LU504307B1 - Flexible Battery Expansion Sensor for Rechargeable Battery - Google Patents

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LU504307B1
LU504307B1 LU504307A LU504307A LU504307B1 LU 504307 B1 LU504307 B1 LU 504307B1 LU 504307 A LU504307 A LU 504307A LU 504307 A LU504307 A LU 504307A LU 504307 B1 LU504307 B1 LU 504307B1
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LU
Luxembourg
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battery cell
battery
expansion
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circuit
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LU504307A
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Michael Olk
Pascal Schmalen
Matthias Massing
Arthur Cretin
Thomas Stifter
Lukas Würth
Andreas Olk
Laurent Lamesch
Mario Cola Patrick Di
Andreas Diewald
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Iee Sa
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Claims (16)

ANSPRÜCHE
1. Batteriesatz, umfassend ein Gehäuse, mindestens eine erste Batteriezelle, die innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, und mindestens einen Ausdehnungssensor, - wobei eine Außenhülle der ersten Batteriezelle ein elektrisch leitendes Material umfasst; - wobei der mindestens eine Ausdehnungssensor zwischen dem elektrisch leitenden Material der AuBenhülle der ersten Batteriezelle und einer an die erste Batteriezelle angrenzenden Anlageflache angeordnet ist; - wobei der mindestens eine Ausdehnungssensor mindestens eine flache Induktorschaltung umfasst, die auf einem flexiblen Substrat angeordnet ist, wobei die mindestens eine flache Induktorschaltung in einer Kontaktzone zwischen der ersten Batteriezelle und der an die erste Batteriezelle angrenzenden Anlageflache angeordnet ist, mindestens eine erste zusammendrückbare Pufferschicht zwischen dem flexiblen Substrat mit der Induktorschaltung und dem elektrisch leitenden Material der AuBenhülle der ersten Batteriezelle angeordnet ist und eine Erkennungsschaltung an die mindestens eine flache Induktorschaltung mittels jeweiliger Verbinderleitungen gekoppelt ist, die auf dem flexiblen Substrat angeordnet sind, um eine Änderung der Induktivität der mindestens einen flachen Induktorschaltung zu erkennen.
2. Batteriesatz nach Anspruch 1, wobei der Mindestens eine Ausdehnungssensor eine zweite zusammendrückbare Pufferschicht umfasst, die zwischen dem flexiblen Substrat mit der Induktorschaltung und der Anlageflâche angeordnet ist.
3. Batteriesatz nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der mindestens eine Ausdehnungssensor eine Vielzahl von flachen Induktorschaltungen umfasst, die an individuellen Positionen auf dem flexiblen Substrat in der Kontaktzone angeordnet sind, wobei jede flache Induktorschaltung mittels jeweiligen Verbinderleitungen, die auf dem flexiblen Substrat angeordnet sind, an die Erkennungsschaltung gekoppelt ist.
© LU504307
4. Batteriesatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das flexible Substrat einen Sensorabschnitt, der in der Kontaktzone anzuordnen ist, und eine Verbindungszunge, die sich von dem Sensorabschnitt nach außen von der Kontaktzone erstreckt, umfasst, und wobei die Erkennungsschaltung auf der Verbindungszunge außerhalb der Kontaktzone zwischen der ersten Batteriezelle und der Anlagefläche angeordnet ist.
5. Batteriesatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die flachen Induktorschaltungen und/oder die Verbinderleitungen auf dem flexiblen Substrat durch Siebdruck, Tintenstrahldruck, Aerosoldruck oder ähnliche Dickfilmprozesse, oder als Schichtstoffe gebildet sind.
6. Batteriesatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der mindestens eine Ausdehnungssensor ferner zwei leitfähige Elektrodenpads umfasst, die angrenzend aneinander auf dem flexiblen Substrat in der Kontaktzone zwischen der ersten Batteriezelle und der Anlagefläche angeordnet sind, wobei jedes der Elektrodenpads mittels jeweiliger Verbinderleitungen, die auf dem flexiblen Substrat angeordnet sind, an die Erkennungsschaltung gekoppelt ist; und wobei die Erkennungsschaltung ferner dafür konfiguriert ist, eine Kapazitätsänderung zwischen den Elektrodenpads und/oder eine Kapazitätsänderung zwischen einem der Elektrodenpads und der mindestens einen flachen Induktorschaltung zu erkennen.
7. Batteriesatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Batteriesatz mindestens eine zweite Batteriezelle angrenzend an die erste Batteriezelle umfasst und wobei die Anlagefläche durch die zweite Batteriezelle gebildet ist, so dass der mindestens eine Ausdehnungssensor zwischen der ersten Batteriezelle und der zweiten Batteriezelle angeordnet ist.
8. Batteriesatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, wobei die Anlagefläche durch eine Innenwand des Gehäuses gebildet ist.
° LU504307
9. Batteriesatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Erkennungsschaltung dafür konfiguriert ist, einen Gleichstromwiderstand der mindestens einen Induktorschaltung zu bestimmen.
10. Batteriesatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 10, wobei die Erkennungsschaltung dafür konfiguriert ist, in einem ersten Betriebsmodus individuell eine Änderung der Induktivität von mindestens zwei flachen Induktorschaltungen der Vielzahl von flachen Induktorschaltungen zu erkennen, und in einem zweiten Betriebsmodus eine Kapazitätsänderung zwischen den mindestens zwei flachen Induktorschaltungen der Vielzahl von flachen Induktorschaltungen zu erkennen.
11. Batteriesatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das flexible Substrat zum grôBten Teil aus einer planaren Folie aus Kunststoffmaterial hergestellt ist, das ausgewählt ist aus einer Gruppe von Kunststoffmaterialien, die durch Polyethylenterephthalat PET, Polyimid PI, Polyetherimid PEI, Polyethylennaphthalat PEN, Polyoxymethylen POM, Polyamid PA, Polyphthalamid PPA, Polyetheretherketon PEEK und Kombinationen von mindestens zweien dieser Kunststoffmaterialien gebildet ist.
12. Batteriesatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste zusammendrückbare Pufferschicht und/oder die zweite zusammendrückbare Pufferschicht einen zusammendrückbaren Schaum mit einem magnetischen Füllmaterial umfasst.
13. Verfahren zum mindestens einem von dem Erkennen eines bevorstehenden thermischen Instabilitätszustands, dem Unterstützen der Auswertung eines Sicherheitszustands und dem Unterstützen der Auswertung eines Gesundheitszustands einer Batterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend mindestens die folgenden Schritte: - Erkennen einer Ausdehnung einer Batteriezelle und/oder einer Verlagerung der AufBenhülle einer Batteriezelle, wobei das Erkennen einer
© LU504307 Ausdehnung der Batteriezelle und/oder einer Verlagerung der Außenhülle der Batteriezelle mindestens den Schritt des Erkennens einer Änderung der Induktivität von mindestens einer flachen Induktorschaltung des mindestens einen Ausdehnungssensors durch die Erkennungsschaltung umfasst; - Auswerten mindestens eines von einem Zustand eines bevorstehenden thermischen Instabilitätszustands, eines Sicherheitszustands und eines Gesundheitszustands des Batteriesatzes basierend auf mindestens der Ausdehnung der ersten Batteriezelle und/oder der Verlagerung der Außenhülle der ersten Batteriezelle.
14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Erkennen einer Ausdehnung der Batteriezelle und/oder einer Verlagerung der Außenhülle der Batteriezelle ferner die folgenden Schritte umfasst: - individuelles Erkennen einer Änderung der Induktivität von mindestens zwei flachen Induktorschaltungen; - Erkennen einer Kapazitätsänderung zwischen den mindestens zwei flachen Induktorschaltungen.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14, sofern der mindestens eine Ausdehnungssensor ferner zwei leitfähige Elektrodenpads umfasst, die angrenzend aneinander auf dem flexiblen Substrat in der Kontaktzone zwischen der Batteriezelle und der Anlagefläche angeordnet sind; wobei das Erkennen einer Ausdehnung der Batteriezelle und/oder einer Verlagerung der Außenhülle der Batteriezelle ferner den Schritt des Erkennens einer Kapazitätsänderung zwischen den Elektrodenpads und/oder einer Kapazitätsänderung zwischen einem der Elektrodenpads und der mindestens einen flachen Induktorschaltung umfasst.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei das Erkennen einer Ausdehnung der Batteriezelle und/oder einer Verlagerung der Außenhülle der Batteriezelle ferner den Schritt des Bestimmens eines Gleichstromwiderstands der mindestens einen Induktorschaltung umfasst.
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PCT/EP2024/064059 WO2024240807A1 (en) 2023-05-25 2024-05-22 Flexible Battery Expansion Sensor for Rechargeable Battery
DE112024002286.3T DE112024002286T5 (de) 2023-05-25 2024-05-22 Flexibler Batterieausdehnungssensor für wiederaufladbare Batterie
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Title
KOCH, SASCHA ET AL.: "Fast Thermal Runaway Detection for Lithium-Ion Cells in Large Scale Traction Batteries", BATTERIES, vol. 4, no. 2, 2018, pages 16

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DE112024002286T5 (de) 2026-03-19
KR20260008132A (ko) 2026-01-15

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