EP4483194A1 - Messsystem und -verfahren für die vermessung von energiezellen - Google Patents

Messsystem und -verfahren für die vermessung von energiezellen

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EP4483194A1
EP4483194A1 EP23704981.2A EP23704981A EP4483194A1 EP 4483194 A1 EP4483194 A1 EP 4483194A1 EP 23704981 A EP23704981 A EP 23704981A EP 4483194 A1 EP4483194 A1 EP 4483194A1
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EP
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measuring
energy
cells
cell
ohmic resistance
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Application number
EP23704981.2A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Johannes Müller
Christian Frédéric ADOLFF
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Koerber Technologies GmbH
Original Assignee
Koerber Technologies GmbH
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Publication date
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    • G01R31/385—Arrangements for measuring battery or accumulator variables
    • G01R31/3865—Arrangements for measuring battery or accumulator variables related to manufacture, e.g. testing after manufacture
    • G—PHYSICS
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    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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    • G01R31/389—Measuring internal impedance, internal conductance or related variables
    • G—PHYSICS
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    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R17/00—Measuring arrangements involving comparison with a reference value, e.g. bridge
    • G01R17/02—Arrangements in which the value to be measured is automatically compared with a reference value
    • G01R17/06—Automatic balancing arrangements
    • G—PHYSICS
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    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R17/00—Measuring arrangements involving comparison with a reference value, e.g. bridge
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    • G01R17/105—AC or DC measuring bridges for measuring impedance or resistance
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    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/26—Measuring inductance or capacitance; Measuring quality factor, e.g. by using the resonance method; Measuring loss factor; Measuring dielectric constants ; Measuring impedance or related variables
    • G01R27/2605—Measuring capacitance
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a measuring system for measuring energy cells according to the preamble of claim 1 and a measuring method according to the preamble of claim 5.
  • foreign bodies can be deposited between the individual layers (anode, separator and cathode) that make up the energy cell. This can, for example, destroy the separator layer when it is pressed together, which can lead to a short circuit in the individual cells and thus make them unusable.
  • Energy cells in particular battery cells, are regularly formed by a stack (stack) of mono cells.
  • stack stack of mono cells.
  • the detection of such a short-circuit before stacking the mono-cells is therefore of great importance, since a single defective mono-cell renders the entire stack or the battery cell unusable.
  • a short circuit can exist, for example, if the resistance deviates significantly from the typical insulation resistance of the monocell, for example if the resistance is less than a specified limit resistance.
  • the invention is based on the object of providing a measuring system and a measuring method which enable energy cells to be produced with greater process reliability and process speed.
  • the measuring system has an AC voltage measuring bridge or self-balancing measuring bridge (auto-balancing bridge) and is set up to measure the electrical capacitance C and/or the ohmic resistance R of an energy cell by means of a high-frequency measurement.
  • AC voltage measuring bridge or self-balancing measuring bridge auto-balancing bridge
  • high frequency basically means fields with a frequency below 100 MHz, in contrast to the microwave range.
  • the frequency is 0.5 kHz, for example, 1 kHz, for example, or 100 kHz, for example.
  • a high-frequency measurement is distinguished from a direct current measurement of an energy cell, in particular a battery cell, with a direct current measurement determining the resistance by charging and/or discharging the cell.
  • An AC voltage measuring bridge or self-balancing measuring bridge enables the energy cell, in particular a dry mono cell of a battery cell, to be measured quickly.
  • the measurement can be carried out at low currents and Voltages occur, which, among other things, enables simple EMC-compliant implementation. There is therefore also a low power requirement and the risk of contact for an operator is significantly reduced.
  • a compact design can be achieved in this way, which additionally simplifies the integration into a production process.
  • the proposed measuring system enables the capacity of a mono cell to be measured, so that in addition to checking for a short circuit, further information about the quality of the respective energy cell, in particular the respective mono cell, is available.
  • An AC voltage measuring bridge or auto-balancing bridge is a measuring circuit in which the current through a reference impedance is varied compared to the current through an element or energy cell to be measured until the sum of the two currents is 0. The adjustment usually takes place via a targeted change in amplitude and phase of the current flowing through the reference impedance. Finally, the complex impedance of the element to be measured or the energy cell can be calculated from the set amplitude and phase of the current through the reference impedance. If, for example, there is a parasitic short circuit (low parallel resistance), the angle to be set or the phase position and the amplitude of the control current will change significantly.
  • a short circuit ie a low ohmic resistance, can thus be detected by comparing the angle of the control current to be set with a limit value.
  • the energy cell to be measured can in particular be a mono cell of a Li battery.
  • the measuring system is particularly suitable for measuring dry mono cells of a battery, ie a mono cell that has not yet been filled with electrolyte liquid.
  • the mono cell is primarily capacitive, so the reference impedance should also be capacitive.
  • the measuring electronics in particular the AC voltage measuring bridge or also the self-balancing measuring bridge (auto-balancing bridge), is preferably adapted to the capacity of the energy cell, in particular the mono cell, which can be comparatively large.
  • the measuring system is set up to measure energy cells in a continuous product stream of energy cells. In this way, an online quality check can be implemented that does not reduce the production speed.
  • the measuring system has a drum, with the measuring system being set up to measure energy cells conveyed on the drum.
  • the energy cell in particular the mono cell
  • the measuring system can be measured while it is being conveyed on the drum, so that an online process control can be carried out for each energy cell, in particular each mono cell, in a manufacturing process without negatively affecting the process speed.
  • the measuring system has a conveyor belt, with the measuring system being set up to measure energy cells conveyed on the conveyor belt. This results in comparable advantages in terms of ensuring process quality and, at the same time, at high process speeds. ability.
  • a measuring method for measuring energy cells preferably battery cells, in particular mono cells, is proposed, the energy cell being measured using an auto-balancing bridge method with regard to electrical capacitance C and/or ohmic resistance R .
  • the energy cell can be measured very quickly using the measuring method, so that every energy cell, in particular every mono cell, can be measured in a production process without the process speed being adversely affected as a result. Determining the capacity provides information about the quality of the mono cell and the production.
  • the energy cells are preferably measured during the continuous conveyance of the energy cells.
  • the energy cell be measured on a running conveyor belt or a rotating drum. This enables a continuous flow of products, which has a positive effect on the process speed and energy efficiency of the manufacturing process.
  • the energy cell to be measured in particular a mono cell, is preferably a so-called dry energy cell, so that no liquid electrolyte was added to the energy cell before the measurement. It is further proposed that after the ohmic resistance of an energy cell has been measured, the ohmic resistance R is compared with a limit value and the energy cell is ejected from a product flow if this limit value is undershot.
  • the quality of the production of energy cells can be enabled at a high level in this way, with the use of mono-cells in a stack to form a stacked energy cell being able to be avoided in particular when measuring the mono-cells in the product flow. This avoids further waste, which would arise if a defective mono cell were used in a stacked arrangement.
  • the respective electrical capacitance C and/or the ohmic resistance R is stored in a data processing device.
  • the electrical capacitance C is compared with an upper and/or lower limit value and the energy cell is ejected from a product flow if the respective limit values are exceeded or fallen below.
  • Such deviations outside of definable limit values can indicate inferior quality, with for example due to lamination errors, which can be caused by temperature deviations, among other things.
  • energy cells which are formed from a stacked arrangement of mono-cells can be produced with a constant profile of properties.
  • FIG. 1 shows a measuring system for measuring monocells on a drum
  • FIG. 2 shows a measuring system for measuring monocells on a conveyor belt.
  • the measuring system 10 has a self-balancing measuring bridge (auto-balancing bridge) 11, with which an energy cell 20, in this exemplary embodiment a dry mono cell for a lithium battery, is contacted.
  • the energy cell 20 is measured by the self-balancing measuring bridge (auto-balancing bridge) 11 via a high-frequency measurement with regard to the electrical capacitance C and the ohmic resistance.
  • the self-balancing measuring bridge (auto-balancing bridge) 11 makes it possible to measure both values in a short measurement in a simple manner.
  • the energy cell 20 is conveyed on a drum 12 in a continuous stream of products. As illustrated by the arrows in FIG. 1, the energy cell 20 is measured by the measuring system 10 during continuous delivery. Together with the short measurement duration, this enables online measurement of the energy cell 20 by means of the self-balancing measurement bridge (auto-balancing bridge) 11 without interrupting or slowing down the product flow.
  • the self-balancing measurement bridge auto-balancing bridge
  • FIG. 2 shows a further exemplary embodiment of a measuring system 10, in which the energy cell 20, in contrast to the exemplary embodiment in FIG.
  • a data processing device 14 is provided in each case, which is set up to store the recorded measurement data, preferably ohmic resistance R and electrical capacitance C.
  • Both measurement data of the respective energy cell 20 can be used to evaluate the quality.
  • the saved ones Measurement data of the respective energy cell 20 can then be compared in the data processing device 14 with specified limit values, with energy cells 20 in particular having an ohmic resistance below a specific limit value generally being unusable due to a short circuit being detected in the energy cell 20.
  • unusable energy cells 20 can be detected in the ongoing product flow and removed from the product flow by an ejection 16 controlled by the data processing device. Any short circuits in a mono cell can therefore be detected early, so that these unusable energy cells 20, in particular mono cells, are not stacked to form a stack 15, for example. Therefore, the production of unusable stacks 15 due to short circuits in individual monocells can be avoided by the measurement.
  • the total capacity C_ges of a stack 15 with a specified number of individual energy cells 20 or mono cells can be optimized by means of the data processing device 14, so that measured energy cells 20 can be sorted with their respective electrical capacities C and combined into a plurality of stacks 15 which lie in a predetermined range of a total capacity C_ges or an average capacity of the individual energy cells 20 of the stack 15, as a result of which the same properties can be achieved over a large number of stacks.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Messsystem (10) für die Vermessung von Energiezellen (20), beispielsweise Batteriezellen, insbesondere von trockenen Monozellen, wobei das Messsystem (10) eine Wechselspannungs-Messbrücke oder selbstabgleichende Messbrücke (Auto-Balancing Bridge) (11) aufweist, und dazu eingerichtet ist, die elektrische Kapazität (C) und/oder den ohmschen Widerstand (R) einer Energiezelle (20) mittels einer Hochfrequenzmessung zu messen. Die Erfindung betrifft weiterhin ein korrespondierendes Verfahren.

Description

Messsystem und -verfahren für die Vermessung von Energiezellen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Messsystem für die Vermessung von Energiezellen nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Messverfahren nach dem Oberbegriff von Anspruch 5.
Bei der Herstellung von Energiezellen oder Energiespeicherzellen, insbesondere Batteriezellen, können sich Fremdkörper zwischen den einzelnen Lagen (Anode, Separator und Kathode), aus denen die Energiezelle aufgebaut ist, ablagern. Dies kann beispielsweise beim Zusammenpressen die Separatorschicht zerstören, was zu einem Kurzschluss der einzelnen Zelle führen und diese somit unbrauchbar machen kann.
Energiezellen, insbesondere Batteriezellen, werden regelmäßig durch einen Stapel (stack) von Monozellen gebildet. Die Erkennung eines solchen Kurzschlusses vor dem Stapeln der Monozellen ist somit von großer Bedeutung, da durch eine einzelne defekte Monozelle der gesamte Stapel oder die Batteriezelle unbrauchbar wird. Ein Kurzschluss kann beispielsweise vorliegen, wenn der Widerstand deutlich vom typischen Isolationswiderstand der Monozelle abweicht, beispielsweise wenn der Widerstand kleiner als ein vorgegebenen Grenzwiderstand ist.
Um die Produktionskosten der Batterieherstellung weiter zu senken, muss sich unter anderem die Produktionsgeschwindigkeit weiter erhöhen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Messsystem und ein Messverfahren bereitzustellen, welche eine Herstellung von Energiezellen mit höherer Prozesssicherheit und Prozessgeschwindigkeit ermöglicht.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind den Unteransprüchen und den zugehörigen Beschreibungen und Zeichnungen zu entnehmen.
Demnach wird zur Lösung der Aufgabe ein Messsystem für die Vermessung von Energiezellen, vorzugsweise Batteriezellen, insbesondere von trockenen Monozellen, vorgeschlagen. Das Messsystem weist eine Wechselspannungs-Messbrücke oder selbstabgleichende Messbrücke (Auto-Balancing Bridge) auf, und ist dazu eingerichtet, die elektrische Kapazität C und/oder den ohmschen Widerstand R einer Energiezelle mittels einer Hochfrequenzmessung zu messen.
Der Begriff „Hochfrequenz“ bedeutet grundsätzlich, in Abgrenzung vom Mikrowellenbereich, Felder mit einer Frequenz unterhalb 100 MHz. In der Regel beträgt die Frequenz beispielweise 0,5 kHz, weiter beispielsweise 1 kHz oder weiterhin beispielsweise 100 kHz. Weiterhin grenzt sich eine Hochfrequenzmessung von einer Gleichstrommessung einer Energiezelle, insbesondere Batteriezelle, ab, wobei eine Gleichstrommessung über eine Aufladung und/oder Entladung der Zelle den Widerstand bestimmt.
Eine Wechselspannungs-Messbrücke oder auch selbstabgleichende Messbrücke (Auto-Balancing Bridge) ermöglicht eine schnelle Vermessung der Energiezelle, insbesondere einer trockenen Monozelle einer Batteriezelle. Die Vermessung kann bei geringen Strömen und Spannungen erfolgen, was unter anderem eine einfache EMV- konforme Umsetzung ermöglicht. Es besteht somit auch ein geringer Leistungsbedarf und das Kontaktrisiko für einen Bediener wird erheblich reduziert. Weiterhin kann hierdurch eine kompakte Bauform erreicht werden, was die Integration in einen Produktionsprozess zusätzlich vereinfacht.
Das vorgeschlagene Messsystem ermöglicht neben der Messung des ohmschen Widerstands eine Messung der Kapazität einer Monozelle, so dass neben der Überprüfung auf einen Kurzschluss weitere Informationen über die Qualität der jeweiligen Energiezelle, insbesondere der jeweiligen Monozelle, zur Verfügung stehen.
Eine Wechselspannungs-Messbrücke oder auch selbstabgleichende Messbrücke (Auto-Balancing Bridge) bezeichnet eine Messschaltung, wobei der Strom durch eine Referenzimpedanz im Vergleich zum Strom durch ein zu messendes Element oder eine Energiezelle variiert wird bis die Summe der beiden Ströme 0 ergibt. Der Abgleich erfolgt in der Regel über eine gezielte Amplituden- und Phasenänderung des Stromes der durch die Referenzimpedanz fließt. Aus der eingestellten Amplitude und Phase des Stromes durch die Referenzimpedanz kann schließlich die komplexe Impedanz des zu messenden Elements oder der Energiezelle berechnet werden. Liegt beispielsweise ein parasitärer Kurzschluss (paralleler geringer Widerstand) vor, so ändert sich der einzustellende Winkel oder die Phasenlage und die Amplitude des Regelstroms deutlich. Die Detektion eines Kurzschlusses, d.h. ein geringer ohmscher Widerstand, kann somit über den Vergleich des Winkels des einzustellenden Regelstroms mit einem Grenzwert erfolgen. Die zu vermessende Energiezelle kann insbesondere eine Monozelle einer Li-Batterie sein. Das Messsystem eignet sich insbesondere für die Vermessung von trockenen Monozellen einer Batterie, d.h. einer noch nicht mit Elektrolytflüssigkeit befüllten Monozelle. Die Monozelle ist vornehmlich kapazitiv, weshalb die Referenzimpedanz ebenfalls kapazitiv sein sollte. Die Messelektronik, insbesondere die Wechselspannungs-Messbrücke oder auch selbstabgleichende Messbrücke (Auto-Balancing Bridge), ist vorzugsweise an die Kapazität der Energiezelle, insbesondere der Monozelle, angepasst, welche vergleichsweise groß sein kann.
Gemäß einer Weiterentwicklung wird vorgeschlagen, dass das Messsystem zur Vermessung von Energiezellen eines kontinuierlichen Produktstroms von Energiezellen eingerichtet ist. Auf diese Weise kann eine Online-Qualitätsüberprüfung realisiert werden, welche die Produktionsgeschwindigkeit nicht mindert.
Ferner wird vorgeschlagen, dass das Messsystem eine Trommel aufweist, wobei das Messsystem zur Vermessung von auf der Trommel geförderten Energiezellen eingerichtet ist. Hierdurch kann die Energiezelle, insbesondere die Monozelle, während der Förderung auf der T rommel vermessen werden, so dass für jede Energiezelle, insbesondere jede Monozelle, in einem Herstellungsprozess ohne negativen Einfluss auf die Prozessgeschwindigkeit eine online Prozesskontrolle durchgeführt werden kann.
Alternativ wird vorgeschlagen, dass das Messsystem ein Förderband aufweist, wobei das Messsystem zur Vermessung von auf dem Förderband geförderten Energiezellen eingerichtet ist. Hierdurch ergeben sich vergleichbare Vorteile in Bezug auf die Sicherstellung der Prozessqualität und gleichzeitig bei hoher Prozessgeschwindig- keit.
Weiterhin wird zur Lösung der Aufgabe ein Messverfahren zur Vermessung von Energiezellen, vorzugsweise Batteriezellen, insbesondere von Monozellen, vorgeschlagen, wobei die Energiezelle mittels einer selbstabgleichenden Brückenmessmethode (Auto-Balancing Bridge Method) in Bezug auf elektrische Kapazität C und/oder ohmschen Widerstand R vermessen wird.
Die Energiezelle kann mittels des Messverfahrens sehr schnell vermessen werden, so dass in einem Herstellungsprozess jede Energiezelle, insbesondere jede Monozelle, vermessen werden kann, ohne dass die Prozessgeschwindigkeit hierdurch negativ beeinflusst wird. Die Bestimmung der Kapazität gibt Auskunft über die Qualität der Monozelle sowie der Produktion. Die Vermessung der Energiezellen erfolgt vorzugsweise während der kontinuierlichen Förderung der Energiezellen.
Gemäß einer Weiterentwicklung wird vorgeschlagen, dass die Vermessung der Energiezelle auf einem laufenden Förderband oder einer sich drehenden Trommel erfolgt. Dies ermöglicht einen kontinuierlichen Produktstrom, was sich positiv auf die Prozessgeschwindigkeit und die Energieeffizienz des Herstellungsprozesses auswirkt.
Bei der zu vermessenden Energiezelle, insbesondere Monozelle, handelt es sich vorzugsweise um eine sogenannte trockene Energiezelle, so dass bis zum Zeitpunkt der Vermessung der Energiezelle kein flüssiger Elektrolyt hinzugefügt wurde. Es wird weiterhin vorgeschlagen, dass nach der Vermessung des ohmschen Widerstands einer Energiezelle der ohmsche Widerstand R mit einem Grenzwert verglichen wird, und die Energiezelle bei Unterschreiten dieses Grenzwerts aus einem Produktstrom ausgeworfen wird.
Die Qualität der Herstellung von Energiezellen kann auf die Weise auf einem hohen Niveau ermöglicht werden, wobei insbesondere bei der Vermessung der Monozellen im Produktstrom die Verwendung von Monozellen in einem Stapel zur Bildung einer gestapelten Energiezelle vermieden werden kann. Dies vermeidet weiteren Ausschuss, welcher bei Verwendung einer defekten Monozelle in einer gestapelten Anordnung entstehen würde.
Gemäß einer Weiterentwicklung wird vorgeschlagen, dass nach der Vermessung der elektrischen Kapazität C und/oder des ohmschen Widerstands R einer Energiezelle, insbesondere einer Monozelle, die jeweilige elektrische Kapazität C und/oder der ohmsche Widerstand R in einer Datenverarbeitungseinrichtung gespeichert wird.
Hierdurch kann ein kontinuierliches Qualitätsmonitoring der Produktion von Energiezellen erreicht werden.
Gemäß einer Weiterentwicklung wird vorgeschlagen, dass nach der Vermessung der elektrischen Kapazität C einer Energiezelle die elektrische Kapazität C mit einem oberen und/oder unteren Grenzwert verglichen wird, und die Energiezelle bei Überschreiten oder Unterschreiten der jeweiligen Grenzwerte aus einem Produktstrom ausgeworfen wird. Derartige Abweichungen außerhalb von festsetzbaren Grenzwerten können auf mindere Qualität hinweisen, bei- spielsweise durch Laminierfehler, welche unter anderem durch Temperaturabweichungen entstehen können.
Gemäß einer Weiterentwicklung wird vorgeschlagen, dass nach der Vermessung der elektrischen Kapazität C einer Vielzahl von Energiezellen, insbesondere Monozellen, welche jeweils voneinander abweichende elektrische Kapazitäten C aufweisen können, zu einem Stapel mit einer Gesamtkapazität C_ges oberhalb eines unteren Grenzwerts und unterhalb eines oberen Grenzwerts kombiniert werden.
Hierdurch können Energiezellen, welche aus einer gestapelten Anordnung von Monozellen gebildet sind, mit einem konstanten Eigenschaftsprofil hergestellt werden.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt
Fig. 1 ein Messsystem für die Vermessung von Monozellen auf einer Trommel; und
Fig. 2 ein Messsystem für die Vermessung von Monozellen auf einem Förderband.
In Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines Messsystems 10 für die Vermessung von Energiezellen 20 schematisch dargestellt. Das Messsystem 10 weist eine selbstabgleichende Messbrücke (Auto- Balancing Bridge) 11 auf, mit der eine Energiezelle 20, in diesem Ausführungsbeispiel eine trockene Monozelle für eine Li-Batterie, kontaktiert wird. Durch die selbstabgleichende Messbrücke (Auto-Balancing Bridge) 11 wird die Energiezelle 20 über eine Hochfrequenzmessung bezüglich der elektrischen Kapazität C und den ohmschen Widerstand vermessen. Die selbstabgleichende Messbrücke (Auto-Balancing Bridge) 11 ermöglicht in einfacher Weise die Messung beider Werte in einer kurzen Messung.
Im Ausführungsbeispiel der Figur 1 ist die Energiezelle 20 auf einer Trommel 12 in einem kontinuierlichen Produktstrom gefördert. Wie durch die Pfeile in der Figur 1 illustriert, wird die Vermessung der Energiezelle 20 durch das Messsystem 10 während der kontinuierlichen Förderung vorgenommen. Dies ermöglicht zusammen mit der kurzen Messdauer mittels der selbstabgleichenden Messbrücke (Auto-Balancing Bridge) 11 eine online Vermessung der Energiezelle 20 ohne den Produktstrom zu unterbrechen oder zu verlangsamen.
In Figur 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Messsystems 10 schematisch gezeigt, wobei die Energiezelle 20 abweichend vom Ausführungsbeispiel der Figur 1 kontinuierlich auf einem Förderband 13 gefördert wird, während mittels der selbstabgleichenden Messbrücke (Auto-Balancing Bridge) 11 die Energiezelle 20 vermessen wird.
Im Ausführungsbeispiel der Figur 1 und 2 ist jeweils eine Datenverarbeitungseinrichtung 14 vorgesehen, welche dazu eingerichtet ist, die aufgenommenen Messdaten, vorzugsweise ohmscher Widerstand R und elektrische Kapazität C, zu speichern.
Beide Messdaten der jeweiligen Energiezelle 20 können für die Bewertung der Qualität herangezogen werden. Die gespeicherten Messdaten der jeweiligen Energiezelle 20 können dann in der Datenverarbeitungseinrichtung 14 mit vorgegebenen Grenzwerten vergleichen werden, wobei insbesondere Energiezellen 20 mit einem ohmschen Widerstand unterhalb eines bestimmten Grenzwerts in der Regel aufgrund eines erkannten Kurzschlusses in der Energiezelle 20 unbrauchbar sind. Unbrauchbare Energiezellen 20 können auf diese Weise im laufenden Produktstrom erkannt werden und durch einen von der Datenverarbeitungseinrichtung gesteuerten Auswurf 16 aus dem Produktstrom entfernt werden. Etwaige Kurzschlüsse in einer Monozelle können daher frühzeitig erkannt werden, so dass diese unbrauchbaren Energiezellen 20, insbesondere Monozellen, beispielsweise nicht zu einem Stapel 15 gestapelt werden. Daher kann durch die Vermessung die Herstellung von unbrauchbaren Stapeln 15 durch Kurzschlüsse in einzelnen Monozellen vermieden werden.
In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel kann die Gesamtkapazität C_ges eines Stapels 15 mit einer festgelegten Anzahl von einzelnen Energiezellen 20 oder Monozellen mittels der Datenverarbeitungseinrichtung 14 optimiert werden, so dass vermessene Energiezellen 20 mit ihren jeweiligen elektrischen Kapazitäten C sortiert und zu mehreren Stapeln 15 kombiniert werden können, die in einem vorgegebenen Bereich einer Gesamtkapazität C_ges oder einer Durchschnittskapazität der einzelnen Energiezellen 20 des Stapels 15 liegen, wodurch gleiche Eigenschaften über eine Vielzahl von Stapeln erreicht werden kann.

Claims

Ansprüche:
1. Messsystem (10) für die Vermessung von Energiezellen (20), vorzugsweise Batteriezellen, insbesondere von trockenen Monozellen, dadurch gekennzeichnet, dass das Messsystem (10) eine Wechselspannungs-Messbrücke oder selbstabgleichende Messbrücke (Auto-Balancing Bridge) (11) aufweist, und dazu eingerichtet ist, die elektrische Kapazität C und/oder den ohmschen Widerstand R einer Energiezelle (20) mittels einer Hochfrequenzmessung zu messen.
2. Messsystem (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Messsystem (10) zur Vermessung von Energiezellen (20) eines kontinuierlichen Produktstroms von Energiezellen (20) eingerichtet ist.
3. Messsystem (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Messsystem (10) eine Trommel (12) aufweist, wobei das Messsystem (10) zur Vermessung von auf der Trommel geförderten Energiezellen eingerichtet ist.
4. Messsystem (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Messsystem (10) ein Förderband (13) aufweist, wobei das Messsystem (10) zur Vermessung von auf dem Förderband (13) geförderten Energiezellen (20) eingerichtet ist.
5. Messverfahren zur Vermessung von Energiezellen (20), vorzugsweise Batteriezellen, insbesondere von trockenen Monozellen, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiezelle (20) mittels einer selbstabgleichenden Brückenmessmethode (Auto- Balancing Bridge Method) in Bezug auf elektrische Kapazität C und/oder ohmschen Widerstand R vermessen wird. Messverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vermessung der Energiezelle (20) auf einem laufenden Förderband (13) oder einer sich drehenden Trommel (12) erfolgt. Messverfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Vermessung des ohmschen Widerstands einer Energiezelle (20) der ohmsche Widerstand R mit einem Grenzwert verglichen wird, und die Energiezelle (20) bei Unterschreiten dieses Grenzwerts aus einem Produktstrom ausgeworfen wird. Messverfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Vermessung des ohmschen Widerstands R einer Energiezelle (20) der ohmsche Widerstand R mit einem Grenzwert verglichen wird, und die Energiezelle (20), insbesondere eine Monozelle, bei Überschreiten dieses Grenzwerts mit weiteren Energiezellen (20), insbesondere Monozellen, gestapelt wird. Messverfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Vermessung der elektrischen Kapazität C und/oder des ohmschen Widerstands R einer Energiezelle (20), insbesondere einer Monozelle, die jeweilige elektrische Kapazität C und/oder der ohmsche Widerstand R in einer Datenverarbeitungseinrichtung (14) gespeichert wird. Messverfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Vermessung der elektrischen Kapazität C einer Energiezelle (20) die elektrische Kapazität C mit einem oberen und/oder unteren Grenzwert verglichen wird, und die Energiezelle (20) bei Überschreiten oder Unterschreiten der jeweiligen Grenzwerte aus einem Produktstrom ausgeworfen wird. Messverfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Vermessung der elektrischen
Kapazität C einer Vielzahl von Energiezellen (20), insbesondere Monozellen, welche jeweils voneinander abweichende elektrische Kapazitäten C aufweisen können, zu einem Stapel (15) mit einer Gesamtkapazität C_ges oberhalb eines unteren Grenzwerts und unterhalb eines oberen Grenzwerts kombiniert werden.
EP23704981.2A 2022-02-24 2023-02-13 Messsystem und -verfahren für die vermessung von energiezellen Pending EP4483194A1 (de)

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Application Number Title Priority Date Filing Date
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US (1) US20250130284A1 (de)
EP (1) EP4483194A1 (de)
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KR (1) KR20240154589A (de)
CN (1) CN118786351A (de)
CA (1) CA3249241A1 (de)
DE (1) DE102022104472A1 (de)
WO (1) WO2023161060A1 (de)

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3753094A (en) 1969-07-01 1973-08-14 Matsushita Electric Industrial Co Ltd Ohmmeter for measuring the internal resistance of a battery and directly reading the measured resistance value
CA974592A (en) * 1971-09-14 1975-09-16 Keith S. Champlin Electronic battery testing device
US8134376B2 (en) * 2005-01-17 2012-03-13 Tohoku University Method of measuring electronic device and measuring apparatus
KR101352740B1 (ko) * 2008-12-19 2014-01-17 주식회사 엘지화학 파우치형 전지 절연저항측정장치
JP2017118642A (ja) 2015-12-22 2017-06-29 ルネサスエレクトロニクス株式会社 電池駆動システム、電池パックおよび半導体装置
CN106291379A (zh) * 2016-08-15 2017-01-04 南平市建阳区超能电子有限公司 蓄电池三合一全自动检测机
US12157946B2 (en) * 2019-09-27 2024-12-03 Borin Manufacturing, Inc. Automated cathodic protection measurement and communication system and method
CN114585940A (zh) * 2019-09-30 2022-06-03 伊雷克托科学工业股份有限公司 模组化二端点终端接触式电测量系统中的减少的阻抗变化

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