EP2695228A2 - Device and method for checking the leak-tightness of an electrochemical energy accumulator - Google Patents

Device and method for checking the leak-tightness of an electrochemical energy accumulator

Info

Publication number
EP2695228A2
EP2695228A2 EP12716237.8A EP12716237A EP2695228A2 EP 2695228 A2 EP2695228 A2 EP 2695228A2 EP 12716237 A EP12716237 A EP 12716237A EP 2695228 A2 EP2695228 A2 EP 2695228A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
battery
detected
unit
housing
gas concentration
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP12716237.8A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jochen STURM
Rüdiger NEBELSIEK
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimler AG filed Critical Daimler AG
Publication of EP2695228A2 publication Critical patent/EP2695228A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4228—Leak testing of cells or batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4235—Safety or regulating additives or arrangements in electrodes, separators or electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4285—Testing apparatus
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
    • H01M6/50—Methods or arrangements for servicing or maintenance, e.g. for maintaining operating temperature
    • H01M6/5083—Testing apparatus
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2200/00—Safety devices for primary or secondary batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
    • H01M6/50—Methods or arrangements for servicing or maintenance, e.g. for maintaining operating temperature
    • H01M6/5044—Cells or batteries structurally combined with cell condition indicating means
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for leak detection of an electrochemical energy store, which is designed as a single battery cell or as a battery with a plurality of parallel and / or serially interconnected battery individual cells, wherein at least one detection unit is provided, by means of which a gas concentration in a housing detectable is.
  • the system includes a gas sensor having a gas-sensitive nanoparticle structure comprising metal nanoparticles associated with bi-or polyfunctional organic molecules.
  • the gas sensitive nanoparticle structure is a metal nanoparticle / organic
  • the gas sensor is a sensor that operates based on analyte-induced changes in its conductivity, capacitance, inductance, dielectric permittivity, polarization, impedance, heat capacity, or temperature.
  • the method provides for the gas sensing gas sensor to be located near a battery and to detect analyte-induced changes in electrical conductivity, capacitance, inductance, dielectric permittivity, polarization, impedance, heat capacity, or temperature in the gas sensor that indicate a faulty battery.
  • an analyte-induced change in the electrical conductivity, capacitance, inductance, dielectric permittivity, polarization, impedance, heat capacity, or temperature in the gas sensor is detected, an output of an optical, an acoustic signal and / or a data signal is triggered.
  • the determined faulty battery is automatically sorted out.
  • the invention has for its object to provide a comparison with the prior art improved device and an improved method for leak detection of an electrochemical energy storage, which is designed as a single battery cell or as a battery with a plurality of parallel and / or serially interconnected battery single cells.
  • Energy storage which is designed as a single battery cell or as a battery with a plurality of parallel and / or serially interconnected battery individual cells, at least one detection unit is provided, by means of which a gas concentration in a housing can be detected.
  • the housing is designed and closable as a battery housing, wherein the detection unit is a metal oxide sensor, which is connected to an evaluation unit, wherein depending on the detected gas concentration by means of the evaluation unit, a control signal, for example for switching off the electrochemical energy storage and / or for triggering a binder release unit automatically can be generated.
  • the safety for persons handling the electrochemical energy store is increased in a particularly advantageous manner both during operation and when not in operation.
  • the electrochemical energy store can be continuously monitored with regard to its tightness by means of the at least one detection unit.
  • the electrochemical energy store is preferably a high-voltage battery for an electric vehicle, a hybrid vehicle or a vehicle powered by fuel cells, the individual battery cells being, in particular, lithium-ion cells.
  • Detected signals of the at least one metal oxide sensor can be fed to the evaluation unit, so that inflammable and even explosive gas compositions can be determined and, depending on this, at least one measure is automatically initiated with regard to the safety of persons by means of the evaluation unit.
  • the metal oxide sensor as detection unit of the gas concentration preferably comprises a ceramic chip with platinum microstructures and, for example, three gas-sensitive
  • Metal oxide layers for reducible and easily and hardly oxidizable gases wherein the components may be at least partially disposed in a sensor housing.
  • the mode of operation of the metal oxide sensor is based on a change in the conductivity of the gas-sensitive metal oxide layers upon contact with oxidizable and / or reducible gases.
  • a measuring range of the metal oxide sensor is dependent on the type of gas, wherein a gas concentration of a few parts of a million, also referred to as parts per million, can be detected as a relative measure.
  • Solvent components of the electrolyte escape or exit and thus there is a risk to persons at least in the immediate area of the battery.
  • the detection unit designed as metal oxide sensor, for example in the case of an electronic and / or cable fire within the
  • Battery housing to detect combustion gases and detected signals of the
  • the battery is by means of a
  • the binder release unit is arranged in the battery housing itself, whereby the binder within the
  • Battery housing is releasable and binds leaking electrolyte within the battery housing from a leaking battery single cell. Thus, it is largely excluded that the electrolyte exits the battery case and thus may pose a danger to persons.
  • the binder release unit has a container with a closable opening, wherein the evaluation unit is advantageously connected to a release mechanism, by means of which the opening is closed. Due to the connection between the evaluation unit and the release mechanism, it is possible to
  • Binder release unit automatically trigger without manual intervention.
  • the Binder is released and spreads in the battery case.
  • the binder is a liquid absorber for organic liquid substances.
  • an output unit for outputting an optical, acoustic and / or haptic warning signal is provided so that, for example, a driver of the vehicle receives an indication of the existing danger with respect to the electrochemical energy store.
  • a leaking single battery cell can have its full function despite a leak, so that the defect goes unnoticed.
  • a plurality of detection units may be arranged in the battery housing, so that when a plurality of electrochemical
  • Energy storage each energy storage is associated with a respective detection unit.
  • the detected signals can be supplied to the evaluation unit, so that advantageously it can be determined on the basis of the detected gas concentration where the leaking electrochemical energy store or the leaking single battery cell is located inside the battery housing.
  • the detection unit is in one
  • the detection unit is arranged in the battery single cell, a gas concentration can be detected within it, so that a
  • Detecting unit decomposition substances of the electrolyte detectable, from which the quality state and the aging state of the single cell battery can be determined.
  • knowledge of the quality and / or aging state of the electrochemical energy store is useful in assembling a battery of used battery cells.
  • the determined quality state and / or the aging state are or are an important parameter in the case of replacement, repair, recycling and / or disposal of an electrochemical energy store.
  • the device for checking the tightness of the electrochemical energy store can also be used, for example, in the production of electrochemical energy stores. It is also conceivable that in the battery case, at least in the short term and for example at regular intervals, a negative pressure relative to the outer environment of the battery case is generated technically. This makes it possible, if one
  • a method for checking the tightness of an electrochemical energy store which is designed as a single battery cell or battery with a plurality of parallel and / or serially interconnected battery individual cells, provides that a gas concentration in a housing is detected by means of at least one detection unit.
  • the housing is designed and sealed as a battery housing, wherein the gas concentration is detected in the battery housing by means of a metal oxide sensor as the detection unit and the detected signal is supplied to an evaluation unit and depending on the detected gas concentration, a control signal for switching off the electrochemical energy storage and / or for triggering a binder release unit and / or warning the driver is generated.
  • the gas concentration in a particularly advantageous manner is continuously, d. H. recorded both during operation and at standstill of the vehicle.
  • volatile components of an electrolyte are detected by means of the detection unit, wherein the volatile constituents are organic carbonates, provided that the volatile constituents are organic carbonates, provided that the
  • electrochemical energy storage is designed as a lithium-ion cell or lithium-ion battery. By detecting the volatile components of the solvent, flammable and even explosive gas compositions in the enclosure can be detected.
  • At least one warning signal can be generated and output by means of the evaluation unit.
  • Assigned detection unit in the form of a metal oxide sensor, so that by means of the evaluation unit can be determined, where in the case of a detected gas concentration, a leaking electrochemical energy storage. This facilitates the
  • FIG. 1 shows schematically a sectional view of a device according to the invention for leak detection of a battery
  • Fig. 2 shows schematically an alternative embodiment of the device for
  • Fig. 4 shows schematically a view of an enlarged detail of a
  • Fig. 5 shows schematically a view of an enlarged section of a
  • Figure 1 shows a sectional view of a device according to the invention for
  • Tightness check of an electrochemical energy store which is designed as a battery 1 or as a single battery cell 2.
  • the battery 1 is a high-voltage battery for an electric vehicle, a hybrid vehicle, or a fuel cell-powered vehicle.
  • the device comprises a housing designed as a battery housing 3, a
  • the battery case 3 is box-shaped and closable, wherein the battery case 3 is designed to be substantially tight in the closed state.
  • the battery individual cells 2, 7 each have a cell housing 2.1, in which a non-illustrated electrode assembly is arranged consisting of anode layers, cathode layers and located between them Separatorlagen.
  • a cell cover 2.2 as the upper end of the cell housing 2.1, at least two openings are introduced, in each of which a pole 8 of the battery single cell 2, 7 is arranged.
  • One of the poles 8 is connected to the anode layers and the other pole 8 is connected to the cathode layers of the electrode coil within the cell housing 2.1.
  • a plurality of detection units 4 Arranged on an inner upper side of the battery housing 3 are a plurality of detection units 4 designed as metal oxide sensors, which are connected to the evaluation unit 5 of a battery monitoring unit.
  • the detection units 4 are preferably arranged directly above the battery individual cells 2, wherein a
  • the detection units 4 which are embodied as metal oxide sensors, comprise a sensor housing, not shown in detail, in which a ceramic chip with platinum microstructures and preferably three gas-sensitive metal oxide layers are arranged to detect reducible and easily and hardly oxidizable gases.
  • the binder release unit 6 comprises a container 6.1, in which the binder 9 is stored, for example in the form of a liquid absorber for organic liquid substances.
  • a cassette or other device for storing the binder 9 may also be provided.
  • the container 6.1 has a closable by means of a release mechanism 6.2 opening, wherein at the opening a valve 6.3 is arranged.
  • the valve 6.3 is opened by means of the release mechanism 6.2, which can be triggered pyrotechnically, electrically and / or electromagnetically.
  • the binder 9 is released and flows from the container 6.1 in the battery case 3.
  • predetermined breaking points for example, are melted through the container 6.1 or a line section and thus the opening for releasing the binder 9 is released.
  • valve actuator or other closable device is arranged on the container 6.1.
  • the container 6.1 and the release mechanism 6.2 are connected to the evaluation unit 5 of the battery monitoring unit.
  • the leaking battery single cell 7 has a leakage, through which volatile solvent components of an electrolyte 10 of the battery single cell 7 evaporate.
  • a closed with a closure element 11 burst opening 2.3 open as shown in detail in Figure 5.
  • the pressure can be controlled to escape from the cell housing 2.1 without the cell housing 2.1 bursting. If the bursting opening 2.3 is no longer closed, electrolyte 10 can be removed from the
  • the detection units 4 When the volatile solvent components of the electrolyte 10 contact the detection units 4 in the form of the metal oxide sensors arranged on the upper side of the battery case 3, the conductivity of the gas-sensitive metal oxide layers changes, so that a gas concentration can be detected. Ie.
  • Each of the detection units 4 detects the gas concentration in the area of its detection surface.
  • the detected signals of each detection unit 4 are supplied to the evaluation unit 5 and compared with stored threshold values S T to S 3 with respect to the gas concentration.
  • a first control signal is generated by means of an output unit, not shown, coupled to the evaluation unit 5, by means of which an output of an optical, an acoustic and / or a haptic warning signal can be triggered.
  • the optical warning signal is preferably arranged by means of at least one in an instrument panel
  • the acoustic warning signal is preferably located above the vehicle
  • Issued speaker which can vibrate as a haptic warning signal, for example, a steering wheel or a seat of the vehicle. By means of the output of the warning signal, the driver is notified of a defect in the battery 1.
  • a second control signal is generated by means of the evaluation unit 5, which is supplied to the battery monitoring unit.
  • the battery 1 by means of
  • the driver of the vehicle within a predetermined period of time before switching off the battery 1, for example by means of another acoustic and / or optical and / or haptic warning signal about the upcoming
  • the evaluation unit 5 If the battery 1 is subsequently checked by means of a suitable personnel, it is possible for the evaluation unit 5 to be connected to the battery monitoring unit
  • each detection unit 4 Since the individual detected gas concentrations of each detection unit 4 are stored and readable in the evaluation unit 5, it can be determined on the basis of the detected gas concentrations where the leaking single battery cell 7 is located within the battery housing 3. Ie. if one of the detection units 4 detects a gas concentration having a higher value than other detected gas concentrations, then
  • Single battery cell 7 can be replaced by means of an intact battery single cell 2 and the battery 1 can be put back into operation.
  • a third control signal is generated and fed to the release mechanism 6.2 of the binder release unit 6.
  • the binder release unit 6 is triggered automatically.
  • the valve 6.3 is opened by means of the release mechanism 6.2, so that the Binder 9 is released, distributed in the battery case 3 and leaked electrolyte 10 binds.
  • Battery housing 3 arranged detection units 4 and combustion gases that arise, for example, in a cable fire and / or an electronics fire are detected.
  • combustion gases carbon monoxide
  • Carbon dioxide and / or hydrogen detected If such combustion gases are detected, a further control signal is preferably generated and the battery 1 in a safe state, for. B. by switching off the electrical operation, offset.
  • At least one warning signal is output by means of the output unit and preferably the battery 1 is turned off.
  • FIG. 2 shows an alternative embodiment of the device for checking the tightness of the battery individual cells 2 of the battery 1.
  • the device comprises a disposed in the battery case 3
  • Detection unit 4 by means of which a gas concentration is detected.
  • Detection unit 4 is connected to the evaluation unit 5, which evaluates detected signals and, when at least one of the stored threshold values S ⁇ S 2 is exceeded, initiates the corresponding measure by means of a generated control signal.
  • the device according to FIG. 2 does not comprise a binder release unit 6, so that the battery 1 is particularly preferred when the gas concentration is detected accordingly
  • FIG. 3 shows a plan view of six serially interconnected
  • Battery individual cells 2 wherein in each case one pole 8 of negative polarity is connected to a pole 8 of positive polarity of another battery single cell 2.
  • a detection unit 4 is arranged in the form of a metal oxide sensor.
  • Single battery cells 2 are preferably connected to the evaluation unit 5 via a data bus.
  • the detection units 4 can be arranged on the cell cover 2.2 additionally or alternatively to those on the upper side of the battery housing 3
  • Detection units 4 may be provided.
  • FIG. 4 shows an enlarged section of a cell head of the single battery cell 2 with detection unit 4.
  • the detection unit 4 is arranged in the form of a metal oxide sensor. A detection surface of the
  • Detection unit 4 is located within the cell housing 2.1, wherein the detection surface protrudes into a free space 14 to compensate for an overpressure.
  • the overpressure in the single battery cell 2 arises due to heat generated in the cell housing 2.1 during charging and discharging of the single battery cell 2.
  • a pressure relief valve may be arranged on the cell cover 2.2, which is fluidically connected both to the free space 14 and to an environment of the single battery cell 2. Is the free space 14 to compensate for the prevailing in the cell housing 2.1 overpressure is not sufficient, d. H. increases the pressure for the cell case 2.1 inadmissible, opens the pressure relief valve, so that the
  • the spacer elements 15 serve to ensure that a volume of the free space 14 between the electrode coil and the cell cover 2.2 is specified.
  • the overpressure prevailing in the cell housing 2.1 can not be reduced by means of the free space 14 and by means of the pressure relief valve, there is a risk that the single cell cell 2 will burst, that is to say the cell housing 2.1 will suddenly fail.
  • the cell housing 2.1 can rupture due to the prevailing overpressure.
  • the bursting opening 2.3 is provided.
  • the burst opening 2.3 is connected to the closure element 11, z. B.
  • Membrane sealed, wherein the closure element 11 is formed such that it opens at a certain pressure occurring in the cell housing 2.1, so that the pressure is reduced, as shown in Figure 5 in more detail.
  • the detection unit 4 is connected to a control unit 16, to which detected signals can be fed.
  • the detection surface of the detection unit 4 protrudes into the free space 14, so that a gas concentration located in the free space 14 is detected.
  • nitrogen oxides, nitrogen monoxide, carbon monoxide and / or carbon dioxide as
  • Electrolyte decomposition substances detected by the detection unit 4. The detected signals are supplied to the control unit 16 and evaluated. For example, 16 threshold values are stored in the control unit, which are compared with a respective proportion of a gas in the detected gas concentration. Based on the comparison, a quality state of the battery single cell 2 is determined. Additionally or alternatively, also an aging state of the single battery cell 2 can be determined on the basis of the detected
  • Gas concentration can be determined.
  • Battery single cell 2 represents an important factor z. B. in an exchange, in a recycling and disposal of the battery single cell 2.
  • FIG. 5 shows a bottom region of a single battery cell 2 with an open one
  • Electrolyte 10 passes through the burst opening 2.3 with respect to the

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Examining Or Testing Airtightness (AREA)

Abstract

The invention relates to a device and to a method for checking the leak-tightness of an electrochemical energy accumulator, which is formed as an individual battery cell (2) or as a battery (1) having a plurality of individual battery cells (2) connected to one another in parallel and/or in series, wherein at least one detector unit (4) is provided, by means of which a gas concentration in a housing can be detected. According to the invention the housing is designed as a battery housing (3) and can be closed, wherein the detector unit (4) is a metal oxide sensor that is connected to an evaluation unit (5), and, depending on the detected gas concentration, a control signal can be generated automatically by means of the evaluation unit (5) for switching off the electrochemical energy accumulator and/or for triggering a binder release unit (6).

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Dichtheitsüberprüfung eines elektrochemischen  Apparatus and method for leak detection of an electrochemical
Energiespeichers  energy storage
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Dichtheitsüberprüfung eines elektrochemischen Energiespeichers, welcher als Batterieeinzelzelle oder als Batterie mit einer Mehrzahl von parallel und/oder seriell miteinander verschalteten Batterieeinzelzellen ausgebildet ist, wobei mindestens eine Erfassungseinheit vorgesehen ist, mittels welcher eine Gaskonzentration in einem Gehäuse erfassbar ist. The invention relates to a device and a method for leak detection of an electrochemical energy store, which is designed as a single battery cell or as a battery with a plurality of parallel and / or serially interconnected battery individual cells, wherein at least one detection unit is provided, by means of which a gas concentration in a housing detectable is.
Aus der US 2007/0229294 A1 sind ein System zum Nachweisen eines Lecks in einer Batterie und ein Verfahren zum Erfassen eines Lecks einer Batterie bekannt. Das System weist einen Gassensor mit einer gassensitiven Nanopartikelstruktur auf, welche mit bi- oder polyfunktionalen organischen Molekülen verbundene Metallnanopartikel aufweist. Die gassensitive Nanopartikelstruktur ist eine Metallnanopartikel/organische From US 2007/0229294 A1 a system for detecting a leak in a battery and a method for detecting a leak of a battery are known. The system includes a gas sensor having a gas-sensitive nanoparticle structure comprising metal nanoparticles associated with bi-or polyfunctional organic molecules. The gas sensitive nanoparticle structure is a metal nanoparticle / organic
Verbundstruktur kombiniert mit einer halbleitenden Polymerstruktur und/oder einer Polymer/Carbon-Black-Verbundstruktur. Diese Strukturen weisen eine sehr hohe Composite structure combined with a semiconductive polymer structure and / or a polymer / carbon black composite structure. These structures are very high
Empfindlichkeit gegenüber flüchtigen Chemikalien auf. Der Gassensor ist ein Sensor, welcher auf Basis von Analyt-induzierten Änderungen seiner Leitfähigkeit, Kapazität, Induktivität, dielektrischen Permittivität, Polarisation, Impedanz, Wärmekapazität oder Temperatur arbeitet. Das Verfahren sieht vor, dass der gassensitive Gassensor nahe einer Batterie angeordnet wird und Analyt-induzierte Änderungen der elektrischen Leitfähigkeit, Kapazität, Induktivität, dielektrische Permittivität, Polarisation, Impedanz, Wärmekapazität, oder Temperatur im Gassensor erfasst, die eine fehlerhafte Batterie anzeigen. Wird eine Analyt-induzierte Änderung der elektrischen Leitfähigkeit, Kapazität, Induktivität, dielektrische Permittivität, Polarisation, Impedanz, Wärmekapazität, oder Temperatur im Gassensor erfasst, wird eine Ausgabe eines optischen, eines akustischen Signals und/oder eines Datensignals ausgelöst. In einem weiteren Verfahrensschritt wird die ermittelte fehlerhafte Batterie automatisch aussortiert. Sensitivity to volatile chemicals. The gas sensor is a sensor that operates based on analyte-induced changes in its conductivity, capacitance, inductance, dielectric permittivity, polarization, impedance, heat capacity, or temperature. The method provides for the gas sensing gas sensor to be located near a battery and to detect analyte-induced changes in electrical conductivity, capacitance, inductance, dielectric permittivity, polarization, impedance, heat capacity, or temperature in the gas sensor that indicate a faulty battery. If an analyte-induced change in the electrical conductivity, capacitance, inductance, dielectric permittivity, polarization, impedance, heat capacity, or temperature in the gas sensor is detected, an output of an optical, an acoustic signal and / or a data signal is triggered. In a further method step, the determined faulty battery is automatically sorted out.
BESTÄTIGUNGSKOPIE Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren zur Dichtheitsüberprüfung eines elektrochemischen Energiespeichers, welcher als Batterieeinzelzelle oder als Batterie mit einer Mehrzahl von parallel und/oder seriell miteinander verschalteten Batterieeinzelzellen ausgebildet ist, anzugeben. CONFIRMATION COPY The invention has for its object to provide a comparison with the prior art improved device and an improved method for leak detection of an electrochemical energy storage, which is designed as a single battery cell or as a battery with a plurality of parallel and / or serially interconnected battery single cells.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß hinsichtlich der Vorrichtung durch die im Anspruch 1 und hinsichtlich des Verfahrens durch die im Anspruch 7 angegebenen Merkmale gelöst. The object is achieved with respect to the device by the claim 1 and in terms of the method by the features specified in claim 7.
Bei einer Vorrichtung zur Dichtheitsüberprüfung eines elektrochemischen In a device for leak detection of an electrochemical
Energiespeichers, welcher als Batterieeinzelzelle oder als Batterie mit einer Mehrzahl von parallel und/oder seriell miteinander verschalteten Batterieeinzelzellen ausgebildet ist, ist mindestens eine Erfassungseinheit vorgesehen, mittels welcher eine Gaskonzentration in einem Gehäuse erfassbar ist. Erfindungsgemäß ist das Gehäuse als ein Batteriegehäuse ausgebildet und verschließbar, wobei die Erfassungseinheit ein Metalloxidsensor ist, welcher mit einer Auswerteeinheit verbunden ist, wobei in Abhängigkeit der erfassten Gaskonzentration mittels der Auswerteeinheit ein Steuersignal beispielsweise zur Abschaltung des elektrochemischen Energiespeichers und/oder zur Auslösung einer Bindemittelfreisetzungseinheit automatisch erzeugbar ist. Energy storage, which is designed as a single battery cell or as a battery with a plurality of parallel and / or serially interconnected battery individual cells, at least one detection unit is provided, by means of which a gas concentration in a housing can be detected. According to the invention, the housing is designed and closable as a battery housing, wherein the detection unit is a metal oxide sensor, which is connected to an evaluation unit, wherein depending on the detected gas concentration by means of the evaluation unit, a control signal, for example for switching off the electrochemical energy storage and / or for triggering a binder release unit automatically can be generated.
Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Sicherheit für Personen im Umgang mit dem elektrochemischen Energiespeicher sowohl im Betrieb als auch im Nichtbetrieb desselben in besonders vorteilhafter Weise erhöht. Um den Betrieb der Batterie sicherstellen zu können, ist vorgesehen, dass der elektrochemische Energiespeicher mittels der mindestens einen Erfassungseinheit hinsichtlich seiner Dichtheit fortlaufend überwachbar ist. By means of the device according to the invention, the safety for persons handling the electrochemical energy store is increased in a particularly advantageous manner both during operation and when not in operation. In order to be able to ensure the operation of the battery, it is provided that the electrochemical energy store can be continuously monitored with regard to its tightness by means of the at least one detection unit.
Bei dem elektrochemischen Energiespeicher handelt es sich vorzugsweise um eine Hochvoltbatterie für ein Elektrofahrzeug, ein Hybridfahrzeug oder ein mit Brennstoffzellen betriebenes Fahrzeug, wobei die Batterieeinzelzellen insbesondere Lithium-Ionen-Zellen sind. The electrochemical energy store is preferably a high-voltage battery for an electric vehicle, a hybrid vehicle or a vehicle powered by fuel cells, the individual battery cells being, in particular, lithium-ion cells.
Erfasste Signale des mindestens einen Metalloxidsensors sind der Auswerteeinheit zuführbar, so dass entzündliche und sogar explosive Gaszusammensetzungen ermittelbar sind und in Abhängigkeit dessen mittels der Auswerteeinheit im Hinblick auf die Sicherheit von Personen zumindest eine Maßnahme automatisch eingeleitet wird. Der Metalloxidsensor als Erfassungseinheit der Gaskonzentration umfasst bevorzugt einen Keramikchip mit Platinmikrostrukturen und beispielsweise drei gassensitive Detected signals of the at least one metal oxide sensor can be fed to the evaluation unit, so that inflammable and even explosive gas compositions can be determined and, depending on this, at least one measure is automatically initiated with regard to the safety of persons by means of the evaluation unit. The metal oxide sensor as detection unit of the gas concentration preferably comprises a ceramic chip with platinum microstructures and, for example, three gas-sensitive
Metalloxidschichten für reduzierbare sowie leicht und schwer oxidierbare Gase, wobei die Bestandteile zumindest teilweise in einem Sensorgehäuse angeordnet sein können. Metal oxide layers for reducible and easily and hardly oxidizable gases, wherein the components may be at least partially disposed in a sensor housing.
Die Funktionsweise des Metalloxidsensors basiert auf einer Änderung der Leitfähigkeit der gassensitiven Metalloxidschichten bei einer Kontaktierung mit oxidierbaren und/oder reduzierbaren Gasen. Dabei ist ein Messbereich des Metalloxidsensors abhängig von der Gasart, wobei eine Gaskonzentration von einigen Teilen von einer Million, auch als parts per million bezeichnet, als relative Maßangabe erfassbar ist. The mode of operation of the metal oxide sensor is based on a change in the conductivity of the gas-sensitive metal oxide layers upon contact with oxidizable and / or reducible gases. In this case, a measuring range of the metal oxide sensor is dependent on the type of gas, wherein a gas concentration of a few parts of a million, also referred to as parts per million, can be detected as a relative measure.
Herrscht in dem Batteriegehäuse eine Gaskonzentration vor, die mittels der mindestens einen Erfassungseinheit detektierbar ist, ist darauf zurückzuschließen, dass mindestens eine Batterieeinzelzelle der Batterie undicht ist, Elektrolyt und/oder leichtflüchtige If there is a gas concentration in the battery housing that can be detected by means of the at least one detection unit, it can be concluded that at least one individual battery cell of the battery is leaking, electrolyte and / or highly volatile
Lösungsmittelkomponenten des Elektrolyts austreten bzw. austritt und somit eine Gefahr für Personen zumindest im unmittelbaren Bereich der Batterie besteht. Solvent components of the electrolyte escape or exit and thus there is a risk to persons at least in the immediate area of the battery.
Darüber hinaus ist es mit der als Metalloxidsensor ausgeführten Erfassungseinheit möglich, beispielsweise bei einem Elektronik- und/oder Kabelbrand innerhalb des Moreover, it is possible with the detection unit designed as metal oxide sensor, for example in the case of an electronic and / or cable fire within the
Batteriegehäuses Verbrennungsgase zu detektieren und erfasste Signale der Battery housing to detect combustion gases and detected signals of the
Auswerteeinheit zuzuführen. In einem derartigen Fall ist die Batterie mittels eines To supply the evaluation unit. In such a case, the battery is by means of a
Steuersignals der Auswerteeinheit z. B. abschaltbar. Control signal of the evaluation z. B. switched off.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist die Bindemittelfreisetzungseinheit in dem Batteriegehäuse selbst angeordnet, wodurch das Bindemittel innerhalb des In a particularly preferred embodiment, the binder release unit is arranged in the battery housing itself, whereby the binder within the
Batteriegehäuses freisetzbar ist und aus einer undichten Batterieeinzelzelle austretendes Elektrolyt innerhalb des Batteriegehäuses bindet. Somit ist weitgehend ausgeschlossen, dass der Elektrolyt aus dem Batteriegehäuse austritt und somit eine Gefahr für Personen darstellen kann. Battery housing is releasable and binds leaking electrolyte within the battery housing from a leaking battery single cell. Thus, it is largely excluded that the electrolyte exits the battery case and thus may pose a danger to persons.
Die Bindemittelfreisetzungseinheit weist einen Behälter mit einer verschließbaren Öffnung auf, wobei die Auswerteeinheit vorteilhaft mit einem Freisetzungsmechanismus, mittels welchem die Öffnung verschlossen ist, verbunden ist. Durch die Verbindung zwischen der Auswerteeinheit und dem Freisetzungsmechanismus ist es möglich, die The binder release unit has a container with a closable opening, wherein the evaluation unit is advantageously connected to a release mechanism, by means of which the opening is closed. Due to the connection between the evaluation unit and the release mechanism, it is possible to
Bindemittelfreisetzungseinheit automatisch ohne manuellen Eingriff auszulösen. Das Bindemittel wird freigesetzt und verteilt sich im Batteriegehäuse. Beispielsweise ist das Bindemittel ein flüssiger Absorber für organische flüssige Substanzen. Binder release unit automatically trigger without manual intervention. The Binder is released and spreads in the battery case. For example, the binder is a liquid absorber for organic liquid substances.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist eine Ausgabeeinheit zur Ausgabe eines optischen, akustischen und/oder haptischen Warnsignals vorgesehen, so dass beispielsweise ein Fahrer des Fahrzeugs einen Hinweis auf die bestehende Gefahr in Bezug auf den elektrochemischen Energiespeicher erhält. Eine undichte Batterieeinzelzelle kann trotz einer Leckage ihre volle Funktion aufweisen, so dass der Defekt unbemerkt bleibt. In an advantageous embodiment, an output unit for outputting an optical, acoustic and / or haptic warning signal is provided so that, for example, a driver of the vehicle receives an indication of the existing danger with respect to the electrochemical energy store. A leaking single battery cell can have its full function despite a leak, so that the defect goes unnoticed.
Vorzugsweise können auch mehrere Erfassungseinheiten in dem Batteriegehäuse angeordnet sein, so dass bei Anordnung einer Mehrzahl von elektrochemischen Preferably, a plurality of detection units may be arranged in the battery housing, so that when a plurality of electrochemical
Energiespeichern jedem Energiespeicher jeweils eine Erfassungseinheit zugeordnet ist. Die erfassten Signale sind der Auswerteeinheit zuführbar, so dass anhand der erfassten Gaskonzentration vorteilhaft ermittelbar ist, wo sich innerhalb des Batteriegehäuses der undichte elektrochemische Energiespeicher bzw. die undichte Batterieeinzelzelle befindet. Energy storage each energy storage is associated with a respective detection unit. The detected signals can be supplied to the evaluation unit, so that advantageously it can be determined on the basis of the detected gas concentration where the leaking electrochemical energy store or the leaking single battery cell is located inside the battery housing.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Erfassungseinheit in einem In a further advantageous embodiment, the detection unit is in one
Innenraum des Batteriegehäuses an und/oder in der Batterieeinzelzelle angeordnet, um die Gaskonzentration zu erfassen. Ist die Erfassungseinheit in der Batterieeinzelzelle angeordnet, ist eine Gaskonzentration innerhalb dieser erfassbar, so dass ein Interior of the battery case and / or arranged in the battery single cell to detect the gas concentration. If the detection unit is arranged in the battery single cell, a gas concentration can be detected within it, so that a
Qualitätszustand und darüber hinaus ein Alterungszustand der Batterieeinzelzelle ermittelbar ist. Dabei sind mittels der in der Batterieeinzelzelle angeordneten Quality state and beyond an aging state of the battery single cell can be determined. In this case, by means of arranged in the battery single cell
Erfassungseinheit Zersetzungssubstanzen des Elektrolyts erfassbar, wobei daraus der Qualitätszustand sowie der Alterungszustand der Batterieeinzelzelle ermittelbar sind. Detecting unit decomposition substances of the electrolyte detectable, from which the quality state and the aging state of the single cell battery can be determined.
Insbesondere ist die Kenntnis über den Qualitätszustand und/oder den Alterungszustand des elektrochemischen Energiespeichers bei Zusammensetzung einer Batterie aus gebrauchten Batterieeinzelzellen nützlich. Darüber hinaus sind bzw. ist der ermittelte Qualitätszustand und/oder der Alterungszustand eine wichtige Kenngröße bei einem Austausch, einer Reparatur, einer stofflichen Verwertung und/oder einer Entsorgung eines elektrochemischen Energiespeichers. In particular, knowledge of the quality and / or aging state of the electrochemical energy store is useful in assembling a battery of used battery cells. In addition, the determined quality state and / or the aging state are or are an important parameter in the case of replacement, repair, recycling and / or disposal of an electrochemical energy store.
Des Weiteren ist die Vorrichtung zur Dichtheitsüberprüfung des elektrochemischen Energiespeichers beispielsweise auch bei einer Produktion von elektrochemischen Energiespeichern einsetzbar. Denkbar ist auch, dass in dem Batteriegehäuse zumindest kurzfristig und beispielsweise in regelmäßigen Abständen ein Unterdruck gegenüber der äußeren Umgebung des Batteriegehäuses technisch erzeugt wird. Dadurch ist es möglich, sofern ein Furthermore, the device for checking the tightness of the electrochemical energy store can also be used, for example, in the production of electrochemical energy stores. It is also conceivable that in the battery case, at least in the short term and for example at regular intervals, a negative pressure relative to the outer environment of the battery case is generated technically. This makes it possible, if one
elektrochemischer Energiespeicher undicht ist, ein Verdampfen von electrochemical energy storage is leaking, an evaporation of
Elektrolytbestandteilen zu beschleunigen. Accelerate electrolyte components.
Ein Verfahren zur Dichtheitsüberprüfung eines elektrochemischen Energiespeichers, welcher als Batterieeinzelzelle oder als Batterie mit einer Mehrzahl von parallel und/oder seriell miteinander verschalteten Batterieeinzelzellen ausgebildet ist, sieht vor, dass mittels mindestens einer Erfassungseinheit eine Gaskonzentration in einem Gehäuse erfasst wird. Erfindungsgemäß wird das Gehäuse als ein Batteriegehäuse ausgebildet und verschlossen, wobei in dem Batteriegehäuse mittels eines Metalloxidsensors als Erfassungseinheit die Gaskonzentration erfasst wird und das erfasste Signal einer Auswerteeinheit zugeführt wird und in Abhängigkeit der erfassten Gaskonzentration ein Steuersignal zur Abschaltung des elektrochemischen Energiespeichers und/oder zur Auslösung einer Bindemittelfreisetzungseinheit und/oder zur Warnung des Fahrers erzeugt wird. A method for checking the tightness of an electrochemical energy store, which is designed as a single battery cell or battery with a plurality of parallel and / or serially interconnected battery individual cells, provides that a gas concentration in a housing is detected by means of at least one detection unit. According to the invention, the housing is designed and sealed as a battery housing, wherein the gas concentration is detected in the battery housing by means of a metal oxide sensor as the detection unit and the detected signal is supplied to an evaluation unit and depending on the detected gas concentration, a control signal for switching off the electrochemical energy storage and / or for triggering a binder release unit and / or warning the driver is generated.
Ist der elektrochemische Energiespeicher in einem Fahrzeug angeordnet, wird die Gaskonzentration in besonders vorteilhafter Weise fortlaufend, d. h. sowohl im Betrieb als auch im Stillstand des Fahrzeugs erfasst. If the electrochemical energy store is arranged in a vehicle, the gas concentration in a particularly advantageous manner is continuously, d. H. recorded both during operation and at standstill of the vehicle.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung werden mittels der Erfassungseinheit leichtflüchtige Lösungsmittelbestandteile eines Elektrolyts erfasst, wobei es sich bei den leichtflüchtigen Lösungsmittelsbestandteilen um organische Carbonate handelt, sofern der In an advantageous embodiment, volatile components of an electrolyte are detected by means of the detection unit, wherein the volatile constituents are organic carbonates, provided that the
elektrochemische Energiespeicher als Lithuim-Ionen-Zelle oder Lithium-Ionen-Batterie ausgeführt ist. Durch die Erfassung der leichtflüchtigen Lösungsmittelbestandteile können entzündliche und sogar explosive Gaszusammensetzungen im Gehäuse erfasst werden. electrochemical energy storage is designed as a lithium-ion cell or lithium-ion battery. By detecting the volatile components of the solvent, flammable and even explosive gas compositions in the enclosure can be detected.
Werden derartige Gaszusammensetzungen erfasst, ist vorgesehen, dass mittels der Auswerteeinheit zumindest ein Warnsignal generierbar und ausgebbar ist. Dadurch, dass entzündliche und sogar explosive Gaszusammensetzungen erfassbar sind und resultierend daraus ein Warnsignal erzeugbar und ausgebbar ist, ist eine gesundheitliche Gefahr für Personen, welche sich in unmittelbarer Umgebung des elektrochemischen Energiespeichers befinden, vermindert. In besonders vorteilhafter Weise wird bei Anordnung einer Mehrzahl von If such gas compositions are detected, it is provided that at least one warning signal can be generated and output by means of the evaluation unit. The fact that inflammable and even explosive gas compositions are detectable and as a result of which a warning signal can be generated and output, a health risk for persons who are in the immediate vicinity of the electrochemical energy storage, reduced. In a particularly advantageous manner, when a plurality of
elektrochemischen Energiespeichern jedem Energiespeicher jeweils eine electrochemical energy storage each energy storage one each
Erfassungseinheit in Form eines Metalloxidsensors zugeordnet, so dass mittels der Auswerteeinheit ermittelt werden kann, wo sich im Fall einer erfassten Gaskonzentration ein undichter elektrochemischer Energiespeicher befindet. Dabei erleichtert die Assigned detection unit in the form of a metal oxide sensor, so that by means of the evaluation unit can be determined, where in the case of a detected gas concentration, a leaking electrochemical energy storage. This facilitates the
Vorrichtung eine Suche nach der undichten Batterieeinzelzelle erheblich. Da ein Device a search for the leaking battery single cells considerably. There a
Metalloxidsensor als Erfassungseinheit vergleichsweise geringe Abmessungen und relativ geringe Anschaffungskosten aufweist, ist es möglich, mehrere Erfassungseinheiten zur Dichtheitsüberprüfung elektrochemischer Energiespeicher in einem Batteriegehäuse anzuordnen. Has metal oxide sensor as a detection unit comparatively small dimensions and relatively low cost, it is possible to arrange several detection units for leak testing electrochemical energy storage in a battery case.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.
Dabei zeigen: Showing:
Fig. 1 schematisch eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Dichtheitsüberprüfung einer Batterie, 1 shows schematically a sectional view of a device according to the invention for leak detection of a battery,
Fig. 2 schematisch eine alternative Ausführungsform der Vorrichtung zur Fig. 2 shows schematically an alternative embodiment of the device for
Dichtheitsüberprüfung,  Leak check,
Fig. 3 schematisch miteinander verschaltete Batterieeinzelzellen mit jeweils an einem Zelldeckel angeordneter Erfassungseinheit, 3 schematically interconnected individual battery cells with each arranged on a cell cover detection unit,
Fig. 4 schematisch eine Ansicht eines vergrößerten Ausschnittes einer Fig. 4 shows schematically a view of an enlarged detail of a
Batterieeinzelzelle mit in einer Öffnung im Zelldeckel angeordneter Erfassungseinheit, und  Single battery cell with arranged in an opening in the cell cover detection unit, and
Fig. 5 schematisch eine Ansicht eines vergrößerten Ausschnittes eines Fig. 5 shows schematically a view of an enlarged section of a
Bodenbereiches der Batterieeinzelzelle mit geöffneter Berstöffnung.  Ground area of the single cell battery with open burst opening.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Figur 1 zeigt eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Corresponding parts are provided in all figures with the same reference numerals. Figure 1 shows a sectional view of a device according to the invention for
Dichtheitsüberprüfung eines elektrochemischen Energiespeichers, welcher als Batterie 1 oder als Batterieeinzelzelle 2 ausgebildet ist. Tightness check of an electrochemical energy store, which is designed as a battery 1 or as a single battery cell 2.
Bei der Batterie 1 handelt es sich um eine Hochvoltbatterie für ein Elektrofahrzeug, ein Hybridfahrzeug oder ein mit Brennstoffzellen betriebenes Fahrzeug. The battery 1 is a high-voltage battery for an electric vehicle, a hybrid vehicle, or a fuel cell-powered vehicle.
Die Vorrichtung umfasst ein als Batteriegehäuse 3 ausgebildetes Gehäuse, eine The device comprises a housing designed as a battery housing 3, a
Mehrzahl von Metalloxidsensoren als Erfassungseinheiten 4, eine Auswerteeinheit 5 sowie eine Bindemittelfreisetzungseinheit 6. A plurality of metal oxide sensors as detection units 4, an evaluation unit 5 and a binder release unit 6.
Das Batteriegehäuse 3 ist kastenförmig und verschließbar ausgebildet, wobei das Batteriegehäuse 3 im geschlossenen Zustand im Wesentlichen dicht ausgeführt ist. The battery case 3 is box-shaped and closable, wherein the battery case 3 is designed to be substantially tight in the closed state.
In dem Batteriegehäuse 3 ist eine vorgegebene Anzahl von Batterieeinzelzellen 2, 7 als elektrochemische Energiespeicher angeordnet, welche parallel und/oder seriell miteinander verschaltet sind. Dabei befindet sich unter den Batterieeinzelzellen 2 eine undichte Batterieeinzelzelle 7. In the battery case 3, a predetermined number of individual battery cells 2, 7 arranged as electrochemical energy storage, which are connected in parallel and / or in series with each other. In this case, there is a leaking single battery cell 7 under the battery individual cells 2.
Die Batterieeinzelzellen 2, 7 weisen jeweils ein Zellgehäuse 2.1 auf, in welchem eine nicht näher dargestellter Elektrodenanordnung bestehend aus Anodenlagen, Kathodenlagen und sich zwischen diesen befindenden Separatorlagen angeordnet ist. The battery individual cells 2, 7 each have a cell housing 2.1, in which a non-illustrated electrode assembly is arranged consisting of anode layers, cathode layers and located between them Separatorlagen.
In einen Zelldeckel 2.2, als oberer Abschluss des Zellgehäuses 2.1 , sind mindestens zwei Öffnungen eingebracht, in welchen jeweils ein Pol 8 der Batterieeinzelzelle 2, 7 angeordnet ist. In a cell cover 2.2, as the upper end of the cell housing 2.1, at least two openings are introduced, in each of which a pole 8 of the battery single cell 2, 7 is arranged.
Einer der Pole 8 ist mit den Anodenlagen und der andere Pol 8 ist mit den Kathodenlagen des Elektrodenwickels innerhalb des Zellgehäuses 2.1 verbunden. One of the poles 8 is connected to the anode layers and the other pole 8 is connected to the cathode layers of the electrode coil within the cell housing 2.1.
An einer inneren Oberseite des Batteriegehäuses 3 sind mehrere als Metalloxidsensoren ausgeführte Erfassungseinheiten 4 angeordnet, welche mit der Auswerteeinheit 5 einer Batterieüberwachungseinheit verbunden sind. Dabei sind die Erfassungseinheiten 4 vorzugsweise direkt oberhalb der Batterieeinzelzellen 2 angeordnet, wobei eine Arranged on an inner upper side of the battery housing 3 are a plurality of detection units 4 designed as metal oxide sensors, which are connected to the evaluation unit 5 of a battery monitoring unit. The detection units 4 are preferably arranged directly above the battery individual cells 2, wherein a
Detektionsfläche der Erfassungseinheiten 4 in Richtung der Batterieeinzelzellen 2 ausgerichtet ist. Die als Metalloxidsensoren ausgeführten Erfassungseinheiten 4 umfassen ein nicht näher dargestelltes Sensorgehäuse, in welchem ein Keramikchip mit Platinmikrostrukturen und bevorzugt drei gassensitive Metalloxidschichten zur Erfassung von reduzierbaren sowie leicht und schwer oxidierbaren Gasen angeordnet sind. Detection surface of the detection units 4 is aligned in the direction of the battery individual cells 2. The detection units 4, which are embodied as metal oxide sensors, comprise a sensor housing, not shown in detail, in which a ceramic chip with platinum microstructures and preferably three gas-sensitive metal oxide layers are arranged to detect reducible and easily and hardly oxidizable gases.
Darüber hinaus umfasst die Vorrichtung zur Dichtheitsüberprüfung der In addition, the device for leak testing of the
Batterieeinzelzellen 2, 7 die Bindemittelfreisetzungseinheit 6, die ebenfalls innerhalb des Batteriegehäuses 3 angeordnet ist. Battery single cells 2, 7, the binder release unit 6, which is also disposed within the battery case 3.
Die Bindemittelfreisetzungseinheit 6 umfasst einen Behälter 6.1 , in dem das Bindemittel 9 beispielsweise in Form eines flüssigen Absorbers für organische flüssige Substanzen gespeichert ist. The binder release unit 6 comprises a container 6.1, in which the binder 9 is stored, for example in the form of a liquid absorber for organic liquid substances.
Alternativ zur Verwendung des Behälters 6.1 kann auch eine Kassette oder eine andere Vorrichtung zur Speicherung des Bindemittels 9 vorgesehen sein. Alternatively to the use of the container 6.1, a cassette or other device for storing the binder 9 may also be provided.
Der Behälter 6.1 weist eine mittels eines Freisetzungsmechanismus 6.2 verschließbare Öffnung auf, wobei an der Öffnung ein Ventil 6.3 angeordnet ist. Das Ventil 6.3 wird mittels des Freisetzungsmechanismus 6.2, welcher pyrotechnisch, elektrisch und/oder elektromagnetisch auslösbar ist, geöffnet. Dadurch wird das Bindemittel 9 freigesetzt und strömt aus dem Behälter 6.1 in das Batteriegehäuse 3. Bei der elektrischen Auslösung kann vorgesehen sein, dass Sollbruchstellen, beispielsweise am Behälter 6.1 oder einem Leitungsabschnitt durchschmolzen werden und somit die Öffnung zum Freisetzen des Bindemittels 9 freigegeben wird. The container 6.1 has a closable by means of a release mechanism 6.2 opening, wherein at the opening a valve 6.3 is arranged. The valve 6.3 is opened by means of the release mechanism 6.2, which can be triggered pyrotechnically, electrically and / or electromagnetically. As a result, the binder 9 is released and flows from the container 6.1 in the battery case 3. In the electrical release can be provided that predetermined breaking points, for example, are melted through the container 6.1 or a line section and thus the opening for releasing the binder 9 is released.
Möglich ist auch, dass zusätzlich oder anstelle des Ventils 6.3 eine Düse, ein so genannter Ventilsteller oder eine andere verschließbare Vorrichtung an dem Behälter 6.1 angeordnet ist. It is also possible that in addition to or instead of the valve 6.3, a nozzle, a so-called valve actuator or other closable device is arranged on the container 6.1.
Vorzugsweise sind der Behälter 6.1 und der Freisetzungsmechanismus 6.2 mit der Auswerteeinheit 5 der Batterieüberwachungseinheit verbunden. Preferably, the container 6.1 and the release mechanism 6.2 are connected to the evaluation unit 5 of the battery monitoring unit.
Im Betrieb sowie im Nichtbetrieb der Batterie 1 wird mittels der als Metalloxidsensoren ausgeführten Erfassungseinheiten 4 eine Gaskonzentration innerhalb des During operation and during non-operation of the battery 1, by means of the detection units 4 designed as metal oxide sensors, a gas concentration within the
Batteriegehäuses 3 erfasst. Die undichte Batterieeinzelzelle 7 weist eine Leckage auf, durch welche leichtflüchtige Lösungsmittelkomponenten eines Elektrolyts 10 der Batterieeinzelzelle 7 verdampfen. Darüber hinaus kann sich durch einen in der Batterieeinzelzelle 2 vorherrschenden unzulässigen Innendruck, beispielsweise durch einen inneren Kurzschluss hervorgerufen, eine mit einem Verschlusselement 11 verschlossene Berstöffnung 2.3 öffnen, wie in der Figur 5 näher dargestellt ist. Mittels des Öffnens der Berstöffnung 2.3 kann der Druck kontrolliert aus dem Zellgehäuse 2.1 entweichen, ohne dass das Zellgehäuse 2.1 birst. Ist die Berstöffnung 2.3 nicht mehr verschlossen, kann Elektrolyt 10 aus dem Battery housing 3 detected. The leaking battery single cell 7 has a leakage, through which volatile solvent components of an electrolyte 10 of the battery single cell 7 evaporate. In addition, caused by a prevailing in the single battery cell 2 inadmissible internal pressure, for example, caused by an internal short circuit, a closed with a closure element 11 burst opening 2.3 open, as shown in detail in Figure 5. By means of the opening of the burst opening 2.3, the pressure can be controlled to escape from the cell housing 2.1 without the cell housing 2.1 bursting. If the bursting opening 2.3 is no longer closed, electrolyte 10 can be removed from the
Zellgehäuse 2.1 austreten und eine Gefahr für Personen im Umfeld der Batterie 1 darstellen. Bei Austreten des Elektrolyts 10 verdampfen die leichtflüchtigen Cell housing 2.1 emerge and pose a danger to persons in the vicinity of the battery 1. Upon leakage of the electrolyte 10 evaporate the volatile
Lösungsmittelkomponenten, wobei diese von den Erfassungseinheiten 4 erfasst werden. Solvent components, which are detected by the detection units 4.
Kontaktieren die leichtflüchtigen Lösungsmittelkomponenten des Elektrolyts 10 mit den an der Oberseite des Batteriegehäuses 3 angeordneten Erfassungseinheiten 4 in Form der Metalloxidsensoren, ändert sich die Leitfähigkeit der gassensitiven Metalloxidschichten, so dass eine Gaskonzentration erfassbar ist. D. h. jede der Erfassungseinheiten 4 erfasst die Gaskonzentration im Bereich ihrer Detektionsfläche. When the volatile solvent components of the electrolyte 10 contact the detection units 4 in the form of the metal oxide sensors arranged on the upper side of the battery case 3, the conductivity of the gas-sensitive metal oxide layers changes, so that a gas concentration can be detected. Ie. Each of the detection units 4 detects the gas concentration in the area of its detection surface.
Die erfassten Signale jeder Erfassungseinheit 4 werden der Auswerteeinheit 5 zugeführt und mit hinterlegten Schwellwerten ST bis S3 in Bezug auf die Gaskonzentration verglichen. The detected signals of each detection unit 4 are supplied to the evaluation unit 5 and compared with stored threshold values S T to S 3 with respect to the gas concentration.
Überschreitet die erfasste Gaskonzentration einen hinterlegten ersten Schwellwert S^ werden bzw. wird mittels einer mit der Auswerteeinheit 5 gekoppelten, nicht gezeigten Ausgabeeinheit ein erstes Steuersignal erzeugt, mittels dessen eine Ausgabe eines optischen, eines akustischen und/oder eines haptischen Warnsignals auslösbar ist. If the detected gas concentration exceeds a stored first threshold value S 1, a first control signal is generated by means of an output unit, not shown, coupled to the evaluation unit 5, by means of which an output of an optical, an acoustic and / or a haptic warning signal can be triggered.
Ist die Batterie 3 und somit die Vorrichtung zur Dichtheitsüberprüfung der Is the battery 3 and thus the device for leak detection of
Batterieeinzelzellen 2 in einem Fahrzeug angeordnet, so wird das optische Warnsignal bevorzugt mittels mindestens eines in einer Instrumententafel angeordneten Battery individual cells 2 arranged in a vehicle, the optical warning signal is preferably arranged by means of at least one in an instrument panel
ansteuerbaren Leuchtmittels ausgegeben. controllable light source output.
Das akustische Warnsignal wird vorzugsweise über im Fahrzeug angeordnete The acoustic warning signal is preferably located above the vehicle
Lautsprecher ausgegeben, wobei als haptisches Warnsignal beispielsweise ein Lenkrad oder ein Sitz des Fahrzeugs vibrieren kann. Mittels der Ausgabe des Warnsignals wird der Fahrer über einen Defekt der Batterie 1 in Kenntnis gesetzt. Issued speaker, which can vibrate as a haptic warning signal, for example, a steering wheel or a seat of the vehicle. By means of the output of the warning signal, the driver is notified of a defect in the battery 1.
Überschreitet die erfasste Gaskonzentration einer der Erfassungseinheiten 4 einen in der Auswerteeinheit 5 hinterlegten zweiten Schwellwert S2, wird mittels der Auswerteeinheit 5 ein zweites Steuersignal erzeugt, welches der Batterieüberwachungseinheit zugeführt wird. Mittels des zweiten Steuersignals wird die Batterie 1 mittels der If the detected gas concentration of one of the detection units 4 exceeds a second threshold value S 2 stored in the evaluation unit 5, a second control signal is generated by means of the evaluation unit 5, which is supplied to the battery monitoring unit. By means of the second control signal, the battery 1 by means of
Batterieüberwachungseinheit automatisch abgeschaltet, um eine Gefährdung von Battery monitoring unit automatically shut off to a risk of
Personen im Fahrzeug und in unmittelbarer Umgebung zum Fahrzeug weitgehend auszuschließen. Möglich ist, dass ein elektrischer Betrieb der Batterie 1 mittels Persons in the vehicle and in the immediate vicinity of the vehicle largely excluded. It is possible that an electrical operation of the battery 1 by means of
automatischen Öffnens von Schützen unterbrochen wird. automatic opening of contactors is interrupted.
Vorzugsweise wird der Fahrer des Fahrzeugs innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer vor dem Abschalten der Batterie 1 beispielsweise mittels eines weiteren akustischen und/oder optischen und/oder haptischen Warnsignals über den bevorstehenden Preferably, the driver of the vehicle within a predetermined period of time before switching off the battery 1, for example by means of another acoustic and / or optical and / or haptic warning signal about the upcoming
Abschaltvorgang informiert. Dadurch ist es möglich, das Fahrzeug an einer geeigneten Stelle, beispielsweise auf einem Seitenstreifen abzustellen, ohne weitere Shut down informed. This makes it possible to park the vehicle at a suitable location, for example on a side strip, without further
Verkehrsteilnehmer zu behindern oder sogar zu gefährden. Obstructing or even endangering road users.
Wird die Batterie 1 anschließend mittels eines geeigneten Personals überprüft, ist es möglich, die Auswerteeinheit 5 über eine an der Batterieüberwachungseinheit If the battery 1 is subsequently checked by means of a suitable personnel, it is possible for the evaluation unit 5 to be connected to the battery monitoring unit
angeordnete Diagnoseschnittstelle oder über ein Dockingsystem auszulesen. Da in der Auswerteeinheit 5 die einzelnen erfassten Gaskonzentrationen jeder Erfassungseinheit 4 gespeichert und auslesbar sind, kann anhand der erfassten Gaskonzentrationen ermittelt werden, wo sich die undichte Batterieeinzelzelle 7 innerhalb des Batteriegehäuses 3 befindet. D. h. wenn eine der Erfassungseinheiten 4 eine Gaskonzentration erfasst, die einen höheren Wert als andere erfasste Gaskonzentrationen aufweist, so ist die arranged diagnostic interface or via a docking system. Since the individual detected gas concentrations of each detection unit 4 are stored and readable in the evaluation unit 5, it can be determined on the basis of the detected gas concentrations where the leaking single battery cell 7 is located within the battery housing 3. Ie. if one of the detection units 4 detects a gas concentration having a higher value than other detected gas concentrations, then
Wahrscheinlichkeit, dass sich die undichte Batterieeinzelzelle 7 im Detektionsbereich dieser Erfassungseinheit 4 befindet, vergleichsweise hoch. Die undichte Likelihood that the leaking battery single cell 7 is in the detection range of this detection unit 4, comparatively high. The leaking
Batterieeinzelzelle 7 kann mittels einer unversehrten Batterieeinzelzelle 2 ausgetauscht und die Batterie 1 wieder in Betrieb genommen werden. Single battery cell 7 can be replaced by means of an intact battery single cell 2 and the battery 1 can be put back into operation.
Wird mittels einer der Erfassungseinheiten 4 eine Gaskonzentration erfasst, die einen hinterlegten dritten Schwellwert S3 überschreitet, wird ein drittes Steuersignal erzeugt und dem Freisetzungsmechanismus 6.2 der Bindemittelfreisetzungseinheit 6 zugeführt. Mittels des dritten Steuersignals wird die Bindemittelfreisetzungseinheit 6 automatisch ausgelöst. Das Ventil 6.3 wird mittels des Freisetzungsmechanismus 6.2 geöffnet, so dass das Bindemittel 9 freigesetzt wird, sich in dem Batteriegehäuse 3 verteilt und ausgetretenes Elektrolyt 10 bindet. If a gas concentration which exceeds a stored third threshold value S 3 is detected by means of one of the detection units 4, a third control signal is generated and fed to the release mechanism 6.2 of the binder release unit 6. By means of the third control signal, the binder release unit 6 is triggered automatically. The valve 6.3 is opened by means of the release mechanism 6.2, so that the Binder 9 is released, distributed in the battery case 3 and leaked electrolyte 10 binds.
Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass mittels einer Anzahl der im In addition, it can be provided that by means of a number of in the
Batteriegehäuse 3 angeordneten Erfassungseinheiten 4 auch Verbrennungsgase, die beispielsweise bei einem Kabelbrand und/oder einem Elektronikbrand entstehen, detektiert werden. Z. B. werden als Verbrennungsgase Kohlenstoff monoxid, Battery housing 3 arranged detection units 4 and combustion gases that arise, for example, in a cable fire and / or an electronics fire are detected. For example, as combustion gases carbon monoxide,
Kohlenstoffdioxid und/oder Wasserstoff erfasst. Werden derartige Verbrennungsgase detektiert, wird vorzugsweise ein weiteres Steuersignal erzeugt und die Batterie 1 in einen sicheren Zustand, z. B. durch Abschalten des elektrischen Betriebs, versetzt. Carbon dioxide and / or hydrogen detected. If such combustion gases are detected, a further control signal is preferably generated and the battery 1 in a safe state, for. B. by switching off the electrical operation, offset.
Des Weiteren ist es mit der Vorrichtung möglich, entzündliche und explosive Furthermore, it is possible with the device, flammable and explosive
Gaszusammensetzungen im Batteriegehäuse 3 zu erfassen. Wird eine derartige To detect gas compositions in the battery case 3. Will such a
Gaszusammensetzung erfasst, wird mittels der Ausgabeeinheit zumindest ein Warnsignal ausgegeben und bevorzugt die Batterie 1 abgeschaltet. Detected gas composition, at least one warning signal is output by means of the output unit and preferably the battery 1 is turned off.
In Figur 2 ist eine alternative Ausführungsform der Vorrichtung zur Dichtheitsüberprüfung der Batterieeinzelzellen 2 der Batterie 1 dargestellt. FIG. 2 shows an alternative embodiment of the device for checking the tightness of the battery individual cells 2 of the battery 1.
Dabei umfasst die Vorrichtung eine in dem Batteriegehäuse 3 angeordnete In this case, the device comprises a disposed in the battery case 3
Erfassungseinheit 4, mittels der eine Gaskonzentration erfasst wird. Die Detection unit 4, by means of which a gas concentration is detected. The
Erfassungseinheit 4 ist mit der Auswerteeinheit 5 verbunden, die erfasste Signale auswertet und bei Überschreiten zumindest einer der hinterlegten Schwellwerte S^ S2 die entsprechende Maßnahme mittels eines erzeugten Steuersignals einleitet. Die Detection unit 4 is connected to the evaluation unit 5, which evaluates detected signals and, when at least one of the stored threshold values S ^ S 2 is exceeded, initiates the corresponding measure by means of a generated control signal. The
Vorrichtung gemäß Figur 2 umfasst keine Bindemittelfreisetzungseinheit 6, so dass die Batterie 1 bei entsprechend erfasster Gaskonzentration besonders bevorzugt The device according to FIG. 2 does not comprise a binder release unit 6, so that the battery 1 is particularly preferred when the gas concentration is detected accordingly
automatisch abgeschaltet wird. is switched off automatically.
Figur 3 zeigt eine Draufsicht von sechs seriell miteinander verschalteten FIG. 3 shows a plan view of six serially interconnected
Batterieeinzelzellen 2, wobei jeweils ein Pol 8 negativer Polarität mit einem Pol 8 positiver Polarität einer weiteren Batterieeinzelzelle 2 verbunden ist. Battery individual cells 2, wherein in each case one pole 8 of negative polarity is connected to a pole 8 of positive polarity of another battery single cell 2.
An zwei randseitig nebeneinander angeordneten Batterieeinzelzellen 2 ist jeweils ein serieller Anschluss 12 einer Polarität zum Abgreifen der erzeugten Spannung On two edge side by side arranged battery single cells 2 each have a serial port 12 of a polarity for tapping the voltage generated
angeordnet, wobei an den seriellen Anschlüssen 12 ein elektrischer Verbraucher 13 angeordnet ist und somit mit elektrischer Energie versorgt wird. Auf dem Zelldeckel 2.2 einer jeweiligen Batterieeinzelzelle 2 ist eine Erfassungseinheit 4 in Form eines Metalloxidsensors angeordnet. Die Erfassungseinheiten 4 der arranged, wherein at the serial terminals 12, an electrical load 13 is arranged and is thus supplied with electrical energy. On the cell cover 2.2 of a respective battery single cell 2, a detection unit 4 is arranged in the form of a metal oxide sensor. The detection units 4 of
Batterieeinzelzellen 2 sind vorzugsweise über einen Datenbus mit der Auswerteeinheit 5 verbunden. Dabei können die Erfassungseinheiten 4 auf dem Zelldeckel 2.2 zusätzlich oder alternativ zu den an der Oberseite des Batteriegehäuses 3 angeordneten Single battery cells 2 are preferably connected to the evaluation unit 5 via a data bus. In this case, the detection units 4 can be arranged on the cell cover 2.2 additionally or alternatively to those on the upper side of the battery housing 3
Erfassungseinheiten 4 vorgesehen sein. Detection units 4 may be provided.
Figur 4 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt eines Zellkopfes der Batterieeinzelzelle 2 mit Erfassungseinheit 4. FIG. 4 shows an enlarged section of a cell head of the single battery cell 2 with detection unit 4.
In den Zelldeckel 2.2 ist eine Öffnung eingebracht, in welcher die Erfassungseinheit 4 in Form eines Metalloxidsensors angeordnet ist. Eine Detektionsfläche der In the cell cover 2.2, an opening is introduced, in which the detection unit 4 is arranged in the form of a metal oxide sensor. A detection surface of the
Erfassungseinheit 4 befindet sich dabei innerhalb des Zellgehäuses 2.1 , wobei die Detektionsfläche in einen Freiraum 14 zum Ausgleich eines Überdrucks hineinragt. Detection unit 4 is located within the cell housing 2.1, wherein the detection surface protrudes into a free space 14 to compensate for an overpressure.
Beispielsweise entsteht der Überdruck in der Batterieeinzelzelle 2 aufgrund einer in dem Zellgehäuse 2.1 bei Laden und Entladen der Batterieeinzelzelle 2 entstehenden Wärme. Zusätzlich kann ein Überdruckventil am Zelldeckel 2.2 angeordnet sein, welches strömungstechnisch sowohl mit dem Freiraum 14 als auch mit einer Umgebung der Batterieeinzelzelle 2 verbunden ist. Reicht der Freiraum 14 zum Ausgleich des in dem Zellgehäuse 2.1 vorherrschenden Überdrucks nicht aus, d. h. erhöht sich der Überdruck für das Zellgehäuse 2.1 unzulässig, öffnet sich das Überdruckventil, so dass der For example, the overpressure in the single battery cell 2 arises due to heat generated in the cell housing 2.1 during charging and discharging of the single battery cell 2. In addition, a pressure relief valve may be arranged on the cell cover 2.2, which is fluidically connected both to the free space 14 and to an environment of the single battery cell 2. Is the free space 14 to compensate for the prevailing in the cell housing 2.1 overpressure is not sufficient, d. H. increases the pressure for the cell case 2.1 inadmissible, opens the pressure relief valve, so that the
Überdruck abgebaut wird. Overpressure is reduced.
Darüber hinaus befinden sich im Zellkopf der Batterieeinzelzelle 2 Abstandselemente 15, welche beispielsweise bei einer Deformation des Zellgehäuses 2.1 verhindern, dass der Elektrodenwickel mit dem Zelldeckel 2.2 kontaktiert. Treten Zelldeckel 2.2 und In addition, located in the cell head of the battery single cell 2 spacer elements 15, which prevent, for example, in a deformation of the cell housing 2.1 that contacts the electrode coil with the cell cover 2.2. Kicking cell lids 2.2 and
Elektrodenwickel in Kontakt, so kann ein Kurzschluss innerhalb des Zellgehäuses 2.1 auftreten. Darüber hinaus dienen die Abstandselemente 15 dazu, dass ein Volumen des Freiraumes 14 zwischen dem Elektrodenwickel und dem Zelldeckel 2.2 vorgegeben ist. Electrode winding in contact, so a short circuit within the cell housing 2.1 occur. In addition, the spacer elements 15 serve to ensure that a volume of the free space 14 between the electrode coil and the cell cover 2.2 is specified.
Kann der in dem Zellgehäuse 2.1 vorherrschende Überdruck mittels des Freiraumes 14 und mittels des Überdruckventils nicht abgebaut werden, besteht die Gefahr, dass die Batterieeinzelzelle 2 birst, also das Zellgehäuse 2.1 plötzlich versagt. Beispielsweise kann das Zellgehäuse 2.1 dabei aufgrund des vorherrschenden Überdrucks zerreißen. Um zu vermeiden, dass das Zellgehäuse 2.1 unkontrolliert birst, ist die Berstöffnung 2.3 vorgesehen. Die Berstöffnung 2.3 ist mit dem Verschlusselement 11 , z. B. einer If the overpressure prevailing in the cell housing 2.1 can not be reduced by means of the free space 14 and by means of the pressure relief valve, there is a risk that the single cell cell 2 will burst, that is to say the cell housing 2.1 will suddenly fail. For example, the cell housing 2.1 can rupture due to the prevailing overpressure. In order to avoid that the cell housing bursts 2.1 uncontrolled, the bursting opening 2.3 is provided. The burst opening 2.3 is connected to the closure element 11, z. B. one
Membran, verschlossen, wobei das Verschlusselement 11 derart ausgebildet ist, dass sich dieses bei einem bestimmten im Zellgehäuse 2.1 auftretenden Druck öffnet, so dass der Überdruck abgebaut wird, wie in Figur 5 näher dargestellt ist. Membrane, sealed, wherein the closure element 11 is formed such that it opens at a certain pressure occurring in the cell housing 2.1, so that the pressure is reduced, as shown in Figure 5 in more detail.
Die Erfassungseinheit 4 ist mit einer Steuereinheit 16 verbunden, welcher erfasste Signale zuführbar sind. The detection unit 4 is connected to a control unit 16, to which detected signals can be fed.
Die Detektionsfläche der Erfassungseinheit 4 ragt in den Freiraum 14 hinein, so dass eine sich in dem Freiraum 14 befindende Gaskonzentration erfasst wird. Dabei werden Stickoxide, Stickstoffmonoxid, Kohlenstoffmonoxid und/oder Kohlestoffdioxid als The detection surface of the detection unit 4 protrudes into the free space 14, so that a gas concentration located in the free space 14 is detected. In this case, nitrogen oxides, nitrogen monoxide, carbon monoxide and / or carbon dioxide as
Elektrolyt-Zersetzungssubstanzen von der Erfassungseinheit 4 erfasst. Die erfassten Signale werden der Steuereinheit 16 zugeführt und ausgewertet. Beispielsweise sind in der Steuereinheit 16 Schwellwerte hinterlegt, welche mit einem jeweiligen Anteil eines Gases in der erfassten Gaskonzentration verglichen werden. Anhand des Vergleiches wird ein Qualitätszustand der Batterieeinzelzelle 2 ermittelt. Zusätzlich oder alternativ kann auch ein Alterungszustand der Batterieeinzelzelle 2 anhand der erfassten Electrolyte decomposition substances detected by the detection unit 4. The detected signals are supplied to the control unit 16 and evaluated. For example, 16 threshold values are stored in the control unit, which are compared with a respective proportion of a gas in the detected gas concentration. Based on the comparison, a quality state of the battery single cell 2 is determined. Additionally or alternatively, also an aging state of the single battery cell 2 can be determined on the basis of the detected
Gaskonzentration ermittelt werden. Gas concentration can be determined.
Die Kenntnis über den Qualitätszustand und/oder den Alterungszustand der The knowledge about the quality condition and / or the aging condition of the
Batterieeinzelzelle 2 stellt einen wichtigen Faktor z. B. bei einem Tausch, bei einer stofflichen Verwertung und bei einer Entsorgung der Batterieeinzelzelle 2 dar. Battery single cell 2 represents an important factor z. B. in an exchange, in a recycling and disposal of the battery single cell 2.
Figur 5 zeigt einen Bodenbereich einer Batterieeinzelzelle 2 mit geöffneter FIG. 5 shows a bottom region of a single battery cell 2 with an open one
Berstöffnung 2.3. Elektrolyt 10 tritt durch die Berstöffnung 2.3 in Bezug auf das Burst opening 2.3. Electrolyte 10 passes through the burst opening 2.3 with respect to the
Zellgehäuse 2.1 nach außen, wobei das mittels der Bindemittelfreisetzungseinheit 6 freigesetzte Bindemittel 9 das Elektrolyt 10 bindet. Bezugszeichenliste Cell housing 2.1 to the outside, wherein the released by means of the binder release unit 6 binder 9 binds the electrolyte 10. LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Batterie 1 battery
2 Batterieeinzelzelle  2 single battery cells
2.1 Zellgehäuse  2.1 cell housing
2.2 Zelldeckel  2.2 Cell Lid
2.3 Berstöffnung  2.3 Burst opening
3 Batteriegehäuse  3 battery case
4 Erfassungseinheit  4 detection unit
5 Auswerteeinheit  5 evaluation unit
6 Bindemittelfreisetzungseinheit  6 binder release unit
6.1 Druckbehälter  6.1 pressure vessel
6.2 Freisetzungsmechanismus  6.2 Release mechanism
6.3 Ventil  6.3 Valve
7 undichte Batterieeinzelzelle  7 leaking battery single cells
8 Pol  8 pol
9 Bindemittel  9 binder
10 Elektrolyt  10 electrolyte
11 Verschlusselement  11 closure element
12 serieller Anschluss  12 serial port
13 elektrischer Verbraucher  13 electrical consumers
14 Freiraum  14 free space
15 Abstandselement  15 spacer element
16 Steuereinheit  16 control unit
Si erster Schwellwert Si first threshold
s2 zweiter Schwellwert s 2 second threshold
s3 dritter Schwellwert s 3 third threshold

Claims

Patentansprüche  claims
1. Vorrichtung zur Dichtheitsüberprüfung eines elektrochemischen Energiespeichers, welcher als Batterieeinzelzelle (2) oder als Batterie (1 ) mit einer Mehrzahl von parallel und/oder seriell miteinander verschalteten Batterieeinzelzellen (2) ausgebildet ist, wobei mindestens eine Erfassungseinheit (4) vorgesehen ist, mittels welcher eine Gaskonzentration in einem Gehäuse erfassbar ist, 1. A device for leak detection of an electrochemical energy storage, which is designed as a single battery cell (2) or as a battery (1) with a plurality of parallel and / or serially interconnected battery individual cells (2), wherein at least one detection unit (4) is provided by means which a gas concentration can be detected in a housing,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
das Gehäuse (2.1 , 3) verschließbar ist und die Erfassungseinheit (4) ein  the housing (2.1, 3) is closable and the detection unit (4) a
Metalloxidsensor ist, welcher mit einer Auswerteeinheit (5) verbunden ist und dass in Abhängigkeit der erfassten Gaskonzentration mittels der Auswerteeinheit (5) ein Steuersignal zur Auslösung einer Bindemittelfreisetzungseinheit (6) automatisch erzeugbar ist.  Metal oxide sensor is, which is connected to an evaluation unit (5) and that depending on the detected gas concentration by means of the evaluation unit (5), a control signal for triggering a binder release unit (6) is automatically generated.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , 2. Apparatus according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Bindemittelfreisetzungseinheit (6) in dem Gehäuse, das als Batteriegehäuse (3) ausgebildet ist, angeordnet ist.  the binder release unit (6) is disposed in the housing formed as a battery case (3).
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, 3. Apparatus according to claim 1 or 2,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Bindemittelfreisetzungseinheit (6) einen Behälter (6.1 ) mit einer verschließbaren Öffnung aufweist.  the binder release unit (6) has a container (6.1) with a closable opening.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 4. Device according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit der erfassten Gaskonzentration mittels der Auswerteeinheit (5) ein Steuersignal zur Ausgabe eines Warnsignals automatisch erzeugbar ist, wobei eine Ausgabeeinheit zur Ausgabe eines optischen, akustischen und/oder haptischen Warnsignals vorgesehen ist. characterized in that Depending on the detected gas concentration by means of the evaluation unit (5), a control signal for outputting a warning signal is automatically generated, wherein an output unit is provided for outputting an optical, acoustic and / or haptic warning signal.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, Device according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
in Abhängigkeit der erfassten Gaskonzentration mittels der Auswerteeinheit (5) ein Steuersignal zur Abschaltung des elektrochemischen Energiespeichers automatisch erzeugbar ist. Depending on the detected gas concentration by means of the evaluation unit (5), a control signal for switching off the electrochemical energy storage device is automatically generated.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, Device according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
bei Anordnung einer Mehrzahl von elektrochemischen Energiespeichern jedem Energiespeicher jeweils eine Erfassungseinheit (4) zugeordnet ist. when arranging a plurality of electrochemical energy stores, each energy store is assigned a respective detection unit (4).
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, Device according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Erfassungseinheit (4) in einem Innenraum des Batteriegehäuses (3) an und/oder in der Batterieeinzelzelle (3) angeordnet ist. the detection unit (4) in an interior of the battery case (3) and / or in the single battery cell (3) is arranged.
Verfahren zur Dichtheitsüberprüfung eines elektrochemischen Energiespeichers, welcher als Batterieeinzelzelle (2) oder als Batterie (1 ) mit einer Mehrzahl von parallel und/oder seriell miteinander verschalteten Batterieeinzelzellen (2) ausgebildet ist, wobei mittels mindestens einer Erfassungseinheit (4) eine Method for checking the tightness of an electrochemical energy store, which is designed as a single battery cell (2) or battery (1) with a plurality of parallel and / or serially interconnected battery individual cells (2), wherein by means of at least one detection unit (4)
Gaskonzentration in einem Gehäuse erfasst wird, Gas concentration is detected in a housing,
wobei das Gehäuse verschlossen wird und wobei in dem Gehäuse (2.1 , 3) mittels eines Metalloxidsensors als Erfassungseinheit (4) die Gaskonzentration erfasst wird und das erfasste Signale einer Auswerteeinheit (5) zugeführt werden, wobei in Abhängigkeit der erfassten Gaskonzentration ein Steuersignal zur Abschaltung des elektrochemischen Energiespeichers und/oder zur Auslösung einer wherein the housing is closed and wherein in the housing (2.1, 3) by means of a metal oxide sensor as a detection unit (4), the gas concentration is detected and the detected signals are fed to an evaluation unit (5), wherein depending on the detected gas concentration, a control signal for switching off electrochemical energy storage and / or to trigger a
Bindemittelfreisetzungseinheit (6) und/oder zur Ausgabe eines Warnsignals erzeugt wird, Binder release unit (6) and / or generates a warning signal is generated,
dadurch gekennzeichnet, dass bei Anordnung einer Mehrzahl von elektrochemischen Energiespeichern jedem Energiespeicher jeweils eine Erfassungseinheit (4) zugeordnet wird. characterized in that When arranging a plurality of electrochemical energy storage each energy storage device is assigned a respective detection unit (4).
9. Verfahren nach Anspruch 8, 9. The method according to claim 8,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
bei einem in einem Fahrzeug angeordneten elektrochemischen Energiespeicher die Gaskonzentration fortlaufend erfasst wird.  in a arranged in a vehicle electrochemical energy storage, the gas concentration is detected continuously.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, 10. The method according to claim 8 or 9,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
mittels der Erfassungseinheit (4) leichtflüchtige Lösungsmittelbestandteile eines Elektrolyts (10) erfasst werden.  by means of the detection unit (4) volatile components of an electrolyte (10) are detected.
EP12716237.8A 2011-04-08 2012-04-04 Device and method for checking the leak-tightness of an electrochemical energy accumulator Withdrawn EP2695228A2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011016527A DE102011016527A1 (en) 2011-04-08 2011-04-08 Apparatus and method for leak detection of an electrochemical energy storage device
PCT/EP2012/001487 WO2012136357A2 (en) 2011-04-08 2012-04-04 Device and method for checking the leak-tightness of an electrochemical energy accumulator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP2695228A2 true EP2695228A2 (en) 2014-02-12

Family

ID=46001120

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP12716237.8A Withdrawn EP2695228A2 (en) 2011-04-08 2012-04-04 Device and method for checking the leak-tightness of an electrochemical energy accumulator

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20140038006A1 (en)
EP (1) EP2695228A2 (en)
JP (1) JP2014512004A (en)
CN (1) CN103460471A (en)
DE (1) DE102011016527A1 (en)
WO (1) WO2012136357A2 (en)

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012207152A1 (en) * 2012-04-30 2013-10-31 Robert Bosch Gmbh Method and device for triggering at least one safety function in the presence of a safety-critical state of an electrochemical energy store and electrochemical energy storage system
DE102014015852B4 (en) 2014-10-25 2019-02-14 Audi Ag Intelligent tank and / or recharge advice
WO2016142036A1 (en) * 2015-03-11 2016-09-15 Ssb Wind Systems Gmbh & Co. Kg Emergency power supply device for an actuator of a rotor blade adjusting system of a wind turbine
WO2016160703A1 (en) 2015-03-27 2016-10-06 Harrup Mason K All-inorganic solvents for electrolytes
KR101942908B1 (en) * 2015-09-14 2019-04-17 주식회사 엘지화학 System and method for detecting battery swelling
CN105733339A (en) * 2016-02-03 2016-07-06 郑州宇通客车股份有限公司 Thermal decomposition material, clad material for power system and power system
CN107123769B (en) * 2016-02-25 2019-09-13 比亚迪股份有限公司 Single battery, battery modules, battery pack and electric car
TWI733775B (en) 2016-03-16 2021-07-21 澳門商創科（澳門離岸商業服務）有限公司 Power tool battery pack with wireless communication
US10707531B1 (en) 2016-09-27 2020-07-07 New Dominion Enterprises Inc. All-inorganic solvents for electrolytes
KR102179683B1 (en) * 2016-10-25 2020-11-17 주식회사 엘지화학 Method Capable of Easily Checking Defect of Battery Pack
CN108627305B (en) * 2017-03-23 2020-05-29 青岛海尔空调器有限总公司 Air conditioning system and method for detecting air conditioning system tightness
DE102018211162A1 (en) * 2018-07-06 2020-01-09 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Vehicle with a high-voltage battery and method for generating an acoustic warning signal
CN110873626A (en) * 2018-08-29 2020-03-10 领凡新能源科技(北京)有限公司 Sealing performance detection equipment and method
CN109900431A (en) * 2018-11-13 2019-06-18 阿里巴巴集团控股有限公司 The detection method and device of container state, electronic equipment
CN112117402A (en) * 2019-06-20 2020-12-22 南京德朔实业有限公司 Battery pack and method for manufacturing same
SE544643C2 (en) * 2019-11-08 2022-10-04 Northvolt Ab Arrangement and method for detecting malfunction in a battery
CN111547487A (en) * 2020-03-23 2020-08-18 江苏长电科技股份有限公司 Punching machine table for detecting missing of material pipe and preventing fool and control method thereof
EP4148848A1 (en) * 2021-09-10 2023-03-15 Tofwerk AG Method and apparatus for detecting one or more leaks in a battery enclosure of a battery
JP7533493B2 (en) 2022-01-20 2024-08-14 トヨタ自動車株式会社 Secondary battery control device and secondary battery control system
WO2023173045A1 (en) * 2022-03-10 2023-09-14 Lyten, Inc. Battery safety system for detecting analytes
CN114887912B (en) * 2022-05-05 2024-01-09 湖南金凯循环科技股份有限公司 Lithium battery cover plate testing device with leakage detection qualified product output function

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3826262A1 (en) * 1988-08-02 1990-02-08 Siemens Ag Measurement arrangement and method for measuring and controlling the charge level of an accumulator which develops gases during the charging process
GB2286680A (en) * 1994-01-31 1995-08-23 Eveready Battery Inc Gas safety indicating device
EP1841002A1 (en) * 2006-03-31 2007-10-03 Sony Deutschland Gmbh Battery leakage detection system
DE102009028271A1 (en) * 2009-08-06 2011-02-10 Robert Bosch Gmbh Protection device for a test facility

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3125198B2 (en) * 1991-12-04 2001-01-15 本田技研工業株式会社 Battery temperature control device for electric vehicle
JPH06290812A (en) * 1993-03-30 1994-10-18 Nippondenso Co Ltd Chemical battery with safety mechanism
JP3297772B2 (en) * 1994-02-14 2002-07-02 ソニー株式会社 Non-aqueous electrolyte secondary battery and power supply
JP3276288B2 (en) * 1996-03-19 2002-04-22 勝夫 江原 Method and apparatus for detecting leakage from lithium battery
JPH09274936A (en) * 1996-04-03 1997-10-21 Toshiba Battery Co Ltd Air cell
JP2001332237A (en) * 2000-05-19 2001-11-30 Shikoku Electric Power Co Inc Battery device
JP2005322471A (en) * 2004-05-07 2005-11-17 Toyota Motor Corp Detection device for detecting defect state of battery safety valve, and battery and assembled battery having detection device
JP5098197B2 (en) * 2006-03-27 2012-12-12 株式会社デンソー Storage element module
JP5261884B2 (en) * 2006-03-28 2013-08-14 大日本印刷株式会社 Lithium ion battery
ITMI20071147A1 (en) * 2007-06-05 2008-12-06 Getters Spa RECHARGEABLE LITHIUM BATTERIES INCLUDING VEHICLES FOR THE ABSORPTION OF HARMFUL SUBSTANCES
JP2009043592A (en) * 2007-08-09 2009-02-26 Toshiba Corp Battery module
JP5181743B2 (en) * 2008-03-11 2013-04-10 パナソニック株式会社 Power supply equipment and electronic equipment using it
JP4582205B2 (en) * 2008-06-12 2010-11-17 トヨタ自動車株式会社 Electric vehicle
DE102008043789A1 (en) * 2008-11-17 2010-05-20 Robert Bosch Gmbh battery module
DE102009027177A1 (en) * 2009-06-25 2010-12-30 SB LiMotive Company Ltd., Suwon Warning system for battery systems
DE102009035908A1 (en) * 2009-08-03 2011-02-10 Robert Bosch Gmbh Method for controlling and / or preventing a fire of lithium-ion cells and lithium-ion polymer cells
DE102009028276A1 (en) * 2009-08-06 2011-02-10 Robert Bosch Gmbh Protection device for a test facility
EP2476159A4 (en) * 2009-09-09 2013-12-25 Panacis Inc Sensor system and method to prevent battery flaming in overcharge
JP5414432B2 (en) * 2009-09-09 2014-02-12 株式会社半導体エネルギー研究所 Power storage system
DE102009058783A1 (en) * 2009-12-18 2011-06-22 Continental Automotive GmbH, 30165 Energy storage device
CN102934278B (en) * 2010-09-02 2015-10-14 株式会社杰士汤浅国际 Battery and battery system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3826262A1 (en) * 1988-08-02 1990-02-08 Siemens Ag Measurement arrangement and method for measuring and controlling the charge level of an accumulator which develops gases during the charging process
GB2286680A (en) * 1994-01-31 1995-08-23 Eveready Battery Inc Gas safety indicating device
EP1841002A1 (en) * 2006-03-31 2007-10-03 Sony Deutschland Gmbh Battery leakage detection system
DE102009028271A1 (en) * 2009-08-06 2011-02-10 Robert Bosch Gmbh Protection device for a test facility

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of WO2012136357A2 *

Also Published As

Publication number Publication date
JP2014512004A (en) 2014-05-19
WO2012136357A2 (en) 2012-10-11
CN103460471A (en) 2013-12-18
WO2012136357A3 (en) 2013-01-03
DE102011016527A1 (en) 2012-10-11
US20140038006A1 (en) 2014-02-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2695228A2 (en) Device and method for checking the leak-tightness of an electrochemical energy accumulator
EP2850671B1 (en) Galvanic element with covering film, electrochemical storage device, electrochemical storage system and method for determining a parameter of an electrochemical storage device
DE102011016526A1 (en) Device for testing leakage of e.g. lithium ion battery used as traction battery for hybrid vehicle during production of battery, has detecting units i.e. metal oxide sensors, arranged in housing and detecting gas concentration in housing
EP2368289A1 (en) Method and device for protecting a lithium ion battery in a vehicle
DE102009058783A1 (en) Energy storage device
DE102008052284A1 (en) Electrical battery e.g. lithium-ion battery, for use in vehicle with hybrid drive, has sealing element at which predetermined breaking point is provided, where selective releasing of opening takes place in point during faulty condition
DE102012215883A1 (en) Energy storage e.g. lithium ion battery mounted in e.g. electric vehicle, has detection unit that is provided for detecting component located within housing or reaction product of component, during operation of energy storage
DE112009000073T5 (en) Battery and battery system
DE102015002069B4 (en) battery and motor vehicle
EP2718999A2 (en) Battery system and a motor vehicle having this battery system as well as a method for determining degassing of a storage cell of a battery system
WO2014048628A1 (en) System for degassing accumulators
DE102009035479A1 (en) Device for storing and supplying electrical traction energy in e.g. passenger car, has sensor arranged in region of battery for detecting acceleration and/or splicing of parameter of battery, and storage device storing data of sensor
DE102013006758A1 (en) Battery assembly and method of operating a battery assembly
DE102012021095A1 (en) Battery i.e. lithium-ion-battery, for vehicle e.g. electric vehicle, has inlet staying in fluid connection with inner area of housing, and evaluation device outputting command for opening control valve during exceeding of threshold value
DE102014006807A1 (en) Battery system with sensor device
DE102009058884A1 (en) Switching device for protecting lithium-ion-battery in power supply device to supply power to on-board electronic system in e.g. fuel-cell vehicle, during short-circuit, has diode inhibiting charging of battery when switch is opened
DE102008006920B4 (en) Safe electrical storage
DE102013210154B4 (en) Device for increasing safety when using battery systems
DE102014220947A1 (en) Transport and / or storage container for battery components
DE102021005751A1 (en) battery system
DE102013000867A1 (en) Retainer for battery/accumulator mounted in e.g. electric car, has wire that is arranged inside material of wall, and is connected to continuity checking device which checks interruption of wire
DE102020111464A1 (en) Method and arrangement for damage detection in high-voltage batteries of the accumulator type produced by assembly
DE102022203196B4 (en) Method for determining the functionality of a pressure sensor and battery arrangement
DE102011120879A1 (en) Method for operating battery e.g. traction battery of e.g. electric vehicle, involves releasing reaction substance in interior portion of individual cell of battery, by using battery monitoring unit
EP3154115A1 (en) Battery cell fault detection

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20130920

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
17Q First examination report despatched

Effective date: 20150528

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN WITHDRAWN

18W Application withdrawn

Effective date: 20151202