmenge einen Wassereintritt anzeigt, um so im Falle einer eventuellen Betauung entstehendes Gas nicht als Wassereintritt zu interpretieren und damit Fehlalarme zu vermeiden.As already mentioned, in the ideal case, several such accumulations of powder or granulate are arranged distributed over the battery housing or its base in order to accommodate complex geometries and to be able to quickly and easily detect water ingress at various points on the battery housing. The gas sensor can be calibrated in such a way that it only indicates water ingress from a certain predetermined amount of gas in order not to interpret the gas that occurs as water ingress in the event of condensation and thus avoid false alarms.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung lässt sich nun insbesondere zur Überwachung eines Batteriegehäuses einer aktiv gekühlten Batterie, und dies sind typischerweise sogenannte Hochvoltbatterien, wie sie beispielsweise als stationäre Speicher oder gemäß einer besonders bevorzugten Weiterbildung dieser Verwendung als Traktionsbatterien für ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug eingesetzt werden. Insbesondere bei solchen Batterien ist der Energieinhalt relativ hoch, sodass im Falle eines Wassereintritts und einer gegebenenfalls entstehenden Elektrolyse die Gefahr durch eine potenzielle Explosion des entstehenden Knallgasgemischs außerordentlich hoch ist. Der sehr einfache und sichere Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung macht sie daher für diese Verwendungen besonders günstig.The device according to the invention can now be used in particular for monitoring a battery housing of an actively cooled battery, and these are typically so-called high-voltage batteries, such as those used, for example, as stationary storage or, according to a particularly preferred development of this use, as traction batteries for an at least partially electrically powered vehicle. In particular, the energy content of such batteries is relatively high, so that in the event of water ingress and possibly resulting electrolysis, the risk of a potential explosion of the resulting oxyhydrogen gas mixture is extremely high. The very simple and safe construction of the device according to the invention therefore makes it particularly favorable for these uses.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie ihrer Verwendung ergeben sich auch aus dem Ausführungsbeispiel, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher dargestellt ist.Further advantageous refinements of the device according to the invention and their use also emerge from the Embodiment which is shown in more detail below with reference to the figures.

Dabei zeigen:

  • 1 ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug mit einer beispielhaft dargestellten Traktionsbatterie in einem Batteriegehäuse; und
  • 2 ein Ausschnitt aus einem Batteriegehäuse mit einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Show:
  • 1 an at least partially electrically powered vehicle with an exemplary traction battery in a battery housing; and
  • 2 a section of a battery housing with a preferred embodiment of the device according to the invention.

In der Darstellung der 1 ist ein schematisch angedeutetes Fahrzeug 1 gezeigt. Es soll über wenigstens einen Elektromotor 2 angetrieben werden. Dieser empfängt die zum Vortrieb des Fahrzeugs 1 benötigte Energie zumindest teilweise aus einer mit 3 bezeichneten Traktionsbatterie des Fahrzeugs 1. Das Fahrzeug 1 kann beispielsweise als Elektrofahrzeug, als Hybridfahrzeug oder auch als Brennstoffzellenfahrzeug mit einer zusätzlichen elektrischen Traktionsbatterie 3 ausgebildet sein. Die Traktionsbatterie 3 ist dabei aktiv gekühlt, wie es bei derartigen Batterien, welche typischerweise derzeit als Lithium-Ionen-Batterien aufgebaut werden, und auch als Hochvoltbatterien bezeichnet werden, üblich ist.In the representation of the 1 is a schematically indicated vehicle 1 shown. It should have at least one electric motor 2 are driven. This receives the to propel the vehicle 1 Required energy at least partially from a traction battery designated by 3 of the vehicle 1 . The vehicle 1 can for example as an electric vehicle, as a hybrid vehicle or as a fuel cell vehicle with an additional electric traction battery 3 be trained. The traction battery 3 is actively cooled, as is customary in batteries of this type, which are typically currently constructed as lithium-ion batteries and are also referred to as high-voltage batteries.

Um nun einen eventuellen Wassereinbruch in ein Batteriegehäuse 4 der Batterie 3 erfassen zu können, welcher beispielsweise auftreten kann, wenn die Kühlleitungen defekt sind oder wenn es zu einem Wassereintritt von außen in das Batteriegehäuse 4 kommt, ist in dem Batteriegehäuse 4 wenigstens ein in 2 eingezeichneter Sensor 5 vorgesehen. Dieser Sensor 5 ist hier rein beispielhaft an einer der Seitenwände 6 des Batteriegehäuses angeordnet. Die Seitenwände des Batteriegehäuses 6 werden über einen Boden 7 miteinander verbunden, welcher im bestimmungsgemäßen Einsatz in Richtung der Schwerkraft unten liegt. Die in dem Batteriegehäuse 4 angeordneten Batterieeinzelzellen sind hier nicht gezeigt. Dafür ist im Bereich des Bodens 7 eine mit 8 bezeichnete Tablette zu erkennen. Diese ist beispielsweise in der Art einer sogenannten Brausetablette ausgebildet und setzt beim Kontakt mit flüssigem Wasser ein Gas, beispielsweise Kohlendioxid frei. Der Sensor 5 reagiert auf dieses Gas empfindlich, sodass verschiedene derartige Tabletten 8 über den Boden 7 des Batteriegehäuses 4 verteilt angeordnet werden können. Kommt es an einer oder mehreren Stellen zu einem Wassereinbruch oder einer Wasseransammlung, dann wird die entsprechende Tablette 8 mit dem Wasser in Berührung kommen und es wird das Gas freigesetzt. Der Sensor 5 kann dann dieses Gas detektieren und kann so, insbesondere ohne dass verschiedene über die Fläche des Batteriegehäuses 4 verteilt angeordnete Sensoren 5 notwendig sind, einen Wassereintritt bzw. eine Wasseransammlung am Boden 7 des Batteriegehäuses 4 erkennen.Now about a possible water ingress into a battery housing 4th the battery 3 to be able to detect, which can occur, for example, if the cooling lines are defective or if there is water ingress from the outside into the battery housing 4th comes is in the battery case 4th at least one in 2 drawn sensor 5 intended. This sensor 5 is here purely by way of example on one of the side walls 6th of the battery case arranged. The side walls of the battery case 6th be over a floor 7th connected to each other, which is in the intended use in the direction of gravity below. The ones in the battery case 4th arranged individual battery cells are not shown here. This is in the area of the floor 7th a tablet labeled 8 can be seen. This is designed, for example, in the form of a so-called effervescent tablet and releases a gas, for example carbon dioxide, when it comes into contact with liquid water. The sensor 5 reacts sensitively to this gas, so different such tablets 8th across the floor 7th of the battery case 4th can be arranged distributed. If there is water ingress or water accumulation in one or more places, then the corresponding tablet will be used 8th come into contact with the water and the gas is released. The sensor 5 can then detect this gas and can so, in particular without different over the surface of the battery housing 4th distributed sensors 5 are necessary, a water entry or an accumulation of water on the ground 7th of the battery case 4th recognize.

Um ein Ansprechen bereits bei einer Betauung im Inneren des Batteriegehäuses 4, wie sie immer einmal vorkommen kann, zu verhindern, ist die Tablette 8 aus dem gepressten Pulver oder Granulat, welches bei Kontakt mit Wasser das Gas freisetzt, auf einem kapillarwirksamen Material 9 angeordnet. Dieses Material 9 kann beispielsweise in der Art eines Schwamms, eines Dochts oder dergleichen ausgebildet sein. Es beabstandet die Tablette 8 vom eigentlichen Boden 7 und sorgt beim Vorhandensein von Wasser im Bereich des Bodens 7 dennoch dafür, dass dieses Wasser in den Bereich der Tablette 8 gesaugt wird und das Gas in der gewünschten Art und Weise freigesetzt wird. Typischerweise ist es so, dass kapillarwirksame Materialien 9, wie beispielsweise ein Docht, ein Schwamm oder dergleichen, thermisch sehr gut isolieren. Damit ist die Tablette 8 auch thermisch gegenüber dem Boden 7 isoliert angeordnet, was ebenfalls einen Vorteil zur Minimierung der Gefahr einer Betauung der Tablette 8 und einer damit einhergehenden Freisetzung von Gas minimiert. Ferner kann es vorgesehen sein, dass die Tablette 8 selbst in einer für Wasser undurchlässigen Kapselung 7 aufgenommen ist, eine beispielsweise für flüssiges Wasser undurchlässigen Membran, Kunststoffhülle oder dergleichen. Diese Kapselung 10 verhindert dann ebenfalls ein Freisetzen von Gas im Falle einer potenziellen Betauung oder für den Fall, dass von der Betauung entstehende Tropfen beim Auskondensieren auf die Tablette 8 tropfen.To be able to respond to condensation inside the battery housing 4th The pill, as it can always happen once, is to be prevented 8th from the pressed powder or granulate, which releases the gas when it comes into contact with water, on a capillary-active material 9 arranged. This material 9 can for example be designed in the manner of a sponge, a wick or the like. It spaces the tablet 8th from the actual ground 7th and takes care of the presence of water in the area of the soil 7th nevertheless ensure that this water is in the area of the tablet 8th is sucked and the gas is released in the desired manner. Typically it is that capillary active materials 9 such as a wick, a sponge or the like, provide excellent thermal insulation. With that is the tablet 8th also thermally in relation to the ground 7th arranged in isolation, which is also an advantage for minimizing the risk of condensation on the tablet 8th and an accompanying release of gas is minimized. It can also be provided that the tablet 8th even in an encapsulation impermeable to water 7th is added, for example, a membrane impermeable to liquid water, a plastic cover or the like. This encapsulation 10 then also prevents the release of gas in the event of potential condensation or in the event that drops resulting from the condensation condense on the tablet 8th drops.

Kommt es jedoch zu einem Wassereinbruch in einer Größenordnung, welcher zuverlässig detektiert werden soll, um beispielsweise eine Warnmeldung auszulösen, dann wird die Tablette 8 ausreichend nass, beispielsweise durch die entsprechende Höhe des Wasserstands auf dem Boden 7 oder über das Aufsaugen und Weiterleiten des Wassers über das kapillarwirksame Material 9 zu der Tablette. Dort kann aufgrund des Wassers dann eine Reaktion ausgelöst werden, welche beispielsweise darauf beruht, dass eine in fester Form vorliegende Säure in dem Pulver bzw. Granulat der Tablette 8 in die wässrige Lösung übergeht und dann beispielsweise mit einem Salz so reagiert, dass ein Gas freigesetzt wird.However, if there is an ingress of water of an order of magnitude that should be reliably detected in order to trigger a warning message, for example, then the tablet will 8th sufficiently wet, for example due to the corresponding height of the water level on the ground 7th or by sucking up and forwarding the water over the capillary-active material 9 to the tablet. Because of the water, a reaction can then be triggered there which is based, for example, on the presence of an acid in solid form in the powder or granulate of the tablet 8th passes into the aqueous solution and then reacts, for example with a salt, so that a gas is released.

Ein einfacher und allgemein bekannter Mechanismus wäre dabei die Verwendung von Natriumcarbonat oder Natriumhydrogencarbonat oder auch Kaliumcarbonat in Verbindung mit Zitronensäure, Apfelsäure oder dergleichen. Dieser Mechanismus ist von den sogenannten „Brausetabletten“ allein bekannt. Er sorgt dafür, dass bei Kontakt mit Wasser eine relativ große Menge an Kohlendioxid frei wird, welche durch die für das Kohlendioxid entweder durchlässige Kapselung 10 oder auch durch das kapillarwirksame Material 9 entsprechend abströmen und durch den Sensor 5 detektiert werden kann.A simple and generally known mechanism would be the use of sodium carbonate or sodium hydrogen carbonate or potassium carbonate in conjunction with citric acid, malic acid or the like. This mechanism is known from the so-called "effervescent tablets" alone. It ensures that a relatively large amount of carbon dioxide is released on contact with water, which is released through the encapsulation, which is either permeable to the carbon dioxide 10 or through that capillary material 9 outflow accordingly and through the sensor 5 can be detected.

Sobald der Sensor 5 eine ausreichende Menge an Gas detektiert hat, kann davon ausgegangen werden, dass ein nennenswerter Wassereinbruch aufgetreten ist, bei dem eine entsprechend große Menge des Pulvers oder Granulats der Tablette 8 reagiert und sich aufgelöst hat. In diesem Fall wird dann eine entsprechende Warnmeldung generiert und Maßnahmen, wie beispielsweise ein elektrisches Abschalten der Batterie 3 oder Ähnliches können in an sich bekannter Art und Weise eingeleitet werden.As soon as the sensor 5 has detected a sufficient amount of gas, it can be assumed that a significant water ingress has occurred in which a correspondingly large amount of the powder or granules of the tablet 8th reacted and dissolved. In this case, a corresponding warning message is generated and measures are taken, such as electrical shutdown of the battery 3 or the like can be initiated in a manner known per se.

Durch die spezielle Einbausituation, wie es in der Darstellung der 2 zu erkennen ist, ist außerdem die aktive Oberfläche der Tablette 8 entsprechend reduziert, da nur Wasser, welches über das kapillarwirksame Material 9 zur Unterseite der Tablette 8 transportiert wird, ihre chemische Reaktion auslösen kann. Auch dies minimiert die Gefahr eines ungewollten Ansprechens im Falle der Betauung.Due to the special installation situation, as shown in the illustration of the 2 can also be seen is the active surface of the tablet 8th correspondingly reduced, since only water which passes through the capillary-active material 9 to the bottom of the tablet 8th can trigger their chemical reaction. This also minimizes the risk of an unintended response in the event of condensation.

Selbstverständlich könnte der Aufbau auch so realisiert sein, dass anstelle des kapillarwirksamen Materials, auf welchem die Tablette 8 angeordnet ist, diese auf einem kleinen Block, einer Ausbuchtung, einer Sicke oder dergleichen des typischerweise aus Blech gefertigten Bodens 7 des Batteriegehäuses 4 angeordnet ist und dann über einen Docht als kapillarwirksames Material 9 mit den tieferen Stellen, gegebenenfalls auch mehreren verschiedenen Tiefpunkten in der Umgebung jeder der Tablette 8 über mehrere Dochte, entsprechend verbunden wird.Of course, the structure could also be implemented in such a way that instead of the capillary-active material on which the tablet 8th is arranged, this on a small block, a bulge, a bead or the like of the floor, which is typically made of sheet metal 7th of the battery case 4th is arranged and then via a wick as a capillary-active material 9 with the deeper points, possibly also several different low points in the vicinity of each of the tablets 8th via several wicks, is connected accordingly.

Neben der prinzipiell bekannten Freisetzung von Kohlendioxid als Gas können, wie oben bereits erwähnt, auch andere Gase freigesetzt werden. Besonders geeignet wären hier flüchtige Kohlenwasserstoffe, Wasserstoff oder Ammoniak, da die entsprechenden Sensoren 5 für derartige Gase eine hohe Empfindlichkeit aufweisen. Als Basis zur Freisetzung von Ammoniak kann beispielsweise ein Feststoffgemisch als Pulver oder Granulat aus Ammoniumnitrat und einer Base als Feststoff, wie beispielsweise Natriumhydroxid oder einem Basenbildner, wie Calciumoxid dienen.In addition to the release of carbon dioxide as a gas, which is known in principle, it is also possible, as already mentioned above, to release other gases. Volatile hydrocarbons, hydrogen or ammonia would be particularly suitable here, as the corresponding sensors 5 have a high sensitivity for such gases. A solid mixture as a powder or granules of ammonium nitrate and a base as a solid, such as sodium hydroxide or a base-forming agent such as calcium oxide, can serve as the basis for releasing ammonia.

Als kapillarwirksame Materialien 9 kommen dabei insbesondere auch poröse Kunststoffe in Betracht, beispielsweise auf der Basis von Polypropylen, Polyethylen oder auch Polytetrafluorethylen. Wie bereits erwähnt, erlaubt dabei die Gasdurchlässigkeit des kapillarwirksamen Materials 9 das Entweichen der Gase aus der ansonsten über die Kapselung 10 eingeschlossenen Tablette 8, sodass für die Kapselung 10 auch ein einfacher Werkstoff verwendet werden kann, welcher sowohl für Wasser als auch für Gase dicht ausgebildet ist.As capillary effective materials 9 In particular, porous plastics are also suitable, for example based on polypropylene, polyethylene or also polytetrafluoroethylene. As already mentioned, the gas permeability of the capillary-active material allows it 9 the escape of the gases from the otherwise via the encapsulation 10 enclosed tablet 8th so for encapsulation 10 a simple material can also be used, which is designed to be tight for both water and gases.

In jedem einzelnen Bereich, in dem eine Detektion von Wasser erfolgen soll, reicht dabei eine relativ kleine Menge des Pulvers oder Granulats aus. Geht man beispielsweise von der bereits angesprochenen Kombination aus Natriumhydrogencarbonat und Zitronensäure aus, was dem typischen Brausepulver entspricht, dann reicht zur Erzeugung einer CO2-Menge von 1000 ppm eine Masse des Pulvers oder Granulats von 0,006 g/l des freien Volumens in dem Batteriegehäuse 4 aus, sodass also entsprechend kleine Mengen und kleine Tabletten 8 bereits ausreichen, um einen erkennbaren Sensorausschlag zu erzeugen.A relatively small amount of powder or granulate is sufficient in each individual area in which water is to be detected. If, for example, one assumes the combination of sodium hydrogen carbonate and citric acid already mentioned, which corresponds to the typical effervescent powder, then a mass of powder or granulate of 0.006 g / l of the free volume in the battery housing is sufficient to generate a CO 2 amount of 1000 ppm 4th so that accordingly small amounts and small tablets 8th are already sufficient to generate a recognizable sensor deflection.

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Claims (10)

Vorrichtung zur Überwachung eines Batteriegehäuses (4) auf einen Wassereintritt mit einem Sensor (5) in dem Batteriegehäuse (4), dadurch gekennzeichnet, dass in einem Bodenbereich des Batteriegehäuses (4) an wenigstens einer Stelle ein Pulver oder Granulat angeordnet ist, welches bei Kontakt mit flüssigem Wasser ein Gas freisetzt, wobei der Sensor (5) als für das freigesetzte Gas empfindlicher Sensor (5) ausgebildet ist.Device for monitoring a battery housing (4) for water entry with a sensor (5) in the battery housing (4), characterized in that a powder or granulate is arranged at at least one point in a bottom area of the battery housing (4), which upon contact releases a gas with liquid water, the sensor (5) being designed as a sensor (5) which is sensitive to the released gas. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Pulver oder Granulat zu einer Tablette (8) verpresst ist.Device according to Claim 1 , characterized in that the powder or granules are compressed to form a tablet (8). Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Pulver oder Granulat in einer Position angeordnet ist, welche gegenüber dem Batteriegehäuse (4) thermisch isoliert ist.Device according to Claim 1 or 2 , characterized in that the powder or granulate is arranged in a position which is thermally insulated from the battery housing (4). Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Pulver oder Granulat in einer Position angeordnet ist, welche oberhalb des Bodens (7) des Batteriegehäuses (4) liegt, wobei das Pulver oder Granulat durch ein kapillarwirksames Material (9) mit dem Boden (7) verbunden ist.Device according to Claim 1 , 2 or 3 , characterized in that the powder or granules are arranged in a position which is above the base (7) of the battery housing (4), the powder or granules being connected to the base (7) by a capillary-active material (9). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine wasserundurchlässige Kapselung (10) das Pulver oder Granulat auf seinen dem Boden (7) und/oder dem kapillarwirksamen Material (9) abgewandten Seiten schützt.Device according to one of the Claims 1 until 4th , characterized in that a water-impermeable encapsulation (10) protects the powder or granulate on its sides facing away from the base (7) and / or the capillary-active material (9). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Ansammlungen von Pulver oder Granulat über das Batteriegehäuse (4), und hier insbesondere über seinen Boden (7) verteilt angeordnet sind.Device according to one of the Claims 1 until 5 , characterized in that several accumulations of powder or granulate are arranged distributed over the battery housing (4), and here in particular over its base (7). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Gassensor (5) oder eine mit ihm verbundene Elektronik dazu eingerichtet ist, einen Wasserabtritt ab einer bestimmten vorgegebenen detektierten Menge an Gas anzuzeigen.Device according to one of the Claims 1 until 6th , characterized in that the gas sensor (5) or an electronics connected to it is set up to indicate a water leakage from a certain predetermined detected amount of gas. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Pulver oder Granulat ein Salz in fester Form sowie einen in fester Form vorliegenden Stoff umfasst, welcher als Säure oder Base bzw. als Säurebildner oder Basenbildner ausgebildet ist.Device according to one of the Claims 1 until 7th , characterized in that the powder or granulate comprises a salt in solid form and a substance present in solid form which is designed as an acid or base or as an acid generator or base generator. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Überwachung eines Batteriegehäuses (4) in einer aktiv gekühlten Batterie (3).Use of the device according to one of the Claims 1 until 8th for monitoring a battery housing (4) in an actively cooled battery (3). Verwendung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie als Traktionsbatterie (3) für ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug (1) ausgebildet ist.Use after Claim 9 , characterized in that the battery is designed as a traction battery (3) for an at least partially electrically driven vehicle (1).
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