DE102020210359A1 - Battery cell with humidity sensor - Google Patents

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Wolf Zahn
Frank Fischer
Richard Fix
Thilo Koeder
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batteriezelle, umfassend ein geschlossenes Gehäuse (2), wenigstens eine galvanische Zelle (3), welche im Gehäuse (2) angeordnet ist, ein im Gehäuse (2) angeordneter erster Feuchtigkeitssensor (1) zur Erfassung einer Feuchtigkeit einer Gasatmosphäre im Gehäuse (2), und eine erste Steuereinheit (4), welche eingerichtet ist, Signale des ersten Feuchtigkeitssensors (1) auszuwerten.The present invention relates to a battery cell, comprising a closed housing (2), at least one galvanic cell (3) arranged in the housing (2), a first humidity sensor (1) arranged in the housing (2) for detecting humidity in a gas atmosphere in the housing (2), and a first control unit (4) which is set up to evaluate signals from the first moisture sensor (1).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batteriezelle mit einem im Gehäuse der Batteriezelle angeordneten Feuchtigkeitssensor.The present invention relates to a battery cell with a moisture sensor arranged in the housing of the battery cell.

Batteriezellen sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Im Zuge einer kontinuierlichen Verbreitung von mobilen elektronischen Geräten, z.B. Mobiltelefonen, E-Bikes, Elektrofahrzeugen, Elektrowerkzeugen oder dgl., ist ein Bedarf und eine Anforderung an die damit verbundene Technik stark gestiegen. Hierbei werden immer höhere Ladekapazitäten auf immer kleineren Volumen realisiert. Dies führt zu einer stark steigenden Energiedichte der Batteriezellen, was zu steigenden Sicherheitsrisiken in den Produktlebensphasen der Batteriezellen führt. Ein besonderer Problemkreis liegt hierbei darin, dass Feuchtigkeit in das Gehäuse der Batteriezelle eindringen kann und zu einem Ausfall der Batteriezelle führen kann. Insbesondere kann auch ein erhöhtes Risiko bzgl. einer Korrosion von Bauteilen der Batteriezelle auftreten, was im ungünstigsten Fall zu einem Brand und/oder einer Explosion der Batteriezelle führen kann.Battery cells are known from the prior art in different configurations. In the course of a continuous proliferation of mobile electronic devices, e.g. mobile phones, e-bikes, electric vehicles, power tools or the like, a need and a requirement for the associated technology has risen sharply. Increasingly higher loading capacities are being realized on ever smaller volumes. This leads to a sharp increase in the energy density of the battery cells, which leads to increasing safety risks in the product life phases of the battery cells. A particular problem area here is that moisture can penetrate into the housing of the battery cell and can lead to failure of the battery cell. In particular, there can also be an increased risk of corrosion of battery cell components, which in the worst case can lead to a fire and/or an explosion of the battery cell.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Die erfindungsgemäße Batteriezelle mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass es möglich ist, eine Luftfeuchtigkeit im Inneren der Batteriezelle zu messen und damit frühzeitig zu erkennen. Dadurch kann mit einer entsprechenden Auswertungsvorrichtung auf eine Undichtigkeit des Gehäuses der Batteriezelle geschlossen werden. Gegebenenfalls können bei einer sicherheitsrelevanten Abweichung der Luftfeuchtigkeit Warnhinweise an einen Betreiber ausgegeben werden oder es können geräteinterne Schutzmechanismen gestartet werden, um einen Brand und/oder eine Explosion oder ein anderes zerstörerisches Verhalten der Batteriezelle zu vermeiden. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Batteriezelle neben einem geschlossenen Gehäuse und wenigstens einer galvanischen Zelle, die im Gehäuse angeordnet ist, einen im Gehäuse angeordneten ersten Feuchtigkeitssensor zur Erfassung einer Gasfeuchte in einer Gasatmosphäre im Inneren des Gehäuses aufweist. Ferner ist eine Steuereinheit der Batteriezelle vorgesehen, welche eingerichtet ist, Signale des ersten Feuchtigkeitssensors auszuwerten. Somit kann durch den mindestens einen Feuchtigkeitssensor das Vorhandensein und eine Konzentration einer Luftfeuchtigkeit im Innenraum des Gehäuses der Batteriezelle erfasst werden. Sollte das Gehäuse eine Leckage aufweisen, tritt Außenluft ein, wodurch sich eine Luftfeuchte im Innenraum des Gehäuses der Batteriezelle ändert. Somit kann durch die Erfindung insbesondere vor einem Auftreten von Kondensation von Wasser aus der eingetretenen Umgebungsluft eine Korrosion und damit ein möglicher Ausfall oder eine gefährliche Situation durch die Batteriezelle vermieden werden. Damit kann schon in einer Frühphase eines auftretenden Leckageschadens der Batteriezelle eine Warnung oder eine Abschaltmaßnahme oder andere Gegenmaßnahmen initiiert werden, um einen großen Schadenfall zu vermeiden.The battery cell according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that it is possible to measure the humidity inside the battery cell and thus to identify it at an early stage. As a result, a leak in the housing of the battery cell can be concluded using a corresponding evaluation device. If necessary, warnings can be issued to an operator in the event of a safety-relevant deviation in the air humidity, or device-internal protective mechanisms can be started in order to prevent a fire and/or an explosion or other destructive behavior of the battery cell. This is achieved according to the invention in that the battery cell has a closed housing and at least one galvanic cell arranged in the housing and a first humidity sensor arranged in the housing for detecting gas humidity in a gas atmosphere inside the housing. Furthermore, a control unit of the battery cell is provided, which is set up to evaluate signals from the first moisture sensor. The presence and a concentration of humidity in the interior of the housing of the battery cell can thus be detected by the at least one moisture sensor. If there is a leak in the housing, outside air will enter, as a result of which the humidity in the interior of the battery cell housing will change. The invention can thus prevent corrosion and thus a possible failure or a dangerous situation caused by the battery cell, in particular before condensation of water from the ambient air that has entered occurs. In this way, a warning or a shutdown measure or other countermeasures can be initiated in an early phase of any leakage damage occurring in the battery cell, in order to avoid major damage.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.The dependent claims show preferred developments of the invention.

Vorzugsweise umfasst die Batteriezelle ferner ein Trocknungsmittel, welches im Gehäuse angeordnet ist. Hierdurch wird im Normalzustand, d.h., bei unbeschädigtem Gehäuse, eine niedrige Luftfeuchtigkeit im Inneren des Gehäuses erreicht, wodurch bei einem Schadenfall, wenn das Gehäuse eine Beschädigung aufweist, die eindringende Luftfeuchtigkeit schnell und sicher erkannt werden kann.The battery cell preferably also includes a desiccant which is arranged in the housing. As a result, in the normal state, i.e. with an undamaged housing, a low level of humidity is achieved inside the housing, which means that in the event of damage, if the housing is damaged, the penetrating humidity can be detected quickly and reliably.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Batteriezelle ferner einen zweiten Feuchtigkeitssensor, welcher außerhalb des Gehäuses angeordnet ist. Die Steuereinheit ist dabei eingerichtet, eine Auswertung von Signalen des ersten und zweiten Feuchtigkeitssensors auszuführen. Hierdurch kann eine differentielle Messung der relativen Luftfeuchtigkeit zwischen dem Innenraum der Batteriezelle und der äußeren Umgebung der Batteriezelle ermöglicht werden. Dadurch steigt eine Relevanz des inneren Feuchtigkeitssignals des ersten Feuchtigkeitssensors.According to a further preferred embodiment of the invention, the battery cell also includes a second moisture sensor, which is arranged outside of the housing. The control unit is set up to evaluate signals from the first and second moisture sensors. This allows a differential measurement of the relative humidity between the interior of the battery cell and the external environment of the battery cell. This increases the relevance of the internal moisture signal of the first moisture sensor.

Weiter bevorzugt ist eine Datenschnittstelle vorgesehen, um Sensorsignale zu einem außerhalb des Gehäuses angeordneten Geräts, beispielsweise einer weiteren Steuereinheit, zu senden. Die Datenschnittstelle kann dabei an der ersten Steuereinheit im Inneren der Batteriezelle angeordnet sein und/oder direkt am ersten Feuchtigkeitssensor. Somit können die Informationen, welche mittels des ersten Feuchtigkeitssensor gesammelt werden, in einem externen Gerät verwendet werden. Die Datenschnittstelle ist vorzugsweise kabellos oder alternativ kabelgebunden. Auch kann eine Übermittlung der Sensorinformation zu einem zentralen Server vorgenommen werden, auf welchem insbesondere Informationen einer Vielzahl von Batteriezellen gesammelt und ausgewertet wird.A data interface is also preferably provided in order to send sensor signals to a device arranged outside the housing, for example a further control unit. The data interface can be arranged on the first control unit inside the battery cell and/or directly on the first moisture sensor. Thus, the information collected by the first humidity sensor can be used in an external device. The data interface is preferably wireless or alternatively wired. The sensor information can also be transmitted to a central server, on which, in particular, information from a large number of battery cells is collected and evaluated.

Besonders bevorzugt weist der erste Feuchtigkeitssensor eine eigene Energieversorgung auf. Dadurch ist der erste Feuchtigkeitssensor unabhängig von den galvanischen Zellen der Batteriezelle und kann selbst bei einem Ausfall der galvanischen Zellen noch Sensorsignale übermitteln.The first moisture sensor particularly preferably has its own energy supply. As a result, the first moisture sensor is independent of the galvanic cells of the battery cell and can still transmit sensor signals even if the galvanic cells fail.

Weiter bevorzugt umfasst der erste Feuchtigkeitssensor und/oder die erste Steuereinheit im Inneren des Gehäuses einen Datenspeicher, um historische Signale des ersten Feuchtigkeitssensors zu speichern. Die erste Steuereinheit ist dabei eingerichtet, einen Vergleich der historischen Signale mit einem aktuellen Signal auszuführen. Bei einer vorbestimmten Abweichung kann dann darauf geschlossen werden, dass ein Leck an dem Gehäuse der Batteriezelle vorliegt.More preferably, the first moisture sensor and/or the first control unit includes a data memory inside the housing in order to store historical signals from the first moisture sensor. The first control unit is set up to carry out a comparison of the historical signals with a current signal. If there is a predetermined deviation, it can then be concluded that there is a leak in the housing of the battery cell.

Weiter bevorzugt umfasst die Batteriezelle ferner wenigstens einen Zusatzsensor, welcher kein Feuchtigkeitssensor ist. Der Zusatzsensor ist ebenfalls im Inneren des Gehäuses angeordnet. Der Zusatzsensor kann beispielsweise eine Redundanz zur Erfassung einer gefährlichen Situation für die Batteriezelle sein.More preferably, the battery cell also includes at least one additional sensor, which is not a moisture sensor. The additional sensor is also located inside the housing. The additional sensor can, for example, be a redundancy for detecting a dangerous situation for the battery cell.

Vorzugsweise ist der Zusatzsensor ein Partikelsensor und/oder ein Gassensor und/oder ein Temperatursensor und/oder ein Geräuschsensor und/oder ein weiterer Feuchtigkeitssensor. Weiter alternativ können eine Vielzahl von Zusatzsensoren jeglicher Art im Inneren der Batteriezelle vorgesehen sein, um Redundanzen bei der Erfassung von Problemen der Batteriezelle zu ermöglichen.The additional sensor is preferably a particle sensor and/or a gas sensor and/or a temperature sensor and/or a noise sensor and/or another humidity sensor. As a further alternative, a large number of additional sensors of any type can be provided inside the battery cell in order to enable redundancies when detecting problems in the battery cell.

Besonders bevorzugt ist der Zusatzsensor dabei ein Partikelsensor, der im Gehäuse angeordnet ist, wobei im Gehäuse ferner noch ein Zusatzelement aus einem Material angeordnet ist, welches eingerichtet ist, bei einem Überschreiten einer vorbestimmten Temperatur Partikel und/oder Gase und/oder Feuchtigkeit freizusetzen. Die Partikelgröße der freigesetzten Partikel liegt vorzugsweise in einem Bereich von 0,5 bis 10 µm. Eine kritische Temperatur liegt vorzugsweise über 60°C, insbesondere über 90°C, und weiter insbesondere über 120°C. Weiter bevorzugt ist das Zusatzelement eingerichtet, bei Überschreiten einer vorbestimmten Temperatur Feuchtigkeit zu emittieren, welche mittels des ersten Feuchtigkeitssensor erfasst werden kann. Dabei kann auch mittels des ersten Feuchtigkeitssensors eine Temperaturerhöhung der Batteriezelle erfasst werden und entsprechend Gegenmaßnahmen eingeleitet werden.The additional sensor is particularly preferably a particle sensor which is arranged in the housing, with an additional element made of a material also being arranged in the housing, which is set up to release particles and/or gases and/or moisture when a predetermined temperature is exceeded. The particle size of the released particles is preferably in a range from 0.5 to 10 μm. A critical temperature is preferably above 60°C, in particular above 90°C, and more particularly above 120°C. More preferably, the additional element is set up to emit moisture when a predetermined temperature is exceeded, which moisture can be detected by means of the first moisture sensor. A temperature increase in the battery cell can also be detected by means of the first moisture sensor and corresponding countermeasures can be initiated.

Weiter bevorzugt ist das Zusatzelement direkt an den galvanischen Zellen der Batteriezelle angeordnet. Das Zusatzelement kann beispielsweise eine Lackierung oder eine Folie oder eine Bedruckung oder eine Beschichtung oder dgl. sein.More preferably, the additional element is arranged directly on the galvanic cells of the battery cell. The additional element can be, for example, a paint finish or a film or a print or a coating or the like.

Weiter bevorzugt ist die erste Steuereinheit eingerichtet, bei Vorhandensein des ersten Feuchtigkeitssensors und eines weiteren Zusatzsensors im Inneren des Gehäuses den Zusatzsensor erst dann zu aktivieren, wenn der erste Feuchtigkeitssensor einen Feuchtigkeitswert über einem vorbestimmten Schwellenwert erfasst hat. Dadurch wird eine zusätzliche Überprüfung durchgeführt, ob eine für die Batteriezelle gefährliche Situation tatsächlich vorliegt oder nicht, oder ob vielleicht ein Defekt des ersten Feuchtigkeitssensors vorhanden ist.More preferably, the first control unit is set up, if the first moisture sensor and a further additional sensor are present inside the housing, to activate the additional sensor only when the first moisture sensor has detected a moisture value above a predetermined threshold value. As a result, an additional check is carried out as to whether a dangerous situation for the battery cell actually exists or not, or whether there is a defect in the first moisture sensor.

Die erfindungsgemäße Batteriezelle wird vorzugsweise in Verbindung mit einem E-Bike oder einem Elektrofahrzeug oder einem Elektrowerkzeug oder einem Mobiltelefon oder einem anderen mobilen elektrischen Gerät verwendet.The battery cell according to the invention is preferably used in connection with an e-bike or an electric vehicle or a power tool or a mobile phone or another mobile electrical device.

Alternativ betrifft die vorliegende Erfindung auch eine Batteriezelle mit einem geschlossenen oder im Wesentlichen geschlossenen Gehäuse und wenigstens einer galvanischen Zelle ohne Feuchtigkeitssensor. Hierbei ist statt des Feuchtigkeitssensors ein erster Partikelsensor im Inneren des Gehäuses und bevorzugt ein zweiter Partikelsensor außerhalb des Gehäuses angeordnet. Bei Auftreten einer unzulässigen Erwärmung der Batteriezelle werden thermisch zersetzte Feinstäube frei, welche mittels des Partikelsensors im Innenraum der Batteriezelle erfasst werden.Alternatively, the present invention also relates to a battery cell with a closed or essentially closed housing and at least one galvanic cell without a moisture sensor. In this case, instead of the moisture sensor, a first particle sensor is arranged inside the housing and preferably a second particle sensor is arranged outside the housing. If the battery cell heats up unacceptably, thermally decomposed fine dust is released, which is detected by the particle sensor inside the battery cell.

Weiter alternativ betrifft die Erfindung eine Batteriezelle mit einem geschlossenen oder im Wesentlichen geschlossenen Gehäuse und wenigstens einer galvanischen Zelle sowie einem im Inneren des Gehäuses angeordneten ersten Gassensor und bevorzugt einem außerhalb des Gehäuses angeordneten zweiten Gassensors. Bei einem Überschreiten einer vorbestimmten Temperatur können Materialien im Inneren der Batteriezelle, beispielsweise Isolationsmaterialien, thermisch zersetzt werden und entsprechende Gase in einer frühen Phase durch den ersten Gassensor erfasst werden und entsprechende Gegenmaßnahmen oder ein Warnsignal oder dgl. ausgegeben werden.As a further alternative, the invention relates to a battery cell with a closed or essentially closed housing and at least one galvanic cell and a first gas sensor arranged inside the housing and preferably a second gas sensor arranged outside the housing. If a predetermined temperature is exceeded, materials inside the battery cell, for example insulating materials, can be thermally decomposed and corresponding gases can be detected by the first gas sensor at an early stage and corresponding countermeasures or a warning signal or the like can be output.

Figurenlistecharacter list

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:

  • 1 eine schematische Darstellung einer Batteriezelle gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
A preferred embodiment of the invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawing. In the drawing is:
  • 1 a schematic representation of a battery cell according to a preferred embodiment of the invention.

Bevorzugte Ausführungsform der ErfindungPreferred embodiment of the invention

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 1 eine Batteriezelle 100 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung im Detail beschrieben.Below, with reference to 1 a battery cell 100 according to a preferred embodiment of the invention is described in detail.

Die Batteriezelle 100 umfasst ein geschlossenes Gehäuse 2, in welchem eine Vielzahl von galvanischen Zellen 3 aufgenommen sind. Ferner ist im Gehäuse 2 ein erster Feuchtigkeitssensor 1 angeordnet.The battery cell 100 comprises a closed housing 2 in which a multiplicity of galvanic cells 3 are accommodated. Furthermore, in Housing 2, a first moisture sensor 1 is arranged.

Der erste Feuchtigkeitssensor 1 ist eingerichtet, eine Feuchtigkeit in einem Innenraum 5 in einer Gasatmosphäre im Inneren des Gehäuses 2 zu erfassen.The first humidity sensor 1 is set up to detect humidity in an interior space 5 in a gas atmosphere inside the housing 2 .

Die Batteriezelle 100 umfasst ferner eine erste Steuereinheit 4, welche eingerichtet ist, Signale des ersten Feuchtigkeitssensors 1 auszuwerten. Hierbei kann eine kabellose oder eine kabelgebundene Verbindung zwischen dem Feuchtigkeitssensor 1 und der ersten Steuereinheit 4 vorhanden sein. Alternativ können die erste Steuereinheit 4 und der Feuchtigkeitssensor 1 auch als integrales Bauteil vorgesehen sein.The battery cell 100 also includes a first control unit 4 which is set up to evaluate signals from the first moisture sensor 1 . There can be a wireless or wired connection between the moisture sensor 1 and the first control unit 4 . Alternatively, the first control unit 4 and the moisture sensor 1 can also be provided as an integral component.

Ferner ist ein zweiter Feuchtigkeitssensor 7 vorgesehen, welcher außerhalb des Gehäuses 2 der Batteriezelle 100 angeordnet ist. Der zweite Feuchtigkeitssensor 7 erfasst eine Feuchtigkeit der Umgebungsluft 101 der Batteriezelle 100. Durch einen Vergleich der Sensorwerte des ersten Feuchtigkeitssensors 1 im Inneren der Batteriezelle und des zweiten Feuchtigkeitssensors 7 außerhalb der Batteriezelle kann darauf geschlossen werden, ob eine Beschädigung des geschlossenen Gehäuses 2 vorliegt. Falls eine Beschädigung vorliegt, würde nämlich Umgebungsluft mit entsprechender Luftfeuchtigkeit in das Innere der Batteriezelle 100 gelangen, wodurch eine Feuchtigkeit im Innenraum 5 der Batteriezelle 100 ansteigen würde.A second humidity sensor 7 is also provided, which is arranged outside of the housing 2 of the battery cell 100 . The second humidity sensor 7 detects humidity in the ambient air 101 of the battery cell 100. By comparing the sensor values of the first humidity sensor 1 inside the battery cell and the second humidity sensor 7 outside the battery cell, it can be concluded whether the closed housing 2 is damaged. If there is damage, ambient air with the corresponding humidity would get into the interior of the battery cell 100, as a result of which humidity in the interior 5 of the battery cell 100 would increase.

Damit im Innenraum 5 der Batteriezelle 100 eine möglichst geringe Feuchtigkeit vorhanden ist, ist im Inneren des Gehäuses 2 ferner ein Trocknungsmittel 11 angeordnet.So that the lowest possible humidity is present in the interior 5 of the battery cell 100 , a desiccant 11 is also arranged in the interior of the housing 2 .

Weiterhin ist im Innenraum 5 der Batteriezelle 100 ein Zusatzsensor 8 angeordnet. Der Zusatzsensor 8 ist beispielsweise ein Gassensor oder ein Temperatursensor oder ein Partikelsensor. Die Signale des Zusatzsensors 8 werden ebenfalls zur ersten Steuereinheit 4 im Inneren der Batteriezelle 100 übertragen, in diesem Ausführungsbeispiel kabellos.Furthermore, an additional sensor 8 is arranged in the interior 5 of the battery cell 100 . The additional sensor 8 is, for example, a gas sensor or a temperature sensor or a particle sensor. The signals from the additional sensor 8 are also transmitted to the first control unit 4 inside the battery cell 100, wirelessly in this exemplary embodiment.

In 1 ist ferner noch eine zweite externe Steuereinheit 9 dargestellt, welche in diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls kabellos mit der ersten Steuereinheit 4 im Inneren der Batteriezelle 100 verbunden ist. Die zweite externe Steuereinheit 9 kann auch kabellos mit dem zweiten Feuchtigkeitssensor 7 bzw. dem Zusatzsensor 8 oder auch mit dem ersten Feuchtigkeitssensor 1 kommunizieren. Hierdurch kann beispielsweise eine redundante Auswertung der Sensorsignale ermöglicht werden oder die externe Steuereinheit 9 hat weitere Aufgabe in Verbindung mit der Anwendung der Batteriezelle 100.In 1 a second external control unit 9 is also shown, which in this exemplary embodiment is also connected wirelessly to the first control unit 4 inside the battery cell 100 . The second external control unit 9 can also communicate wirelessly with the second moisture sensor 7 or the additional sensor 8 or with the first moisture sensor 1 . This can, for example, enable redundant evaluation of the sensor signals or the external control unit 9 has other tasks in connection with the use of the battery cell 100.

Wie weiter aus 1 ersichtlich ist, ist im Inneren des Gehäuses 2 ein Zusatzelement 6 angeordnet. Das Zusatzelement 6 ist dabei in direktem Kontakt mit mehreren galvanischen Zellen 3 vorzugsweise mit allen galvanischen Zellen 3. Das Zusatzelement 6 ist aus einem Material, welches eingerichtet ist, bei einer Erwärmung der galvanischen Zellen 3, beispielsweise Partikel und/oder Gase und/oder Feuchtigkeit freizusetzen. Dadurch kann eine Temperaturerhöhung der galvanischen Zellen 3 beispielsweise auch mittels des ersten Feuchtigkeitssensors 1 ermöglicht werden, wenn das Zusatzelement 6 bei Überschreiten einer vorbestimmten Temperaturschwelle Feuchtigkeit abgibt.How further from 1 can be seen, an additional element 6 is arranged inside the housing 2 . The additional element 6 is in direct contact with a plurality of galvanic cells 3, preferably with all galvanic cells 3. The additional element 6 is made of a material which is set up when the galvanic cells 3 heat up, for example particles and/or gases and/or moisture to release. As a result, a temperature increase in the galvanic cells 3 can also be made possible, for example, by means of the first moisture sensor 1 if the additional element 6 releases moisture when a predetermined temperature threshold is exceeded.

Das Zusatzelement 6 kann beispielsweise eine Lackierung oder eine Folie oder eine Bedruckung der galvanischen Zellen 3 sein.The additional element 6 can be, for example, a coating or a film or a print on the galvanic cells 3 .

Weiterhin ist es möglich, dass die erste Steuereinheit 4 derart eingerichtet ist, dass der Zusatzsensor 8 erst dann aktiviert wird, wenn der erste Feuchtigkeitssensor 1 einen Wert über einem vorbestimmten Schwellenwert erfasst hat, um eine Überprüfungsmöglichkeit für die Funktion des ersten Feuchtigkeitssensors 1 zu haben.Furthermore, it is possible for the first control unit 4 to be set up in such a way that the additional sensor 8 is only activated when the first moisture sensor 1 has detected a value above a predetermined threshold value in order to have the possibility of checking the function of the first moisture sensor 1.

Claims (11)

Batteriezelle, umfassend: - ein geschlossenes Gehäuse (2), - wenigstens eine galvanische Zelle (3), welche im Gehäuse (2) angeordnet ist, - ein im Gehäuse (2) angeordneter erster Feuchtigkeitssensor (1) zur Erfassung einer Feuchtigkeit einer Gasatmosphäre im Gehäuse (2), und - eine erste Steuereinheit (4), welche eingerichtet ist, Signale des ersten Feuchtigkeitssensors (1) auszuwerten.Battery cell, comprising: - a closed housing (2), - at least one galvanic cell (3), which is arranged in the housing (2), - A first humidity sensor (1) arranged in the housing (2) for detecting the humidity of a gas atmosphere in the housing (2), and - A first control unit (4) which is set up to evaluate signals from the first moisture sensor (1). Batteriezelle nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Trocknungsmittel (11), welches im Gehäuse (2) angeordnet ist und/oder wobei die erste Steuereinheit (4) im Inneren des Gehäuses (2) angeordnet ist.battery cell after claim 1 , further comprising a desiccant (11), which is arranged in the housing (2) and / or wherein the first control unit (4) is arranged inside the housing (2). Batteriezelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend einen zweiten Feuchtigkeitssensor (7), welcher außerhalb des Gehäuses (2) angeordnet ist, wobei die erste Steuereinheit (4) eingerichtet ist, Signale des ersten und zweiten Feuchtigkeitssensors auszuwerten.Battery cell according to one of the preceding claims, further comprising a second moisture sensor (7) which is arranged outside the housing (2), the first control unit (4) being set up to evaluate signals from the first and second moisture sensors. Batteriezelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Datenschnittstelle, insbesondere eine kabellose Übertragungs- und Empfangsvorrichtung, um Signale des ersten und/oder zweiten Feuchtigkeitssensors zu einem außerhalb des Gehäuses angeordneten zweiten externen Steuereinheit (9) zu übertragen.Battery cell according to one of the preceding claims, further comprising a data interface, in particular a wireless transmission and reception device, in order to transmit signals from the first and/or second moisture sensor to a second external control unit (9) arranged outside of the housing. Batteriezelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Feuchtigkeitssensor und/oder der zweite Feuchtigkeitssensor eine eigene Energieversorgung aufweisen.Battery cell according to one of the preceding claims, wherein the first moisture sensor and/or the second moisture sensor have their own power supply. Batteriezelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Feuchtigkeitssensor (1) und/oder die erste Steuereinheit (4) einen Datenspeicher aufweisen, um historische Signale des ersten Feuchtigkeitssensors (1) zu speichern und wobei die erste Steuereinheit (4) eingerichtet ist, einen Vergleich der historischen Signale mit einem aktuellen Signal des ersten Feuchtigkeitssensors (1) durchzuführen.Battery cell according to one of the preceding claims, wherein the first moisture sensor (1) and / or the first control unit (4) have a data memory to store historical signals of the first moisture sensor (1) and wherein the first control unit (4) is set up, a Compare the historical signals with a current signal from the first moisture sensor (1). Batteriezelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend wenigstens einen Zusatzsensor (8), welcher im Gehäuse (2) angeordnet ist.Battery cell according to one of the preceding claims, further comprising at least one additional sensor (8) which is arranged in the housing (2). Batteriezelle nach Anspruch 7, wobei der Zusatzsensor (8) ein Partikelsensor oder ein Gassensor oder ein Temperatursensor oder ein Geräuschsensor ist.battery cell after claim 7 , wherein the additional sensor (8) is a particle sensor or a gas sensor or a temperature sensor or a noise sensor. Batteriezelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend ein Zusatzelement (6), welches im Gehäuse (2) angeordnet ist und insbesondere direkt in Kontakt mit wenigstens einer galvanischen Zelle (3) ist, wobei das Zusatzelement (6) eingerichtet ist, bei einem Überschreiten einer vorbestimmten Temperatur Feuchtigkeit und/oder Partikel und/oder Gase zu emittieren.Battery cell according to one of the preceding claims, further comprising an additional element (6) which is arranged in the housing (2) and in particular is directly in contact with at least one galvanic cell (3), the additional element (6) being set up when this is exceeded to emit moisture and/or particles and/or gases at a predetermined temperature. Batteriezelle nach Anspruch 9, wobei das Zusatzelement (6) eine Folie und/oder eine Beschichtung und/oder eine Lackierung und/oder eine Bedruckung ist.battery cell after claim 9 , wherein the additional element (6) is a film and/or a coating and/or a paint finish and/or a print. Batteriezelle nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei die erste Steuereinheit (4) eingerichtet ist, den Zusatzsensor (8) erst dann zu aktivieren, wenn der erste Feuchtigkeitssensor (1) einen Wert über einem vorbestimmten Schwellenwert erfasst hat.Battery cell after one of Claims 7 until 10 , wherein the first control unit (4) is set up to activate the additional sensor (8) only when the first moisture sensor (1) has detected a value above a predetermined threshold value.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011089977A1 (en) 2011-12-27 2013-06-27 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft High volt storage integrated vehicle e.g. electrical vehicle, has sensor unit arranged in housing of high volt storage unit formed from cells using lithium ion technology, where sensor unit is sensitive to substances in gaseous phase
DE102013223320A1 (en) 2013-11-15 2015-06-25 Robert Bosch Gmbh battery device
DE102016213364A1 (en) 2016-07-21 2018-01-25 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Vehicle with a high-voltage storage
US20180040920A1 (en) 2015-03-12 2018-02-08 Omron Corporation Battery, system, battery damage calculation device, battery management method, battery management program, and recording medium
DE102018219370B3 (en) 2018-11-13 2019-10-24 Robert Bosch Gmbh Method for detecting a water ingress in a housing, electronic circuit for carrying out the method, housing with the electronic circuit and vehicle with the housing

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011089977A1 (en) 2011-12-27 2013-06-27 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft High volt storage integrated vehicle e.g. electrical vehicle, has sensor unit arranged in housing of high volt storage unit formed from cells using lithium ion technology, where sensor unit is sensitive to substances in gaseous phase
DE102013223320A1 (en) 2013-11-15 2015-06-25 Robert Bosch Gmbh battery device
US20180040920A1 (en) 2015-03-12 2018-02-08 Omron Corporation Battery, system, battery damage calculation device, battery management method, battery management program, and recording medium
DE102016213364A1 (en) 2016-07-21 2018-01-25 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Vehicle with a high-voltage storage
DE102018219370B3 (en) 2018-11-13 2019-10-24 Robert Bosch Gmbh Method for detecting a water ingress in a housing, electronic circuit for carrying out the method, housing with the electronic circuit and vehicle with the housing

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