EP4483440A2 - Prüfvorrichtung und verfahren zum prüfen von segmenten für die energiezellen produzierende industrie - Google Patents

Prüfvorrichtung und verfahren zum prüfen von segmenten für die energiezellen produzierende industrie

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Publication number
EP4483440A2
EP4483440A2 EP23705500.9A EP23705500A EP4483440A2 EP 4483440 A2 EP4483440 A2 EP 4483440A2 EP 23705500 A EP23705500 A EP 23705500A EP 4483440 A2 EP4483440 A2 EP 4483440A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
receiving sections
testing device
segments
segment
testing
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.)
Pending
Application number
EP23705500.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Johannes Müller
Christian Frédéric ADOLFF
Ronald Hroch
Christian Steinhöfel
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.)
Koerber Technologies GmbH
Original Assignee
Koerber Technologies GmbH
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 Koerber Technologies GmbH filed Critical Koerber Technologies GmbH
Publication of EP4483440A2 publication Critical patent/EP4483440A2/de
Pending legal-status Critical Current

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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
    • H01M10/4285—Testing apparatus
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • 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
    • 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
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0404—Machines for assembling batteries
    • 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 present invention relates to a testing device having the features of the preamble of claim 1 and a corresponding method having the features of the preamble of claim 15.
  • Energy cells or energy storage cells are used for galvanic accumulators, for example in motor vehicles, other land vehicles, ships and airplanes, in which a considerable amount of energy has to be stored so that it can be called up over longer periods of time.
  • energy cells have a structure made up of a large number of segments stacked to form a stack, referred to below as cell stack. These segments are formed by mono cells, for example.
  • Monocells are each alternating anode sheets and cathode sheets, also known as electrodes, separated from each other by separator sheets.
  • a monocell thus typically has the layer sequence: separator-electrode (for example anode)-separator-electrode (for example cathode).
  • the segments are precut in the manufacturing process and then placed on top of one another to form the cell stacks in the predetermined order and connected to one another, for example by lamination.
  • Devices for producing battery cells are known, for example, from WO 2016/041713 A1 and DE 10 2017 216 213 A1.
  • segments are damaged during the manufacturing process.
  • segments in the form of mono cells for example, it can happen that the separator is damaged during production. If a mono cell with a damaged separator is used to form the cell stack, this can adversely affect the functionality and service life of the cell stack.
  • Energy cells can also be fuel cells or solar cells, for example, segments of which can also be damaged during production.
  • test processes must be carried out taking into account the production output and the conveying speed of today's production systems. It is therefore known in principle from the prior art to provide test devices that travel with the segments in the production process and test the segments alternately. For this purpose, the test device actively contacts so-called conductor lugs, which are part of the electrodes of the segments. With such test methods, however, the performance of the machine is limited due to the discontinuous movements. Furthermore can the segments are damaged when contacting the arrester lugs.
  • the object of the present application is to provide an improved testing device for testing segments and a corresponding method.
  • a testing device for testing segments that are suitable for forming a cell stack for the energy cell manufacturing industry is proposed, with a conveyor device having a plurality of receiving sections for receiving and transporting one segment each, with the receiving sections being activated by a movement of the conveyor device can be moved relative to a stationary part of the testing device, with the receiving sections each comprising at least two contact surfaces for electrical and/or signaling contacting of a segment received in the respective receiving section, with at least two of the contact surfaces in each case one of the receiving sections by means of a switching matrix with at least one Measuring device can be connected.
  • the segments positioned in the receiving sections can be transported by means of the conveyor device, it being possible for the segments to be checked during the transport process by means of the contact surfaces. If the recording section comprises at least two contact surfaces, at least one separator can be measured.
  • the receiving sections each include at least three contact surfaces, more preferably exactly three contact surfaces.
  • the switching matrix is preferably set up to connect the at least two or three contact surfaces of one of the receiving sections differently, so that measurements can be carried out using the at least one measuring device in a predetermined electrical circuit or in different electrical circuits.
  • the switching matrix within the meaning of this application preferably comprises at least one input channel and a number of output channels which can be connected to one another in predefined configurations. Furthermore, the switching matrix can be set up to connect two or more output channels to one another.
  • the respective at least two contact areas of the receiving sections By connecting the respective at least two contact areas of the receiving sections to the output channels of the switching matrix, these can be connected to the at least one measuring device that is connected to the at least one output channel. In principle, it is also possible to connect the at least one measuring device to the switching matrix via two or more input channels.
  • All contact surfaces of the receiving sections are preferably connected to the switching matrix on the output channel side. More preferably, all measuring devices are also connected to the switching matrix on the input channel side. It goes without saying that the matrix can in principle include further input channels and/or further output channels which are not connected to the at least one measuring device or the contact surfaces. For example, further input channels can be provided via which a voltage source is connected to the switching matrix.
  • At least two of the at least three contact surfaces of a receiving section can preferably be connected to the measuring device at the same time. It is thus possible, for example, on the basis of measuring an impedance, an ohmic resistance or the electrical capacitance between two of the at least three contact areas, to draw conclusions about the system state of the respective segment.
  • the ohmic resistance can be measured with direct current or as the reciprocal of the real part of the complex admittance with an alternating voltage, for example with a frequency of 1 kHz, 10 kHz or 1000 kHz.
  • the capacitance can also be measured with AC voltage.
  • a breakdown measurement can be used, for example, to detect foreign bodies whose diameter or extension is less than the layer thickness of the separator. If, for example, the segment to be tested is formed by a monocell as described above, the electrical resistance between two electrodes can decrease if the separator arranged between these electrodes is damaged.
  • the at least three, preferably exactly three, contact surfaces per receiving section mean that a so-called 3-port measurement of the segment arranged in the receiving section can be carried out.
  • This is accompanied by the advantage that the two separators of a mono cell can be tested separately and/or together.
  • the separator of the segment arranged between the first and second electrode can be tested, but also the outer separator, which is only contacted by an electrode of an adjacent segment when the cell stack is formed.
  • the corresponding measurements can be carried out by intelligently connecting the contact surfaces to the at least one measuring device.
  • the advantage associated with the at least three contact surfaces per receiving section is that extremely careful electrical contacting of the segment is made possible. By connecting two of the three contact surfaces accordingly, different measurements can be carried out without having to remove the segment from the exceptional cut. By avoiding the transfer of the segment to be tested to a further receiving section or to a further testing device, a particularly product-friendly measurement of the segment can be carried out.
  • the extremely sensitive conductor lugs of the electrodes which have already been mentioned at the outset, do not have to be contacted multiple times.
  • the conveying device is preferably formed by a rotatably mounted drum, on the radially outer lateral surface of which the receiving sections are arranged.
  • the conveyor is then formed by a test drum.
  • the receiving sections are firmly connected to the drum, so they can only be released with the help of a tool, or the receiving sections themselves form the drum.
  • a plurality of measuring devices are preferably provided, with the switching matrix being set up to electrically and/or signal-connect one or more of the contact surfaces of one of the receiving sections to different measuring devices.
  • the segments can thus be connected to different measuring devices without being removed from the respective receiving section, which allows the measurement of different parameters in a particularly product-friendly manner. It is also possible, for example, for segments that are stored in different receiving sections to be checked in parallel.
  • the receiving sections each comprise a first and a second contact area for electrical and/or signaling contacting of two electrodes of an inserted segment, and a third contact area for electrical and/or signaling contacting of one of the separators of the inserted segment is provided.
  • Each of the receiving sections preferably has contact surfaces arranged in this way. This arrangement of the contact surfaces within a receiving section advantageously allows the separators of a monocell to be tested separately from one another, without the monocell having to be removed from the receiving section of the conveying device.
  • the third contact area thus serves as a temporary electrode assigned to the testing device, by means of which an external separator of the segment can be tested.
  • the third contact surface preferably forms at the same time a transport support for the respective segment or at least part of the transport pad.
  • the areal extension of the third contact area corresponds to the area of the electrodes of the respective segment without their collector lugs; the areal extension of the third contact surface preferably deviates from the areal extension of the electrodes by less than 50%, more preferably less than 25%, in particular less than 10%.
  • the transport support thus simultaneously assumes both the function of transporting a segment and the function of the electrical or signaling connection of a separator of the transported segment. If, for example, a segment in the form of a monocell is transported in the receiving section, the segment to be tested preferably rests with one of its separators on the transport support of the respective receiving section. The two electrodes of the segment are then contacted by the first and the second contact area by means of the mentioned collector tabs, which protrude beyond the base area of the separators.
  • a pure transport support can also be provided instead of the third contact surface.
  • the pure transport support preferably consists of an insulating material in order to reduce, for example, stray capacitances when measuring using the first and second contact surfaces.
  • the disclosed content of this application should also explicitly include the proposed device together with one segment or several segments, for example in the form of monocells, which is/are mounted in the receiving sections.
  • the switching matrix is preferably set up to close the first and the second contact area simultaneously with the same measuring device interconnect to connect the first and the third contact surface to the same measuring device at the same time; and/or to connect the second and the third contact surface to the same measuring device at the same time. If, for example, a segment in the form of a monocell is stored in one of the mounting sections for the purpose of testing, then the three contact surfaces of a mounting section contact the inserted segment as follows:
  • the segment rests with a first separator on the third contact surface; a first electrode adjacent to the first separator, for example in the form of an anode, is in contact with the first contact surface; a second electrode separated from the first electrode by a second separator, for example in the form of a cathode, is connected to the second contact surface.
  • the second separator arranged between them can be tested.
  • the separator arranged on the outside of the segment can be tested.
  • the first and the second separator can be tested at the same time.
  • the first and the second separator are then arranged in a series or parallel connection between the second and the third contact area.
  • the contact surfaces are arranged in an electrically insulated manner from one another within one of the receiving sections.
  • the contact surfaces are preferably also electrically insulated from the rest of the conveyor device.
  • the contact surfaces can also be electrically insulated from one another by the conveying device being at least partially made of an electrically non-conductive material.
  • the switching matrix is preferably set up to connect the at least three contact surfaces of one of the receiving sections differently, so that measurements can be carried out using the at least one measuring device in different electrical circuits.
  • the switching configuration can be different. In this way, a variety of measurements can be performed on the segment while it is being transported on the conveyor. For example, two or more contact surfaces of a receiving section can also be short-circuited with one another.
  • the switching matrix is preferably set up to connect one or more of the contact surfaces of one of the receiving sections to a voltage source and/or to ground. With these types of wiring, further switching configurations can be made possible, so that the possibilities of the measurement can be expanded.
  • the switching matrix preferably includes a plurality of relays for interconnecting the contact surfaces and/or for connecting one or more of the contact surfaces to one or more measuring devices.
  • the relays can be controlled or regulated, for example, by means of a control unit. Due to the large number of switching combinations, it has proven to be advantageous to operate the switching matrix with relays.
  • the switching matrix and thus also the relays can, for example, be based on the position of the conveyor device relative to the stationary part of the testing device. Of course, alternatively or additionally, further input parameters can be used to control or regulate the switching matrix or the relay.
  • the switching to ground of one or more contact surfaces and/or the connection to a voltage source is preferably carried out by means of the relays.
  • relays are passive, galvanically isolated switching and the minimally invasive behavior with regard to the change in the measuring section. Furthermore, relays are able to conduct direct current and alternating current; Switching transistors are only able to do this to a limited extent. Furthermore, switching transistors have a considerable influence on the measurement path.
  • the switching matrix is preferably part of the conveying device. In this way, the interconnection at the conveyor can take place efficiently.
  • the at least one measuring device is preferably set up to measure an electrical capacitance and/or an ohmic resistance and/or to carry out a breakdown measurement.
  • Measuring devices or measuring methods for measuring the ohmic resistance Status or the electrical capacity are well known and provide reliable measurement results.
  • the at least one measuring device is preferably part of the stationary part of the testing device.
  • the at least one measuring device does not have to be moved with the conveyor. This is particularly advantageous when the testing device includes multiple measuring devices.
  • the measuring devices can also be advantageously connected to the contact surfaces of different receiving sections, so that a smaller number of measuring devices is required. In principle, however, it is also possible to integrate one or more of the measuring devices in the conveying device.
  • the electrical and/or signaling connection of the conveyor device to the stationary part be made by means of a sliding contact device.
  • a sliding contact device has proven to be advantageous in order to connect the moving, for example rotating, conveyor device electrically and/or with signals to the stationary part of the testing device.
  • the receiving sections each have openings that can be subjected to a negative pressure to hold the segments.
  • the segments in particular the collector tabs, can be held particularly gently by means of a vacuum, because grippers and/or clamps, which could damage the collector tabs, can be dispensed with.
  • the openings can the transport support, for example in the form of the third contact surface, and/or be provided on at least one of the other contact surfaces.
  • the openings can be formed, for example, by retaining bores or by the pores of an air-permeable material.
  • the object mentioned at the outset is also achieved by a method for testing segments that are intended to form a cell stack for the energy cell-producing industry, the segments being tested by the testing device as described above, with the segments to be tested each being in one of the receiving sections be positioned.
  • the segments are preferably tested while the segments are being transported, ie while the conveying device is moving relative to the stationary part of the testing device.
  • the detection of a damaged or qualitatively inferior segment results in this being ejected from the manufacturing process.
  • This can be done, for example, by the testing device itself or, alternatively, by a separate device, for example in the form of an ejection drum.
  • FIG. 1 shows the arrangement of the testing device in a system for forming cell stacks
  • FIG. 2 shows a conveyor device in the form of a test drum
  • FIG. 3 shows a receiving section with a segment arranged thereon in a first cross section orthogonal to the axis of rotation
  • FIG. 4 shows a receiving section with a segment arranged thereon in a second cross section parallel to the axis of rotation
  • Fig. 7 shows a schematic circuitry of a test drum
  • FIG. 11 shows an equivalent circuit diagram of a mono cell in a third
  • Figure 1 shows a system 100 for forming cell stacks, comprising a manufacturing device 17 for forming segments 2, a testing device 1 for testing the segments 2 and a plurality of cell stacking devices 18.
  • the production device 17 of this exemplary embodiment is set up to produce segments 2 in the form of monocells.
  • the monocells have four layers, with the following four layers following one another: a separator 21, a first electrode 22 in the form of an anode, a second separator 23 and a second electrode 24 in the form of a cathode.
  • these layers are placed one on top of the other and connected to one another by lamination, so that a four-layer continuous web 26 is formed.
  • This continuous web 26 is cut orthogonally to the longitudinal direction into sections of equal length by means of a cutting device 27, so that segments 2 of equal length are formed.
  • the segments 2 supplied to the test device 1 are so-called dry segments 2, which are therefore not filled with an electrolyte liquid.
  • the cut segments 2 are tested by means of the testing device 1 following the manufacturing device 17 in the manufacturing process.
  • the testing device 1 is followed by a plurality of cell stacking devices 18 which are each set up to stack the segments 2 to form cell stacks.
  • cell stacking devices 18 are provided, with which the cell stacks can be formed in parallel.
  • the testing device 1 is used to detect faulty or damaged segments 2 so that they are not used to form the cell stack with the cell stacking devices 18 .
  • defective segments 2 are used, meaning all segments 2 that do not meet the specified quality requirements.
  • the testing device 1 itself is not set up to eject faulty segments 2 from the production process. In this embodiment, this is done by an ejection drum 25, which ejects the faulty segments into a reject reservoir, not shown.
  • the test device 1 comprises a conveyor device 3 in the form of a test drum mounted so as to be rotatable about an axis of rotation 14 .
  • a transport drum 20 is provided between the conveyor device 3 and the ejection device 25 .
  • the direction of rotation of the drums is indicated by arrows 28, only two of which with are provided with the corresponding reference number.
  • FIG. 2 shows the conveying device 3 in the form of a test drum which is mounted such that it can rotate about the axis of rotation 14 .
  • the conveying device 3 has a plurality of, for example between 3 and 19, further for example between 10 and 16, receiving sections 4a, 4b, 4c on a radially outer lateral surface 19, which are each set up for receiving and transporting a segment 2.
  • the conveying device 3 shown here comprises exactly twelve of the receiving sections 4.
  • the conveying device 3 rotates relative to a stationary part 5 of the testing device 1, which is shown schematically in FIG.
  • the receiving sections 4a, 4b, 4c visible here can be subjected to a negative pressure, so that the segments 2 are held on the receiving sections 4a, 4b, 4c by the effect of the negative pressure. In this way, the segments 2 can also be picked up and released in a manner that is gentle on the product.
  • Each of the receiving sections 4a, 4b, 4c has a first contact surface 6, a second contact surface 7 and a third contact surface 8, these being electrically insulated from one another and from the rest of the conveyor device 3.
  • the receiving section 4b is covered with a segment 2, so that the third contact surface 8 of the receiving section 4b is covered by the segment 2.
  • a first electrode 22 makes contact with the first contact surface 6 by means of its conductor tab 11 .
  • a second electrode 24 makes contact with the second contact surface 7 by means of its conductor tab 12 .
  • FIG. 3 shows a sectional illustration of a segment 2 arranged on the conveyor device 3, the section being arranged in a plane orthogonal to the axis of rotation 14 (cf. FIG. 2) of the conveyor device 3.
  • the receiving section 4b from FIG. 2 is shown.
  • the receiving section 4b includes the third contact surface 8, which is electrically isolated from the rest of the receiving section 4b and thus also from the rest of the conveying device 3 by means of an insulator 16.
  • the segment 2 rests with the first separator 21 on the third contact surface 8, which at the same time forms a suitable transport support for the segment 2.
  • the two-dimensional extent of the third contact surface 8 coincides with the base surface of the first and second electrodes 22 and 24 without taking into account the conductor lugs 11 , 12 (not shown here).
  • the third contact surface 8 together with the first electrode 22 arranged above the first separator 21 can form an electrode pair which is suitable for testing the first separator 21 arranged between them.
  • the first electrode 22 is then contacted via the first contact area 6, as shown in FIG.
  • FIG. 3 shows that the first electrode 22 is followed by the second separator 23 and the second electrode 24 .
  • the first electrode 22 and the second electrode 24 thus form an electrode pair which is suitable for testing the second separator 23 arranged between them.
  • FIG. 4 shows a further sectional representation of the segment 2 arranged on the conveyor device 3, the section being arranged in a plane parallel to the axis of rotation 14 (cf. FIG. 2) of the conveyor device 3.
  • the first electrode 22 makes contact with the first contact surface 6 by means of its conductor tab 11 .
  • the second electrode 24 makes contact with the second contact surface 7 by means of its conductor tab 12 .
  • the contact surfaces 6, 7 have a correspondingly adapted height in the radial direction; the height in the radial direction of the contact surface 6 is therefore less than the height of the contact surface 7.
  • the switching matrix 9 includes a plurality of relays 29a, 29b, 29c, which are set up to connect the lines 33 to input lines 34.
  • FIG. 5 only the three relays 29a, 29b and 29c are shown as representative of a large number of relays.
  • the input lines 34 rotating along with the conveyor device 3 are transferred electrically and/or in terms of signals to the stationary part 5.
  • the stationary part 5 includes four measuring devices 10a, 10b, 10c, 10d, each of which is connected electrically and/or in terms of signals to the sliding contact device 13 by a pair of lines 35.
  • each of the measuring devices 10a, 10b, 10c, 10d can be connected to the contact surfaces 6, 7, 8 (cf. FIG. 2) of the various receiving sections 4a, 4b, . . . 4I to be connected.
  • a voltage supply 36 which emanates from the control unit 30, which in turn comprises a voltage source, has not yet been taken into account in this consideration.
  • the power supply 36 is looped through to the switching matrix 9 by means of a sliding contact device 13 . In this way, certain contact surfaces 6, 7, 8 can be subjected to voltage in order to carry out measurements.
  • a data transmission line 37 which also emanates from the control unit 30, has not yet been taken into account in the foregoing consideration.
  • the data transmission line 37 is connected to the switching matrix 9 via the sliding contact device 13, so that the relays 29a, 29b, 29c can be controlled by means of the control signals transmitted in this way from the control unit 30 to the switching matrix 9.
  • the relays 29a, 29b, 29c are set up to interconnect the connections of the switching matrix 9 on the receiving sections 4a, 4b, .
  • a further line 38 which is used for grounding or for switching one or more contact surfaces 6, 7, 8 to ground, was left out of consideration in the preceding consideration.
  • This line 38 is also connected to the switching matrix 9 via the sliding contact device 13 .
  • the measuring devices 10a, 10b, 10c, 10d are also connected to the control unit 30 by means of a line 39. Measuring devices 10a, 10b, 10c, 10d, for example, can be controlled by means of this line. Furthermore, the values determined by the measuring devices 10a, 10b, 10c, 10d can also be stored in a data memory of the control unit 30. If, for example, a faulty segment 2 is detected by one of the measuring devices 10a, 10b, 10c, 10d, the control unit 30 can Signal are output to the ejection drum 25 shown in Figure 1, so that the corresponding segment 2 can be ejected from the manufacturing process.
  • FIG. 6 shows a schematic representation of a sliding contact device 13 which includes a stator 40 and a rotor 41 .
  • the stator 40 is connected to two pairs of lines 35, which are connected to the measuring devices 10a and 10b (cf. FIG. 5), only as an example.
  • the corresponding input lines 34 for the switching matrix 9 are assigned to the rotor 41 .
  • In the interior of the sliding contact device 13 there are several slip rings--not visible in this representation--which can be contacted or are in contact with sliding brushes, which are also not visible. Electrical and/or signaling lines can thus be connected separately between the stator 40 and the rotor 41 .
  • FIG. 7 shows a schematic of a switching network of the test device 1.
  • Four measuring devices 10a, 10b, 10c, 10d are shown here, with the network basically being expandable to include further measuring devices.
  • each measuring device 10, 10b, 10c, 10d can basically be connected to each receiving section 4a to 4e by means of the switching matrix 9.
  • the switching matrix 9 For the sake of clarity, only five of the twelve receiving sections 4a, . . . , 4I are shown here.
  • the receiving sections 4a, . . . , 4e are each occupied by a segment 2.
  • a detailed view of the contact surfaces 6, 7, 8 of the first receiving section 4a and the ability to connect them by means of the switches 42, . . . , 47 is shown on the right.
  • the switches 42 Depending on the switching position of switches 42, ... , 47, the con- contact surfaces 6, 7, 8 are interconnected with one another and/or with one of the measuring devices 10a, 10b, 10c, 10d and/or in some other way. In principle, it is also possible to connect one or more of the receiving sections 4a, . . . The recording sections 4a, . . .
  • FIG. 8 shows an equivalent diagram 32 of the segment 2 stored in the receiving section 4b; See FIG is also maintained in the circuit diagrams of Figures 9 to 13.
  • the equivalent diagram 32 in FIG. 8 includes series resistances R S , A , R S ,K and R S ,T which describe the line and contact resistances at the anode A, cathode K and the transport support T formed by the third contact surface 8 . Furthermore, a resistor R P ,AK, which represents the insulation resistance between the anode A and cathode K, and a resistor R P .AT, which represents the insulation resistance between the anode A and the transport support T, are provided. The resistances R p AK and R P ,AT thus characterize the electrical conductivity of the separators 21 and 23. Furthermore, the capacitors C A K , C A T represent the ode A and the cathode K and between the anode A and the transport support T.
  • the equivalent circuit diagram 32 in FIG. 8 is used as the basis for the circuit configurations explained in FIGS.
  • the measuring device 10a which is set up to measure an ohmic resistance, is used as an example; however, in principle any other measuring devices can also be used.
  • a contact surface 6, 7, 8 is connected to ground, then in this exemplary embodiment this is done by connecting the corresponding contact surface 6, 7 or 8 to the ground line or the ground point of the circuit. In principle, however, other options for switching to ground are also conceivable, for example by connecting to the drum of the conveying device 3 if this is grounded. If it is mentioned below that a contact surface 6, 7, 8 is not connected, then the corresponding contact surface 6, 7 or 8 is electrically isolated from the electrical lines of the rest of the switching network.
  • FIG. 9 shows a first switching configuration which is used to test the second separator 23 (cf. FIG. 3).
  • the measuring device 10a is connected to the first and second contact surfaces 6, 7, and thus to the anode A and the cathode K.
  • the contact surface 8, ie the transport support T, is not connected and is therefore not shown.
  • FIG. 10 shows a second switching configuration, which is also used to test the second separator 23 (cf. FIG. 3).
  • the meter 10a is connected to the first and second contact surface 6, 7, and thus with the anode A and the cathode K, connected.
  • the contact surface 8, ie the transport support T, is connected to ground.
  • FIG. 11 shows a third switching configuration which is used to test the first separator 21 (cf. FIG. 3).
  • the measuring device 10a is connected to the first contact surface 6 and above it also to the anode A and to the third contact surface 8, ie to the transport support T.
  • the second contact surface 7, on which the cathode K is present, is not connected and is therefore not shown.
  • FIG. 12 shows a fourth switching configuration, which is also used to test the first separator 21 (cf. FIG. 3).
  • the measuring device 10a is connected to the first contact surface 6 and above it also to the anode A and to the third contact surface 8, ie the transport support T.
  • the second contact area 7, on which the cathode K is present, is connected to ground.
  • FIG. 13 shows a fifth switching configuration with which the separators 21 and 23 can be tested together.
  • the measuring device 10a is connected to the first contact surface 6 and above it to the anode A by means of a first measuring connection 48 . Furthermore, the measuring device 10a is connected to the second contact area 7 and the third contact area 8 by means of a second measuring connection 49 . In this fifth switching configuration, the two separators 21 and 23 are connected in parallel to the measuring device 10a.
  • FIG. 14 shows a sixth switching configuration with which the separators 21 and 23 can also be tested together.
  • the measuring device 10a is connected to the second contact surface 7 and also to the cathode K and to the third contact surface 8, ie the Transport support T, interconnected.
  • the first contact surface 6, on which the anode A is in contact, is not connected and is therefore not shown.
  • the two separators 21 and 23 are connected in series to the measuring device 10a.
  • FIGS. 9 to 14 allow suitable measuring bridges to be formed, by means of which the state of the segment located in the receiving section 4 (cf. FIGS. 2, 3, 4 and 5) can be reliably determined leaves.

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Abstract

Prüfvorrichtung (1) zum Prüfen von Segmenten (2), die zur Bildung eines Zellstapels für die Energiezellen produzierende Industrie geeignet sind, wobei eine Fördereinrichtung (3) mit mehreren Aufnahmeabschnitten (4) zum Aufnehmen und Transportieren jeweils eines Segments (2) vorgesehen ist, wobei die Aufnahmeabschnitte (4) durch eine Bewegung der Fördereinrichtung relativ zu einem stationären Teil (5) der Prüfvorrichtung (1) bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeabschnitte (4) jeweils wenigstens zwei Kontaktflächen (6, 7, 8) zum elektrischen und/oder signaltechnischen Kontaktieren eines in dem jeweiligen Aufnahmeabschnitt (4) aufgenommenen Segments (2) umfassen, wobei mindestens zwei der Kontaktflächen (6, 7, 8) jeweils eines der Aufnahmeabschnitte (4) mittels einer Schaltmatrix (9) mit wenigstens einem Messgerät (10a, 10b, 10c, 10d) verschaltbar sind.

Description

Prüfvorrichtung und Verfahren zum Prüfen von Segmenten für die Energiezellen produzierende Industrie
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Prüfvorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 sowie ein korrespondierendes Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 15.
Energiezellen oder Energiespeicherzellen, etwa Batteriezellen, werden für galvanische Akkumulatoren, beispielsweise in Kraftfahrzeugen, sonstigen Landfahrzeugen, Schiffen und Flugzeugen, verwendet, bei denen eine erhebliche Energiemenge über größere Zeiträume abrufbar gespeichert werden muss. Dazu weisen solche Energiezellen eine Struktur aus einer Vielzahl von zu einem Stapel gestapelter Segmente auf, nachfolgend Zellstapel genannt. Diese Segmente werden beispielsweise durch Monozellen gebildet. Monozellen sind jeweils sich abwechselnde Anodenblätter und Kathoden- blätter, die auch als Elektroden bezeichnet werden, die durch Separatorblätter voneinander getrennt sind. Eine Monozelle weist damit typischerweise die Schichtfolge: Separator - Elektrode (beispielsweise Anode) - Separator - Elektrode (beispielsweise Kathode) auf.
Die Segmente werden in dem Herstellungsprozess vorgeschnitten und dann zu den Zellstapeln in der vorbestimmten Reihenfolge aufeinandergelegt und beispielsweise durch Laminieren miteinander verbunden. Vorrichtungen zur Herstellung von Batteriezellen sind beispielsweise aus der WO 2016/041713 A1 und der DE 10 2017 216 213 A1 bekannt.
Es kann vorkommen, dass die Segmente während des Herstellungsprozesses beschädigt werden. Bei Segmenten in Form von Monozellen kann es beispielsweise vorkommen, dass der Separator bei der Produktion beschädigt wird. Wird eine Monozelle mit beschädigtem Separator für die Bildung des Zellstapels verwendet, so kann dies die Funktionsfähigkeit und die Lebensdauer des Zellstapels negativ beeinträchtigen.
Energiezellen können beispielsweise auch Brennstoffzellen oder Solarzellen sein, bei denen ebenfalls Segmente bei der Produktion beschädigt werden können.
Es ist daher prinzipiell aus dem Stand der Technik bekannt, Segmente vor dem Stapelvorgang zu prüfen und gegebenenfalls aus dem Fertigungsprozess auszuschleusen, so dass nur einwandfreie Segmente zur Bildung eines Zellstapels verwendet werden.
Solche Prüfvorgänge müssen unter Berücksichtigung der Produktionsleistung und der Fördergeschwindigkeit heutiger Produktionsanlagen erfolgen. Es ist daher prinzipiell aus dem Stand der Technik bekannt, mit den Segmenten im Produktionsprozess mitfahrende Testeinrichtungen vorzusehen, die alternierend die Segmente prüfen. Hierzu kontaktiert die Testeinrichtung aktiv sogenannte Ableiterfähnchen, die Bestandteil der Elektroden der Segmente sind. Bei solchen Prüfverfahren ist jedoch aufgrund der diskontinuierlichen Bewegungen die Leistung der Maschine begrenzt. Weiterhin können die Segmente bei der Kontaktierung der Ableiterfähnchen beschädigt werden.
Aufgabe der vorliegenden Anmeldung ist es, eine verbesserte Prüfvorrichtung zum Prüfen von Segmenten sowie ein korrespondierendes Verfahren bereitzustellen.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind den Unteransprüchen, den Figuren und der dazugehörigen Beschreibung zu entnehmen.
Entsprechend wird zur Lösung der Aufgabe eine Prüfvorrichtung zum Prüfen von Segmenten, die zur Bildung eines Zellstapels für die Energiezellen produzierende Industrie geeignet sind, vorgeschlagen, wobei eine Fördereinrichtung mit mehreren Aufnahmeabschnitten zum Aufnehmen und Transportieren jeweils eines Segments vorgesehen ist, wobei die Aufnahmeabschnitte durch eine Bewegung der Fördereinrichtung relativ zu einem stationären Teil der Prüfvorrichtung bewegbar sind, wobei die Aufnahmeabschnitte jeweils wenigstens zwei Kontaktflächen zum elektrischen und/oder signaltechnischen Kontaktieren eines in dem jeweiligen Aufnahmeabschnitt aufgenommenen Segments umfassen, wobei mindestens zwei der Kontaktflächen jeweils eines der Aufnahmeabschnitte mittels einer Schaltmatrix mit wenigstens einem Messgerät verschaltbar sind.
Die in den Aufnahmeabschnitten positionierten Segmente können mittels der Fördereinrichtung transportiert werden, wobei während des Transportvorgangs mittels der Kontaktflächen eine Prüfung der Segmente vorgenommen werden kann. Wenn der Aufnahmeab- schnitt wenigstens zwei Kontaktflächen umfasst, kann zumindest ein Separator vermessen werden.
Vorzugsweise umfassen die Aufnahmeabschnitte jeweils wenigstens drei Kontaktflächen, weiter vorzugsweise genau drei Kontaktflächen.
Vorzugsweise ist die Schaltmatrix dazu eingerichtet, die wenigstens zwei oder drei Kontaktflächen eines der Aufnahmeabschnitte unterschiedlich zu verschalten, so dass Messungen mittels des wenigstens einen Messgerätes in einer vorbestimmten elektrischen Schaltung oder in unterschiedlichen elektrischen Schaltungen durchführbar ist bzw. sind.
Die Schaltmatrix im Sinne dieser Anmeldung umfasst vorzugsweise wenigstens einen Eingangskanal sowie mehrere Ausgangskanäle, die miteinander in vordefinierten Konfigurationen verschaltbar sind. Weiterhin kann die Schaltmatrix dazu eingerichtet sein, zwei oder mehrere Ausgangskanäle miteinander zu verschalten.
Durch Anschluss der jeweils mindestens zwei Kontaktflächen der Aufnahmeabschnitte an die Ausgangskanäle der Schaltmatrix können diese mit dem wenigstens einen Messgerät verschaltetet werden, das an dem wenigstens einen Ausgangskanal angeschlossen ist. Grundsätzlich ist es auch möglich, das wenigstens eine Messgerät jeweils über zwei oder mehrere Eingangskanäle an die Schaltmatrix anzuschließen.
Vorzugsweise sind sämtliche Kontaktflächen der Aufnahmeabschnitte ausgangskanalseitig an die Schaltmatrix angeschlossen. Weiter vorzugsweise sind auch sämtliche Messgeräte eingangskanalseitig an die Schaltmatrix angeschlossen. Es versteht sich von selbst, dass die Matrix grundsätzlich weitere Eingangskanäle und/oder weitere Ausgangskanäle umfassen kann, die nicht mit dem wenigstens einen Messgerät oder den Kontaktflächen verbunden sind. So können beispielsweise weitere Eingangskanäle vorgesehen sein, über die eine Spannungsquelle an die Schaltmatrix angeschlossen ist.
Mindesten zwei der wenigstens drei Kontaktflächen eines Aufnahmeabschnitts sind vorzugsweise zeitgleich mit dem Messgerät verbindbar. Es können so beispielsweise auf Basis der Messung einer Impedanz, eines ohmschen Widerstandes oder der elektrischen Kapazität zwischen zwei der wenigstens drei Kontaktflächen Rückschlüsse auf den Systemzustand des jeweiligen Segments gezogen werden. Der ohmsche Widerstand kann bei Gleichstrom gemessen werden oder als Kehrwert des Realteils der komplexen Admittanz bei einer Wechselspannung, beispielsweise mit einer Frequenz von 1 kHz, 10 kHz oder 1000 kHz. Die Kapazität kann ebenfalls bei Wechselspannung gemessen werden. Mittels einer Durchschlagsmessung können beispielsweise Fremdkörper erkannt werden, deren Durchmesser bzw. Erstreckung geringer ist als die Schichtdicke des Separators. Wird beispielsweise das zu prüfende Segment durch eine eingangs beschriebene Monozelle gebildet, kann sich der elektrische Widerstand zwischen zwei Elektroden verringern, wenn der zwischen diesen Elektroden angeordnete Separator beschädigt ist.
Die wenigstens drei, vorzugsweise die genau drei, Kontaktflächen pro Aufnahmeabschnitt bewirken, dass damit eine sogenannte 3- Port-Messung des in dem Aufnahmeabschnitt angeordneten Segments vorgenommen werden kann. Damit geht der Vorteil einher, dass die beiden Separatoren einer Monozelle separat und/oder gemeinsam geprüft werden können. Es kann also nicht nur der zwischen der ersten und zweiten Elektrode angeordnete Separator des Segments geprüft werden, sondern auch der außenliegende Separator, der erst bei Bildung des Zellstapels von einer Elektrode eines benachbarten Segments kontaktiert wird. Die entsprechenden Messungen können durch eine intelligente Verschaltung der Kontaktflächen mit dem wenigstens einen Messgerät erfolgen.
Weiterhin geht mit den jeweils wenigstens drei Kontaktflächen pro Aufnahmeabschnitt der Vorteil einher, dass eine äußerst schonende elektrische Kontaktierung des Segments ermöglicht wird. Durch entsprechende Verschaltung von jeweils zwei von drei Kontaktflächen können unterschiedliche Messungen durchgeführt werden, ohne dass das Segment aus dem Ausnahmeaufschnitt entnommen werden muss. Durch das Vermeiden der Übergabe des zu prüfenden Segments an einen weiteren Aufnahmeabschnitt oder an eine weitere Prüfvorrichtung kann eine besonders produktschonende Messung des Segments vorgenommen werden. Insbesondere müssen die äußerst sensiblen Ableiterfähnchen der Elektroden, die bereits Eingangs erwähnt wurden, nicht mehrfach kontaktiert werden.
Vorzugsweise ist die Fördereinrichtung durch eine rotierbar gelagerte Trommel gebildet, an deren radial außen liegenden Mantelfläche die Aufnahmeabschnitte angeordnet sind. Somit können die zu prüfenden Segmente durch eine Rotationsbewegung befördert werden, was besonders einfach und effizient ist. Die Fördereinrichtung wird dann durch eine Prüftrommel gebildet. Die Aufnahmeabschnitte sind fest mit der Trommel verbunden, also nur unter Zuhilfenahme von Werkzeug lösbar, oder die Aufnahmeabschnitte selbst bilden die T rommel.
Vorzugsweise sind mehrere Messgeräte vorgesehen, wobei die Schaltmatrix dazu eingerichtet ist, einzelne oder mehrere der Kontaktflächen jeweils eines der Aufnahmeabschnitte mit unterschiedlichen Messgeräten elektrisch und/oder signaltechnisch zu verschalten. Damit können die Segmente ohne aus dem jeweiligen Aufnahmeabschnitt entnommen zu werden an unterschiedliche Messgeräte angeschlossen werden, was besonders produktschonend die Messung unterschiedlicher Parameter erlaubt. Es ist beispielsweise auch möglich, dass eine Prüfung von Segmenten, die in unterschiedlichen Aufnahmeabschnitten gelagert sind, parallel erfolgt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass die Aufnahmeabschnitte jeweils eine erste und eine zweite Kontaktfläche zum elektrischen und/oder signaltechnischen Kontaktieren zweier Elektroden eines eingesetzten Segments umfassen, und wobei jeweils eine dritte Kontaktfläche zum elektrischen und/oder signaltechnischen Kontaktieren eines der Separatoren des eingesetzten Segments vorgesehen ist. Vorzugsweise weist jeder der Aufnahmeabschnitte derart angeordnete Kontaktflächen auf. Durch diese Anordnung der Kontaktflächen innerhalb eines Aufnahmeabschnitts können die Separatoren einer Monozelle in vorteilhafter Weise getrennt voneinander geprüft werden, ohne dass die Monozelle aus dem Aufnahmeabschnitt der Fördereinrichtung entnommen werden muss. Die dritte Kontaktfläche dient damit als temporäre, der Prüfvorrichtung zugeordnete Elektrode, mittels derer ein außenliegender Separator des Segments geprüft werden kann.
Vorzugsweise bildet die dritte Kontaktfläche gleichzeitig eine Transportauflage für das jeweilige Segment oder zumindest einen Teil der Transportauflage. Dabei korrespondiert die flächige Erstreckung der dritten Kontaktfläche mit der Fläche der Elektroden des jeweiligen Segments ohne deren Ableiterfähnchen; vorzugsweise weicht die flächige Erstreckung der dritten Kontaktfläche weniger als 50 % von der flächigen Erstreckung der Elektroden ab, weiter vorzugsweise weniger als 25 %, insbesondere weniger als 10 %. Damit übernimmt die Transportauflage gleichzeitig sowohl die Funktion des Transportierens eines Segments als auch die Funktion der elektrischen bzw. signaltechnischen Anbindung eines Separators des transportierten Segments. Wird beispielsweise ein Segment in Form einer Monozelle in dem Aufnahmeabschnitt transportiert, dann liegt das zu prüfende Segment vorzugsweise mit einem seiner Separatoren auf der Transportauflage des jeweiligen Aufnahmeabschnitts auf. Die beiden Elektroden des Segments werden dann mittels der erwähnten Ableiterfähnchen auf, die über die Grundfläche der Separatoren hinausragen, von der ersten und der zweiten Kontaktfläche kontaktiert.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann anstelle der dritten Kontaktfläche auch eine reine Transportauflage vorgesehen sein. In dieser Ausführungsform besteht die reine Transportauflage vorzugsweise aus einem isolierenden Material, um beispielsweise Streukapazitäten bei der Messung mittels der ersten und zweiten Kontaktfläche zu reduzieren.
Zum Offenbarungsgehalt dieser Anmeldung soll auch explizit die vorgeschlagene Vorrichtung samt einem Segment oder mehreren Segmenten, beispielsweise in Form von Monozellen, zählen, das bzw. die in den Aufnahmeabschnitten gelagert ist bzw. sind.
Vorzugsweise ist die Schaltmatrix dazu eingerichtet, die erste und die zweite Kontaktfläche gleichzeitig mit demselben Messgerät zu verschalten; die erste und die dritte Kontaktfläche gleichzeitig mit demselben Messgerät zu verschalten; und/oder die zweite und die dritte Kotaktfläche gleichzeitig mit demselben Messgerät zu verschalten. Ist beispielsweise ein Segment in Form einer Monozelle zwecks Prüfung in einem der Aufnahmeabschnitte gelagert, dann kontaktieren beispielsweise die drei Kontaktflächen eines Aufnahmeabschnittes das eingesetzte Segment wie folgt:
Das Segment liegt mit einem ersten Separator auf der dritten Kotaktfläche auf; eine dem ersten Separator benachbarte erste Elektrode, beispielsweise in Form einer Anode, liegt an der ersten Kontaktfläche an; eine durch einen zweiten Separator von der ersten Elektrode getrennte zweite Elektrode, beispielsweise in Form einer Kathode, ist mit der zweiten Kontaktfläche verbunden.
Wenn die erste und die zweite Kontaktfläche gleichzeitig mit dem wenigstens einen Messgerät verschaltet werden, dann kann der dazwischen angeordnete zweite Separator geprüft werden.
Wenn die erste und die dritte Kontaktfläche gleichzeitig mit dem wenigsten einen Messgerät verschaltet werden, dann kann der am Segment außen angeordnete Separator geprüft werden.
Wenn die zweite und die dritte Kontaktfläche gleichzeitig mit einem Messgerät verschaltet werden, dann können gleichzeitig der erste und der zweite Separator geprüft werden. Der erste und der zweite Separator sind dann je nach Schaltkonfiguration in einer Serienoder Parallelschaltung zwischen der zweiten und der dritten Kontaktfläche angeordnet. Diese mittels der Schaltmatrix einstellbaren Schaltkonfigurationen ermöglichen eine umfassende Testung der zu prüfende Segmente.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass die Kontaktflächen innerhalb eines der Aufnahmeabschnitte elektrisch isoliert voneinander angeordnet sind. Vorzugsweise sind die Kontaktflächen auch gegenüber dem übrigen Teil der Fördereinrichtung elektrisch isoliert. Beispielsweise kann die elektrische Isolierung der Kontaktflächen zueinander auch dadurch erfolgen, dass die Fördereinrichtung zumindest teilweise aus einem elektrisch nicht leitfähigen Material ist.
Vorzugsweise ist die Schaltmatrix dazu eingerichtet, die wenigstens drei Kontaktflächen jeweils eines der Aufnahmeabschnitte unterschiedlich zu verschalten, so dass Messungen mittels des wenigstens einen Messgerätes in unterschiedlichen elektrischen Schaltungen durchführbar sind. Je nachdem, ob beispielsweise der erste oder der zweite Separator oder beide Separatoren geprüft werden sollen, kann die Schaltkonfiguration unterschiedlich sein. Auf diese Weise können eine Vielzahl von Messungen an dem Segment durchgeführt werden, während es auf der Fördereinrichtung transportiert wird. Beispielsweise können auch zwei oder mehrere Kontaktflächen eines Aufnahmeabschnitts miteinander kurzgeschlossen werden.
Vorzugsweise ist die Schaltmatrix dazu eingerichtet, einzelne oder mehrere der Kontaktflächen jeweils eines der Aufnahmeabschnitte mit einer Spannungsquelle zu verschalten und/oder auf Masse zu schalten. Durch diese Arten der Verschaltung, können weitere Schaltkonfigurationen ermöglicht werden, so dass die Möglichkeiten der Messung erweitert werden können.
Vorzugsweise umfasst die Schaltmatrix eine Mehrzahl von Relais, zum Verschalten der Kontaktflächen untereinander und/oder einzelner oder mehrerer der Kontaktflächen mit einem oder mehreren Messgeräten. Die Relais sind dabei beispielsweise mittels einer Steuereinheit steuer- bzw. regelbar. Aufgrund der Vielzahl der Schaltkombinationen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Schaltmatrix mit Relais zu betreiben. Die Schaltmatrix und damit auch die Relais können beispielsweise anhand der Stellung der Fördereinrichtung relativ zu dem stationären Teil der Prüfvorrichtung erfolgen. Selbstverständlich können alternativ oder zusätzlich weitere Eingangsparameter zum Steuern bzw. Regeln der Schaltmatrix bzw. der Relais genutzt werden. Auch das auf Masse Schalten einzelner oder mehrerer Kontaktflächen und/oder das Verschalten mit einer Spannungsquelle erfolgt vorzugsweise mittels der Relais. Der Hauptvorteil der Relais ist das passive, galvanisch getrennte Schalten und das minimalinvasive Verhalten bezüglich der Veränderung der Messstrecke. Weiterhin sind Relais in der Lage, Gleichstrom und Wechselstrom zu leiten; Schalttransistoren sind dazu nur begrenzt in der Lage. Ferner beeinflussen Schalttransistoren im erheblichen Maße die Messstrecke.
Vorzugsweise ist die Schaltmatrix Bestandteil der Fördereinrichtung. Auf diese Weise kann die Verschaltung an der Fördereinrichtung effizient erfolgen.
Vorzugsweise ist das wenigstens eine Messgerät zum Messen einer elektrischen Kapazität und/oder eines ohmschen Widerstandes und/oder zum Durchführen einer Durchschlagsmessung eingerichtet. Messgeräte bzw. Messverfahren zum Messen des ohmschen Wider- Standes bzw. der elektrischen Kapazität sind hinlänglich bekannt und liefern zuverlässige Messergebnisse. Durch die Prüfung der Segmente mittels Messung des ohmschen Widerstandes und/oder der elektrischen Kapazität lassen sich zuverlässig Rückschlüsse auf den Systemzustand der zu prüfenden Segmente ziehen.
Vorzugsweise ist das wenigstens eine Messgerät Bestandteil des stationären Teils der Prüfvorrichtung. Somit muss das wenigstens eine Messgerät nicht mit der Fördereinrichtung bewegt werden. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn die Prüfvorrichtung mehrere Messgeräte umfasst. Weiterhin können so auch die Messgeräte vorteilhaft mit den Kontaktflächen unterschiedlicher Aufnahmeabschnitte verschaltet werden, so dass eine geringere Anzahl an Messgeräten erforderlich ist. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, ein oder mehrere der Messgeräte in der Fördereinrichtung zu integrieren.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass die elektrische und/oder signaltechnische Verbindung der Fördereinrichtung mit dem stationären Teil mittels einer Schleifkontakteinrichtung erfolgt. Eine Schleifkontakteinrichtung hat sich als vorteilhaft erwiesen, um die sich bewegende, beispielsweise sich rotierende, Fördereinrichtung elektrisch und/oder signaltechnisch an den stationären Teil der Prüfvorrichtung anzubinden.
Vorzugsweise weisen die Aufnahmeabschnitte jeweils Öffnungen auf, die zum Halten der Segmente mit einem Unterdrück beaufschlagbar sind. Das Halten der Segmente, insbesondere der Ableiterfähnchen, kann mittels Unterdrück besonders schonend erfolgen, weil auf Greifer und/oder Klemmen verzichtet werden kann, die die Ableiterfähnchen beschädigen können. Die Öffnungen können an der Transportauflage, beispielsweise in Form der dritten Kontaktfläche, und/oder an wenigstens einer der übrigen Kontaktflächenvorgesehen sein. Weiterhin können die Öffnungen beispielsweise durch Haltebohrungen oder durch die Poren eines luftdurchlässigen Materials gebildet sein. Alternativ ist es jedoch auch möglich, dass die Segmente durch mechanische Mittel in den Aufnahmeabschnitten gehalten werden.
Die eingangs genannte Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Verfahren zum Prüfen von Segmenten, die zur Bildung eines Zellstapels für die Energiezellen produzierende Industrie vorgesehen sind, wobei die Segmente durch die Prüfvorrichtung wie vorangehend beschrieben geprüft werden, wobei die zu prüfenden Segmente jeweils in einem der Aufnahmeabschnitten positioniert werden.
Vorzugsweise erfolgt das Prüfen der Segmente während des Transports der Segmente, also während sich die Fördereinrichtung gegenüber dem stationären Teil der Prüfvorrichtung bewegt.
Weiter vorzugsweise führt die Detektion eines beschädigten oder qualitativ minderwertigen Segments dazu, dass dieses aus dem Herstellungsprozess ausgeschleust wird. Dies kann beispielsweise durch die Prüfvorrichtung selbst erfolgen oder alternativ durch eine separate Einrichtung, beispielsweise in Form einer Auswurftrommel.
Alternativ oder zusätzlich ist es aber auch möglich, dass mittels der Prüfvorrichtung Qualitätsparameter der Segmente zur späteren Verwendung erfasst werden, ohne dass diese zwingend aus dem Prozess ausgeschleust werden. Auf diese Weise kann beispielsweise der gebildete Zellstapel in unterschiedliche Qualitätsklassen klassifiziert werden. Bezüglich der mit dem vorgeschlagenen Verfahren verbundenen technischen Wirkungen und Vorteile wird auf die vorangehenden Ausführungen im Zusammenhang mit der Prüfvorrichtung verwiesen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt:
Fig. 1 die Anordnung der Prüfvorrichtung in einem System zum Bilden von Zellstapeln;
Fig. 2 eine Fördereinrichtung in Form einer Prüftrommel;
Fig. 3 einen Aufnahmeabschnitt mit einem darauf angeordneten Segment in einem ersten Querschnitt orthogonal zur Rotationsachse;
Fig. 4 einen Aufnahmeabschnitt mit einem darauf angeordneten Segment in einem zweiten Querschnitt parallel zur Rotationsachse;
Fig. 5 eine schematische Darstellung der Prüfvorrichtung;
Fig. 6 eine Schleifkontakteinrichtung;
Fig. 7 ein schematisches Schaltnetzwerk einer Prüftrommel;
Fig. 8 ein Ersatzschaltbild einer Monozelle; Fig. 9 ein Ersatzschaltbild einer Monozelle in einer ersten
Schaltkonfiguration;
Fig. 10 ein Ersatzschaltbild einer Monozelle in einer zweiten
Schaltkonfiguration;
Fig. 11 ein Ersatzschaltbild einer Monozelle in einer dritten
Schaltkonfiguration;
Fig. 12 ein Ersatzschaltbild einer Monozelle in einer vierten
Schaltkonfiguration;
Fig. 13 ein Ersatzschaltbild einer Monozelle in einer fünften
Schaltkonfiguration; und
Fig. 14 ein Ersatzschaltbild einer Monozelle in einer sechsten
Schaltkonfiguration.
Figur 1 zeigt ein System 100 zum Bilden von Zellstapeln umfassend eine Herstellvorrichtung 17 zum Bilden von Segmenten 2, eine Prüfvorrichtung 1 zum Prüfen der Segmente 2 sowie mehrere Zellstapelvorrichtungen 18.
Die Herstellvorrichtung 17 dieses Ausführungsbeispiels ist dazu eingerichtet, Segmente 2 in Form von Monozellen herzustellen. Die Monozellen sind vierlagig, wobei die folgenden vier Schichten aufeinander folgen: ein Separator 21 , eine erste Elektrode 22 in Form einer Anode, ein zweiter Separator 23 sowie eine zweite Elektrode 24 in Form einer Kathode. In der Herstellvorrichtung 17 werden diese Schichten aufeinandergelegt und durch Laminieren miteinander verbunden, so dass eine vierlagige Endlosbahn 26 gebildet wird. Diese Endlosbahn 26 wird mittels einer Schneideinrichtung 27 in gleich lange Abschnitte orthogonal zur Längsrichtung geschnitten, so dass gleich lange Segmente 2 gebildet werden. Bei den der Prüfvorrichtung 1 zugeführten Segmenten 2 handelt es sich um sogenannte trockene Segmente 2, die also nicht mit einer Elektrolytflüssigkeit befüllt sind. Mittels der im Fertigungsprozess der Herstellvorrichtung 17 folgenden Prüfvorrichtung 1 werden die geschnittenen Segmente 2 geprüft.
Der Prüfvorrichtung 1 folgen im Fertigungsprozess mehrere Zellstapelvorrichtungen 18, die jeweils dazu eingerichtet sind, die Segmente 2 zu Zellstapeln aufeinanderzulegen. In diesem Fall sind vier Zellstapelvorrichtungen 18 vorgesehen, mit denen parallel die Zellstapel gebildet werden können.
Die Prüfvorrichtung 1 dient dazu, fehlerhafte bzw. beschädigte Segmente 2 zu detektieren, damit diese nicht für die Bildung der Zellstapel mit den Zellstapelvorrichtungen 18 verwendet werden. Nachfolgend wird zur Vereinfachung von fehlerhaften Segmenten 2 gesprochen, wobei damit sämtliche Segmente 2 gemeint sind, die nicht die vorgegebenen Qualitätsanforderungen erfüllen. Die Prüfvorrichtung 1 ist in diesem Ausführungsbeispiel selbst nicht dazu eingerichtet, fehlerhafte Segmente 2 aus dem Fertigungsprozess auszuschleusen. In diesem Ausführungsbeispiel erfolgt das durch eine Auswurftrommel 25, die die fehlerhaften Segmente in ein nicht dargestelltes Ausschussreservoir auswirft. Die Prüfvorrichtung 1 umfasst in diesem Fall eine Fördereinrichtung 3 in Form einer um eine Rotationsachse 14 drehbar gelagerten Prüftrommel. Zwischen der Fördereinrichtung 3 und der Auswurfeinrichtung 25 ist eine Transporttrommel 20 vorgesehen. Die Rotationsrichtung der Trommeln ist durch Pfeile 28 kenntlich gemacht, von denen nur zwei mit dem entsprechenden Bezugszeichen versehen sind. Durch das Auswerfen fehlerhafter Segmente 2 mittels der Auswurftrommel 25 kann sichergestellt werden, dass nur einwandfreie Segmente 2 zur Bildung der Zellstapel mit den Zellstapelvorrichtungen 18 verwendet werden.
Figur 2 zeigt die Fördereinrichtung 3 in Form einer Prüftrommel, die um die Rotationsachse 14 rotierbar gelagert ist. Die Fördereinrichtung 3 weist an einer radial außen liegenden Mantelfläche 19 eine Vielzahl, beispielsweise zwischen 3 und 19, weiter beispielsweise zwischen 10 und 16, von Aufnahmeabschnitten 4a, 4b, 4c auf, die jeweils zur Aufnahme und zum Transport eines Segments 2 eingerichtet sind. Die hier dargestellte Fördereinrichtung 3 umfasst genau zwölf der Aufnahmeabschnitte 4. Die Fördereinrichtung 3 rotiert relativ zu einem stationären Teil 5 der Prüfvorrichtung 1 , der in Figur 4 schematisch dargestellt ist. Die hier sichtbaren Aufnahmeabschnitte 4a, 4b, 4c sind mit einem Unterdrück beaufschlagbar, so dass die Segmente 2 durch die Wirkung des Unterdrucks an den Aufnahmeabschnitten 4a, 4b, 4c gehalten werden. So kann auch eine produktschonende Aufnahme und Abgabe der Segmente 2 erfolgen.
Jeder der Aufnahmeabschnitte 4a, 4b, 4c weist eine erste Kontaktfläche 6, eine zweite Kontaktfläche 7 und einer dritte Kontaktfläche 8 auf, wobei diese zueinander und gegenüber dem übrigen Teil der Fördereinrichtung 3 elektrisch isoliert sind. Der Aufnahmeabschnitt 4b ist mit einem Segment 2 belegt, so dass die dritte Kontaktfläche 8 des Aufnahmeabschnittes 4b durch das Segment 2 verdeckt ist. Es ist jedoch zu erkennen, dass eine erste Elektrode 22 mittels ihres Ableiterfähnchens 11 die erste Kontaktfläche 6 kontaktiert. Weiterhin ist zu erkennen, dass eine zweite Elektrode 24 mittels ihres Ableiterfähnchens 12 die zweite Kontaktfläche 7 kontaktiert. Die Kontaktierung des Segments 2 mit der dritten Kontaktfläche 8 des Aufnahmeabschnitts 4b wird nachfolgend anhand der Figur 3 beschrieben.
Figur 3 zeigt einen Schnittdarstellung eines auf der Fördereinrichtung 3 angeordneten Segments 2, wobei der Schnitt in einer Ebene orthogonal zur Rotationsachse 14 (vgl. Figur 2) der Fördereinrichtung 3 angeordnet ist. In der Schnittdarstellung der Figur 3 ist der Aufnahmeabschnitt 4b aus Figur 2 dargestellt. Der Aufnahmeabschnitt 4b umfasst die dritte Kontaktfläche 8, die mittels eines Isolators 16 gegenüber dem übrigen Aufnahmeabschnitt 4b und damit auch gegenüber der übrigen Fördereinrichtung 3 elektrisch isoliert ist. Das Segment 2 liegt mit dem ersten Separator 21 an der dritten Kontaktfläche 8 auf, die für das Segment 2 gleichzeitig eine geeignete Transportauflage bildet. Es ist ferner zu erkennen, dass sich die flächige Erstreckung der dritten Kontaktfläche 8 mit der Grundfläche der ersten und zweiten Elektrode 22 und 24 ohne Berücksichtigung der hier nicht dargestellten Ableiterfähnchen 11 , 12 deckt. Auf diese Weise kann die dritte Kontaktfläche 8 zusammen mit der oberhalb des ersten Separators 21 angeordneten ersten Elektrode 22 ein Elektrodenpaar bilden, das zum Prüfen des dazwischen angeordneten ersten Separators 21 geeignet ist. Die erste Elektrode 22 wird dann wie in Figur 2 dargestellt über die erste Kontaktfläche 6 kontaktiert.
Ferner zeigt die Figur 3, dass auf die erste Elektrode 22 der zweite Separator 23 und die zweite Elektrode 24 folgen. Somit bilden die erste Elektrode 22 sowie die zweite Elektrode 24 ein Elektrodenpaar, das zum Prüfen des dazwischen angeordneten zweiten Separators 23 geeignet ist. Figur 4 zeigt eine weitere Schnittdarstellung des auf der Fördereinrichtung 3 angeordneten Segments 2, wobei der Schnitt in einer Ebene parallel zur Rotationsachse 14 (vgl. Figur 2) der Fördereinrichtung 3 angeordnet ist. In dieser Darstellung ist zu erkennen, dass die erste Elektrode 22 mittels ihres Ableiterfähnchens 11 die erste Kontaktfläche 6 kontaktiert. Weiterhin ist zu erkennen, dass die zweite Elektrode 24 mittels ihres Ableiterfähnchens 12 die zweite Kontaktfläche 7 kontaktiert. Um ein Abknicken der Ableiterfähnchen 11 , 12 zu vermeiden, weisen die Kontaktflächen 6, 7 in Radialrichtung eine entsprechend angepasste Höhe auf; die Höhe in Radialrichtung der Kontaktfläche 6 ist damit geringer als die Höhe der Kontaktfläche 7.
Figur 5 zeigt eine schematische Darstellung der Prüfvorrichtung 1 umfassend die Fördereinrichtung 3, die gegenüber dem stationären Teil 5 drehbar gelagert ist. Durch den Pfeil 28 ist die rotatorische Bewegbarkeit der Fördereinrichtung 3 in Form einer Prüftrommel dargestellt, die durch einen Aktuator 31 bewirkt werden kann. Der Aktuator 31 wird durch eine Steuereinheit 30 gesteuert bzw. geregelt. Sowohl die Steuereinheit 30 als auch der Aktuator 31 sind dem stationären Teil 5 zugeordnet. Weiterhin sind schematisch die zwölf Aufnahmeabschnitte 4a, 4b, ... , 4I dargestellt, deren jeweils drei Kontaktflächen 6, 7, 8 über drei Leitungen 33 elektrisch und/oder signaltechnisch mit einer Schaltmatrix 9 verbunden sind. Somit ist jeder der Aufnahmeabschnitte 4a, 4b, ... , 4I jeweils über drei Leitungen 33 an die Schaltmatrix 9 angebunden.
Die Schaltmatrix 9 umfasst eine Mehrzahl an Relais 29a, 29b, 29c, die dazu eingerichtet sind, die Leitungen 33 mit Eingangsleitungen 34 zu verschalten. In Figur 5 sind repräsentativ für eine Vielzahl an Relais nur die drei Relais 29a, 29b und 29c dargestellt. Mittels einer Schleifkontakteinrichtung 13 werden die mit der Fördereinrichtung 3 mitrotierenden Eingangsleitungen 34 elektrisch und/oder signaltechnisch auf den stationären Teil 5 überführt.
Der stationäre Teil 5 umfasst vier Messgeräte 10a, 10b, 10c, 10d, die jeweils mit einem Leitungspaar 35 elektrisch und/oder signaltechnisch an die Schleifkontakteinrichtung 13 angebunden sind. Auf diese Weise kann jedes der Messgeräte 10a, 10b, 10c, 10d über die Schleifkontakteinrichtung 13 und die Schaltmatrix 9 in unterschiedlichen Konstellationen an die Kontaktflächen 6, 7, 8 (vgl. Figur 2) der verschiedenen Aufnahmeabschnitte 4a, 4b, ... , 4I angeschlossen werden.
Zunächst soll zum besseren Verständnis nur die Verschaltung der drei Leitungen 33, die jeweils einem der Aufnahmeabschnitte 4a, 4b, ... , 4I zugeordnet sind, mit Leitungspaaren 35, die jeweils einem der Messgeräte 10a, 10b, 10c, 10d zugeordnet sind, betrachtet werden. Um die Messgeräte 10a, 10b, 10c, 10d in sämtlichen Kombinationen mit den jeweils drei Kontaktflächen 6, 7, 8 der Aufnahmeabschnitte 4a, 4b, ... , 4I zu verschalten, muss die Schaltmatrix 9 auf der den Aufnahmeabschnitten 4a, 4b, ... ,4I zugeordneten Seite 12 x 3 = 36 Anschlüsse aufweisen, weil jeder der zwölf Aufnahmeabschnitte 4a, 4b,... ,4I drei Kontaktflächen umfasst, die über die Leitungen 33 angeschlossen sind. Weiterhin muss die Schaltmatrix 9 auf der der Schleifkontakteinrichtung 13 zugeordneten Seite 4 x 2 = 8 Anschlüsse aufweisen, weil jedes der vier Messgeräte 10a, 10b, 10c, 10d mit einem Leitungspaar 35, ausgestattet ist.
Bei dieser Betrachtung wurde eine Spannungsversorgung 36 noch nicht berücksichtigt, die von der Steuereinheit 30 ausgeht, die wiederum eine Spannungsquelle umfasst. Die Spannungsversorgung 36 wird mittels Schleifkontakteinrichtung 13 an die Schaltmatrix 9 durchgeschleift. Auf diese Weise können bestimmte Kontaktflächen 6, 7, 8 zur Durchführung von Messungen mit Spannung beaufschlagt werden.
Ferner wurde bei der vorangehenden Betrachtung eine Datenübertragungsleitung 37 noch nicht berücksichtigt, die ebenfalls von der Steuereinheit 30 ausgeht. Die Datenübertragungsleitung 37 wird über die Schleifkontakteinrichtung 13 an die Schaltmatrix 9 angebunden, so dass mittels der so von der Steuereinheit 30 an die Schaltmatrix 9 übertragenen Steuersignale die Relais 29a, 29b, 29c angesteuert werden können. Die Relais 29a, 29b, 29c sind dazu eingerichtet, die Anschlüsse der Schaltmatrix 9 auf der Seite der Aufnahmeabschnitte 4a, 4b, ... , 4d untereinander und/oder mit den Anschlüssen der Schaltmatrix 9 auf der Seite der Schleifkontakteinrichtung 13 zu verschalten.
Weiterhin wurde bei der vorangehenden Betrachtung eine weitere Leitung 38 unberücksichtigt gelassen, die zur Erdung bzw. zum auf Masse Schalten einzelner oder mehrerer Kontaktflächen 6, 7, 8 dient. Diese Leitung 38 wird ebenfalls über die Schleifkontakteinrichtung 13 an die Schaltmatrix 9 angebunden.
Weiterhin sind auch die Messgeräte 10a, 10b, 10c, 10d mittels einer Leitung 39 an die Steuereinheit 30 angebunden. Mittels dieser Leitung können beispielsweise die Messgeräte 10a, 10b, 10c, 10d angesteuert werden. Weiterhin können auch die durch die Messgeräte 10a, 10b, 10c, 10d ermittelten Werte auf einem Datenspeicher der Steuereinheit 30 gespeichert werden. Wird beispielsweise ein fehlerhaftes Segment 2 durch eines der Messgeräte 10a, 10b, 10c, 10d detektiert, so kann durch die Steuereinheit 30 ein entsprechendes Signal an die in der Figur 1 dargestellten Auswurftrommel 25 ausgegeben werden, so dass das entsprechende Segment 2 aus dem Fertigungsprozess ausgeschleust werden kann.
Figur 6 zeigt eine schematische Darstellung einer Schleifkontakteinrichtung 13, die einen Stator 40 und einen Rotor 41 umfasst. Der Stator 40 ist hier nur exemplarisch mit zwei Leitungspaaren 35, die an die Messgeräte 10a und 10b (vgl. Figur 5) angeschlossen sind, verbunden. Die entsprechenden Eingangsleitungen 34 für die Schaltmatrix 9 (vgl. Figur 5) sind dem Rotor 41 zugeordnet. Im Innern der Schleifkontakteinrichtung 13 sind mehrere - in dieser Darstellung nicht erkennbare - Schleifringe vorgesehen, die mit ebenfalls nicht erkennbaren Schleifbürsten kontaktierbar sind bzw. in Kontakt stehen. So können elektrische und/oder signaltechnische Leitungen separat zwischen Stator 40 und Rotor 41 verschaltet werden.
Figur 7 zeigt schematisch ein Schaltnetzwerk der Prüfvorrichtung 1. Hier sind vier Messgeräte 10a, 10b, 10c, 10d dargestellt, wobei das Netzwerk grundsätzlich um weitere Messgeräte erweiterbar ist. Ferner ist erkennbar, dass jedes Messgerät 10, 10b, 10c, 10d grundsätzlich mittels der Schaltmatrix 9 mit jedem Aufnahmeabschnitt 4a bis 4e verschaltbar ist. Zwecks besserer Übersichtlichkeit sind hier nur fünf der zwölf Aufnahmeabschnitte 4a,... ,4I dargestellt. Weiterhin ist erkennbar, dass die Aufnahmeabschnitte 4a,... ,4e jeweils mit einem Segment 2 belegt sind. Weiterhin ist rechts eine Detailansicht der Kontaktflächen 6, 7, 8 des ersten Aufnahmeabschnitts 4a und deren Verschaltbarkeit mittels der Schalter 42, ... , 47 dargestellt.
Die Schalter 42, ... , 47 sind Bestandteil der Schaltmatrix 9 und können beispielsweise durch Relais 29a, 29b, 29c (vgl. Figur 5) gebildet sein. Je nach Schaltstellung der Schalter 42, ... , 47 können die Kon- taktflächen 6, 7, 8 untereinander und/oder mit einem der Messgeräte 10a, 10b, 10c, 10d und/oder anderweitig verschaltet werden. Es ist prinzipiell auch möglich, eine oder mehrere der Aufnahmeabschnitte 4a,... ,4l parallel an verschiedene Messgeräte 10a, 10b, 10c, 10d anzuschließen, um den Messvorgang zu parallelisieren. Auch können die Aufnahmeabschnitte 4a,... ,4I zeitlich aufeinanderfolgend mit mehreren Messgeräten 10a, 10b, 10c, 10d verschaltet werden.
Mögliche Schaltstellungen werden nachfolgen noch unter Bezugnahme auf die Figuren 9 bis 13 erläutert.
Figur 8 zeigt ein Ersatzschaubild 32 des in dem Aufnahmeaufschnitt 4b gelagerten Segments 2; vgl. Figur 2. Zur Verbesserung der Übersichtlichkeit ist die erste Elektrode 22 in Form der Anode durch ein A kenntlich gemacht, die zweite Elektrode 24 in Form der Kathode 24 durch ein K und die eine Transportauflage bildende dritte Kontaktfläche 8 durch ein T. Diese Kennzeichnung wird auch in den Schaltbildern der Figuren 9 bis 13 beibehalten.
Das Ersatzschaubild 32 der Figur 8 umfasst Serienwiderstände RS,A, RS,K und RS,T, welche die Leitungs- und Kontaktwiderstände an Anode A, Kathode K und der durch die dritte Kontaktfläche 8 gebildeten Transportauflage T beschreiben. Weiterhin ist ein Widerstand RP,AK vorgesehen, der den Isolationswiderstand zwischen Anode A und Kathode K repräsentiert und ein Widerstand RP.AT, der den Isolationswiderstand zwischen der Anode A und der Transportauflage T repräsentiert. Die Widerstände Rp AK und RP,AT charakterisieren damit die elektrische Leitfähigkeit der Separatoren 21 und 23. Ferner repräsentieren die Kondensatoren CAK, CAT die sich zwischen der An- ode A und der Kathode K sowie zwischen der Anode A und der Transportauflage T einstellen.
Das Ersatzschaltbild 32 der Figur 8 wird als Basis für die in den Figuren 9 bis 13 erläuterten Schaltkonfigurationen verwendet. Beispielhaft wird das Messgerät 10a verwendet, das zur Messung eines ohmschen Widerstandes eingerichtet ist; es können aber prinzipiell auch beliebig andere Messgeräte zum Einsatz kommen.
Wenn nachfolgend davon gesprochen wird, dass eine Kontaktfläche 6, 7, 8 auf Masse geschaltet wird, dann erfolgt dies in diesem Ausführungsbeispiel, indem die entsprechende Kontaktflächen 6, 7 oder 8 mit der Erdungsleitung bzw. dem Massepunkt der Schaltung verbunden wird. Grundsätzlich sind aber auch andere Möglichkeiten des auf Masse Schaltens denkbar, beispielsweise durch Verschalten mit der Trommel der Fördereinrichtung 3, wenn diese geerdet ist. Wenn nachfolgend davon gesprochen wird, dass eine Kontaktfläche 6, 7, 8 nicht verschaltet ist, dann ist die entsprechende Kontaktfläche 6, 7 oder 8 von den elektrischen Leitungen des übrigen Schaltnetzwerks elektrisch isoliert.
Figur 9 zeigt eine erste Schaltkonfiguration, die zur Prüfung des zweiten Separators 23 (vgl. Figur 3) dient. Das Messgerät 10a ist mit der ersten und zweiten Kontaktfläche 6, 7, und damit mit der Anode A und der Kathode K, verschaltet. Die Kontaktfläche 8, also die Transportauflage T, ist nicht verschaltet und daher nicht dargestellt.
Figur 10 zeigt eine zweite Schaltkonfiguration, die ebenfalls zur Prüfung des zweiten Separators 23 (vgl. Figur 3) dient. Das Messgerät 10a ist mit der ersten und zweiten Kontaktfläche 6, 7, und damit mit der Anode A und der Kathode K, verschaltet. Die Kontaktfläche 8, also die Transportauflage T, ist auf Masse geschaltet.
Figur 11 zeigt eine dritte Schaltkonfiguration, die zur Prüfung des ersten Separators 21 (vgl. Figur 3) dient. Das Messgerät 10a ist mit der ersten Kontaktfläche 6 und darüber auch mit der Anode A sowie mit der dritten Kontaktfläche 8, also mit der Transportauflage T, verschaltet. Die zweite Kontaktfläche 7, an der die Kathode K anliegt, ist nicht verschaltet und daher nicht dargestellt.
Figur 12 zeigt eine vierte Schaltkonfiguration, die ebenfalls zur Prüfung des ersten Separators 21 (vgl. Figur 3) dient. Das Messgerät 10a ist mit der ersten Kontaktfläche 6 und darüber auch mit der Anode A sowie mit der dritten Kontaktfläche 8, also der Transportauflage T, verschaltet. Die zweite Kontaktfläche 7, an der die Kathode K anliegt, ist auf Masse geschaltet.
Figur 13 zeigt eine fünfte Schaltkonfiguration, mit der die Separatoren 21 und 23 gemeinsam geprüft werden können. Das Messgerät 10a ist mittels eines ersten Messanschlusses 48 mit der ersten Kontaktfläche 6 und darüber mit der Anode A verschaltet. Weiterhin ist das Messgerät 10a mittels eines zweiten Messanschlusses 49 mit der zweiten Kontaktfläche 7 und der dritten Kontaktfläche 8 verschaltet. In dieser fünften Schaltkonfiguration sind die beiden Separatoren 21 und 23 in einer Parallelschaltung an das Messgerät 10a angeschlossen.
Figur 14 zeigt eine sechste Schaltkonfiguration, mit der die Separatoren 21 und 23 ebenfalls gemeinsam geprüft werden können. Das Messgerät 10a ist mit der zweiten Kontaktfläche 7 und darüber auch mit der Kathode K sowie mit der dritten Kontaktfläche 8, also der Transportauflage T, verschaltet. Die erste Kontaktfläche 6, an der die Anode A anliegt, ist nicht verschaltet und daher nicht dargestellt. In dieser sechsten Schaltkonfiguration sind die beiden Separatoren 21 und 23 in einer Serienschaltung an das Messgerät 10a ange- schlossen.
Durch die in den Figuren 9 bis 14 dargestellten Schaltkonfigurationen lassen sich geeignete Messbrücken bilden, mittels derer sich der Zustand der sich jeweils in dem Aufnahmeabschnitt 4 (vgl. Figu- ren 2, 3, 4 und 5) befindlichen Segments auf zuverlässige Art und Weise bestimmen lässt.

Claims

Ansprüche:
1. Prüfvorrichtung (1) zum Prüfen von Segmenten (2), die zur Bildung eines Zellstapels für die Energiezellen produzierende Industrie geeignet sind, wobei
- eine Fördereinrichtung (3) mit mehreren Aufnahmeabschnitten (4) zum Aufnehmen und Transportieren jeweils eines Segments (2) vorgesehen ist, wobei
- die Aufnahmeabschnitte (4) durch eine Bewegung der Fördereinrichtung relativ zu einem stationären Teil (5) der Prüfvorrichtung (1) bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Aufnahmeabschnitte (4) jeweils wenigstens zwei Kontaktflächen (6, 7, 8) zum elektrischen und/oder signaltechnischen Kontaktieren eines in dem jeweiligen Aufnahmeabschnitt (4) aufgenommenen Segments (2) umfassen, wobei
- mindestens zwei der Kontaktflächen (6, 7, 8) jeweils eines der Aufnahmeabschnitte (4) mittels einer Schaltmatrix (9) mit wenigstens einem Messgerät (10a, 10b, 10c, 10d) verschaltbar sind.
2. Prüfvorrichtung (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass
- die Aufnahmeabschnitte (4) jeweils wenigstens drei Kontaktflächen (6, 7, 8) umfassen.
3. Prüfvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Fördereinrichtung (3) durch eine rotierbar gelagerte Trommel gebildet ist, an deren radial außen liegenden Mantelfläche (19) die Aufnahmeabschnitte (4) angeordnet sind. Prüfvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- mehrere Messgeräte (10a, 10b, 10c, 10d) vorgesehen sind, wobei
- die Schaltmatrix (9) dazu eingerichtet ist, einzelne oder mehrere der Kontaktflächen (6, 7, 8) jeweils eines der Aufnahmeabschnitte (4) mit unterschiedlichen Messgeräten (10a, 10b, 10c, 10d) elektrisch und/oder signaltechnisch zu verschalten. Prüfvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche unter Rückbezug auf Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Aufnahmeabschnitte (4) jeweils eine erste und eine zweite Kontaktfläche (6, 7) zum elektrischen und/oder signaltechnischen Kontaktieren zweier Elektroden (22, 24) eines eingesetzten Segments (2) umfassen, und wobei
- jeweils eine dritte Kontaktfläche (8) zum elektrischen und/oder signaltechnischen Kontaktieren eines Separators (21) des eingesetzten Segments (2) vorgesehen ist. Prüfvorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltmatrix (9) dazu eingerichtet ist,
- die erste und die zweite Kontaktfläche (6, 7) gleichzeitig mit demselben Messgerät (10a, 10b, 10c, 10d) zu verschalten;
- die erste und die dritte Kontaktfläche (6, 8) gleichzeitig mit demselben Messgerät (10a, 10b, 10c, 10d) zu verschalten; und/oder
- die zweite und die dritte Kontaktfläche (7, 8) gleichzeitig mit demselben Messgerät (10a, 10b, 10c, 10d) zu verschalten. 7. Prüfvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Kontaktflächen (6, 7, 8) innerhalb eines der Aufnahmeabschnitte (4) elektrisch isoliert voneinander angeordnet sind.
8. Prüfvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche unter Rückbezug auf Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Schaltmatrix (9) dazu eingerichtet ist, die wenigstens drei Kontaktflächen (6, 7, 8) jeweils eines der Aufnahmeabschnitte (4) unterschiedlich zu verschalten, so dass Messungen mittels des wenigstens einen Messgerätes (10a, 10b, 10c, 10d) in unterschiedlichen elektrischen Schaltungen durchführbar sind.
9. Prüfvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Schaltmatrix (9) dazu eingerichtet ist, einzelne oder mehrere der Kontaktflächen (6, 7, 8) jeweils eines der Aufnahmeabschnitte (4) mit einer Spannungsquelle zu verschalten und/oder auf Masse zu schalten.
10. Prüfvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Schaltmatrix (9) Bestandteil der Fördereinrichtung (3) ist.
11 . Prüfvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- das wenigstens eine Messgerät (10a, 10b, 10c, 10d) zum Messen einer elektrischen Kapazität und/oder eines ohmschen Widerstandes und/oder zum Durchführen einer Durchschlags- messung eingerichtet ist. Prüfvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- das wenigstens eine Messgerät (10a, 10b, 10c, 10d) Bestandteil des stationären Teils (5) der Prüfvorrichtung (1) ist. Prüfvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- die elektrische und/oder signaltechnische Verbindung der Fördereinrichtung (3) mit dem stationären Teil (5) mittels einer Schleifkontakteinrichtung (13) erfolgt. Prüfvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Aufnahmeabschnitte (4) jeweils Öffnungen aufweisen, die zum Halten der Segmente (2) mit einem Unterdrück beaufschlagbar sind. Verfahren zum Prüfen von Segmenten, die zur Bildung eines Zellstapels für die Energiezellen produzierende Industrie vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Segmente durch die Prüfvorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche geprüft werden, wobei die zu prüfenden Segmente jeweils in einem der Aufnahmeabschnitte positioniert werden.
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