DE102022118118A1

DE102022118118A1 - Device and method for electrical testing of battery cells, battery cell tested in this way and battery pack with such a battery cell

Info

Publication number: DE102022118118A1
Application number: DE102022118118.9A
Authority: DE
Inventors: Martin Krüger; Roy Pätz; Thomas Richter; Jens Buchert
Original assignee: Thyssenkrupp Automation Eng GmbH; Thyssenkrupp Automation Engineering GmbH; ThyssenKrupp AG
Current assignee: Thyssenkrupp Automation Eng GmbH; Thyssenkrupp Automation Engineering GmbH; ThyssenKrupp AG
Priority date: 2022-07-20
Filing date: 2022-07-20
Publication date: 2024-01-25
Also published as: WO2024017719A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (10) zur elektrischen Prüfung von Batteriezellen (100) mit- einer drehbar gelagerten Halteeinrichtung (11) für die Batteriezellen, wobei die Halteeinrichtung (11) eine Drehachse Z aufweist;- wenigstens einer Zuführeinrichtung (12) zum Zuführen von ungeprüften Batteriezellen (100) zu der Halteeinrichtung (11);- wenigstens einer Entnahmeeinrichtung zum Entnehmen von geprüften Batteriezellen (100) aus der Halteeinrichtung (11); und- wenigstens einer Kontaktiereinheit (13) zum Kontaktieren der Batteriepole (101) der Batteriezellen, wobei die Kontaktiereinheit (13) mit der Halteeinrichtung (11) derart gekoppelt ist, dass sich im Betrieb die Kontaktiereinheit (13) mit der Halteeinrichtung (11) um die Drehachse Z bewegt.The invention relates to a device (10) for the electrical testing of battery cells (100) with - a rotatably mounted holding device (11) for the battery cells, the holding device (11) having an axis of rotation Z; - at least one feed device (12) for feeding untested battery cells (100) to the holding device (11); - at least one removal device for removing tested battery cells (100) from the holding device (11); and - at least one contacting unit (13) for contacting the battery poles (101) of the battery cells, the contacting unit (13) being coupled to the holding device (11) in such a way that the contacting unit (13) rotates with the holding device (11) during operation the axis of rotation Z moves.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur elektrischen Prüfung von Batteriezellen, eine derart geprüfte Batteriezelle und ein Batteriepack mit einer solchen Batteriezelle. Eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff der Patentanspruchs 1 ist beispielsweise aus der CN 209 200 090 U bekannt.The invention relates to a device and a method for the electrical testing of battery cells, a battery cell tested in this way and a battery pack with such a battery cell. A device according to the preamble of patent claim 1 is, for example, from CN 209 200 090 U known.

Generell werden Batteriezellen vor der Verwendung in einem Batteriepack, beispielsweise für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug, elektrisch geprüft. Solche Batteriepacks sind oftmals aus einer Vielzahl von miteinander kombinierten Rundbatteriezellen gebildet. Die elektrische Prüfung kann je nach Anforderung eine Innenwiderstandsmessung (Ri-Messung) der jeweiligen Batteriezelle oder eine Leerlaufspannungsmessung (OCV-Messung) sein. Aufgrund der geforderten hohen Produktionsgeschwindigkeit in entsprechenden Produktionslinien kommen Maschinensysteme zum Einsatz, welche in kurzer Zeit die elektrische Prüfung einer hohen Stückzahl von Batteriezellen ermöglicht.In general, battery cells are electrically tested before use in a battery pack, for example for an electrically powered vehicle. Such battery packs are often formed from a large number of round battery cells combined with one another. Depending on the requirements, the electrical test can be an internal resistance measurement (Ri measurement) of the respective battery cell or an open-circuit voltage measurement (OCV measurement). Due to the high production speed required in corresponding production lines, machine systems are used that enable the electrical testing of a large number of battery cells in a short time.

Beispielsweise ist ein solches Maschinensystem aus der eingangs genannten CN 209 200 090 U bekannt. Das Maschinensystem umfasst einen drehbar gelagerten Rundtisch mit mehreren in Umfangsrichtung verteilten Haltestationen für Batteriezellen. Außerhalb des Rundtisches sind eine stationäre Formgebungseinrichtung zum Pressen der Batteriezellen und eine stationäre Kontaktiereinrichtung zur elektrischen Prüfung der Batteriezellen angeordnet.For example, such a machine system is from the one mentioned at the beginning CN 209 200 090 U known. The machine system includes a rotatably mounted rotary table with several holding stations for battery cells distributed in the circumferential direction. A stationary shaping device for pressing the battery cells and a stationary contacting device for electrical testing of the battery cells are arranged outside the rotary table.

Bei dem Maschinensystem aus der CN 209 200 090 U ist nachteilig, dass im Betrieb der Rundtisch mit der jeweiligen Haltestation der Batteriezelle an der stationären Kontaktiereinrichtung die Rotationsbewegung anhalten und zur elektrischen Prüfung eine bestimmte Zeitspanne an dieser Position verharren muss. Ein solches Maschinensystem weist somit eine erhöhte Bearbeitungszeit zur elektrischen Prüfung der Batteriezellen auf.With the machine system from the CN 209 200 090 U The disadvantage is that during operation the rotary table with the respective holding station of the battery cell on the stationary contacting device must stop the rotational movement and remain in this position for a certain period of time for electrical testing. Such a machine system therefore has an increased processing time for the electrical testing of the battery cells.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung anzugeben, welche die elektrische Prüfung einer hohen Stückzahl von Batteriezellen, insbesondere ohne anzuhalten, in möglichst kurzer Zeit ermöglicht. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur elektrischen Prüfung von Batteriezellen, eine Batteriezelle und ein Batteriepack anzugeben.The invention is therefore based on the object of specifying a device which enables the electrical testing of a large number of battery cells, in particular without stopping, in the shortest possible time. The invention is also based on the object of specifying a method for electrical testing of battery cells, a battery cell and a battery pack.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe im Hinblick auf die Vorrichtung durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Hinsichtlich des Verfahrens, der Batteriezelle und des Batteriepacks wird die Aufgabe jeweils durch den Gegenstand des Anspruchs 13 (Verfahren), des Anspruchs 15 (Batteriezelle) und des Anspruchs 16 (Batteriepack) gelöst.According to the invention, this object is achieved with regard to the device by the subject matter of claim 1. With regard to the method, the battery cell and the battery pack, the task is solved by the subject matter of claim 13 (method), claim 15 (battery cell) and claim 16 (battery pack).

Konkret wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung zur elektrischen Prüfung von Batteriezellen mit

- einer drehbar gelagerten Halteeinrichtung für die Batteriezellen, wobei die Halteeinrichtung eine Drehachse Z aufweist;
- wenigstens einer Zuführeinrichtung zum Zuführen von ungeprüften Batteriezellen zu der Halteeinrichtung;
- wenigstens einer Entnahmeeinrichtung zum Entnehmen von geprüften Batteriezellen aus der Halteeinrichtung; und
- wenigstens einer Kontaktiereinheit zum Kontaktieren der Batteriepole, insbesondere der Zellpole, der Batteriezellen, gelöst.

Specifically, the task is carried out using a device for electrical testing of battery cells

- a rotatably mounted holding device for the battery cells, the holding device having an axis of rotation Z;
- at least one feed device for feeding untested battery cells to the holding device;
- at least one removal device for removing tested battery cells from the holding device; and
- At least one contacting unit for contacting the battery poles, in particular the cell poles, of the battery cells, solved.

Erfindungsgemäß ist die Kontaktiereinheit mit der Halteeinrichtung derart gekoppelt, dass sich im Betrieb die Kontaktiereinheit mit der Halteeinrichtung um die Drehachse Z bewegt.According to the invention, the contacting unit is coupled to the holding device in such a way that, during operation, the contacting unit moves with the holding device about the axis of rotation Z.

Die Erfindung hat den Vorteil, dass durch das Mitbewegen der Kontaktiereinheit im Betrieb der Vorrichtung mit der Halteeinrichtung und somit mit der bzw. den in der Halteeinrichtung angeordneten Batteriezellen die elektrische Prüfung während der Drehbewegung der Halteeinrichtung erfolgt. Das bedeutet, die Vorrichtung führt die elektrische Prüfung der Batteriezellen in einem kontinuierlichen Prozess durch, ohne die Drehbewegung der Halteeinrichtung anhalten zu müssen. Es hat sich herausgestellt, dass mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung Taktzeiten von zirka 0,2 Sekunden oder weniger zur elektrischen Prüfung jeweils einer Batteriezelle möglich sind. Mit der Vorrichtung ist somit eine hohe Stückzahl von Batteriezellen in kurzer Zeit elektrisch prüfbar.The invention has the advantage that by moving the contacting unit during operation of the device with the holding device and thus with the battery cell(s) arranged in the holding device, the electrical test takes place during the rotational movement of the holding device. This means that the device carries out the electrical testing of the battery cells in a continuous process without having to stop the rotation of the holding device. It has been found that with the device according to the invention, cycle times of approximately 0.2 seconds or less are possible for the electrical testing of one battery cell at a time. With the device, a large number of battery cells can be electrically tested in a short time.

Die Kontaktiereinheit ist mit der Halteeinrichtung der Batteriezellen derart verbunden, dass die Halteeinrichtung die Kontaktiereinheit um die Drehachse Z mitführt. Die Kontaktiereinheit ist vorzugsweise mit der Haltereinrichtung mechanisch gekoppelt. Zusätzlich oder alternativ kann die Kontaktiereinheit mit der Halteeinrichtung dazu elektrisch gekoppelt sein.The contacting unit is connected to the holding device of the battery cells in such a way that the holding device moves the contacting unit around the axis of rotation Z. The contacting unit is preferably mechanically coupled to the holder device. Additionally or alternatively, the contacting unit can be electrically coupled to the holding device.

Die Kontaktiereinheit ist dazu angepasst, die Batteriepole der zu prüfenden Batteriezelle zu kontaktieren, das heißt elektrisch zu koppeln, um die Leerlaufspannung der Batteriezelle zu messen. Die Kontaktiereinheit ist dazu vorzugsweise mit wenigstens einer Steuereinrichtung zur Spannungsmessung signalverbunden oder signalverbindbar. Die Kontaktiereinheit ist also vorzugsweise dazu angepasst, die Leerlaufspannung der Batteriezelle zu erfassen und an die Steuereirichtung zur Auswertung zu übertragen. Dazu weist die Kontaktiereinheit vorzugsweise mehrere Kontaktelemente, insbesondere mehrere Pins, auf, die beim Kontaktieren mit den Zellpolen in Kontakt stehen.The contacting unit is adapted to contact, i.e. electrically couple, the battery poles of the battery cell to be tested in order to measure the open-circuit voltage of the battery cell. For this purpose, the contacting unit is preferably signal-connected or signal-connectable to at least one control device for voltage measurement. The contacting unit is therefore preferably adapted to the open-circuit voltage of the battery cell recorded and transmitted to the control device for evaluation. For this purpose, the contacting unit preferably has a plurality of contact elements, in particular a plurality of pins, which are in contact with the cell poles during contacting.

Bei der Kontaktierung der Batteriepole jeweils einer Batteriezelle ist es erforderlich, eine bestimmte Zeitspanne vorzusehen, in der sich der Übergangswiderstand von den Zellpolen zu der Kontaktiereinheit beruhigen kann. In dieser Zeitspanne wird keine Spannungsmessung durchgeführt. Während dieser Zeitspanne stellt sich die tatsächlich vorliegende Leerlaufspannung ein, die danach über die Kontaktiereinheit erfasst wird. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung entspricht die Zeitspanne jener Dauer, die durch den Zeitpunkt einer Kontaktierung der Zellpole bis zu dem Zeitpunkt einer Dekontaktierung der Batteriepole definiert ist. In dieser Zeitspanne dreht sich die Halteeinrichtung mit der Kontaktiereinheit und der Batteriezelle um die Drehachse Z. Die Kontaktierung bzw. Dekontaktierung der Batteriepole jeder Batteriezelle erfolgt bevorzugt zwischen der Zuführeinrichtung und der Entnahmeeinrichtung.When contacting the battery poles of each battery cell, it is necessary to provide a certain period of time in which the contact resistance from the cell poles to the contacting unit can calm down. No voltage measurement is carried out during this period. During this period of time, the actual open-circuit voltage is established, which is then detected via the contacting unit. In the device according to the invention, the time period corresponds to the duration that is defined by the time when the cell poles are contacted until the time when the battery poles are decontacted. During this period of time, the holding device with the contacting unit and the battery cell rotates about the axis of rotation Z. The contacting or decontacting of the battery poles of each battery cell preferably takes place between the feeding device and the removal device.

Die drehbar gelagerte Halteeinrichtung ist vorzugsweise dazu ausgebildet, eine Vielzahl von Batteriezellen, insbesondere voneinander beabstandet, zu halten. Bevorzugt weist die erfindungsgemäße Vorrichtung hierfür eine Vielzahl von Kontaktiereinheiten auf. Dabei ist vorzugsweise jeweils einer Batteriezelle eine der Kontaktiereinheiten zugeordnet.The rotatably mounted holding device is preferably designed to hold a large number of battery cells, in particular at a distance from one another. For this purpose, the device according to the invention preferably has a large number of contacting units. One of the contacting units is preferably assigned to each battery cell.

Die Halteeinrichtung umfasst bevorzugt einen Drehtisch, insbesondere mit einem Halterotor, zum Halten einer Vielzahl von Batteriezellen, der im Betrieb um die Drehachse Z rotiert. Mit anderen Worten umfasst die Halteeinrichtung bevorzugt ein Karussell, das dazu ausgebildet ist, eine Vielzahl von Batteriezellen zu halten. Die Drehachse Z ist in Einbaulage der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorzugsweise vertikal ausgerichtet. Andere Einbaulagen mit winkelig ausgerichteter Drehachse Z sind möglich. Selbstverständlich ist die Halteeinrichtung dazu ausgebildet, ungeprüfte Batteriezellen von der Zuführeinrichtung aufzunehmen und geprüfte Batteriezellen an die Entnahmeeinrichtung abzugeben.The holding device preferably comprises a turntable, in particular with a holding rotor, for holding a large number of battery cells, which rotates about the axis of rotation Z during operation. In other words, the holding device preferably comprises a carousel which is designed to hold a plurality of battery cells. The axis of rotation Z is preferably aligned vertically in the installed position of the device according to the invention. Other installation positions with an angularly aligned axis of rotation Z are possible. Of course, the holding device is designed to pick up untested battery cells from the feed device and to deliver tested battery cells to the removal device.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist vorzugsweise dazu geeignet, zur Serienproduktion von Batteriepacks in einer Fertigungslinie zur Anwendung zu kommen.The device according to the invention is preferably suitable for use in the series production of battery packs in a production line.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Kontaktiereinheit mit der Halteeinrichtung derart mechanisch gekoppelt, dass im Betrieb eine automatische Kontaktierung und/oder Dekontaktierung der Batteriepole erfolgt. Bevorzugt ist die Kontaktiereinheit in und/oder an der Halteeinrichtung derart beweglich geführt, dass die Kontaktiereinheit im Betrieb, insbesondere während der Bewegung um die Drehachse Z, eine wechselseitige Linearbewegung zum Kontaktieren bzw. zum Dekontaktieren der Batteriepole durchführen kann. Hier ist von Vorteil, dass zum Kontaktieren bzw. Dekontaktieren die Kontaktiereinheit mechanisch gesteuert wird, sodass bspw. pneumatische, hydraulische oder elektrische Komponenten entfallen können.In a particularly preferred embodiment, the contacting unit is mechanically coupled to the holding device in such a way that the battery poles are automatically contacted and/or decontacted during operation. Preferably, the contacting unit is movably guided in and/or on the holding device in such a way that the contacting unit can carry out a reciprocal linear movement for contacting or decontacting the battery poles during operation, in particular during movement about the axis of rotation Z. The advantage here is that the contacting unit is mechanically controlled for contacting or decontacting, so that pneumatic, hydraulic or electrical components, for example, can be omitted.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Vorrichtung wenigstens eine um die Drehachse Z der Halteeinrichtung verlaufende Kulissenbahn auf, die feststehend ist und die Kontaktiereinheit in Umfangsrichtung führt. Die Kulissenbahn ist einfach herstellbar und verringert die Ausfallssicherheit der Vorrichtung, da hydraulische, pneumatische und elektrischen Komponenten zum Absenken und Anheben entfallen.In a preferred embodiment, the device according to the invention has at least one slide track running around the axis of rotation Z of the holding device, which is fixed and guides the contacting unit in the circumferential direction. The slideway is easy to manufacture and reduces the reliability of the device because hydraulic, pneumatic and electrical components for lowering and raising are no longer required.

Im Betrieb läuft die Kontaktiereinheit, insbesondere laufen die Kontaktiereinheiten, in der Kulissenbahn um die Drehachse Z. Die Kontaktiereinheit weist dazu vorzugsweise wenigstens eine Rolle auf, die in der Kulissenbahn angeordnet ist. Die Kulissenbahn ist vorzugsweise eine Nut, die in einem feststehenden Rahmenelement ausgebildet ist. Die Kulissenbahn ist bevorzugt endlos ausgebildet. Die Kulissenbahn dient zum Absenken und Anheben der Kontaktiereinheit, insbesondere der Kontaktiereinheiten. Beim Absenken wird die Kontaktiereinheit auf die Batteriezelle zubewegt, wobei in einem abgesenkten Zustand die Batteriepole kontaktiert sind. Beim Anheben wird die Kontaktiereinheit von der Batteriezelle gelöst, wobei in einem angehobenen Zustand die Kontaktiereinheit von der Batteriezelle beabstandet ist.During operation, the contacting unit, in particular the contacting units, run in the slide track around the axis of rotation Z. For this purpose, the contacting unit preferably has at least one roller which is arranged in the slide track. The slide track is preferably a groove which is formed in a fixed frame element. The slideway is preferably designed to be endless. The slide track serves to lower and raise the contacting unit, in particular the contacting units. When lowering, the contacting unit is moved towards the battery cell, with the battery poles being contacted in a lowered state. When lifting, the contacting unit is detached from the battery cell, with the contacting unit being spaced from the battery cell in a raised state.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Kulissenbahn in Umfangsrichtung UR einen Senkabschnitt und einen Hebeabschnitt für die Kontaktiereinheit auf, wobei im Senkabschnitt die Kontaktiereinheit die Batteriepole kontaktiert und im Hebeabschnitt die Kontaktiereinheit von den Batteriepolen beabstandet ist. Zwischen dem Senk- und Hebeabschnitt ist vorzugsweise wenigstens ein Übergangsabschnitt ausgebildet, der die Kontaktiereinheit absenkt bzw. anhebt.In a further preferred embodiment, the link track has a lowering section and a lifting section for the contacting unit in the circumferential direction UR, the contacting unit contacting the battery poles in the lowering section and the contacting unit being spaced from the battery poles in the lifting section. At least one transition section, which lowers or raises the contacting unit, is preferably formed between the lowering and raising sections.

Bevorzugt ist in Einbaulage der Senkabschnitt von dem Hebeabschnitt nach unten versetzt. Oder anders gesagt, ist in Einbaulage der Hebeabschnitt von dem Senkabschnitt nach oben versetzt. Die Richtungsangaben „oben“ und „unten“ beziehen sich auf die Drehachse Z, die in Einbaulage der Vorrichtung vorzugsweise im Wesentlichen vertikal verläuft. Im Betrieb befindet sich die Kontaktiereinheit, insbesondere befinden sich die Kontaktiereinheiten, in dem Senkabschnitt im abgesenkten Zustand. Dabei sind die Pole der Batteriezelle elektrisch kontaktiert. Befindet sich die Kontaktiereinheit, insbesondere befinden sich die Kontaktiereinheiten, in dem Hebeabschnitt entspricht dies dem angehobenen Zustand. Darin ist die Kontaktiereinheit von den Polen der Batteriezelle gelöst.In the installed position, the lowering section is preferably offset downwards from the lifting section. Or to put it another way, in the installed position the lifting section is offset upwards from the lowering section. The directions “top” and “bottom” refer to the axis of rotation Z, which preferably runs essentially vertically when the device is installed. During operation, the contacting unit, in particular the contacting units, is in the lowered state in the lowering section. The poles of the battery cell are electrically contacted. If the contacting unit, in particular the contacting units, is located in the lifting section, this corresponds to the raised state. The contacting unit is detached from the poles of the battery cell.

Vorzugsweise weist die Halteeinrichtung einen Mitnehmer mit wenigstens einem Führungselement, insbesondere einer Führungsschiene, auf, mit dem die Kontaktiereinheit verschiebbar verbunden ist. Das Führungselement definiert vorzugsweise eine/die Absenk- und Anheberichtung der Kontaktiereinheit. Der Mitnehmer erstreckt sich vorzugsweise zumindest abschnittsweise um die Drehachse Z der Halteeinrichtung. Der Mitnehmer kann eine Vielzahl von Führungselementen aufweisen, wobei jeweils eine aus einer Vielzahl von Kontaktiereinheiten mit dem Führungselement schiebbar gekoppelt ist. Der Mitnehmer erfüllt also eine Doppelfunktion. Einerseits dient dieser zum Mitführen der Kontaktiereinheit um die Drehachse Z und andererseits als Träger für das Führungselement bzw. die Führungselemente.The holding device preferably has a driver with at least one guide element, in particular a guide rail, to which the contacting unit is slidably connected. The guide element preferably defines a lowering and raising direction of the contacting unit. The driver preferably extends at least in sections around the axis of rotation Z of the holding device. The driver can have a plurality of guide elements, one of a plurality of contacting units being slidably coupled to the guide element. The driver therefore fulfills a dual function. On the one hand, this serves to carry the contacting unit around the axis of rotation Z and, on the other hand, as a carrier for the guide element or guide elements.

Das Führungselement ist vorzugsweise so ausgerichtet, dass beim Kontaktieren, d.h. beim Absenken der Kontaktiereinheit durch die Kulissenbahn, die Kontaktiereinheit auf die Batteriezelle zubewegt wird oder beim Dekontaktieren, d.h. beim Anheben der Kontaktiereinheit, durch die Kulissenbahn die Kontaktiereinheit von der Batteriezelle wegbewegt wird.The guide element is preferably aligned in such a way that when making contact, i.e. when lowering the contacting unit through the sliding track, the contacting unit is moved towards the battery cell or when decontacting, i.e. when lifting the contacting unit, the contacting unit is moved away from the battery cell by the sliding track.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die Halteeinrichtung eine Halteeinheit mit wenigstens einer Aufnahmebucht zum Aufnehmen der Batteriezelle auf. Die Aufnahmebucht vorzugsweise seitlich offen. Mit anderen Worten ist die Aufnahmebucht bevorzugt quer zur Drehachse Z der Halteeinrichtung nach außen offen. Die Aufnahmebucht ist vorzugsweise halbzylindrisch ausgebildet. Die Aufnahmebucht kann eine halbkreisförmige Ausnehmung sein. Dies ist insbesondere bei einer Rundzellenform der Batteriezellen von Vorteil, da die Rundzellen einfach eingesetzt werden können.In a preferred embodiment, the holding device has a holding unit with at least one receiving bay for receiving the battery cell. The receiving bay is preferably open at the side. In other words, the receiving bay is preferably open to the outside transversely to the axis of rotation Z of the holding device. The receiving bay is preferably semi-cylindrical. The receiving bay can be a semicircular recess. This is particularly advantageous if the battery cells have a round cell shape, since the round cells can be easily inserted.

Vorzugsweise weist die Halteeinheit eine Vielzahl solcher Aufnahmebuchten zur Aufnahme mehrerer Batteriezellen auf. Die Aufnahmebuchten sind bevorzugt um die Drehachse Z verteilt angeordnet. Besonders bevorzugt sind die Aufnahmebuchten um die Drehachse Z aneinandergereiht angeordnet. Bei dieser Ausführungsform ist die Halteeinheit zahnradartig ausgebildet. Insbesondere umfasst die Halteeinheit ein Haltekarussell.The holding unit preferably has a plurality of such receiving bays for holding several battery cells. The receiving bays are preferably arranged distributed around the axis of rotation Z. The receiving bays are particularly preferably arranged in a row around the axis of rotation Z. In this embodiment, the holding unit is designed like a gear. In particular, the holding unit comprises a holding carousel.

Weiter bevorzugt weist die Halteeinheit wenigstens ein Halteelement, insbesondere eine Klammer, für die Aufnahmebucht auf, wobei das Halteelement im Betrieb die Batteriezelle in der Aufnahmebucht zumindest abschnittsweise formschlüssig hält. Dies hat den Vorteil, dass das Halteelement die Batteriezelle gegen eine Kontur, insbesondere eine Seitenwand, der Aufnahmebucht verspannt, sodass bei der Rotation der Halteeinrichtung die Batteriezelle sicher in der Aufnahmebucht gehalten wird.Further preferably, the holding unit has at least one holding element, in particular a clamp, for the receiving bay, the holding element holding the battery cell in the receiving bay in a form-fitting manner at least in sections during operation. This has the advantage that the holding element braces the battery cell against a contour, in particular a side wall, of the receiving bay, so that the battery cell is securely held in the receiving bay when the holding device rotates.

Bevorzugt ist das Halteelement derart ausgebildet, dass die Batteriezelle in der Aufnahmebucht drehfest fixiert ist. Bei einer Rundzellenform ist die Batteriezelle in Bezug auf ihre Längsachse drehfest in der Aufnahmebucht gehalten. Dies ermöglicht ein sicheres Kontaktieren der Pole der Batteriezelle.The holding element is preferably designed such that the battery cell is fixed in a rotationally fixed manner in the receiving bay. With a round cell shape, the battery cell is held in the receiving bay in a rotationally fixed manner with respect to its longitudinal axis. This enables secure contact with the poles of the battery cell.

Die Halteeinheit kann auch mehrere, insbesondere zwei, Halteelemente für die Aufnahmebucht aufweisen. Das Halteelement kann eine Kunststoffklammer sein. Alternativ kann das Halteelement eine Metallklammer sein. Das Halteelement kann an der Aufnahmebucht federrückstellend angeordnet sein. Dies hat den Vorteil, dass beim Einbringen bzw. Entnehmen der Batteriezelle das Halteelement kein blockierendes Hindernis darstellt und einfach der Einbring- bzw. Entnahmebewegung der Batterie folgt. Alternativ oder zusätzlich kann die Batteriezelle magnetisch in der Aufnahmebucht gehalten werden.The holding unit can also have several, in particular two, holding elements for the receiving bay. The holding element can be a plastic clip. Alternatively, the holding element can be a metal clip. The holding element can be arranged in a spring-returning manner on the receiving bay. This has the advantage that when inserting or removing the battery cell, the holding element does not represent a blocking obstacle and simply follows the insertion or removal movement of the battery. Alternatively or additionally, the battery cell can be held magnetically in the receiving bay.

Die Kontaktiereinheit ist in Einbaulage vorzugsweise oberhalb der Halteeinheit, insbesondere der Aufnahmebucht, angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass im Betrieb die Kontaktiereinheit direkt oberhalb der Batteriezelle sitzt und somit einen kurzen Weg zum Kontaktieren/Dekontaktieren zurücklegen muss. Dies bedeutet, dass die Kulissenbahn lediglich einen geringen Versatz zu Verfahren der Kontaktiereinheit aufweist, sodass Bauraum eingespart wird.In the installed position, the contacting unit is preferably arranged above the holding unit, in particular the receiving bay. This has the advantage that during operation the contacting unit is located directly above the battery cell and therefore has to cover a short distance for contacting/decontacting. This means that the slide track only has a small offset from the contacting unit, so that installation space is saved.

Die Halteeinrichtung kann wenigstens ein Auflageelement zur Auflage der Batteriezelle aufweisen, das in Einbaulage unterhalb der Aufnahmebucht angeordnet ist. Das Auflageelement umfasst vorzugsweise eine Auflageplatte, auf der die Batteriezellen anordenbar bzw. angeordnet sind. Dies hat den Vorteil, dass die Batteriezellen beim Einbringen in die Aufnahmebucht von unten gehalten werden.The holding device can have at least one support element for supporting the battery cell, which is arranged below the receiving bay in the installed position. The support element preferably comprises a support plate on which the battery cells can be arranged or are arranged. This has the advantage that the battery cells are held from below when they are inserted into the receiving bay.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Halteeinrichtung mit der Zuführeinrichtung und/oder der Entnahmeeinrichtung derart mechanisch gekoppelt, dass diese eine synchronisierte Drehbewegung ausführen. Die Zuführeinrichtung und/oder die Entnahmeeinrichtung umfassen vorzugsweise jeweils ein Transportrad, das über eine Verzahnung zum Synchronisieren der Drehbewegung mit der Halteinrichtung in Eingriff steht. Es ist möglich, dass die Batteriezellen in Transportbechern, sogenannten „Pucks“, angeordnet sind. Hier ist von Vorteil, dass durch den getriebeartigen Aufbau eine einfache Lösung zur abgestimmten Drehgeschwindigkeit Zuführ- und Entnahmeeinrichtung mit der Halteinrichtung bereitgestellt ist.In a preferred embodiment, the holding device is mechanically coupled to the feeding device and/or the removal device in such a way that they carry out a synchronized rotational movement. The feed device and/or the removal device preferably each comprise a transport wheel, which engages with the holding device via a toothing for synchronizing the rotational movement. It is possible that the battery cells are arranged in transport cups called “pucks”. The advantage here is that the gear-like structure makes it simple Solution for coordinated rotational speed feeding and removal device with the holding device is provided.

Weiter bevorzugt weist die erfindungsgemäße Vorrichtung wenigstens eine Steuereinrichtung zum Messen einer Leerlaufspannung der Batteriezellen auf, die auf der Halteeinrichtung angeordnet ist. Im Betrieb dreht sich die Steuereinrichtung mit der Halteinrichtung und somit mit der Kontaktiereinheit bzw. den Kontaktiereinheiten mit. An einer definierten Drehposition der Halteeinrichtung wird die Steuereinrichtung mit der Kontaktiereinheit, die an dieser Position die Batteriepole kontaktiert, signalverbunden. Die Drehposition entspricht dem Ende der Zeitspanne zum Beruhigen der Leerlaufspannung.Further preferably, the device according to the invention has at least one control device for measuring an open-circuit voltage of the battery cells, which is arranged on the holding device. During operation, the control device rotates with the holding device and thus with the contacting unit or units. At a defined rotational position of the holding device, the control device is signal-connected to the contacting unit, which contacts the battery poles at this position. The rotation position corresponds to the end of the period for calming the open circuit voltage.

Nach einem nebengeordneten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur elektrischen Prüfung von wenigstens einer Batteriezelle unter Verwendung einer Vorrichtung, insbesondere einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die eine drehbar gelagerte Halteeinrichtung, eine Zuführ- und eine Entnahmeeinrichtung für die Batteriezelle sowie wenigstens eine Kontaktiereinheit zum Kontaktieren der Batteriezelle aufweist. Bei dem Verfahren wird zunächst wenigstens eine Batteriezelle durch die Zuführeinrichtung der Halteeinrichtung zugeführt. Anschließend wird die Kontaktiereinheit durch Absenken auf die Batteriezelle zubewegt. Die Kontaktiereinheit tritt dabei mit den Zellpolen der Batteriezelle in Kontakt. Danach wird eine Spannung, insbesondere Leerlaufspannung, oder ein Innenwiderstand bei dem Kontaktieren der Batteriepole gemessen. Nach dem Kontaktieren wird die Kontaktiereinheit durch Abheben von der Batteriezelle gelöst und anschließend wird die Batteriezelle durch die Entnahmeeinrichtung aus der Halteeinrichtung entnommen.According to a secondary aspect, the invention relates to a method for the electrical testing of at least one battery cell using a device, in particular a device according to the invention, which has a rotatably mounted holding device, a feeding and a removal device for the battery cell and at least one contacting unit for contacting the battery cell . In the method, at least one battery cell is first fed to the holding device by the feed device. The contacting unit is then moved towards the battery cell by lowering it. The contacting unit comes into contact with the cell poles of the battery cell. A voltage, in particular no-load voltage, or an internal resistance is then measured when the battery poles make contact. After contacting, the contacting unit is released by lifting it from the battery cell and then the battery cell is removed from the holding device by the removal device.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Messung der Spannung erst nach einer vorbestimmten Zeitspanne zur Beruhigung eines Übergangswiderstands. Die Messung des Innenwiderstands kann ebenfalls erst nach einer vorbestimmten Zeitspanne erfolgen.In a preferred embodiment of the method according to the invention, the voltage is measured only after a predetermined period of time to calm down a contact resistance. The internal resistance can also only be measured after a predetermined period of time.

Nach einem weiteren nebengeordneten Aspekt betrifft die Erfindung eine Batteriezelle für ein Batteriepack, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren geprüft wurde.According to a further secondary aspect, the invention relates to a battery cell for a battery pack, which was tested using the method according to the invention.

Nach einem weiteren nebengeordneten Aspekt betrifft die Erfindung ein Batteriepack mit wenigstens einer Batteriezelle, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren geprüft wurde.
Die Erfindung wird nachstehend mit weiteren Einzelheiten unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Die dargestellte Ausführungsform stellt ein Beispiel dar, wie die erfindungsgemäße Vorrichtung ausgestaltet sein kann.According to a further secondary aspect, the invention relates to a battery pack with at least one battery cell which was tested using the method according to the invention.
The invention is explained in more detail below in further detail with reference to the accompanying drawings. The embodiment shown represents an example of how the device according to the invention can be designed.

In diesen zeigen,

1 eine perspektivische Teilansicht der Vorrichtung nach einem bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel;
2 eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung nach 1, wobei eine in der Halteeinrichtung angeordnete Batteriezelle vor der Spannungsprüfung vergrößerte dargestellt ist;
3 eine perspektivische Seitenansicht der Vorrichtung nach 1, in der eine Bewegungsrichtung der Kontaktiereinheit zum Kontaktieren der Zellpole dargestellt ist;
4 einen Detailausschnitt der Vorrichtung nach 1, der den Verlauf einer Kulissenbahn zum Absenken der Kontaktiereinheit darstellt; und
5 einen Querschnitt der Vorrichtung nach 1 im Bereich der angeordneten Batteriezellen.

In these show

1 a partial perspective view of the device according to a preferred embodiment of the invention;
2 a perspective view of the device 1 , wherein a battery cell arranged in the holding device is shown enlarged before the voltage test;
3 a perspective side view of the device 1 , in which a direction of movement of the contacting unit for contacting the cell poles is shown;
4 a detailed section of the device 1 , which represents the course of a slide path for lowering the contacting unit; and
5 a cross section of the device 1 in the area of the arranged battery cells.

1 bis 5 zeigen eine Vorrichtung 10 zur elektrischen Prüfung von Batteriezellen 100 nach einem bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel. Die Batteriezellen 100 sind als Rundzellen ausgeführt. Andere Zellenformen sind möglich. Die Vorrichtung 10 dient im Wesentlichen zur Prüfung einer Leerlaufspannung der Batteriezellen 100, wobei die Batteriepole, insbesondere Zellpole, jeder Batteriezelle 100 kontaktiert werden, sodass diese elektrisch gekoppelt sind. 1 until 5 show a device 10 for electrical testing of battery cells 100 according to a preferred exemplary embodiment of the invention. The battery cells 100 are designed as round cells. Other cell shapes are possible. The device 10 essentially serves to test an open-circuit voltage of the battery cells 100, with the battery poles, in particular cell poles, of each battery cell 100 being contacted so that they are electrically coupled.

Die Vorrichtung 10 umfasst eine drehbar gelagerte Halteeinrichtung 11 für die Batteriezellen 100. Die Halteeinrichtung 11 weist eine Drehachse Z auf, um die die Halteeinrichtung 11 im Betrieb kontinuierlich rotiert, insbesondere ohne die Rotationsbewegung anzuhalten. Des Weiteren weist die Vorrichtung 10 eine Zuführeinrichtung 12 zum Zuführen von ungeprüften Batteriezellen 100 und eine nicht dargestellte Entnahmeeinrichtung zum Entnehmen der geprüften Batteriezellen 100, auf die später eingegangen wird.The device 10 comprises a rotatably mounted holding device 11 for the battery cells 100. The holding device 11 has an axis of rotation Z about which the holding device 11 rotates continuously during operation, in particular without stopping the rotational movement. Furthermore, the device 10 has a feed device 12 for feeding untested battery cells 100 and a removal device, not shown, for removing the tested battery cells 100, which will be discussed later.

Wie in den 1 bis 4 gut zu erkennen, weist die Vorrichtung 10 eine Vielzahl von Kontaktiereinheiten 13 auf. Die Kontaktiereinheiten 13 sind mit der Halteeinrichtung 11 derart gekoppelt, dass sich im Betrieb die Kontaktiereinheiten 13 mit der Halteeinrichtung 11 um die Drehachse Z bewegen. Die Kontaktiereinheiten 13 sind mit der Halteinrichtung 11 derart mechanisch gekoppelt, dass die Kontaktiereinheiten 13 einerseits um die Drehachse Z bewegt werden und andererseits eine wechselseitige Linearbewegung parallel zur Drehachse Z zum Kontaktieren bzw. Dekontaktieren der Zellpole der Batteriezellen durchführen.Like in the 1 until 4 clearly visible, the device 10 has a large number of contacting units 13. The contacting units 13 are coupled to the holding device 11 in such a way that during operation the contacting units 13 move with the holding device 11 about the axis of rotation Z. The contacting units 13 are mechanically coupled to the holding device 11 in such a way that the contacting units 13 are moved on the one hand about the axis of rotation Z and on the other hand a reciprocal linear movement parallel to the axis of rotation Z to the con tact or de-contact the cell poles of the battery cells.

Die Halteeinrichtung 11 umfasst einen Mitnehmer 17, mit dem die Kontaktiereinheiten 13 beweglich verbunden ist. Gemäß 1 bis 3 ist erkennbar, dass der Mitnehmer 17 rund ausgebildet ist. Der Mitnehmer 17 kann alternativ oder zusätzlich eine von einer runden Form abweichend Form aufweisen. Der Mitnehmer 17 weist also einen Umfang 26 mit einer Umfangsfläche 27 auf. Auf der Umfangsfläche 27 sind Führungselemente 18 in Form von Führungsschienen 19 angeordnet. Dabei ist jeweils einer Kontaktiereinheit 13 eine Führungsschiene 19 zugeordnet. Die jeweilige Kontaktiereinheit 13 greift in die jeweils zugeordnete Führungsschiene 19 ein.The holding device 11 includes a driver 17 with which the contacting units 13 is movably connected. According to 1 until 3 it can be seen that the driver 17 is round. The driver 17 can alternatively or additionally have a shape that deviates from a round shape. The driver 17 therefore has a circumference 26 with a peripheral surface 27. Guide elements 18 in the form of guide rails 19 are arranged on the peripheral surface 27. A guide rail 19 is assigned to each contacting unit 13. The respective contacting unit 13 engages in the respectively assigned guide rail 19.

Die Führungsschienen 19 sind derart ausgerichtet, dass die Kontaktiereinheiten 13 bei Kontaktieren und/oder Dekontaktieren eine Linearbewegung ausführen, die parallel zur Drehachse Z ist. In Einbaulage der Vorrichtung 10 sind die Führungselemente 19 im Wesentlichen senkrecht angeordnet. Die wechselseitige Linearbewegung entspricht einer Absenkbewegung und einer Anhebebewegung der jeweiligen Kontaktiereinheit 13. Die Absenkbewegung der Kontaktiereinheiten 13 ist bspw. in 3 und 4 durch den Pfeil PF1 dargestellt. Im abgesenkten Zustand stehen die Kontaktiereinheiten 13 mit den darunter angeordneten Batteriezellen 100 in Kontakt. Konkret kontaktieren die Kontaktiereinheiten 13 im abgesenkten Zustand die Zellpole 101 der darunter angeordneten Batteriezellen 100 derart, dass eine Leerlaufspannung der jeweiligen Batteriezellen 100 messbar ist. Zur Spannungsmessung sind die Kontaktiereinheiten 13 mit einer Steuereinrichtung 25 signalverbunden oder signalverbindbar, auf die später näher eingegangen wird.The guide rails 19 are aligned in such a way that the contacting units 13 execute a linear movement that is parallel to the axis of rotation Z when contacting and/or decontacting. In the installed position of the device 10, the guide elements 19 are arranged essentially vertically. The alternating linear movement corresponds to a lowering movement and a raising movement of the respective contacting unit 13. The lowering movement of the contacting units 13 is, for example 3 and 4 represented by arrow PF1. In the lowered state, the contacting units 13 are in contact with the battery cells 100 arranged underneath. Specifically, in the lowered state, the contacting units 13 contact the cell poles 101 of the battery cells 100 arranged underneath in such a way that an open-circuit voltage of the respective battery cells 100 can be measured. For voltage measurement, the contacting units 13 are signal-connected or signal-connectable to a control device 25, which will be discussed in more detail later.

Die Kontaktiereinheiten 13 weist zur Kontaktierung mehrere Pins 28 auf, die bei der Kontaktierung mit den Batteriepolen 101 in Kontakt stehen. Konkret sind vier Pins 28 je Kontaktiereinheit 13 vorgesehen, die an einem Längsende 29 der Kontaktiereinheit 13 abstehend angeordnet sind. Alternativ können weniger oder mehr als vier Pins 28 vorgesehen sein. Die Pins 28 erstrecken sich an der Kontaktiereinheit 13 nach unten. Dies ist bspw. in 2 gut erkennbar.The contacting units 13 has several pins 28 for contacting, which are in contact with the battery poles 101 during contacting. Specifically, four pins 28 are provided for each contacting unit 13, which are arranged protruding from a longitudinal end 29 of the contacting unit 13. Alternatively, fewer or more than four pins 28 may be provided. The pins 28 extend downwards on the contacting unit 13. This is for example in 2 good to see.

Im angehobenen Zustand sind die Kontaktiereinheiten 13 mit den Pins 28 von den Zellpolen 101 der Batteriezellen 100 gelöst. Konkret weisen die Pins 28 im angehobenen Zustand einen Abstand zu den Zellpolen 101 auf. Im angehobenen Zustand befinden sich also die Kontaktiereinheiten 13 mit den Zellpolen 101 der Batteriezellen 100 außer Kontakt, sodass keine Spannungsmessung möglich ist. In den 3 und 4 sind beispielsweise mehrere der Kontaktiereinheiten 13 im abgesenkten Zustand (Kontaktierung) und mehrere der Kontaktiereinheiten 13 im angehobenen Zustand (Dekontaktierung) gezeigt.In the raised state, the contacting units 13 with the pins 28 are detached from the cell poles 101 of the battery cells 100. Specifically, the pins 28 are at a distance from the cell poles 101 in the raised state. In the raised state, the contacting units 13 are out of contact with the cell poles 101 of the battery cells 100, so that no voltage measurement is possible. In the 3 and 4 For example, several of the contacting units 13 are shown in the lowered state (contacting) and several of the contacting units 13 are shown in the raised state (decontacting).

Um die Kontaktiereinheiten 13 abzusenken oder anzuheben, ist eine Kulissenbahn 14 vorgesehen, die an einem feststehenden Rahmenelement 31 ausgebildet ist. Das Rahmenelement 31 ist in Bezug auf die Halteeinrichtung 11 und die Kontaktiereinheiten 13 feststehend vorgesehen. Wie in 3 und 4 zu erkennen, ist die Kulissenbahn 14 ein das Rahmenelement 31 umlaufende Nut 32. Mit anderen Worten weist das Rahmenelement 31 in einer Seitenwand eine Nut 32 auf, die die Kulissenbahn 14 bildet. In dieser Nut 32 sind die Kontaktiereinheiten 13 die Drehachse Z in Umfangsrichtung UR geführt. Dazu weisen die Kontaktiereinheiten 13 jeweils wenigstens eine nicht gezeigte Rolle auf, die in der Nut 32 abrollt. Im Betrieb umlaufen die Kontaktiereinheiten 13 das Rahmenelement 31.In order to lower or raise the contacting units 13, a slide track 14 is provided, which is formed on a fixed frame element 31. The frame element 31 is intended to be stationary in relation to the holding device 11 and the contacting units 13. As in 3 and 4 can be seen, the slide track 14 is a groove 32 surrounding the frame element 31. In other words, the frame element 31 has a groove 32 in a side wall, which forms the slide track 14. In this groove 32, the contacting units 13 are guided along the axis of rotation Z in the circumferential direction UR. For this purpose, the contacting units 13 each have at least one roller, not shown, which rolls in the groove 32. During operation, the contacting units 13 revolve around the frame element 31.

Die 3 und 4 zeigen des Weiteren, dass die Kulissenbahn 14 einen Senkabschnitt 15, einen Hebeabschnitt 16 und einen dazwischenliegenden Übergangsabschnitte 33 aufweist. Der Senkabschnitt 15 ist von dem Hebeabschnitt 16 nach unten versetzt. In dem Übergangsabschnitt 33 ist die Kulissenbahn 14 rampenförmig ausgebildet, wobei exemplarisch in den 3 und 4 lediglich der Übergangsabschnitt 33 zum Absenken der Kontaktiereinheiten 13 gezeigt ist. Beim Absenken fahren die Kontaktiereinheiten 13 entlang des rampenförmigen Übergangsbereichs 33 von dem Hebeabschnitt 16 in den Senkabschnitt 15. Dies ist in 4 durch den Pfeil PF2 gezeigt. Ein weiterer nicht gezeigter Übergangsabschnitt ist derart ausgebildet, dass die Kontaktiereinheiten 13 im Betrieb angehoben werden.The 3 and 4 further show that the link track 14 has a lowering section 15, a lifting section 16 and a transition section 33 in between. The lowering section 15 is offset downwards from the lifting section 16. In the transition section 33, the slide track 14 is designed in a ramp-shaped manner, for example in the 3 and 4 only the transition section 33 for lowering the contacting units 13 is shown. When lowering, the contacting units 13 move along the ramp-shaped transition region 33 from the lifting section 16 into the lowering section 15. This is in 4 shown by arrow PF2. Another transition section, not shown, is designed such that the contacting units 13 are raised during operation.

Der Senkabschnitt 15 bildet somit jenen Abschnitt in Drehrichtung der Halteeinrichtung 11, in dem die Kontaktiereinheiten 13 abgesenkt sind und die Zellpole 101 der Batteriezellen 100 kontaktieren. Der Hebeabschnitt 16 bildet jenen Abschnitt in Drehrichtung der Halteeinrichtung 11, in dem die Kontaktiereinheiten 13 angehoben sind und die Zellpole 101 der Batteriezellen 100 dekontaktieren.The lowering section 15 thus forms that section in the direction of rotation of the holding device 11 in which the contacting units 13 are lowered and contact the cell poles 101 of the battery cells 100. The lifting section 16 forms that section in the direction of rotation of the holding device 11 in which the contacting units 13 are raised and the cell poles 101 of the battery cells 100 de-contact.

Wie in den 1 bis 4 gezeigt ist, sind die Kontaktiereinheiten 13 in Umfangsrichtung UR gleichmäßig verteilt angeordnet. Die Kontaktiereinheiten 13 sind über den gesamten Umfang 26 des Mitnehmers 17 verteilt angeordnet.Like in the 1 until 4 is shown, the contacting units 13 are arranged evenly distributed in the circumferential direction UR. The contacting units 13 are arranged distributed over the entire circumference 26 of the driver 17.

Die Halteeinrichtung 11 weist ferner eine Halteeinheit 20 mit einer Vielzahl von Aufnahmebuchten 21 zur Aufnahme der Batteriezellen 100 auf. Oberhalb jeder Aufnahmebucht 21 ist jeweils eine der Kontaktiereinheiten 13 angeordnet. Die Aufnahmebuchten 21 sind Teil eines Halterotors 34, an dessen Außenumfang die Aufnahmebuchten 21 ausgebildet sind. Der Halterotor 34 ist plattenförmig ausgebildet. Die Aufnahmebuchten 21 sind über den Außenumfang des Halterotors 34 verteilt angeordnet. Konkreter sind die Aufnahmebuchten 21, wie in 5 gezeigt, über den gesamten Außenumfang des Halterotors 34 aneinandergereiht ausgebildet. Die Aufnahmebuchten 21 sind quer zur Drehachse Z nach außen offen. Mit anderen Worten sind die Aufnahmebuchten 21 durch Ausnehmungen gebildet. Die Ausnehmungen sind halbkreisförmig. Der Halterotor 34 weist durch die am Außenumfang ausgebildeten Aufnahmebuchten 21 eine Zahnradform auf. Die Aufnahmebuchten 21 können eine von einem Halbkreis abweichende Form aufweisen. Dabei ist eine Vielzahl von Formen möglich.The holding device 11 also has a holding unit 20 with a plurality of receiving bays 21 for holding the battery cells 100. One of the contacting units 13 is arranged above each receiving bay 21. The recording Bays 21 are part of a holding rotor 34, on the outer circumference of which the receiving bays 21 are formed. The holding rotor 34 is plate-shaped. The receiving bays 21 are arranged distributed over the outer circumference of the holding rotor 34. The receiving bays 21 are more specific, as in 5 shown, formed in a row over the entire outer circumference of the holding rotor 34. The receiving bays 21 are open to the outside transversely to the axis of rotation Z. In other words, the receiving bays 21 are formed by recesses. The recesses are semicircular. The holding rotor 34 has a gear shape due to the receiving bays 21 formed on the outer circumference. The receiving bays 21 can have a shape other than a semicircle. A variety of shapes are possible.

Zwischen jeweils zwei Aufnahmebuchten 21 ist ein Halteelement 22 angeordnet. Das Halteelement 22 ist ein Bestandteil der Halteeinheit 20. Im konkreten Ausführungsbeispiel ist das Halteelement 22 eine Kunststoffklammer 23. Das Halteelement 22 weist zu jeweils einer der beiden Aufnahmebuchten 21 hingerichtet eine Haltenase 35 auf. Die Haltenase 35 umschließt ein in der Aufnahmebucht 21 angeordnete Batteriezelle 100 teilweise. Das Halteelement 22 spannt vorzugsweise die Batteriezelle 100 gegen die Aufnahmebucht 21, sodass ein sicherer Halt der Batteriezelle 100 während der Drehbewegung der Halteeinrichtung 11 gewährleistet ist. Durch das Halteelement 22 wird die Batteriezelle 100 in der Aufnahmebucht 21 quer zur Drehachse Z formschlüssig fixiert.A holding element 22 is arranged between two receiving bays 21. The holding element 22 is a component of the holding unit 20. In the specific exemplary embodiment, the holding element 22 is a plastic clip 23. The holding element 22 has a holding lug 35 directed towards one of the two receiving bays 21. The holding lug 35 partially encloses a battery cell 100 arranged in the receiving bay 21. The holding element 22 preferably tensions the battery cell 100 against the receiving bay 21, so that a secure hold of the battery cell 100 is ensured during the rotational movement of the holding device 11. The holding element 22 fixes the battery cell 100 in a form-fitting manner in the receiving bay 21 transversely to the axis of rotation Z.

Unterhalb der Halteeinheit 20 ist ein Auflageelement 24 der Halteeinrichtung 11 angeordnet. Das Auflageelement 24 ist von der Halteeinheit 20 bzw. dem Halterotor 34 beabstandet. Mit anderen Worten ist Auflageelement 24 von dem Halterotor 34 in Einbaulage nach unten versetzt angeordnet. Wie in 1 bis 5 gezeigt, ist das Auflageelement 24 eine Scheibe 36 zur Auflage der Batteriezellen 100. Die Scheibe 36 stützt die Batteriezellen 100 unterseitig ab.A support element 24 of the holding device 11 is arranged below the holding unit 20. The support element 24 is spaced apart from the holding unit 20 or the holding rotor 34. In other words, support element 24 is arranged offset downwards from the holding rotor 34 in the installed position. As in 1 until 5 shown, the support element 24 is a disk 36 for supporting the battery cells 100. The disk 36 supports the battery cells 100 on the underside.

Gemäß 1 bis 3 ist unter dem Auflageelement 24 eine die Drehachse Z umlaufende Verzahnung 37 angeordnet. Über die Verzahnung 37 sind die Zuführeinrichtung 12 und die Entnahmeeinrichtung mit der Halteeinrichtung 11 so mechanisch gekoppelt, dass diese eine mit der Halteeinrichtung 11 synchronisierte Drehbewegung ausführen. Dazu weisen die Zuführeinrichtung 12 und die Entnahmeeinrichtung ebenfalls jeweils eine Verzahnung 37' auf, die mit der Verzahnung 37 in Eingriff stehen.According to 1 until 3 a toothing 37 running around the axis of rotation Z is arranged under the support element 24. The feed device 12 and the removal device are mechanically coupled to the holding device 11 via the toothing 37 in such a way that they execute a rotary movement synchronized with the holding device 11. For this purpose, the feed device 12 and the removal device also each have teeth 37 ', which are in engagement with the teeth 37.

Gemäß 1 ist gezeigt, dass die Zuführeinrichtung 12 ein Transportrad aufweist. Mit anderen Worten umfasst die Zuführeinrichtung 12 ein Beladerad 38 zum Beladen der Halteeinrichtung 11 mit ungeprüften Batteriezellen 100. Das Beladerad 38 weist eine Drehachse auf, die parallel zur Drehachse Z der Halteeinrichtung 11 ausgerichtet ist. Ferner umfasst die Zuführeinrichtung 12 eine nicht dargestellte Fördereinheit, insbesondere einen Friktionsförderer, von dem das Beladerad 38 die ungeprüften Batteriezellen 100 erhält und den Aufnahmebuchten 21 des Halterotors 34 zuführt. Die Entnahmeeinrichtung ist vorzugsweise nach dem gleichen Prinzip wie die Zuführeinrichtung 12 aufgebaut, mit dem Unterschied, dass ein Entnahmerad die geprüften Batteriezellen 100 aus den Aufnahmebuchten 21 entnimmt. Andere Mechanismen zur Zuführung bzw. Entnahme von Batteriezellen sind möglich.According to 1 it is shown that the feed device 12 has a transport wheel. In other words, the feed device 12 includes a loading wheel 38 for loading the holding device 11 with untested battery cells 100. The loading wheel 38 has an axis of rotation which is aligned parallel to the axis of rotation Z of the holding device 11. Furthermore, the feed device 12 comprises a conveyor unit, not shown, in particular a friction conveyor, from which the loading wheel 38 receives the untested battery cells 100 and feeds them to the receiving bays 21 of the holding rotor 34. The removal device is preferably constructed according to the same principle as the feed device 12, with the difference that a removal wheel removes the tested battery cells 100 from the receiving bays 21. Other mechanisms for adding or removing battery cells are possible.

Gemäß 1 bis 3 sind die Batteriezellen 100 jeweils in einem Transportbecher 41 angeordnet. Konkret greifen die Batteriezellen 100 mit deren Längsende, welches den Batteriepolen 101 gegenüberliegt, in den Transportbecher 41 ein. Die Transportbecher 41 werden herkömmlicherweise als „Puck“ bezeichnet. Die Batteriezellen 100 können auch ohne Transportbecher 41 transportiert werden.According to 1 until 3 the battery cells 100 are each arranged in a transport cup 41. Specifically, the battery cells 100 engage in the transport cup 41 with their longitudinal end, which is opposite the battery poles 101. The transport cups 41 are conventionally referred to as a “puck”. The battery cells 100 can also be transported without a transport cup 41.

Die vorstehend genannte Steuereinrichtung 25 zur Messung der Leerlaufspannung der Batteriezellen 100 während der Kontaktierung der Batteriepole 101 mit der Halteeinrichtung 11 derart verbunden, dass sich die Steuereinrichtung 25 mit der Halteeinrichtung 11 dreht. Die Steuereinrichtung 25 ist auf der Halteeinrichtung 11, konkret auf dem Mitnehmer 17 angeordnet. Somit müssen die Messleitungen für alle Kontaktiereinheiten nicht durch eine Drehdurchführung geführt werden. Dadurch sind kurze Messleitungen ohne Störeinfluss möglich. Die Steuereinrichtung 25 befindet sich oberhalb der Kulissenbahn 14 bzw. des feststehenden Rahmenelements 31.The above-mentioned control device 25 for measuring the open-circuit voltage of the battery cells 100 is connected to the holding device 11 during the contacting of the battery poles 101 in such a way that the control device 25 rotates with the holding device 11. The control device 25 is arranged on the holding device 11, specifically on the driver 17. This means that the measuring lines for all contacting units do not have to be routed through a rotary feedthrough. This means that short measuring lines are possible without interference. The control device 25 is located above the slide track 14 or the fixed frame element 31.

5 zeigt einen Querschnitt durch die Vorrichtung 10 im Bereich des Halterotors 34, wobei eine der Batteriezellen 100 an unterschiedlichen Drehpositionen des Halterotors 34 um die Drehachse Z dargestellt ist. Im Folgenden wird anhand der 5 der Prüfzyklus dieser Batteriezelle 100 beschrieben, wobei sich der Halterotor 34 kontinuierlich um die Drehachse Z dreht. Die unterschiedlichen Drehpositionen des Halterotors 34 sind zum besseren Verständnis mit den Nummern 1 bis 11 gekennzeichnet. 5 shows a cross section through the device 10 in the area of the holding rotor 34, one of the battery cells 100 being shown at different rotational positions of the holding rotor 34 about the axis of rotation Z. The following is based on the 5 the test cycle of this battery cell 100 is described, with the holding rotor 34 rotating continuously about the axis of rotation Z. The different rotational positions of the holding rotor 34 are marked with numbers 1 to 11 for better understanding.

An einer ersten Drehposition des Halterotors 34 wird durch das Beladerad 38 der Zuführeinrichtung 12 eine zu prüfende Batteriezelle 100 in einer der Aufnahmebuchten 21 des Halterotors 34 angeordnet. Durch die Halteelemente 23 wird die Batteriezelle 100 in der Aufnahmebucht 21 sicher gehalten.At a first rotational position of the holding rotor 34, a battery cell 100 to be tested is arranged in one of the receiving bays 21 of the holding rotor 34 by the loading wheel 38 of the feed device 12. The battery cell 100 is held securely in the receiving bay 21 by the holding elements 23.

Im Bereich der zweiten und dritten Drehposition wird die der Aufnahmebucht 21 zugeordnete Kontaktiereinheit 13 durch die Kulissenbahn 14, insbesondere den Übergangsabschnitt 33 der Kulissenbahn 14, abgesenkt, bis die Pins 28 der Kontaktiereinheit 13 mit den Batteriepolen 101 der Batteriezelle 100 in Kontakt stehen (Kontaktierung). Im Bereich der dritten bis siebten Drehposition verbleibt die Kontaktiereinheit 13 in ihrem abgesenkten Zustand, d.h. die Batteriepole 101 bleiben im Bereich der dritten bis siebten Drehposition kontaktiert. In diesem Bereich beruhigt sich ein Übergangswiderstand der Batteriezelle 100, sodass anschließend an der achten Drehposition die Messung der Leerlaufspannung gemessen wird. Dies erfolgt durch die Steuereinrichtung 25, die dann einen Messkanal zu der Kontaktiereinheit 13 durchschaltet. Die Kontaktiereinheiten 13 sind somit dazu angepasst, ein Spannungssignal an die Steuereinrichtung 25 zu erfassen, wobei die Steuereinrichtung 25 das Spannungssignal verarbeitet und auswertet.In the area of the second and third rotational position, the contacting unit 13 assigned to the receiving bay 21 is lowered by the slide track 14, in particular the transition section 33 of the slide track 14, until the pins 28 of the contacting unit 13 are in contact with the battery poles 101 of the battery cell 100 (contacting) . In the area of the third to seventh rotational positions, the contacting unit 13 remains in its lowered state, ie the battery poles 101 remain contacted in the area of the third to seventh rotational positions. In this area, a contact resistance of the battery cell 100 calms down, so that the measurement of the open-circuit voltage is then measured at the eighth rotational position. This is done by the control device 25, which then switches a measuring channel through to the contacting unit 13. The contacting units 13 are thus adapted to detect a voltage signal to the control device 25, with the control device 25 processing and evaluating the voltage signal.

Anschließend wird im Bereich der neunten und zehnten Drehposition die Kontaktiereinheit 13 durch die Kulissenbahn 14, insbesondere den weiteren Übergangsbereich 33 der Kulissenbahn 14, angehoben, bis die Pins 28 mit den Batteriepolen 101 außer Kontakt stehen (Dekontaktierung). Die Kontaktiereinheit 13 verbleibt in dem angehobenen Zustand bis diese in einem Prüfzyklus einer weiteren der Batteriezellen 100 im Bereich der zweiten und dritten Drehposition zum Kontaktieren der weiteren Batteriezelle 100 wieder abgesenkt wird. An der elften Drehposition wird die fertig geprüfte Batteriezelle 100 durch die nicht dargestellte Entnahmeeinrichtung aus der Aufnahmebucht 21 des Halterotors 34 entnommen und vorzugsweise zur weiteren Verarbeitung bereitgestellt.Subsequently, in the area of the ninth and tenth rotational position, the contacting unit 13 is raised by the slide track 14, in particular the further transition area 33 of the slide track 14, until the pins 28 are out of contact with the battery poles 101 (decontacting). The contacting unit 13 remains in the raised state until it is lowered again in a test cycle of another of the battery cells 100 in the area of the second and third rotational position for contacting the further battery cell 100. At the eleventh rotation position, the fully tested battery cell 100 is removed from the receiving bay 21 of the holding rotor 34 by the removal device (not shown) and preferably made available for further processing.

Wird eine fehlerhafte Batteriezelle 100 von der Steuereinrichtung 25 erfasst, kann diese nachträglich aussortiert werden. Dazu sind die Batteriezellen 100 und/oder die Transportbecher 41 beispielsweise mit einem Code, insbesondere optischen Code, versehen, der ausgelesen und der geprüften Batteriezelle 100 zugeordnet wird. Dies kann beispielsweise durch die Steuereinrichtung 25 erfolgen.If a faulty battery cell 100 is detected by the control device 25, it can be sorted out subsequently. For this purpose, the battery cells 100 and/or the transport cups 41 are provided, for example, with a code, in particular an optical code, which is read out and assigned to the tested battery cell 100. This can be done, for example, by the control device 25.

BezugszeichenlisteReference symbol list

1010: Vorrichtungcontraption
1111: HalteeinrichtungHolding device
1212: ZuführeinrichtungFeeding device
1313: KontaktiereinheitContacting unit
1414: Kulissenbahnbackdrop track
1515: Senkabschnittcountersunk section
1616: Hebeabschnittlifting section
1717: Mitnehmertaker
1818: FührungselementLeadership element
1919: FührungsschieneGuide rail
2020: HalteeinheitHolding unit
2121: AufnahmebuchtReceiving bay
2222: HalteelementHolding element
2323: Klammerbracket
2424: AuflageelementSupport element
2525: SteuereinrichtungControl device
2626: UmfangScope
2727: UmfangsflächePerimeter area
2828: PinsPins
2929: LängsendeLongitudinal end
3131: RahmenelementFrame element
3232: umlaufende Nutcircumferential groove
3333: ÜbergangsabschnittTransition section
3434: HalterotorHolder rotor
3535: Haltenaseholding nose
3636: Scheibedisc
3737: Verzahnung der HalteeinrichtungInterlocking of the holding device
37'37': Verzahnung der Zuführ- und EntnahmeeinrichtungInterlocking of the feeding and removal device
3838: Beladeradloading wheel
4141: TransportbecherTransport cup
PF1PF1: Pfeil zur Darstellung der AbsenkbewegungArrow to show the lowering movement
PF2PF2: Bewegungspfeil der Kontaktiereinheiten im ÜbergangsabschnittMovement arrow of the contacting units in the transition section
ZZ: DrehachseAxis of rotation
URUR: UmfangsrichtungCircumferential direction
100100: BatteriezelleBattery cell
101101: BatteriepoleBattery terminals

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

CN 209200090 U [0001, 0003, 0004]

Claims

Device (10) for the electrical testing of battery cells (100) with - a rotatably mounted holding device (11) for the battery cells, the holding device (11) having an axis of rotation Z; - at least one feed device (12) for feeding untested battery cells (100) to the holding device (11); - at least one removal device for removing tested battery cells (100) from the holding device (11); and - at least one contacting unit (13) for contacting the battery poles (101) of the battery cells, characterized in that the contacting unit (13) is coupled to the holding device (11) in such a way that during operation the contacting unit (13) is in contact with the holding device ( 11) moves around the axis of rotation Z.

Device (10) after Claim 1 characterized in that the contacting unit (13) is mechanically coupled to the holding device (11) in such a way that the battery poles (101) are automatically contacted and/or decontacted during operation.

Device (10) after Claim 1 or 2 characterized in that at least one slide track (14) running around the axis of rotation Z of the holding device (11) is provided, which is fixed and guides the contacting unit (13) in the circumferential direction UR.

Device (10) after Claim 3 characterized in that the link track (14) has a lowering section (15) and a lifting section (16) for the contacting unit (13) in the circumferential direction UR, the contacting unit (13) contacting the battery poles (101) in the lowering section (15) and in Lifting section (16), the contacting unit (13) is spaced from the battery poles (101).

Device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the holding device (11) has a driver (17) with at least one guide element (18), in particular a guide rail (19), with which the contacting unit (13) is slidably connected .

Device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the holding device (11) has a holding unit (20) with at least one receiving bay (21), in particular a plurality of receiving bays (21), for receiving the battery cell (100).

Device (10) after Claim 6 characterized in that the receiving bay (21) is open to the outside transversely to the axis of rotation Z of the holding device (11).

Device (10) after Claim 6 or 7 characterized in that the holding unit (20) has at least one holding element (22), in particular a clamp (23), for the receiving bay (21), the holding element (22) holding the battery cell (100) in the receiving bay (21) during operation. holds at least partially in a form-fitting manner.

Device (10) according to one of the Claims 6 until 8th characterized in that the contacting unit (13) is arranged in the installed position above the holding unit (20), in particular the receiving bay (21).

Device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the holding device (11) has at least one support element (24) for supporting the battery cell (100), which is arranged below the receiving bay (21) in the installed position.

Device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the holding device (11) is mechanically coupled to the feeding device (12) and/or the removal device in such a way that they carry out a synchronized rotational movement.

Device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one measuring device (25) is provided for measuring an open-circuit voltage of the battery cells (100), which is arranged on the holding device (11).

Method for the electrical testing of at least one battery cell (100) using a device (10), in particular according to one of Claims 1 until 12 which has a rotatably mounted holding device (11), a feeding and a removal device for the battery cell (100) and at least one contacting unit (13) for contacting the battery cell (100), wherein in the method: - at least one battery cell (100) is fed to the holding device (11) by the feed device (12); - the contacting unit (13), in particular by lowering it, is moved towards the battery cell (100) and comes into contact with the battery poles (101) of the battery cell (100); - an open-circuit voltage or an internal resistance is measured when contacting the battery poles (101); - The contacting unit (13), in particular through Lifting off, being detached from the battery cell (100); and - the battery cell (100) is removed from the holding device (11) by the removal device.

Procedure according to Claim 13 characterized in that the measurement of the no-load voltage only takes place after a predetermined period of time to calm down the contact resistance.

Battery cell (100) for a battery pack, tested by a method according to Claim 14 .

Battery pack with at least one battery cell (100). Claim 15 .