DE202017006725U1 - Vorrichtung zur Temperaturüberwachung von Akkumulatoren auf Lithiumbasis in Akkupacks - Google Patents

Vorrichtung zur Temperaturüberwachung von Akkumulatoren auf Lithiumbasis in Akkupacks Download PDF

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Abstract

Vorrichtung zur Temperaturüberwachung von Akkumulatoren auf Lihiumbasis in Akkupacks dadurch gekennzeichnet, dass diese die Aufgabe der optoelektronischen Abtastung in festgelegten Zeitintervallen aller Akkus (1) hat, die mittels Kontakten (2) auf einer mit einem Gehäuse (3) verbundenen Trägerplatte (4) befestigt sind, wobei die optoelektronische Abtastung durch eine Vorrichtung erfolgt, der aus einem Spindelmotor (5), einer Spindel links (6), einer Spindel rechts (7), einem oberen Spindellager links (8), einem unteren Spindellager links (9), einem Antriebsrad links (10), einem Antriebsrad rechts (11), einem unteren Spindellager rechts (12), einem Zahnriemen (13) und einer beweglichen Stange (14), die beidseitig mit Infrarot- Bildsensoren (15) bestückt ist, besteht, wobei nach Start des Spindelmotors (5) die Spindel links (6) und die Spindel rechts (7) mittels Zahnriemen (13) synchron gedreht werden und die bewegliche Stange (14) mit den darauf befestigten Infrarot-Bildsensoren (15) je nach Drehrichtung nach oben oder nach unten führt und so jeder Akku in den Erfassungsbereich (16) mindestens eines Infrarot- Bildsensors (15) kommt, deren elektronische Daten bei jedem Durchlauf mittels einer Software Bilder generieren, die alle Akkus (1) auf den Trägerplatten (4) darstellt, wobei sich die aktuelle Oberflächentemperatur jedes Akkus (1) durch unterschiedliche Grauwerte widerspiegelt und die Software zu warme Akkus (1), die auf einen beginnenden thermischen Fehler hinweisen oder zu kalte Akkus (1), die aufgrund von Kapazitätsverlusten nicht mehr richtig geladen werden; erkennt und die genaue Position dieser Akkus (1) zur Vorbereitung einer Wartungsmaßnahme signalisiert.

Description

  • Stand der Technik
  • Der Schutz vor gefährlicher Überhitzung ist eine wichtige Aufgabenstellung bei allen Neuentwicklungen von Akkupacks auf Grundlage von Lithiumakkumulatoren, nachfolgend Akkus genannt. Trotz elektronischen Akkumanagement, dass der Trennung des Akkus von der Stromzufuhr bei Überhitzung dient, kann es insbesondere durch Fertigungsfehler oder - Toleranzen sowie durch Alterungsprozesse zu thermischen Problemen an den Akkus kommen, die zum Ausbruch eines Brandes führen.
  • Insbesondere Akkupacks sind gefährdet, da bereits ein einzelner thermisch kollabierender Akku innerhalb eines Akkupacks auf das gesamte System übergreifen und dieses zerstören kann.
  • Im Gebrauchsmuster Nr. 20 2017 001 714 wird eine Vorrichtung zum Schutz von Akkus in Akkupacks beschrieben, bei der ein aufgrund eines Defekts erhitzter Akku mittels einer Schraubendruckfeder und einer sich öffnenden Bimetallklammer aus dem Akkupack- Verband selektiert und neutralisiert wird. Die beschriebene Vorrichtung wird erst wirksam, wenn der fehlerbedingte thermische Prozess innerhalb des Akkus bereits begonnen hat.
  • Aufgabe der Erfindung
  • Die Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung zur Temperaturüberwachung von Akkumulatoren auf Lihiumbasis in Akkupacks, die fehlerbedingte thermische Prozesse in Akkus bereits in einer wesentlich früheren Phase erkennt und damit die Brandsicherheit von Akkupacks weiter erhöht.
  • Die Vorrichtung zur Temperaturüberwachung von Akkumulatoren auf Lihiumbasis in Akkupacks wird mit den erfindungsgemäßen Merkmalen des 1. Patentanspruchs gelöst.
  • Vorteilhafte Weiterentwicklungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Anhand von Zeichnungen werden der Aufbau und die Wirkungsweise der Vorrichtung zur Temperaturüberwachung von Akkumulatoren auf Lihiumbasis in Akkupacks näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • 1 die Draufsicht auf den Akkublock mit optoelektronischer Abtastvorrichtung
    • 2 die Seitenansicht Schnitt A-A des Akkublocks mit optoelektronischer Abtastvorrichtung
    • 3 die Fangvorrichtung für ausgeworfene Akkus
  • Die 1 zeigt die Vorrichtung zur Temperaturüberwachung von Akkumulatoren auf Lihiumbasis in Akkupacks mit der Aufgabe der optoelektronischen Abtastung aller Akkus 1, die mittels Kontakten 2 auf einer mit einem Gehäuse 2 verbundenen Trägerplatte 4 befestigt sind. Die optoelektronische Abtastung erfolgt durch eine Vorrichtung, der aus einem Spindelmotor 5, einer Spindel links 6, einer Spindel rechts 7, einem oberen Spindellager links 8, einem unteren Spindellager links 9, einem Antriebsrad links 10, einem Antriebsrad rechts 11, einem unteren Sppindellager rechts 12, einem Zahnriemen 13 und einer beweglichen Stange 14, die mit Infrarot- Bildsensoren 15 bestückt ist, besteht. Wird der Spindelmotor 5 gestartet, werden die Spindel links 6 und die Spindel rechts 7 mittels Zahnriemen 13 synchron gedreht und führen die bewegliche Stange 14 mit den darauf befestigten Infrarot- Bildsensoren 15 je nach Drehrichtung nach oben oder nach unten, wobei jeder Akku in den Erfassungsbereich 16 mindestens eines Infrarot- Bildsensors 15 kommt. Nach jedem Durchlauf wird mittels einer Software ein Bild generiert, dass alle Akkus 1 auf der Trägerplatte 4 darstellt, wobei sich die aktuelle Oberflächentemperatur jedes Akkus 1 durch unterschiedliche Grauwerte widerspiegelt. Die Software erkennt zu warme Akkus 1, die auf einen beginnenden thermischen Fehler hinweisen oder zu kalte Akkus 1, die aufgrund von Kapazitätsverlusten nicht mehr richtig geladen werden. Die genaue Position dieser Akkus 1 wird zur Vorbereitung einer Wartungsmaßnahme signalisiert.
  • Die 2 verdeutlicht mit der Seitenansicht im Schnitt A-A des Akkublocks die Funktionalität des optoelektronischen Abtastvorgangs, wobei erkenntlich wird, dass die auf der beweglichen Stange 14 beidseitig positionierten Infrarot- Bildsensoren 15 zeitgleich die Oberflächen von zwei mit Akkus 1 bestückten Trägerplatten 4 erfassen.
  • Die 3 zeigt die Funktionalität einer Auffangvorrichtung für ausgeworfene Akkus, wobei der aufgrund einer thermischen Fehlfunktion ausgeworfene Akku 1 von einem Fanggitter 20 durch die entspannte Schraubendruckfeder 19 in einer Position fixiert wird, die eine Berührung der elektrisch leitenden Bestandteile des Akkus 1 mit den Kontakten 2 sowie eine Behinderung der beweglichen Stange 14 der Abtastvorrichtung ausschließt.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Akku
    2
    Kontakte
    3
    Gehäuse
    4
    Trägerplatte
    5
    Spindelmotor
    6
    Spindel Links
    7
    Spindel rechts
    8
    oberes Spindellager links
    9
    oberes Spindellager rechts
    10
    Antriebsrad links
    11
    Antriebsrad rechts
    12
    unteres Spindellager rechts
    13
    Zahnriemen
    14
    bewegliche Stange
    15
    Infrarot- Bildsensoren
    16
    Erfassungsbereich
    17
    Bewegungsrichtung
    18
    Bimetall- Klammer
    19
    Schraubendruckfeder
    20
    Fanggitter
    21
    Gewindebolzen
    22
    Befestigungsmutter

Claims (2)

  1. Vorrichtung zur Temperaturüberwachung von Akkumulatoren auf Lihiumbasis in Akkupacks dadurch gekennzeichnet, dass diese die Aufgabe der optoelektronischen Abtastung in festgelegten Zeitintervallen aller Akkus (1) hat, die mittels Kontakten (2) auf einer mit einem Gehäuse (3) verbundenen Trägerplatte (4) befestigt sind, wobei die optoelektronische Abtastung durch eine Vorrichtung erfolgt, der aus einem Spindelmotor (5), einer Spindel links (6), einer Spindel rechts (7), einem oberen Spindellager links (8), einem unteren Spindellager links (9), einem Antriebsrad links (10), einem Antriebsrad rechts (11), einem unteren Spindellager rechts (12), einem Zahnriemen (13) und einer beweglichen Stange (14), die beidseitig mit Infrarot- Bildsensoren (15) bestückt ist, besteht, wobei nach Start des Spindelmotors (5) die Spindel links (6) und die Spindel rechts (7) mittels Zahnriemen (13) synchron gedreht werden und die bewegliche Stange (14) mit den darauf befestigten Infrarot-Bildsensoren (15) je nach Drehrichtung nach oben oder nach unten führt und so jeder Akku in den Erfassungsbereich (16) mindestens eines Infrarot- Bildsensors (15) kommt, deren elektronische Daten bei jedem Durchlauf mittels einer Software Bilder generieren, die alle Akkus (1) auf den Trägerplatten (4) darstellt, wobei sich die aktuelle Oberflächentemperatur jedes Akkus (1) durch unterschiedliche Grauwerte widerspiegelt und die Software zu warme Akkus (1), die auf einen beginnenden thermischen Fehler hinweisen oder zu kalte Akkus (1), die aufgrund von Kapazitätsverlusten nicht mehr richtig geladen werden; erkennt und die genaue Position dieser Akkus (1) zur Vorbereitung einer Wartungsmaßnahme signalisiert.
  2. Vorrichtung zur Temperaturüberwachung von Akkumulatoren auf Lihiumbasis in Akkupacks dadurch gekennzeichnet, dass eine Auffangvorrichtung für ausgeworfene Akkus (1) dafür sorgt, dass Akkus (1) mit einer thermischen Fehlfunktion von einem Fanggitter (20) durch die entspannte Schraubendruckfeder (19) in einer Position fixiert werden, die eine Berührung der elektrisch leitenden Bestandteile des Akkus (1) mit den Kontakten (2) sowie eine Behinderung der beweglichen Stange (14) der optoelektronischen Abtastvorrichtung ausschließt.
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