WO2011015612A1 - Schutzvorrichtung für eine testeinrichtung - Google Patents

Schutzvorrichtung für eine testeinrichtung Download PDF

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WO2011015612A1 PCT/EP2010/061384 EP2010061384W WO2011015612A1 WO 2011015612 A1 WO2011015612 A1 WO 2011015612A1 EP 2010061384 W EP2010061384 W EP 2010061384W WO 2011015612 A1 WO2011015612 A1 WO 2011015612A1
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test
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Frank Dallinger
Rudi Kaiser
Jannis Stemmann
Rainer Kern
Carsten Pipper
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Robert Bosch Gmbh
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    • 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
    • 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
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the invention relates to a protective device for a test device according to the preamble of claim 1.
  • test facility is for testing functions of objects, with protection provided by the test room in case of failure of an object under test conditions.
  • harmful or environmentally harmful gases are formed, the propagation of which should be avoided in any case.
  • This is particularly relevant in such test rooms, which are provided with an opening in which, for example, a seal is arranged in the region of the opening.
  • This seal turns out to be a weak point in case of failure of the object, especially if the object is on fire and thus set in the test room elevated temperatures.
  • the seal is damaged, the harmful or environmentally harmful gases can escape from the test space and contaminate the environment.
  • the invention has the object, a protective device for a test device according to the preamble of claim 1 such that the spread of pollutants outside the test room can be avoided.
  • This task will in a protective device for a test device having the features of claim 1.
  • the invention is based on the idea of securing at least the critical region of the test space, which is in the region of the at least one opening, by a spray system which supplies a pollutant-binding agent, at least in the region of the at least one opening.
  • the spray system has spray nozzles whose sprays the cover entire area of the housing.
  • the contaminant-binding agent is a liquid and that beneath the housing a collecting container for the agent is arranged.
  • the collecting container completely covers the housing.
  • test device has a sensor device for detecting a pollutant discharge from the test device and that the sensor device is at least indirectly coupled to a control device for the spray system.
  • control device has a program sequence for the actuation of the spray system and that the program sequence in the case of operating the spray system provides for operation over a certain period of time. This ensures that the spray unit is operated over such a long period of time that all pollutants can be safely absorbed by the pollutants binding means.
  • test device together with the spray system is surrounded by an additional housing.
  • the protective device according to the invention can be used in a particularly advantageous manner in a test device for testing objects emitting harmful gases in the event of damage, in particular when testing lithium-ion batteries.
  • the protection device 10 shown in the figure for a test device 11 is part of a production facility, not shown otherwise, in particular for the production or testing of harmful gases emitting objects, in particular lithium-ion cells 1.
  • the test device 1 1 is in the present embodiment designed as a temperature chamber 12.
  • the temperature chamber 12 has a closed housing 13, which on one side has an opening with a door 14, via which, for example, the lithium-ion cells 1 can be introduced into the test device 11.
  • the door 14 is connected in a known manner by means of seals (not shown) in the closed state of the door 14 tightly connected to the housing 13.
  • a test stand 15 is arranged, which serves to test the lithium-ion cells 1.
  • the spray unit 17 preferably has a multiplicity of spray nozzles 18 whose spray jets cover the entire area of the housing 13, and in this case in particular the area of the door Spray system 17 is effected via a control device 20 which can be activated by means of a suitable sensor device 21 comprising sensors.
  • the sensor device 21 is arranged, for example, outside the housing 13 in the vicinity of the door 14 and detects the escape of gases from the housing 13. However, the sensor device 21 can also be arranged within the housing 13.
  • a collecting container 22 in the form of a trough 23 is arranged below the housing 13, a collecting container 22 in the form of a trough 23 is arranged.
  • the trough 23 has a size or base area which is larger than the base area of the housing 13, so that the housing 13 is completely covered by the trough 23 or is arranged within the surface of the trough 23.
  • the trough 23 also has a central drainage pipe 24, which may be coupled, for example, with a suction pump 25 or a drain cock.
  • the device 10 furthermore has a housing 26, which houses the complete test device 11 and the collecting device.
  • container 22 surrounds protective and, for example, is tightly connected to the bottom 2 of the production plant.
  • the protective device 10 described so far serves, in particular, for the elimination or neutralization of harmful gases which may arise in the test device 11 when the lithium-ion cells 1 fail during testing.
  • the lithium-ion cells 1 typically catch fire, as a result of which high-pressure gases and high-temperature gases escape, thereby simultaneously causing a strong increase in temperature within the housing 13. This increase in temperature may in particular lead to the failure of the seal between the housing 13 and the door 14, so that the harmful gases can escape from the housing 13 in the region of the door 14 (arrows 5).
  • Another characteristic of the harmful gases that are emitted by the lithium-ion cells 1 in the event of failure is that these harmful gases can be bound by water, in particular by strongly atomized water.
  • the protective device 10 described so far operates as follows: In the event that the lithium-ion cells 1 fail during the test and catch fire, as a result of which gases escape from the housing 13, these gases are detected by the sensor device 21.
  • the sensor device 21 generates a corresponding input signal to the control device 20.
  • the control device 20 controls the spray system 17 by means of a program sequence which, for example, activates the spray nozzles 18 for an extended period of time, e.g. during a period of 30 minutes.
  • the spray nozzles 18 spray water on and in the area of the housing 13, the spray nozzles 18 being designed such that they produce a fine spray to optimally bind the exiting gases.
  • the precipitate from the water together with the harmful components bound in the water from the everted gases runs down the housing 13 and is collected in the collecting container 22.
  • the additional housing 26 is to be understood as an additional protective measure, so that it can be ruled out that gases reach the rest of the production plant. It should be noted that the protective device 10 described so far can be constructed by means of known or commercially available components, so that they can be realized relatively inexpensively.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schutzvorrichtung (10) für eine Testeinrichtung (11), insbesondere zum Testen brennbarer Objekte (1), umfassend ein mit Ausnahme im Bereich einer Öffnung im Wesentlichen geschlossenes Gehäuse (13), wobei das Gehäuse (13) mittels eines insbesondere türartigen Elementes (14) verschließbar ist. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass das Gehäuse (13) von einer Sprühanlage (17) überdeckt ist, mittels der ein im Falle des Versagens der Objekte (1) deren austretende Schadstoffe bindendes Mittel, zumindest im Bereich der Öffnung, zuführbar ist.

Description

Beschreibung
Schutzvorrichtung für eine Testeinrichtung Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Schutzvorrichtung für eine Testeinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine derartige Schutzvorrichtung ist bereits allgemein bekannt. Die Testeinrichtung dient zum Testen von Funktionen von Objekte, wobei durch den Testraum ein Schutz bei einem Versagen eines Objektes unter Testbedingungen gegeben ist. Beim Testen bzw. beim Versagen mancher Objekte kann es jedoch dazu kommen, dass gesundheitsschädliche bzw. umweltschädliche Gase entstehen, deren Ausbreitung in jedem Fall vermieden werden soll. Das ist insbesondere bei derartigen Testräumen relevant, die mit einer Öffnung versehen sind, bei denen beispielsweise eine Dichtung im Bereich der Öffnung angeordnet ist. Diese Dichtung stellt sich bei einem Versagen des Objekts, insbesondere wenn das Objekt in Brand gerät und sich somit im Testraum erhöhte Temperaturen einstellen, als Schwachstelle heraus. Insbesondere können bei einer Beschädigung der Dichtung die gesundheitsschädlichen bzw. umweltschädlichen Gase aus dem Testraum entweichen und die Umwelt kontaminieren.
Offenbarung der Erfindung
Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schutzvorrichtung für eine Testeinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass die Ausbreitung von Schadstoffen außerhalb des Testraums vermieden werden kann. Diese Aufgabe wird bei einer Schutzvorrichtung für eine Testeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Der Erfindung liegt dabei die Idee zugrunde, zumindest den kritischen Bereich des Testraums, der im Bereich der wenigstens einen Öffnung ist, durch eine Sprühanlage abzusichern, die ein Schadstoffe bindendes Mittel, zumindest im Bereich der wenigstens einen Öffnung, zuführt. Dadurch werden beim Austritt der gesundheitsschädlichen bzw. umweltschädlichen Gase aus dem Testraum diese gebunden, so dass eine weitere Verbreitung zumindest minimiert wenn nicht gar ausgeschlossen werden kann.
Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung für eine Testeinrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen.
Um zu verhindern, dass Schadstoffe evtl. aus anderen Bereichen außerhalb des Bereichs der Tür entweichen bzw. in diesem Fall die Schadstoffe zu neutralisieren und eine weitere Verbreitung zu verhindern, ist es in einer vorteilhaften Weiterbildung vorgesehen, dass die Sprühanlage Sprühdüsen aufweist, deren Sprühstrahle den gesamten Bereich des Gehäuses abdecken.
Um zu ermöglichen, dass das die Schadstoffe bindende Mittel einfach entsorgt werden kann und gleichzeitig eine Kontamination außerhalb eines größeren Bereichs um das Gehäuse herum zu vermieden, ist es darüber hinaus vorteilhaft, wenn das die Schadstoffe bindende Mittel eine Flüssigkeit ist und, dass unterhalb des Gehäuses ein Auffangbehälter für das Mittel angeordnet ist.
Insbesondere ist es dabei vorteilhaft, wenn der Auffangbehälter das Gehäuse vollständig überdeckt.
Eine besonders einfache Entsorgung des aufgefangenen Mittels samt den darin enthaltenen Schadstoffen wird ermöglicht, wenn der Auffangbehälter mit einer Ablaufeinrichtung für das Mittel ausgestattet ist. Dadurch wird es möglich, das Mittel an einer Stelle zentral aufzunehmen und beispielsweise in einem anderen Entsorgungsbehälter zu speichern. Um einen möglichen Schadstoffaustritt erkennen zu können, ist es in einer besonders vorteilhaften Weiterbildung vorgesehen, dass die Testeinrichtung eine Sensoreinrichtung zum Erkennen eines Schadstoffaustritts aus der Testeinrichtung aufweist und, dass die Sensoreinrichtung zumindest mittelbar mit einer Steuereinrichtung für die Sprühanlage gekoppelt ist.
Hierbei ist es in einer Weiterbildung vorgesehen, dass die Steuereinrichtung einen Programmablauf für die Betätigung der Sprühanlage aufweist und, dass der Programmablauf im Falle des Betreibens der Sprühanlage einen Betrieb über eine bestimmte Zeitdauer vorsieht. Dadurch wird gewährleistet, dass die Sprühanlage über einen derart langen Zeitraum betrieben wird, damit mit Sicherheit alle Schadstoffe durch das die Schadstoffe bindende Mittel aufgenommen werden kann.
Eine besonders hohe Schutzwirkung gegenüber der Umgebung wird erzielt, wenn die Testeinrichtung mitsamt der Sprühanlage von einer zusätzlichen Um- hausung umgeben ist.
Die erfindungsgemäße Schutzvorrichtung lässt sich in besonders vorteilhafter Weise bei einer Testeinrichtung zum Testen von im Schadensfall schädlichen Gasen emittierenden Objekten einsetzen, insbesondere beim Testen von Lithium- Ionen-Batterien.
Da diese Batterien im Schadensfall wasserbindbare Gase emittieren ist die Verwendung von Wasser als Sprühmittel für die Sprühanlage ein bevorzugter Einsatzfall.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.
Diese zeigt in der einzigen Figur eine schematische Längsansicht auf eine Schutzvorrichtung für eine Testeinrichtung. Die in der Figur dargestellte Schutzvorrichtung 10 für eine Testeinrichtung 11 ist Bestandteil einer im Übrigen nicht dargestellten Produktionsanlage insbesondere für die Produktion bzw. dem Testen von schädlichen Gase emittierenden Objekten, insbesondere von Lithium-Ionen-Zellen 1. Die Testeinrichtung 1 1 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Temperaturkammer 12 ausgebildet. Die Temperaturkammer 12 weist ein geschlossenes Gehäuse 13 auf, das an einer Seite eine Öffnung mit einer Tür 14 aufweist, über die beispielsweise die Lithium- Ionen-Zellen 1 in die Testeinrichtung 11 einschleust werden können. Die Tür 14 ist in bekannter Weise mittels Dichtungen (nicht dargestellt) in geschlossenem Zustand der Tür 14 dicht mit dem Gehäuse 13 verbunden.
Innerhalb des Gehäuses 13 bzw. der Testeinrichtung 1 1 ist ein Prüfstand 15 angeordnet, der der Prüfung der Lithium-Ionen-Zellen 1 dient.
Oberhalb des Gehäuses 13 bzw. der Testeinrichtung 11 befindet sich eine Sprühanlage 17. Die Sprühanlage 17 weist bevorzugt eine Vielzahl von Sprühdüsen 18 auf, deren Sprühstrahle 19 den gesamten Bereich des Gehäuses 13 überdecken, und hierbei insbesondere den Bereich der Tür 14. Die Ansteuerung der Sprühanlage 17 erfolgt über eine Steuereinrichtung 20, die mittels einer geeigneten, Sensoren umfassenden Sensoreinrichtung 21 ansteuerbar ist. Die Sensoreinrichtung 21 ist beispielhaft außerhalb des Gehäuses 13 in der Nähe der Tür 14 angeordnet und erkennt das Austreten von Gasen aus dem Gehäuse 13. Die Sensoreinrichtung 21 kann jedoch auch innerhalb des Gehäuses 13 angeordnet sein.
Unterhalb des Gehäuses 13 ist ein Auffangbehälter 22 in Form einer Wanne 23 angeordnet. Die Wanne 23 weist hierbei eine Größe bzw. Grundfläche auf, die größer ist als die Grundfläche des Gehäuses 13, so dass das Gehäuse 13 vollständig von der Wanne 23 überdeckt bzw. innerhalb der Fläche der Wanne 23 angeordnet ist. Die Wanne 23 weist ferner ein zentrales Ablaufrohr 24 auf, die beispielsweise mit einer Absaugpumpe 25 oder einem Ablasshahn gekoppelt sein kann.
Optional kann es vorgesehen sein, dass die Vorrichtung 10 weiterhin eine Um- hausung 26 aufweist, die die komplette Testeinrichtung 11 sowie den Auffangbe- hälter 22 schützend umgibt und beispielsweise mit dem Boden 2 der Produktionsanlage dicht verbunden ist.
Die soweit beschriebene Schutzvorrichtung 10 dient insbesondere der Eliminierung bzw. Neutralisierung von schädlichen Gasen, welche beim Versagen der Li- thium-lonen-Zellen 1 während des Testens in der Testeinrichtung 1 1 entstehen können. Dabei geraten die Lithium-Ionen-Zellen 1 typischerweise in Brand, wodurch unter hohem Druck und hoher Temperatur stehende Gase austreten und damit gleichzeitig eine starke Temperaturerhöhung innerhalb des Gehäuses 13 verursachen. Diese Temperaturerhöhung kann insbesondere zum Versagen der Dichtung zwischen dem Gehäuse 13 und der Tür 14 führen, so dass die schädlichen Gase aus dem Gehäuse 13 im Bereich der Tür 14 austreten können (Pfeile 5).
Ein weiteres Charakteristikum der schädlichen Gase, die beim Versagensfall von den Lithium-Ionen-Zellen 1 emittiert werden ist, dass diese schädlichen Gase durch Wasser, insbesondere durch stark zerstäubtes Wasser gebunden werden können.
Die soweit beschriebene Schutzvorrichtung 10 arbeitet wie folgt: Im Falle, dass die Lithium-Ionen-Zellen 1 während des Test versagen und in Brand geraten, wobei infolge des Brandes Gase aus dem Gehäuse 13 austreten, werden diese Gase durch die Sensoreinrichtung 21 festgestellt. Die Sensoreinrichtung 21 erzeugt ein entsprechendes Eingangssignal an der Steuereinrichtung 20. Die Steuereinrichtung 20 steuert daraufhin die Sprühanlage 17 mittels eines Programmablaufs an, der beispielsweise das Aktivieren der Sprühdüsen 18 über einen längeren Zeitraum, z.B. während eines Zeitraums von 30 Minuten vorsieht. Während dieses Zeitraums sprühen die Sprühdüsen 18 Wasser auf und in den Bereich des Gehäuses 13, wobei die Sprühdüsen 18 derart ausgelegt sind, dass diese einen feinen Sprühnebel erzeugen, um die austretenden Gase optimal binden zu können. Der Niederschlag aus dem Wasser mitsamt den im Wasser gebundenen schädlichen Bestandteilen aus den ausgewichenen Gasen läuft das Gehäuse 13 herab und wird im Auffangbehälter 22 gesammelt.
Nachdem die Sprühanlage 17 abgeschaltet wird oder bereits während des Betriebs der Sprühanlage 17 kann mittels der Pumpe 25 bzw. dem Ablasshahn das im Auffangbehälter 22 aufgefangene Wasser abgesaugt bzw. abgelassen und entsorgt werden. Die zusätzliche Umhausung 26 ist als zusätzliche Schutzmaßnahme zu verstehen, damit ausgeschlossen werden kann, dass Gase in den übrigen Bereich der Fertigungsanlage gelangen. Es wird darauf hingewiesen, dass die soweit beschriebene Schutzvorrichtung 10 mittels bekannter bzw. handelsüblicher Komponenten aufgebaut werden kann, so dass diese relativ preiswert realisierbar ist.

Claims

Ansprüche
1. Schutzvorrichtung (10) für eine Testeinrichtung (1 1 ), insbesondere zum Testen brennbarer Objekte (1 ), umfassend ein mit Ausnahme im Bereich einer Öffnung im Wesentlichen geschlossenes Gehäuse (13), wobei das Gehäuse (13) mittels eines insbesondere türartigen Elementes (14) verschließbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (13) von einer Sprühanlage (17) überdeckt ist, mittels der ein im Falle des Versagens der Objekte (1 ) deren austretende Schadstoffe bindendes Mittel, zumindest im Bereich der Öffnung, zuführbar ist.
2. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Sprühanlage (17) Sprühdüsen (18) aufweist, deren Sprühstrahle (19) den gesamten Bereich des Gehäuses (13) abdecken.
3. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass das die Schadstoffe bindende Mittel eine Flüssigkeit ist und, dass unterhalb des Gehäuses (13) ein Auffangbehälter (22) für die Flüssigkeit angeordnet ist.
4. Schutzvorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Auffangbehälter (22) das Gehäuse (13) vollständig überdeckt.
5. Schutzvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Auffangbehälter (22) mit einer Ablaufeinrichtung (24) für die Flüssigkeit ausgestattet ist.
6. Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Testeinrichtung (1 1 ) als Temperaturkammer (12) bzw. als Schutzkammer ausgebildet ist.
7. Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass das die Öffnung verschließende Element eine Tür (14) ist, die zum Gehäuse (13) mittels einer Dichteinrichtung, insbesondere einer Türdichtung abgedichtet ist.
8. Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Testeinrichtung (1 1 ) eine Sensoreinrichtung (21 ) zum Erkennen eines Schadstoffaustritts aus der Testeinrichtung (11 ) aufweist und, dass die Sensoreinrichtung (21 ) zumindest mittelbar mit einer Steuereinrichtung (20) für die Sprühanlage (17) gekoppelt ist.
9. Schutzvorrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Steuereinrichtung (20) einen Programmablauf für die Betätigung der Sprühanlage (17) aufweist und, dass der Programmablauf im Falle des Betreibens der Sprühanlage (17) einen Betrieb über eine bestimmte Zeitdauer vorsieht.
10. Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Testeinrichtung (1 1 ) mitsamt der Sprühanlage (17) von einer zusätzlichen Umhausung (26) umgeben ist.
1 1. Verwendung einer Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der die Testeinrichtung (11 ) zum Testen von im Versagensfall schädlichen Gase emittierenden Objekten dient, insbesondere von Lithium-Ionen-Zellen (1 )-
12. Verwendung nach Anspruch 11 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die schädlichen Gase wasserbindbar sind und, dass als Sprühmittel für die Sprühanlage (17) Wasser verwendet wird.
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