DE102012024454B4 - Method for testing the quality of a current-carrying connection of busbars to terminals of cells, in particular of lithium-ion cells, of a battery module - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Prüfung der Qualität einer stromführenden Fügeverbindung von Stromschienen (5) an Anschlüssen von Zellen (2) eines Batteriemoduls (1), wobei die Zellen (2) über die Stromschienen (5) miteinander verbunden werden, wobei an das Batteriemodul (1) ein Stromimpuls, der zu einem Stromfluss über die Stromschienen (5) führt, angelegt wird, wonach ein thermographisches Bild der Stromschienen (5), das Informationen bezüglich der Temperaturverteilung der Stromschienen (5) liefert, aufgenommen wird, wobei das thermographische Bild (11) automatisch mittels einer Auswerteeinrichtung ausgewertet wird, dadurch gekennzeichnet, dass seitens der Auswerteeinrichtung (8) ein die tatsächlichen oder abstrahiert gezeigten Stromschienen (5) darstellendes Analysebild (12) erstellt und an einem Bildschirm (9) ausgegeben wird, in dem qualitativ zu beanstandende Fügeverbindungen gekennzeichnet sind.

Figure DE102012024454B4_0000
A method for testing the quality of a current-carrying joint connection of busbars (5) to terminals of cells (2) of a battery module (1), wherein the cells (2) via the busbars (5) are interconnected, wherein the battery module (1) Current pulse, which leads to a current flow over the busbars (5), is applied, after which a thermographic image of the busbars (5), which provides information regarding the temperature distribution of the busbars (5), is taken, the thermographic image (11) automatically is evaluated by means of an evaluation device, characterized in that on the part of the evaluation device (8) an actual or abstracted busbars (5) performing analysis image (12) is created and output on a screen (9), are characterized in the quality of objectionable joints ,
Figure DE102012024454B4_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prüfung der Qualität einer stromführenden Fügeverbindung von Stromschienen an Anschlüssen von Zellen eines Batteriemoduls, wobei die Zellen über die Stromschienen miteinander verbunden werden, wobei an das Batteriemodul ein Stromimpuls, der zu einem Stromfluss über die Stromschienen führt, angelegt wird, wonach ein thermographisches Bild der Stromschienen, das Informationen bezüglich der Temperaturverteilung der Stromschienen liefert, aufgenommen wird, wobei das thermographische Bild automatisch mittels einer Auswerteeinrichtung ausgewertet wird.The invention relates to a method for testing the quality of a current-carrying connection of busbars to terminals of cells of a battery module, wherein the cells are connected to one another via the busbars, wherein a current pulse, which leads to a current flow over the busbars, is applied to the battery module, after which a thermographic image of the busbars, which provides information regarding the temperature distribution of the busbars, is recorded, wherein the thermographic image is evaluated automatically by means of an evaluation device.

Zunehmend erfreuen sich Elektro- oder Hybridfahrzeuge großer Beliebtheit. Elektrofahrzeuge fahren rein elektrobetrieben, während Hybridfahrzeuge eine Kombination aus Verbrennungsmotor und Elektromotor, also einen teilelektrischen Betrieb, nutzen. Beiden Typen ist jedoch gemein, dass sie wenigstens ein Batteriemodul benötigen, um die benötigte elektrische Energie zur Verfügung zu stellen. Ein solches Batteriemodul bestehet aus einer Vielzahl einzelner z.B. in Reihe geschalteter Zellen, vorzugsweise Lithium-Ionen-Zellen, wobei je nach zu erzielender Spannung die Anzahl der verschalteten Zellen variiert. Auch können die einzelnen Zellen wie auch mehrere Zellreihen parallel geschaltet sein. Die Zellen werden in der Regel über Stromschienen miteinander verschaltet, die auf die Anschlüsse der einzelnen Zellen gefügt werden, so dass sich die gewünschte Zellenreihenschaltung ergibt. Üblicherweise werden zur Verbindung der Stromschienen mit den Zellenanschlüssen Verbindungsschrauben eingesetzt, bekannt ist es aber auch, Stromschienen und Anschlüsse miteinander zu verschweißen.Increasingly, electric or hybrid vehicles are enjoying great popularity. Electric vehicles drive purely electrically powered, while hybrid vehicles use a combination of internal combustion engine and electric motor, ie a partially electric operation. However, both types have in common that they need at least one battery module in order to provide the required electrical energy. Such a battery module consists of a plurality of individual, e.g. connected in series cells, preferably lithium-ion cells, wherein the number of interconnected cells varies depending on the voltage to be achieved. Also, the individual cells as well as several cell rows can be connected in parallel. The cells are usually interconnected via busbars, which are joined to the terminals of the individual cells, so that the desired cell series connection results. Usually connecting screws are used to connect the busbars with the cell terminals, but it is also known to weld busbars and connections together.

Ziel jeder Verbindung ist ein möglichst geringer Übergangswiderstand an der Kontaktstelle im Bereich weniger Mikroohm, idealweise von 0 Ohm. Denn ein zu hoher Übergangswiderstand an einer Fügeverbindung führt zu einem höheren Spannungsabfall respektive einem höheren Leistungsabfall.The goal of each connection is to minimize the contact resistance at the point of contact in the range of a few micro ohms, ideally of 0 ohms. Because too high a contact resistance at a joint connection leads to a higher voltage drop respectively a higher power loss.

Um nun die Qualität der Fügeverbindungen zu prüfen wird unmittelbar der Übergangswiderstand an den einzelnen Fügestellen gemessen. Dies ist sehr aufwendig und in einen kontinuierlichen, automatischen Fertigungsprozess schwierig zu integrieren. Dies gilt insbesondere deshalb, als unterschiedliche Batteriekonfigurationen mit unterschiedlichen Stromschienenverläufen je nach Anwendungsfall respektive Leistungsumfang des Batteriemoduls zu fertigen sind, so dass sich auch bauliche respektive hinsichtlich des Verlaufs der Stromschienen ergebende Unterschiede gegeben sind.In order to check the quality of the joints, the contact resistance at the individual joints is measured directly. This is very costly and difficult to integrate into a continuous, automated manufacturing process. This is particularly true when different battery configurations with different busbar tracks are to be manufactured depending on the application or scope of the battery module, so that there are also structural respectively with respect to the course of the busbars resulting differences.

Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist aus DE 10 2007 037 377 A1 bekannt. Dort wird mittels einer Infrarotkamera ein thermographisches Bild aufgenommen, um hierüber etwaige Fehlstellen der Leiterverbindung zu ermitteln. Das thermographische Bild wird mittels einer entsprechenden Auswertesoftware verarbeitet und an einer Ausgabeeinheit zur weiteren Analyse und Bewertung graphisch dargestellt.A method of the type mentioned is out DE 10 2007 037 377 A1 known. There, a thermographic image is taken by means of an infrared camera in order to determine any defects in the conductor connection. The thermographic image is processed by means of a corresponding evaluation software and graphically displayed on an output unit for further analysis and evaluation.

Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das eine einfache Prüfung der Qualität stromführender Fügeverbindungen an Batteriemodulen ermöglicht.The invention is therefore based on the problem of specifying a method which allows a simple test of the quality of current-carrying joint connections to battery modules.

Zur Lösung dieses Problems ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass seitens der Auswerteeinrichtung ein die tatsächlichen oder abstrahiert gezeigten Stromschienen darstellendes Analysebild erstellt und an einem Bildschirm ausgegeben wird, in dem qualitativ zu beanstandende Fügeverbindungen gekennzeichnet sind.To solve this problem, the invention provides that an analysis image representing the actual or abstracted busbars is created on the part of the evaluation device and displayed on a screen, in which the quality of the joints to be complained of is indicated.

Erfindungsgemäß wird ein hinreichend hoher Stromimpuls, beispielsweise ein Lade- oder Entladestromimpuls, an das gesamte Batteriemodul angelegt. Das Batteriemodul kann z.B. eine Hochvoltbatterie sein, aber auch ein Modul mit niedrigerer Ausgangsspannung von z.B. < 60 V.Es kommt also zu einem Stromfluss über die Zellen und damit zwangsläufig auch über die Stromschienen. Dieser Stromfluss sorgt für eine gewisse Erwärmung der Stromschienen. Dabei kommt es an Stellen, die einen höheren Übergangswiderstand besitzen, also beispielsweise an den in Rede stehenden Fügestellen, zu einer etwas stärkeren Erwärmung als an anderen Stellen längs der Stromschienen. Erfindungsgemäß wird nun ein thermografisches Bild dieser „erwärmten“ Stromschienenanordnung aufgenommen, das Informationen über die Temperatur- oder Wärmeverteilung über die Stromschienen bietet, mithin also lokal exakt definierte Informationen über die tatsächliche Temperatur liefert.According to the invention, a sufficiently high current pulse, for example a charging or discharging current pulse, is applied to the entire battery module. The battery module may e.g. be a high-voltage battery, but also a module with lower output voltage of e.g. <60 V. So there is a flow of current across the cells and thus inevitably on the busbars. This current flow ensures a certain heating of the busbars. It comes in places that have a higher contact resistance, so for example, at the joints in question, to a slightly stronger heating than at other locations along the busbars. According to the invention, a thermographic image of this "heated" busbar arrangement is now recorded, which provides information about the temperature or heat distribution over the busbars, thus providing locally exactly defined information about the actual temperature.

Im Idealfall zeigen die Stromschienen über ihre gesamte Verlegelänge, also auch im Bereich der Fügeverbindungen, eine homogene Temperatur- oder Wärmeverteilung, d. h., dass die Temperatur näherungsweise überall gleich ist. An Stellen jedoch, wo ein höherer Übergangswiderstand gegeben ist, also insbesondere im Bereich der Fügeverbindungen, zeigt das thermografische Bild eine etwas höhere Temperatur. Je nachdem, wie groß nun der Übergangswiderstand ist, liefert das thermografische Bild die entsprechende Information. Anhand dieser Information kann nun exakt und gleichzeitig für alle Fügeverbindungen erfasst werden, welcher Qualität die einzelnen Fügeverbindungen sind. Denn die aus dem Bild erfassbare Information lässt eine relativ exakte Bestimmung des lokalen Übergangswiderstandes zu. Je größer die lokale Erwärmung, desto größer der Übergangswiderstand. Übersteigt nun der hieraus ermittelbare lokale Übergangswiderstand im Bereich einer Fügestelle einen gewissen zulässigen Schwellwert, so ergibt sich hieraus, dass die Qualität dieser Fügeverbindung nicht in Ordnung ist, mithin also dort nochmal nachgearbeitet werden muss respektive das Batteriemodul entsprechend als nicht in Ordnung zu kennzeichnen ist.Ideally, the busbars show a homogeneous temperature or heat distribution over their entire laying length, thus also in the area of the joining connections, ie the temperature is approximately the same everywhere. However, in places where a higher contact resistance is given, ie in particular in the region of the joint, the thermographic image shows a slightly higher temperature. Depending on how large the contact resistance is, the thermographic image provides the corresponding information. Based on this information can now be detected exactly and simultaneously for all joints, which quality are the individual joints. Because the information that can be detected from the image allows a relatively exact determination of the local contact resistance. The greater the local heating, the greater the contact resistance. If the local contact resistance that can be determined therefrom in the region of a joint exceeds a certain permissible threshold value, then the result is that the quality of this joint connection is not in order, and therefore must be reworked there or the battery module must accordingly be marked as not in order.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders einfach und sehr schnell durchführbar und lässt mit besonderem Vorteil Aussagen über alle Fügeverbindungen durch Aufnahme eines einzigen thermografischen Bildes zu. Neben der Prüfung, inwieweit der Strom gleichmäßig über die in Reihe geschalteten Stromschienen fließt, kann auch eine Bewertung dahingehend erfolgen, ob bei Parallelschaltung von Zellreihen auch eine gleichmäßige Stromverteilung hinsichtlich der parallel geschalteten Reihen gegeben ist. Das Verfahren lässt sich ohne Weiteres auch in einen automatische Fertigungsprozess integrieren, da es letztlich lediglich der Aufnahme eines thermografischen Bildes und dessen Auswertung bedarf.The method according to the invention is particularly simple and can be carried out very quickly and, with particular advantage, allows statements to be made about all joint connections by recording a single thermographic image. In addition to examining the extent to which the current flows evenly across the series-connected busbars, an evaluation can also be made as to whether parallel connection of cell rows also provides a uniform current distribution with regard to the series connected in parallel. The method can be readily integrated into an automatic manufacturing process, since ultimately only the taking of a thermographic image and its evaluation is required.

Zur Aufnahme des thermografischen Bilds wird vorzugsweise eine Wärmebildkamera verwendet, die beliebiger Natur sein kann, solange sie ein hinreichend aussagekräftiges Bild liefert. Alternativ zur Verwendung einer Wärmebildkamera wäre es auch denkbar, ein großflächiges Array von IR-Sensoren, die ebenfalls wärmeabhängige Signale liefern, zu verwenden.For taking the thermographic image, a thermal imaging camera is preferably used, which may be of any nature as long as it provides a sufficiently meaningful image. As an alternative to using a thermal imaging camera, it would also be conceivable to use a large-area array of IR sensors, which also provide heat-dependent signals.

Das thermografische Bild kann vorzugsweise als Farbbild aufgenommen und als ein solches an einem Bildschirm ausgegeben werden. Dies bietet die Möglichkeit, eine optische Beurteilung vorzunehmen. Wärmere Bereiche werden z. B. heller (oder in einem Rotton) ausgegeben als kältere Bereiche (dunkler oder in einem Blauton), so dass sofort erkannt werden kann, ob längs der Stromschienen im Bereich etwaiger Fügestellen entsprechende Bereiche gegeben sind, die zu warm geworden sind und folglich als qualitativ nicht einwandfreie Fügestelle zu kennzeichnen sind. Hierüber lässt sich also eine sehr einfache optische Bewertung erreichen. Alternativ kann das thermografische Bild aber auch als Graustufenbild ausgegeben werden, das ebenfalls an einem Bildschirm angezeigt werden kann und, wenngleich etwas schwieriger, optisch ausgewertet werden kann.The thermographic image may preferably be captured as a color image and output as such to a screen. This provides the opportunity to make a visual assessment. Warmer areas are z. B. brighter (or in a red color) than colder areas (darker or in a blue tone), so that it can be immediately recognized whether along the busbars in the region of any joints corresponding areas are given that have become too warm and therefore as qualitative not flawless joints are to be marked. This makes it possible to achieve a very simple visual evaluation. Alternatively, the thermographic image can also be output as a grayscale image, which can also be displayed on a screen and, although somewhat more difficult, can be optically evaluated.

Eine zweckmäßige Weiterbildung sieht vor, das thermografische Bild - gegebenenfalls zusätzlich zu einer rein optischen Bewertung - auch automatisch mittels einer Auswerteeinrichtung auszuwerten. Diese Auswerteeinrichtung, also beispielsweise eine Steuerungseinrichtung, die auch den Bildaufnahmebetrieb steuert, verfügt über einen entsprechenden Auswerte- oder Analysealgorithmus, um das aufgenommene thermografische Bild hinsichtlich der Wärmeverteilung zu analysieren und ein Auswerteergebnis hinsichtlich der einzelnen Fügestellen zu liefern. Ein solches Auswerteergebnis kann beispielsweise auch durch Vergleich des aufgenommenen thermografischen Bildes mit einem Vergleichsbild, das eine aufgenommene Stromschienenverteilung zeigt, die qualitativ einwandfreie Fügeverbindungen besitzt, erfolgen. Alternativ zu einem solchen Bild- oder Mustervergleich ist selbstverständlich auch eine rein rechnerische Auswertung anhand der das thermografische Bild ergebenden einzelnen Signale möglich.An expedient development provides for the thermographic image to be evaluated automatically, if appropriate in addition to a purely optical evaluation, by means of an evaluation device. This evaluation device, that is, for example, a control device that also controls the image acquisition operation, has a corresponding evaluation or analysis algorithm to analyze the recorded thermographic image with respect to the heat distribution and to provide an evaluation result with respect to the individual joints. Such an evaluation result can also take place, for example, by comparing the recorded thermographic image with a comparison image which shows a recorded busbar distribution having qualitatively perfect joining connections. As an alternative to such an image or pattern comparison, it is of course also possible to carry out a purely mathematical evaluation on the basis of the individual signals resulting in the thermographic image.

Erfolgt die Bewertung durch rein visuelle Beurteilung des an den Bildschirm angezeigten Bildes, vorzugsweise des Farbbildes, so besteht selbstverständlich auch hier die Möglichkeit, ein Vergleichsbild anzugeben, das eine Batteriemodul respektive Stromschienen mit qualitativ einwandfreien Fügeverbindungen zeigt, bei dem es sich selbstverständlich gleichermaßen um ein thermografisches Bild handelt.If the evaluation is carried out by purely visual assessment of the image displayed on the screen, preferably the color image, it is of course here also possible to specify a comparison image showing a battery module respectively busbars with qualitatively perfect joints, which of course is equally a thermographic Picture acts.

Erfolgt jedoch eine automatische Auswertung mittels einer Auswerteeinrichtung, so ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass seitens der Auswerteeinrichtung ein die tatsächlichen oder abstrahiert gezeigten Stromschienen darstellendes Analysebild erstellt und am Bildschirm ausgegeben wird, in dem qualitativ zu beanstandende Fügeverbindungen gekennzeichnet sind. D. h., dass die Auswerteeinrichtung ein Analysebild erstellt, in dem dem Betrachter automatisch die eine oder die mehreren Fügestellen, die sich aufgrund der Analyse als nicht in Ordnung herausgestellt haben, markiert werden. Dieses Analysebild kann beispielsweise ein reales Bild der Stromschiene der betrachteten Hochvoltzelle sein, das beispielsweise mittels einer parallelen Kamera aufgenommen wurde. Denkbar ist es aber auch, dass im Analysebild eine Stromschiene abstrahiert als Linienzeichnung, die den Verlauf der Stromschienen zeigt, dargestellt ist. Die Auswerteeinrichtung ist anhand des thermografischen Bilds ohne Weiteres in der Lage, den Verlauf der Stromschienen hieraus zu ermitteln und eine entsprechende abstrahierte Darstellung zu erzeugen. Auch in dieser abstrahierten Darstellung können Fügeverbindungen, die als qualitativ nicht einwandfrei beurteilt werden, ohne Weiteres dargestellt werden.However, if an automatic evaluation by means of an evaluation, so it is provided according to the invention that on the part of the evaluation an actual or abstracted busbars representing representing analysis image is created and output on the screen, are characterized in the quality of complaint to jointing. In other words, the evaluation device creates an analysis image in which the viewer is automatically marked with the one or more joints that have proved to be out of order on the basis of the analysis. This analysis image can be, for example, a real image of the busbar of the considered high-voltage cell, which was recorded, for example, by means of a parallel camera. It is also conceivable, however, that in the analysis image, a bus bar abstracted as a line drawing showing the course of the bus bars, is shown. The evaluation device is on the basis of the thermographic image readily able to determine the course of the busbars therefrom and to generate a corresponding abstracted representation. Even in this abstract representation, joints that are judged to be qualitatively imperfect can be easily represented.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:

  • 1 eine Aufsicht auf ein erfindungsgemäßes Batteriemodul ohne aufgesetzte Stromschienen,
  • 2 das Batteriemodul aus 1 mit aufgesetzten Stromschienen in einer Aufsicht,
  • 3 eine Seitenansicht des Batteriemoduls 2 mit zugeordneter Qualitätsprüfungseinrichtung umfassend eine Wärmebildkamera,
  • 4 eine Prinzipdarstellung eines mit der Wärmebildkamera aufgenommenen thermografischen Bildes zur Darstellung der Wärmeverteilung längs der Stromschienen, und
  • 5 ein automatisch erstelltes Analysebild zur Darstellung der Stromschienen.
Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the embodiment described below and from the drawing. Showing:
  • 1 a plan view of an inventive battery module without patch busbars,
  • 2 the battery module off 1 with attached busbars in a plan,
  • 3 a side view of the battery module 2 with assigned quality inspection device comprising a thermal imaging camera,
  • 4 a schematic representation of a thermographic image taken with the thermal imaging camera for representing the heat distribution along the busbars, and
  • 5 an automatically generated analysis image for displaying the busbars.

1 zeigt ein Batteriemodul 1, bestehend aus mehreren, hier insgesamt acht separaten Zellen 2, beispielsweise prismatische Zellen oder Pouchzellen, vornehmlich in Form von Lithium-Ionen-Zellen. Jede Zelle 2 weist einen Pluspol 3 und einen Minuspol 4 auf. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine 1p-Zellenanordnung gewählt, d. h., dass die einzelnen Zellen 2 so angeordnet sind, dass sich jeweils ein Pluspol 3 und ein Minuspol 4 zweier benachbarter Zellen 2 abwechseln, wie in 1 gezeigt. Eine alternative Konfiguration wäre eine 2p-Konfiguration. Bei dieser wären jeweils zwei Zellen in gleicher Ausrichtung angeordnet, gefolgt von wiederum zwei Zellen in umgekehrter, jedoch unter sich wiederum gleicher Anordnung. Dies würde dazu führen, dass jeweils Paare aus zwei gleichen Zellen gebildet werden, wobei die jeweiligen Paare einander in umgekehrter Anordnung abwechseln. Aufgrund dieser 2p-Anordnung liegen folglich zwei Pluspole 3 und zwei Minuspole 4 jeweils nebeneinander, was zu einer etwas anderen Anordnung der Stromschienen als bei der 1p-Anordnung führen würde. 1 shows a battery module 1 , consisting of several, here a total of eight separate cells 2 For example, prismatic cells or pouch cells, primarily in the form of lithium-ion cells. Every cell 2 has a plus pole 3 and a negative pole 4 on. In the exemplary embodiment shown, a 1p cell arrangement is selected, ie, the individual cells 2 are arranged so that in each case a positive pole 3 and a negative pole 4 two adjacent cells 2 alternate, as in 1 shown. An alternative configuration would be a 2p configuration. In this case, two cells would be arranged in the same orientation, followed by again two cells in reverse, but in turn under the same arrangement. This would result in each pair being formed from two equal cells, with the respective pairs alternating in the reverse order. Because of this 2p arrangement, therefore, there are two positive poles 3 and two minus poles 4 each side by side, which would lead to a slightly different arrangement of the busbars as in the 1p arrangement.

Um nun die einzelnen Anschlüsse der Zellen 2, also die Pluspole 3 und die Minuspole 4, die der Übersichtlichkeit halber auch geometrisch unterschiedlich gezeigt sind, miteinander zu verbinden, sind Stromschienen 5 vorgesehen, siehe hierzu 2, die die Anordnung der Stromschienen 5 zum Verbinden der Pole der Zellen 2 gemäß 1, also in der 1p-Anordnung, zeigt. Es handelt sich um sogenannte Zweier-Stromschienen, d. h., dass die Stromschienen 5 relativ kurz sind. Sie erstrecken sich ersichtlich jeweils von einer Zelle 2 auf die benachbarte Zelle 2 und kontaktiert den einen Anschluss, beispielsweise den Pluspol 3, mit dem anderen Anschluss, also dem Minuspol 4 der benachbarten Zelle. Ersichtlich werden durch diese Anordnung der Stromschienen 5 die Zellen 2 allesamt in Reihe geschaltet.To see the individual connections of the cells 2 So the positive poles 3 and the negative poles 4 , which are also shown geometrically different for the sake of clarity, to connect together, are busbars 5 provided, see 2 showing the arrangement of the busbars 5 for connecting the poles of the cells 2 according to 1 , ie in the 1p arrangement, shows. These are so-called two-busbars, ie, that the busbars 5 are relatively short. They obviously extend from one cell each 2 to the neighboring cell 2 and contacts the one port, for example the positive pole 3 , with the other connection, so the negative pole 4 the neighboring cell. Be seen by this arrangement of the busbars 5 the cells 2 all connected in series.

Zum Verbinden jedes Anschlusses, also jedes Plus- und Minuspols 3, 4 mit der jeweiligen Stromschiene 5 wird die Stromschiene über eine Fügeverbindung mit dem jeweiligen Pol fest verbunden. Diese Fügeverbindung kann beispielsweise durch Anschrauben erfolgen, bevorzugt jedoch wird die Stromschiene 5 mit dem jeweiligen Pol 3, 4 verschweißt. Hierzu weist beispielsweise jede Stromschiene entsprechende Durchbrechungen auf, die von den jeweiligem Pol durchsetzt sind. Für eine Montagecodierung wäre es sogar denkbar, dass die Pole 3, 4 unterschiedliche Konfiguration besitzen, wie in den Figuren gezeigt, so dass auch die Stromschienen entsprechende, formkompatible Durchbrechungen aufweisen. Im Bereich des Übergangs von der Stromschiene zum jeweiligen Pol würde sodann eine Schweißverbindung angebracht werden, um Pol und Stromschiene fest zu verbinden.To connect each port, so each plus and minus pole 3 . 4 with the respective busbar 5 the busbar is firmly connected via a joint connection with the respective pole. This joint connection can be done for example by screwing, but preferably the busbar 5 with the respective pole 3 . 4 welded. For this purpose, for example, each busbar corresponding openings, which are interspersed by the respective pole. For a Montagecodierung it would even be conceivable that the poles 3 . 4 have different configuration, as shown in the figures, so that the busbars have corresponding, form-compatible openings. In the area of the transition from the busbar to the respective pole, a welded joint would then be applied to firmly connect the pole and busbar.

Ziel ist es hierbei, den Übergangswiderstand von der Stromschiene 5 zum jeweiligen Pol 3, 4 so gering wie möglich zu halten. Denn je höher der Widerstand, umso höher ist die Spannung, die lokal an diesen Übergangsbereich abfällt, was sich nachteilig auf die Leistungsfähigkeit des Batteriemoduls auswirkt.The goal here is the contact resistance of the busbar 5 to the respective pole 3 . 4 to be kept as low as possible. The higher the resistance, the higher the voltage that drops locally to this transition region, which adversely affects the performance of the battery module.

Um nun die Qualität der jeweiligen Fügeverbindung zu überprüfen ist, wie in 3 gezeigt, eine Prüfungseinrichtung 6 vorgesehen, umfassend eine Wärmebildkamera 7, eine ihr zugeordnete Steuerungseinrichtung 8 mit einer geeigneten Auswerte- und Verarbeitungssoftware sowie einen Bildschirm 9. Die Wärmebildkamera wird so positioniert, dass sie von oben auf das Batteriemodul 1 gerichtet ist und mithin ein Aufsichtbild der Stromschienenanordnung, siehe 2, aufnimmt. In der Seitenansicht sind die einzelnen Zellen 2 sowie oberseitig die einzelnen Stromschienen 5 dargestellt.In order to check the quality of the respective joint connection, as in 3 shown a testing device 6 provided, comprising a thermal imaging camera 7 , a control device associated therewith 8th with a suitable evaluation and processing software and a screen 9 , The thermal imager is positioned so that it is on top of the battery module 1 is directed and therefore a top view of the busbar assembly, see 2 , picks up. In the side view are the individual cells 2 and on the top side the individual busbars 5 shown.

Gezeigt ist ferner eine Stromquelle 10, über die ein Stromimpuls an die Stromschienenanordnung, hier an die beiden äußersten Stromschienen 5, die entsprechende Kontaktbereiche aufweisen, gelegt wird. Dieser Stromimpuls führt zu einem kurzzeitigen Stromfluss über das Batteriemodul 1 und damit über sämtliche Stromschienen 5, die sich hierdurch, wenngleich gering, erwärmen. Die Wärmebildkamera 7 nimmt nun unmittelbar nach Gabe respektive Beendigung des Stromimpulses ein Wärmebild auf. Die Bilddaten werden der Steuerungseinrichtung 8 gegeben, die sie je nach Verfahrensausgestaltung verarbeitet und ein Bild am Bildschirm 9 ausgibt.Shown is also a power source 10 , via which a current pulse to the busbar arrangement, here to the two outermost busbars 5 , which have corresponding contact areas, is placed. This current pulse leads to a brief current flow through the battery module 1 and thus on all busbars 5 which thereby warm, albeit small. The thermal imager 7 Immediately after the gift or termination of the current impulse, a thermal image is taken. The image data becomes the controller 8th depending on the process configuration and a picture on the screen 9 outputs.

Da wie beschrieben Strom über die Stromschienenanordnung fließt, kommt es, wenn lokal unterschiedliche Widerstände gegeben sind, beispielsweise im Bereich der Fügeverbindungen einer Stromschiene zum jeweiligen Pol, zu lokalen Wärmeunterschieden. Die Wärmebildkamera 7 nimmt nun ein thermografisches Bild auf, also ein Wärmebild, das letztlich exakt die Wärmeverteilung über den gesamten Stromschienenzug zeigt. Das Wärmebild enthält also Informationen bezüglich der Temperaturverteilung der stromflussbedingt kurzzeitig erwärmten Stromschienen. Anhand dieser Temperaturverteilung kann nun seitens der Steuerungseinrichtung 8, die das Wärmebild beispielsweise gestützt auf geeignete Verarbeitungssoftware automatisch analysiert, ermittelt werden, inwieweit aufgrund der aus dem Bild extrahierbaren Wärmeinformation lokal ein zu hoher Übergangswiderstand gegeben ist. Denn im Wärmebild sind Stellen, die wärmer werden als andere Stellen, farblich unterschiedlich gezeigt.Since, as described, current flows via the busbar arrangement, if locally different resistances are given, for example in the region of the joining connections of a busbar to the respective pole, local heat differences occur. The thermal imager 7 Now takes a thermographic image, so a thermal image, which ultimately shows exactly the heat distribution over the entire busbar train. The thermal image thus contains information regarding the temperature distribution of the current flow caused briefly heated busbars. Based on this temperature distribution can now by the controller 8th , Which automatically analyzes the thermal image based, for example, on suitable processing software, it is determined to what extent there is too high a local contact resistance due to the heat information extractable from the image. Because in the thermal image are places that are warmer than other places, shown in different colors.

Ein solches Wärmebild ist exemplarisch in 4 dargestellt, es wird beispielsweise am Monitor 9 ausgegeben. Das hier gezeigte Wärmebild 11 zeigt exemplarisch die einzelnen Zellen 2 sowie die einzelnen Stromschienen 5, jedoch vorzugsweise als Farbbild farbcodiert. D. h., dass sämtliche Teile, also insbesondere auch die Stromschienen 5, nicht als Schienen als solche, sondern eben ihre Wärmeinformation dargestellt ist. Exemplarisch ist über die Dichte der Punktierung die jeweilige Temperatur der Stromschienen 5 dargestellt. Die meisten Stromschienen sind weitgehend homogen punktiert, d. h., dass sie weitgehend die gleiche Temperatur besitzen. Lediglich die beiden Stromschienen 5a und 5b sind, was die Befestigung der Stromschiene am Pol der Zelle 2a (im Falle der Stromschiene 5a) bzw. der Zelle 2b (im Falle der Stromschiene 5b) angeht, deutlich dichter punktiert. Hierüber soll angedeutet werden, dass in diesem Bereich die Stromschiene 5a, 5b eine höhere Temperatur besitzt. Dies wiederum ist ein eindeutiges Indiz dafür, dass die dortige Fügeverbindung der Stromschiene 5a, 5b zum jeweiligen Pol 3, 4 einen hohen, gegebenenfalls auch einen zu hohen Widerstand aufweist. Ein zu hoher Widerstand kann beispielsweise über einen Muster- oder Bildvergleich mit einem Vergleichsbild, das ein Wärmebild einer gleichen Stromschienenanordnung zeigt, bei der jedoch sämtliche Übergangswiderstände korrekt sind, erfolgen. Es handelt sich also um einen Farbvergleich respektive um eine Analyse der jeweiligen, die Temperatur codierenden Farbverteilungen.Such a thermal image is exemplary in 4 it is shown on the monitor, for example 9 output. The thermal picture shown here 11 shows an example of the individual cells 2 as well as the individual busbars 5 but preferably color coded as a color image. That is, that all parts, so in particular the busbars 5 , not as rails as such, but just their heat information is shown. By way of example, the density of the puncturing is the respective temperature of the busbars 5 shown. Most busbars are largely homogeneously dotted, that is, they have largely the same temperature. Only the two busbars 5a and 5b are what the fixing of the busbar at the pole of the cell 2a (in the case of the busbar 5a) or the cell 2 B (in the case of the busbar 5b ), significantly dotted. This is intended to indicate that in this area the busbar 5a . 5b has a higher temperature. This in turn is a clear indication that the local joint of the busbar 5a . 5b to the respective pole 3 . 4 has a high, possibly also too high a resistance. Excessively high resistance can be achieved, for example, by means of a pattern or image comparison with a comparison image which shows a thermal image of a same busbar arrangement, but in which all contact resistances are correct. It is therefore a color comparison or an analysis of the respective temperature-encoding color distributions.

Die Steuerungseinrichtung 8 kann diesen Vergleich selbsttätig vornehmen und sodann ein entsprechendes Analysebild ausgeben, wie es exemplarisch in 5 gezeigt ist. Dort ist wiederum am Monitor 9 das Analysebild 12 gezeigt, in dem lediglich exemplarisch und abstrahiert die einzelnen Stromschienen 5 gezeigt sind. An der Stromschiene 5a und der Stromschiene 5b ist jeweils eine Markierung 13a, 13b dargestellt, die die Position angibt, wo ein zu hoher Übergangswiderstand gegeben ist.The control device 8th can make this comparison automatically and then output a corresponding analysis image, as exemplified in 5 is shown. There again is the monitor 9 the analysis picture 12 shown in which merely exemplifies and abstracts the individual busbars 5 are shown. At the power rail 5a and the busbar 5b is each a marker 13a . 13b representing the position where too high a contact resistance is given.

5 zeigt also die Möglichkeit der automatischen, steuerungseinrichtungsseitigen Bildanalyse zur Auswertung der Wärmeinformation und zur Entscheidung, ob eine lokale, unzulässige Widerstandsverteilung gegeben ist oder nicht. 5 Thus, the possibility of automatic, control device side image analysis to evaluate the heat information and to decide whether a local, impermissible resistance distribution is given or not.

Alternativ ist es aber auch denkbar, lediglich das in 4 gezeigte Wärmebild darzustellen, so dass der Bediener selbst entscheiden kann, ob die Fügeverbindungen in Ordnung sind oder nicht. Gegebenenfalls kann hierzu dem Bediener ein Vergleichsbild parallel am Bildschirm gezeigt werden, das eine Stromschienenanordnung zeigt, bei der sämtliche Übergangswiderstände in Ordnung sind, so dass er durch Vergleich dieses Vergleichs-Wärmebilds mit dem Ist-Wärmebild die Bewertung vornehmen kann.Alternatively, it is also conceivable, only in 4 displayed thermal image, so that the operator can decide for himself whether the joints are OK or not. If appropriate, the operator can be shown a comparison image parallel to the screen, which shows a busbar arrangement in which all contact resistances are in order, so that he can make the evaluation by comparing this comparison thermal image with the actual thermal image.

Wenngleich die 1 und 2 ein Batteriemodul 1 in einer 1p-Anordnung zeigt, wäre selbstverständlich auch eine Batterie mit einer anderen Stromschienenanordnung, beispielsweise eine 2p-Anordnung in gleicher Weise analysierbar. Auch können nicht nur in Reihe geschaltete Zellen hierüber analysiert werden, sondern auch Zellenblöcke bestehend jeweils aus mehreren Zellen, wobei die Zellenblöcke parallelgeschaltet sind. Sämtlichen Anwendungen gemein ist jedoch, dass mittels eines einzigen thermografischen Bildes und dessen Auswertung eine exakte Qualitätsprüfung der einzelnen Fügeverbindungen allein aus dem Temperaturgang respektive dem Erwärmungsverhalten der Stromschienen erfolgt.Although the 1 and 2 a battery module 1 in a 1p arrangement, of course, a battery with another busbar arrangement, for example a 2p arrangement, would also be analyzable in the same way. Not only can cells which are connected in series be analyzed here, but also cell blocks each consisting of several cells, the cell blocks being connected in parallel. Common to all applications, however, is that by means of a single thermographic image and its evaluation, an exact quality inspection of the individual joint connections takes place solely from the temperature coefficient or the heating behavior of the busbars.

Claims (5)

Verfahren zur Prüfung der Qualität einer stromführenden Fügeverbindung von Stromschienen (5) an Anschlüssen von Zellen (2) eines Batteriemoduls (1), wobei die Zellen (2) über die Stromschienen (5) miteinander verbunden werden, wobei an das Batteriemodul (1) ein Stromimpuls, der zu einem Stromfluss über die Stromschienen (5) führt, angelegt wird, wonach ein thermographisches Bild der Stromschienen (5), das Informationen bezüglich der Temperaturverteilung der Stromschienen (5) liefert, aufgenommen wird, wobei das thermographische Bild (11) automatisch mittels einer Auswerteeinrichtung ausgewertet wird, dadurch gekennzeichnet, dass seitens der Auswerteeinrichtung (8) ein die tatsächlichen oder abstrahiert gezeigten Stromschienen (5) darstellendes Analysebild (12) erstellt und an einem Bildschirm (9) ausgegeben wird, in dem qualitativ zu beanstandende Fügeverbindungen gekennzeichnet sind.A method for testing the quality of a current-carrying joint connection of busbars (5) to terminals of cells (2) of a battery module (1), wherein the cells (2) via the busbars (5) are interconnected, wherein the battery module (1) Current pulse, which leads to a current flow over the busbars (5), is applied, after which a thermographic image of the busbars (5), which provides information regarding the temperature distribution of the busbars (5), is taken, the thermographic image (11) automatically is evaluated by means of an evaluation device, characterized in that on the part of the evaluation device (8) an actual or abstracted busbars (5) performing analysis image (12) is created and output on a screen (9), are characterized in the quality of objectionable joints , Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Aufnahme des thermographischen Bild (11) eine Wärmebildkamera (7) verwendet wird.Method according to Claim 1 , characterized in that for receiving the thermographic image (11) a thermal imaging camera (7) is used. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das thermographische Bild (11) als Farbbild aufgenommen wird.Method according to Claim 1 or 2 , characterized in that the thermographic image (11) is recorded as a color image. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das thermographische Bild (11) an einem Bildschirm (9) ausgegeben wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the thermographic image (11) is output on a screen (9). Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die stromführenden Fügeverbindungen an Anschlüssen von Lithium-lonen-Zellen geprüft werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the current-carrying joints at terminals of lithium-ion cells are tested.
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