DE4220494A1 - Einrichtung zum Schutz von Geräten vor undichten chemischen Spannungsquellen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Sensor mit einer Auswerte­ schaltung zum Nachweis von undichten chemischen Spannungs­ quellen in batteriebetriebenen Geräten.

Viele Geräte des täglichen Bedarfs verfügen durch die Entwicklung der Mikroelektronik über eine eingebaute Stromversorgung durch Batterien und Akkumulatoren.

Besonders höherwertige Geräte (z. B. transportable Rechner, Kameras oder Funkempfänger) sind dabei durch mögliches Auslaufen von Elektrolyt bzw. durch Gasung der elektrochemischen Elemente gefährdet. In der Regel kann durch konstruktive Gestaltung des Batterieraumes kein hinreichender Schutz erreicht werden.

Bekannt sind Batteriekonstruktionen, die durch Gestaltung der Außenhülle in mehreren Schichten die Wirkung von Un­ dichtigkeiten verzögern. Ist jedoch in dem im allgemeinen verschlossenen und der kontinuierlichen Kontrolle des Betreibers entzogenen Batterieraum Flüssigkeit ausgetre­ ten, so kann die korrodierende Wirkung auf das Gerät unbe­ merkt einsetzen, ohne daß die Gerätefunktion zunächst eingeschränkt ist.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung zum Schutz batteriebetriebener Geräte zu entwickeln, die eine rechtzeitige Erkennung von undichten chemischen Spannungsquellen in Geräten durch Abgabe eines akustischen oder optischen Warnsignales sicherstellt.

Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Patent­ anspruch 1 angegeben. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die prinzipielle Lösung besteht darin, die im Gerät vorhandenen Batterien oder Akkumulatoren mit einem Sensor möglichst allseitig zu umschließen. Austretendes Elektro­ lyt trifft auf diesen Sensor vor Erreichen funktioneller Teile des Gerätes und bringt diesen Defekt über eine Aus­ werteschaltung sofort zur Anzeige.

Die Realisierung der Erfindung erfolgt durch einen die Leitfähigkeit des Elektrolyten auswertenden flächenhaften Sensor. Dieser besteht aus zwei flächenhaft verteilten voneinander isolierten Elektroden, die derart strukturiert sind, daß eine hochisolierende dünne Zwischenschicht durch eintretendes bzw. auftreffendes Elektrolyt eine Wider­ standserniedrigung zwischen den Elektroden bewirkt.

Mit einer bekannten Auswerteschaltung auf der Basis einer Spannungsauswertung oder einer Widerstandsbedämpfung eines Oszillators kommt der Defekt zur Anzeige. Der Aufbau und damit die Herstellung der Folien erfolgt vorzugsweise nach 2 Varianten.

Einmal weist der flächenhafte Sensor einen speziellen Schichtaufbau auf. Der Schichtaufbau umfaßt zwei flächen­ hafte Elektroden, die beidseitig auf ein hochisolierendes, flächenhaftes Material geringer Stärke aufgebracht sind und von denen zumindest die der Batterieanordnung, dem Akkumulator zugewandte Elektrode Durchbrüche für die Pas­ sage der Elektrolytflüssigkeit aufweist.

Die beiden Sensorelektroden können auf ihrer Außenseite zur Erreichung einer bestimmten Schutzwirkung gegen mechanische Beschädigungen beim Ein- und Ausbau der Batterien sowie zur elektrischen Isolation mit einer wei­ teren Folie abgedeckt sein, die ebenfalls hochisolierend und auf der der Batterie zugewandten Seite feuchtigkeits­ durchlässig ist.

In einer speziellen Konfiguration dieser Lösungsvariante wird als hochisolierendes flächenhaftes Material ein Material hoher Saugfähigkeit eingesetzt. Mit der damit gegebenen Speicherwirkung wird für eine begrenzte Zeit das Austreten des Elektrolyts in die zu schützenden Geräteteile verhindert. Es wird damit quasi eine einstell­ bare Reaktionszeit zwischen dem Fehlerfall und dem gleich­ zeitigen Ansprechen der Anzeige- bzw. Warneinrichtung und dem Auswechseln der Batterien für den Gerätebetreiber geschaffen.

Die zweite Lösungsvariante geht von einem im Batterieraum fest installierten Sensor aus, d. h. ein solcher Sensor muß auf der inneren Oberfläche des Batterieraumes bzw. der Batteriekammer aufgebracht werden. Das kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß eine Kammstruktur für die Elektroden auf der Innenfläche des Batterieraumes aufgedampft wird.

Mit der Anwendung der Erfindung wird ein sicherer Schutz hochwertiger Gerätetechnik bzw. Geräteelektronik vor Schäden gewährleistet, die durch unkontrolliert auslaufen­ de Elektrolytflüssigkeit aus in Kompaktgeräten installier­ ten Batterien bzw. Akkumulatoren entstehen können.

Der Zusatzaufwand für Herstellung und Montage einer wechselbaren und auch nachträglich einbaubaren erfin­ dungsgemäßen Sensorfolie oder für die Ausführung der Bat­ teriekammer mit festinstalliertem Sensor ist im Vergleich zum erreichten Nutzen gering.

Die Erfindung soll nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens an einem Ausführungsbei­ spiel demonstriert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen

Fig. 1 den Längs- und Querschnitt durch eine Batterie­ kammer mit eingelegter Sensorfolie und

Fig. 2 die schematische Darstellung des Schichtaufbaus der Sensorfolie.

Fig. 1.1 zeigt zwei Batterien 1 in einer Halterung 2 mit den Anschlußklemmen 3 für die Batterie in einer üblichen Anordnung. Zusätzlich ist die Sensorfolie 4 zwischen Batterie und den Wänden des Batterieraumes angeordnet. Aussparungen 5 in dieser Sensorfolie sind im Bereich der Batteriekontaktfedern vorhanden.

An den beiden flächenhaften Sensorelektroden 6.1 und 6.2 ist eine übliche, hier nicht dargestellte, Auswerteschal­ tung beispielsweise über Steckverbinder angeschlossen. Mit einer derartigen flexiblen Sensorfolie kann die Bat­ terieanordnung bzw. der Akkumulator vollständig umhüllt werden, s. Fig. 1.2.

Die lösbare Verbindung zur Auswerteschaltung und zur Bat­ teriehalterung bzw. mit dem Batteriekasten ermöglicht die Auswechselbarkeit der Sensorfolie. Die Verbindung mit der Batteriehalterung kann durch Verklebung mit einem dauer­ elastischen Klebstoff erfolgten.

Fig. 2 zeigt den Schichtaufbau des nach Fig. 1 eingesetz­ ten Sensors.

Zwei durchbrochene flächenhafte Elektroden 6.1 und 6.2 sind auf ein hochisolierendes flächenhaftes Material 7 geringer Stärke und hoher Saugfähigkeit geklebt. Beide Sensorfolien sind außen mit einer Folie 8 abgedeckt, die ebenfalls hochisolierend und feuchtigkeitsdurchlässig ist. Sie dient dem mechanischen Berührungsschutz der Sensoraußenflächen.

Kommt es zum Fehlerfall, d. h. Elektrolyt tritt aus der umhüllten Batterieanordnung bzw. dem Akkumulator aus, so muß diese Elektrolytflüssigkeit, bevor sie in den eigent­ lichen Geräteraum also die zu schützende Zone gelangt, die Sensorfolie passieren.

Mit Eintritt des Elektrolyten in die isolierende Zwischen­ schicht 7 kommt es zu einem Widerstandsabfall und damit zu einem auswertbaren Signal im Sinne einer Fehleranzeige.

Claims (9)

1. Einrichtung zum Schutz von Geräten vor undichten chemi­ schen Spannungsquellen unter Verwendung von Sensoren und einer Auswerteschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß die im Gerät vorhandenen Batterien bzw. Akkumulatoren (1) von einem flächenhaften Sensor (4) möglichst allseitig in der Weise umschlossen sind, daß austretender Elektrolyt vor Erreichen funktioneller Teile des Gerätes zuerst auf den Sensor trifft, der mit einer den Leckzustand der Batterie anzeigenden Warneinrichtung gekoppelt ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (4) aus zwei flächenhaft verteilten, voneinander isolierten Elektroden (6.1, 6.2), die eine hochisolierende dünne Zwischenschicht (7) einschließen, aufgebaut ist, wobei die Elektroden derart strukturiert sind, daß eintretendes bzw. auftref­ fendes Elektrolyt eine Widerstandserniedrigung zwischen den Elektroden bewirkt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der flächenhafte Sensor (4) zwei flächenhafte Elektroden (6.1, 6.2) aufweist, die beidseitig auf ein hochisolierendes, flächenhaftes Material (7) geringer Stärke aufgebracht sind, wobei zumindest die dem Batterieanordnung bzw. dem Akkumulator zugewandte Elektrode (6.1) mit Durchbrüchen ausgeführt ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden flächenhaften Elek­ troden (6.1, 6.2) auf ihrer Außenseite mit einer Folie (8) abgedeckt sind, die ebenfalls hochisolierend und auf der der Batterie zugewandten Seite feuchtigkeitsdurchlässig ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß als hochisolierendes, flächen­ haftes Material (7) ein Material hoher Saugfähigkeit ein­ gesetzt ist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der flächenhafte Sensor (4) als wechselbarer flexibler Sensor mit lösbarer Verbindung zur Auswerteschaltung ausgeführt ist.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der flächenhafte Sensor (4) als wechselbares Teil des Batterieraumes, beispielsweise als Kunststoff-Formpreßteil mit eingelegten oder auf der inneren Oberfläche aufgebrachten Sensorelektroden (6.1, 6.2) ausgeführt ist.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der flächenhafte Sensor (4) als fest installierter Sensor auf der inneren Oberfläche des Batterieraumes aufgebracht ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der auf der inneren Oberfläche aufgebrachte Sensor (4) als aufgedampfte Kammstruktur ausgeführt ist.