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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Signalleitungssystem für eine elektrochemische Vorrichtung, die mehrere elektrochemische Zellen umfasst,
wobei das Signalleitungssystem mindestens einen Sensor, der eine Betriebsmessgröße der elektrochemischen Vorrichtung erfasst,
mindestens zwei Sensorleitungen, durch welche der Sensor elektrisch leitend mit einer Überwachungseinrichtung der elektrochemischen Vorrichtung verbindbar ist, und
mindestens eine Spannungsabgriffsleitung, durch welche eine Spannungsabgriffsstelle der elektrochemischen Vorrichtung elektrisch leitend mit der Überwachungseinrichtung verbindbar ist, umfasst.
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Eine solche elektrochemische Vorrichtung kann beispielsweise als ein Akkumulator ausgebildet sein, der mehrere Akkumulatorzellen umfasst.
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Zur Gewährleistung eines sicheren Betriebs einer solchen elektrochemischen Vorrichtung sollen die elektrochemischen Zellen möglichst kontinuierlich auf ihren Betriebszustand hin überwacht werden.
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Hierzu werden von an den elektrochemischen Zellen oder an Gruppen von elektrochemischen Zellen angeordneten Sensoren Signale an eine Überwachungseinrichtung der elektrochemischen Vorrichtung gesandt.
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Die Überwachungseinrichtung wertet die empfangenen Signale aus und leitet bei einem erkannten kritischen Zustand einer elektrochemischen Zelle oder einer Gruppe von elektrochemischen Zellen Schutzmaßnahmen ein.
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Die an den elektrochemischen Zellen oder an Gruppen von elektrochemischen Zellen angeordneten Sensoren geben die von ihnen jeweils gemessene Betriebsmessgröße als Analog- oder Digitalsignal an die Überwachungseinrichtung weiter.
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Die Überwachungseinrichtung überprüft, ob die gemessenen Werte unterhalb oder oberhalb einer Zulässigkeitsgrenze liegen. Diese Zulässigkeitsgrenze kann beispielsweise durch den Bereich der Stabilität der chemischen Verbindungen innerhalb der einzelnen elektrochemischen Zellen vorgegeben sein.
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Bei einer größeren Anzahl von zu überwachenden elektrochemischen Zellen und insbesondere bei der Überwachung von mehreren unterschiedlichen Betriebsmessgrößen an jeder elektrochemischen Zelle wird sehr schnell eine große Anzahl von Sensorleitungen notwendig, welche die Sensoren mit der Überwachungseinrichtung verbinden.
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So benötigen n Sensoren im Allgemeinen 2n Sensorleitungen. Beispielsweise ergibt sich in einem Akkumulatormodul, in dem an 12 elektrochemischen Zellen jeweils ein Temperatursensor und ein Drucksensor angeordnet sind, eine Zahl von bis zu 50 Sensorleitungen.
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Durch diese große Zahl von Sensorleitungen bestehen ein hoher Materialaufwand und ein hoher Zeitbedarf für die Montage des Signalleitungssystems. Außerdem weist das Signalleitungssystem aufgrund der großen Zahl von Sensorleitungen einen hohen Raumbedarf auf.
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Wenn mehrere Analogsensoren direkt parallel oder in Reihe zueinander geschaltet werden und nur das Gesamtergebnis der Sensorengruppe an die Überwachungseinrichtung übertragen wird, so tritt hierbei eine Mittelung der von der Sensorgruppe gemessenen Werte für die Betriebsmessgrößen ein. Aus einem von der Überwachungseinrichtung registrierten erhöhten Mittelwert kann daher nicht mehr festgestellt werden, ob die zugehörige Messgröße in mehreren elektrochemischen Zellen nur leicht erhöht ist oder in einer einzelnen elektrochemischen Zelle so stark erhöht ist, dass ein kritischer Zustand vorliegt. Außerdem können Abweichungen des Werts der Betriebsmessgröße mit entgegengesetzten Vorzeichen sich gegenseitig ausmitteln.
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Wird zum Beispiel von einer Gruppe von mehreren Temperatursensoren nur ein gemitteltes Temperatursignal an die Überwachungseinrichtung gesandt, so lässt sich nicht mehr feststellen, ob eine Erhöhung des Temperaturmittelwerts auf in mehreren elektrochemischen Zellen leicht erhöhte Temperaturen oder aber auf eine einzelne stark erwärmte elektrochemische Zelle in einer im Übrigen kühlen Zellgruppe zurückzuführen ist. Außerdem kann eine Temperaturerhöhung in einer elektrochemischen Zelle durch eine Temperaturerniedrigung in einer anderen elektrochemischen Zelle der Zellgruppe ausgeglichen werden.
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Durch die Verwendung von Digitalsensoren können zwar Sensorleitungen eingespart werden, da Digitalsensoren häufig die Verwendung derselben Sensorleitung durch mehrere Sensoren ermöglichen. Diesem Vorteil steht jedoch der aufwändigere Aufbau der Digitalsensoren im Vergleich zu Analogsensoren gegenüber, da jeder Digitalsensor neben dem die eigentliche Messung ausführenden Baustein noch einen weiteren Baustein benötigt, der die ermittelten Daten in das jeweils geforderte digitale Übertragungsprotokoll umwandelt. Außerdem benötigt jeder Digitalsensor für seinen Betrieb eine Versorgungsspannung, die in weiteren Sensorleitungen zugeführt werden muss.
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Digitalsensoren eignen sich daher für Überwachungsaufgaben nur dann, wenn sie direkt an ein größeres Bussystem angebunden sind, wenn jeder Digitalsensor mehrere Betriebsmessgrößen erfasst und/oder wenn über große Entfernungen hinweg eine genaue Zuordnung zwischen Sensor und Messsignal erforderlich ist.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Signalleitungssystem für eine elektrochemische Vorrichtung zu schaffen, welches einfach aufgebaut ist und dennoch eine zuverlässige Übermittlung von kritischen Zuständen der elektrochemischen Vorrichtung entsprechenden Signalen an eine Überwachungseinrichtung zur Überwachung des Betriebszustands der elektrochemischen Vorrichtung ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zumindest ein Teilstück mindestens einer Spannungsabgriffsleitung einen Teil einer der Sensorleitungen eines Sensors bildet.
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Der vorliegenden Erfindung liegt das Konzept zugrunde, eine zur Ermittlung des elektrischen Potentials an einer Spannungsabgriffsstelle der elektrochemischen Vorrichtung ohnehin vorhandene Spannungsabgriffsleitung zugleich als Bestandteil einer Sensorleitung zu nutzen, durch welche ein Sensor des Signalleitungssystems elektrisch leitend mit der Überwachungseinrichtung der elektrochemischen Vorrichtung verbindbar ist.
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Mindestens eine der Sensorleitungen mindestens eines Sensors wird daher zumindest teilweise über die physische Leitung geführt, welche eine Spannungsabgriffsstelle der elektrochemischen Vorrichtung mit der Überwachungseinrichtung verbindet.
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Solche Spannungsabgriffsleitungen werden im Signalleitungssystem für die elektrochemische Vorrichtung ohnehin benötigt, um die Einzelspannungen der elektrochemischen Zellen der elektrochemischen Vorrichtung erfassen zu können. Hierbei wird vorzugsweise jeweils vor und hinter einer elektrochemischen Zelle das elektrische Potential gemessen und aus den unterschiedlichen Potentialniveaus dann die Zellspannung der einzelnen elektrochemischen Zellen berechnet. Für diese Zellspannungsmessung existiert also bereits eine, im Allgemeinen vielpolige, Verbindung der Steuerelektronik der Überwachungseinrichtung zu den elektrochemischen Zellen der elektrochemischen Vorrichtung.
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Das erfindungsgemäße Signalleitungssystem vereinfacht die Übertragung der Sensorsignale zu der Überwachungseinrichtung durch die Nutzung der zur Spannungsmessung an den elektrochemischen Zellen verwendeten Spannungsabgriffsleitungen als Leitungsteilstück der die Sensoren mit der Überwachungseinrichtung verbindenden Sensorleitungen.
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Je nach dem Typ des verwendeten Sensors kann die Sensor-Hinleitung oder die Sensor-Rückleitung zusammen mit dem Spannungssignal in einer Spannungsabgriffsleitung erfolgen.
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Durch die Nutzung einer Spannungsabgriffsleitung als Teilstück einer Sensorleitung kann eine der an die Signalausgänge des Sensors angeschlossenen Anschlussleitungen des Sensors stark verkürzt werden, da sie nur noch bis zur Spannungsabgriffsstelle der betreffenden Spannungsabgriffsleitung oder zu einem elektrisch leitend mit der Spannungsabgriffsstelle verbundenen Element, nicht mehr aber bis ganz zur Überwachungseinrichtung geführt werden muss.
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Wenn die Überwachungseinrichtung der elektrochemischen Vorrichtung außerhalb eines Gehäuses angeordnet ist, in welchem die mehreren elektrochemischen Zellen der elektrochemischen Vorrichtung aufgenommen sind, ist es insbesondere nicht mehr erforderlich, beide Anschlussleitungen des Sensors aus dem Gehäuse heraus zu führen.
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Bei Verwendung eines geeigneten Sensors sowie einer elektrochemischen Zelle, deren Zellgehäuse auf demselben Potential wie eines der Zellterminals liegt, kann eine der Anschlussleitungen des Sensors sogar ganz entfallen, wenn der betreffende Ausgang des Sensors direkt in elektrisch leitendem Kontakt mit dem Zellgehäuse steht.
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Die günstigste Verschaltung des Signalleitungssystems ist von den verwendeten Sensoren abhängig.
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Die zur Überwachung von elektrochemischen Vorrichtungen eingesetzten Sensoren lassen sich mehrheitlich in die folgenden drei Gruppen einordnen:
- – Sensoren, die bei einer Änderung der von ihnen gemessenen Betriebsmessgröße eine Spannung ausgeben;
- – Sensoren, die auf eine Änderung der von ihnen erfassten Betriebsmessgröße mit einer Änderung der von ihnen abgegebenen Spannung reagieren; und
- – Sensoren, die auf eine Änderung der von ihnen erfassten Betriebsmessgröße mit einer Änderung ihres elektrischen Widerstands reagieren.
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Für die verschiedenen Sensorarten geeignete Schaltungen sind in der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen angegeben.
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Bei einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens ein Sensor durch eine Anschlussleitung, vorzugsweise direkt, an ein Zellterminal einer elektrochemischen Zelle der elektrochemischen Vorrichtung angeschlossen ist.
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Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass mindestens ein Sensor durch eine Anschlussleitung, vorzugsweise direkt, an einen Zellverbinder zum elektrisch leitenden Verbinden von Zellterminals verschiedener elektrochemischer Zellen der elektrochemischen Vorrichtung oder an einen Stromanschluss zum Anschließen eines Verbrauchers oder einer weiteren elektrochemischen Vorrichtung an eine elektrochemische Zelle der elektrochemischen Vorrichtung angeschlossen ist.
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Ferner kann alternativ oder ergänzend hierzu vorgesehen sein, dass mindestens ein Sensor durch eine Anschlussleitung an ein Zellgehäuse einer elektrochemischen Zelle der elektrochemischen Vorrichtung angeschlossen ist.
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Bei einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens ein Sensor durch eine Anschlussleitung an ein Element, beispielsweise ein Zellterminal, einen Zellverbinder oder einen Stromanschluss, angeschlossen ist, welches auf einem unteren Potential einer elektrochemischen Zelle der elektrochemischen Vorrichtung liegt.
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Alternativ oder ergänzend hierzu kann auch vorgesehen sein, dass mindestens ein Sensor durch eine Anschlussleitung an ein Element, beispielsweise ein Zellterminal, einen Zellverbinder oder einen Stromanschluss, angeschlossen ist, welches auf einem oberen Potential einer elektrochemischen Zelle der elektrochemischen Vorrichtung liegt.
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Wie bereits ausgeführt, können in dem erfindungsgemäßen Signalleitungssystem unterschiedliche Typen von Sensoren verwendet werden, welche sich hinsichtlich ihrer Reaktion auf eine Änderung der von ihnen erfassten Betriebsmessgröße unterscheiden.
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Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass mindestens ein Sensor als ein Spannungsausgabe-Sensor ausgebildet ist, der auf eine Änderung der von dem Sensor erfassten Betriebsmessgröße mit einer Änderung einer von dem Sensor ausgegebenen Spannung reagiert.
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Dies schließt den Sonderfall mit ein, dass die von dem Sensor ausgegebene Spannung vor der Änderung der von dem Sensor erfassten Betriebsmessgröße gleich null war.
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Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass mindestens ein Sensor als ein Widerstandsausgabe-Sensor ausgebildet ist, der auf eine Änderung der von dem Sensor erfassten Betriebsmessgröße mit einer Änderung eines elektrischen Widerstands, insbesondere eines Innenwiderstands, des Sensors reagiert.
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Mindestens ein Sensor kann in einem Innenraum eines Zellgehäuses einer elektrochemischen Zelle, an einer Außenseite eines Zellgehäuses einer elektrochemischen Zelle und/oder an einer Durchtrittsöffnung eines Zellgehäuses einer elektrochemischen Zelle angeordnet sein.
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Die Sensoren des erfindungsgemäßen Signalleitungssystems sind vorzugsweise als Analogsensoren ausgebildet.
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Zur Versorgung eines Sensors mit einer Betriebsspannung kann insbesondere vorgesehen sein, dass mindestens ein Sensor durch eine erste Anschlussleitung mit dem oberen Potential einer elektrochemischen Zelle der elektrochemischen Vorrichtung und durch eine zweite Anschlussleitung mit dem unteren Potential einer elektrochemischen Zelle der elektrochemischen Vorrichtung verbunden ist.
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Vorzugsweise ist mindestens ein Sensor durch eine erste Anschlussleitung mit dem oberen Potential einer elektrochemischen Zelle der elektrochemischen Vorrichtung und durch eine zweite Anschlussleitung mit dem unteren Potential derselben elektrochemischen Zelle der elektrochemischen Vorrichtung verbunden.
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Bei einer besonderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Signalleitungssystems ist in einer Sensorleitung mindestens eines Sensors ein Trennschalter vorgesehen. Hierdurch kann insbesondere dann, wenn der Sensor von einer elektrochemischen Zelle der elektrochemischen Vorrichtung mit einer Betriebsspannung versorgt wird, verhindert werden, dass sich die betreffende elektrochemische Zelle entlädt, während der Sensor nicht benötigt wird.
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Ferner kann bei dem erfindungsgemäßen Signalleitungssystem in einer Sensorleitung mindestens eines Sensors eine Stromquelle vorgesehen sein.
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Das erfindungsgemäße Signalleitungssystem eignet sich insbesondere zur Verwendung als ein Bestandteil einer elektrochemischen Vorrichtung, welche mehrere elektrochemische Zellen, eine Überwachungseinrichtung und das erfindungsgemäße Signalleitungssystem zur Verbindung der Überwachungseinrichtung mit mindestens einem Sensor und mindestens einer Spannungsabgriffsstelle der elektrochemischen Vorrichtung umfasst.
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Die elektrochemische Vorrichtung kann insbesondere ein Energiespeicher, beispielsweise in Form eines Akkumulators, insbesondere eines Lithium-Ionen-Akkumulators, sein.
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Eine solche elektrochemische Zelle eignet sich insbesondere als Energiespeicher für ein Kraftfahrzeug.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Überwachen des Betriebszustands einer elektrochemischen Vorrichtung, die mehrere elektrochemische Zellen umfasst.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, ein solches Verfahren zu schaffen, welches einen geringen apparativen Aufwand erfordert und dennoch ein zuverlässiges Erkennen von nicht ordnungsgemäßen Betriebszuständen der elektrochemischen Vorrichtung ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gelöst, welches Folgendes umfasst:
- – Erfassen mindestens einer Betriebsmessgröße der elektrochemischen Vorrichtung mittels mindestens eines Sensors;
- – Detektieren einer Änderung einer von dem mindestens einen Sensor ausgegebenen Spannung oder einer Änderung eines elektrischen Widerstands des mindestens einen Sensors mittels einer Überwachungseinrichtung der elektrochemischen Vorrichtung, wobei die Überwachungseinrichtung durch mindestens zwei Sensorleitungen elektrisch leitend mit dem Sensor verbunden ist;
wobei zumindest ein Teilstück mindestens einer Spannungsabgriffsleitung, durch welche eine Spannungsabgriffsstelle der elektrochemischen Vorrichtung elektrisch leitend mit der Überwachungseinrichtung verbunden ist, einen Teil einer der Sensorleitungen des Sensors bildet.
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Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Überwachungseinrichtung eine elektrische Potentialdifferenz zwischen den einem Sensor zugeordneten Sensorleitungen ermittelt.
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Alternativ oder ergänzend hierzu kann auch vorgesehen sein, dass die Überwachungseinrichtung eine Stromstärke in einer einem Sensor zugeordneten Sensorleitung ermittelt.
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Ferner kann alternativ oder ergänzend hierzu vorgesehen sein, dass die Überwachungseinrichtung einen Spannungsabfall an einer Stromquelle in einer einem Sensor zugeordneten Sensorleitung ermittelt.
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Weitere besondere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind bereits vorstehend im Zusammenhang mit den besonderen Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Signalleitungssystems erläutert worden.
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Die elektrochemischen Zellen können insbesondere als jeweils eine Akkumulatorzelle, insbesondere eine Lithium-Ionen-Akkumulatorzelle, ausgebildet sein.
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Die elektrochemische Vorrichtung, welche mehrere elektrochemische Zellen umfasst und mittels eines erfindungsgemäßen Signalleitungssystems auf ordnungsgemäßen Betrieb überwacht wird, kann ein mehrere, beispielsweise sechs bis 24, elektrochemische Zellen umfassendes Zellmodul oder auch eine mehrere solcher Zellmodule umfassende zusammengesetzte Vorrichtung sein.
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Die elektrochemischen Zellen eines Zellmoduls können in Reihenschaltung und/oder in Parallelschaltung elektrisch miteinander verbunden sein.
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Ein solches Modul kann ein eigenes Gehäuse aufweisen und lässt sich vorzugsweise als eine zusammenhängende Komponente handhaben.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass jedes Zellmodul eine eigene Überwachungseinrichtung aufweist.
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Die von einem Sensor des erfindungsgemäßen Signalleitungssystems überwachte Betriebsmessgröße kann beispielsweise eine Temperatur, ein Druck, die Anwesenheit eines Gases und/oder die Konzentration eines Gases sein.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen.
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In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer elektrochemischen Vorrichtung, die (beispielhaft) drei elektrochemische Zellen umfasst, wobei jeder elektrochemischen Zelle ein Sensor zugeordnet ist, welcher durch eine erste Anschlussleitung elektrisch leitend mit einer Überwachungseinrichtung der elektrochemischen Vorrichtung verbunden ist und durch eine zweite Anschlussleitung an einen Zellverbinder zum elektrisch leitenden Verbinden von Zellterminals verschiedener elektrochemischer Zellen angeschlossen ist, wobei der Zellverbinder durch eine Spannungsabgriffsleitung elektrisch leitend mit der Überwachungseinrichtung verbunden ist;
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2 eine weitere schematische Darstellung der elektrochemischen Vorrichtung aus 1, welche die in der Überwachungseinrichtung vorgenommenen Auswertungen der über die Sensorleitungen und Spannungsabgriffsleitungen von den elektrochemischen Zellen zu der Überwachungseinrichtung gelangenden Signale zeigt;
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3 eine schematische Darstellung einer elektrochemischen Zelle der elektrochemischen Vorrichtung aus den 1 und 2 sowie der Auswertung der von der elektrochemischen Zelle zu der Überwachungseinrichtung gelangenden Signale;
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4 eine schematische Darstellung einer elektrochemischen Zelle mit einem Sensor, der an einer Außenseite eines Zellgehäuses der elektrochemischen Zelle angeordnet ist;
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5 eine schematische Darstellung einer elektrochemischen Zelle mit einem Sensor, der an einer Durchtrittsöffnung eines Zellgehäuses der elektrochemischen Zelle angeordnet ist;
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6 eine schematische Darstellung einer elektrochemischen Zelle mit einem Sensor, der im Innenraum eines Zellgehäuses der elektrochemischen Zelle angeordnet ist;
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7 eine schematische Darstellung einer elektrochemischen Zelle mit einem Sensor, der über eine Anschlussleitung mit einem Zellterminal auf dem oberen Potential der dem Sensor zugeordneten elektrochemischen Zelle verbunden ist;
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8 eine schematische Darstellung einer elektrochemischen Zelle mit einem Sensor, der über eine Anschlussleitung elektrisch leitend mit einem Zellgehäuse der dem Sensor zugeordneten elektrochemischen Zelle verbunden ist, und der Auswertung der von dieser elektrochemischen Zelle zu der Überwachungseinrichtung gelangenden Signale;
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9 eine schematische Darstellung einer elektrochemischen Zelle mit einem Sensor, der als ein Widerstandsausgabe-Sensor ausgebildet ist und durch eine Sensorleitung mit Trennschalter mit der Überwachungseinrichtung verbunden ist; und
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10 eine schematische Darstellung einer elektrochemischen Zelle mit einem Sensor, der als ein Widerstandsausgabe-Sensor ausgebildet ist und über eine separate Stromquelle mit Energie versorgt wird, wobei der Sensor über eine Anschlussleitung elektrisch leitend mit einem Zellterminal auf dem unteren Potential der zugeordneten elektrochemischen Zelle verbunden ist.
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Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
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Eine in 1 dargestellte, als Ganzes mit 100 bezeichnete elektrochemische Vorrichtung umfasst mehrere, beispielsweise drei, elektrochemische Zellen 102, insbesondere eine erste elektrochemische Zelle 102a, eine zweite elektrochemische Zelle 102b und eine dritte elektrochemische Zelle 102c.
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Wie am besten aus 3 zu ersehen ist, umfasst jede elektrochemische Zelle 102 ein Zellgehäuse 106, ein in dem Zellgehäuse 106 angeordnetes elektrochemisches Element 112 mit mindestens einem ersten Anschluss 114 und mindestens einem zweiten Anschluss 116, ein erstes Zellterminal 118 und ein zweites Zellterminal 120, einen das erste Zellterminal 118 mit dem ersten Anschluss 114 des elektrochemischen Elements 112 elektrisch leitend verbindenden ersten Verbindungsleiter 122, einen das zweite Zellterminal 120 elektrisch leitend mit dem zweiten Anschluss 116 des elektrochemischen Elements 112 verbindenden zweiten Verbindungsleiter 124 und ein den ersten Verbindungsleiter 122 und/oder das erste Zellterminal 118 im Bereich eines Durchbruchs durch das Zellgehäuse 106 umgebendes und gegen das Zellgehäuse 106 abdichtendes Dichtelement 126.
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Bei der dargestellten Ausführungsform der elektrochemischen Zelle 102 steht das zweite Zellterminal 120 in elektrisch leitender Verbindung mit dem Zellgehäuse 106, so dass das Zellgehäuse 106 im Betrieb der elektrochemischen Vorrichtung 100 dasselbe elektrische Potential aufweist wie das zweite Zellterminal 120.
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Grundsätzlich ist aber auch möglich, ein den zweiten Verbindungsleiter 124 und/oder das zweite Zellterminal 120 im Bereich eines Durchbruchs durch das Zellgehäuse 106 umgebendes und gegen das Zellgehäuse 106 abdichtendes weiteres Dichtelement 126 vorzusehen.
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Ferner kann grundsätzlich auch vorgesehen sein, dass nur das zweite Zellterminal 120 mittels eines Dichtelements 128 gegenüber dem Zellgehäuse 106 abgetrennt und von demselben elektrisch isoliert ist, während das erste Zellterminal 118 direkt an dem Zellgehäuse 106 anliegt, so dass in diesem Fall das Zellgehäuse 106 dasselbe elektrische Potential aufweist wie das erste Zellterminal 118.
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Die Zellterminals 118 beziehungsweise 120 sind mittels (in 1 dargestellter) Zellverbinder 128 elektrisch leitend mit den Zellterminals 120 beziehungsweise 118 anderer elektrochemischer Zellen 102 oder mit Stromanschlüssen 130 der elektrochemischen Vorrichtung 100 verbunden.
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Die Stromanschlüsse 130 und die Zellverbinder 128, mittels welcher die Zellterminals 118, 120 jeweils zweier einander benachbarter elektrochemischer Zellen 102 mit unterschiedlicher Polarität elektrisch leitend miteinander verbindbar sind, bilden zusammen ein Stromleitungssystem 132 der elektrochemischen Vorrichtung 100.
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Das Stromleitungssystem 132 dient dazu, einen Stromfluss zwischen den elektrochemischen Zellen 102 der elektrochemischen Vorrichtung 100 und zu den oder von den Stromanschlüssen 130 der elektrochemischen Vorrichtung 100 zu ermöglichen.
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Durch dieses Stromleitungssystem 132 werden beispielsweise die elektrochemischen Zellen 102 der elektrochemischen Vorrichtung 100 elektrisch in Reihe geschaltet.
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Dabei verbindet jeder Zellverbinder 128 ein erstes Zellterminal 120 positiver Polarität einer ersten elektrochemischen Zelle 102 mit einem zweiten Zellterminal 118 negativer Polarität einer benachbarten zweiten elektrochemischen Zelle 102 (siehe 1).
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Jeweils ein Zellterminal 118, 120 einer den Anfang der Zellen-Reihenschaltung der elektrochemischen Vorrichtung 100 bildenden elektrochemischen Zelle 102 und ein Zellterminal 118, 120 der das Ende der Zellen-Reihenschaltung bildenden elektrochemischen Zelle 102 sind elektrisch leitend mit einem der elektrisch leitenden Stromanschlüsse 130 der elektrochemischen Vorrichtung 100 verbunden.
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Mehrere elektrochemische Vorrichtungen 100 können miteinander elektrisch in Reihe geschaltet werden.
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Eine solche Reihenschaltung kann insbesondere dadurch hergestellt werden, dass ein Stromanschluss 130 einer ersten elektrochemischen Vorrichtung 100 mittels eines (nicht dargestellten) Modulverbinders elektrisch leitend mit einem elektrischen Stromanschluss 130 (entgegengesetzter Polarität) einer zweiten elektrochemischen Vorrichtung 100 verbunden wird.
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Das elektrochemische Element 112 der elektrochemischen Zelle 102 kann beispielsweise als ein Zellwickel oder ein Zellstapel ausgebildet sein.
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Das elektrochemische Element 112 enthält die elektrochemisch aktiven Bestandteile der elektrochemischen Zelle 102, insbesondere einen Elektrolyten und zwei Elektroden, welche mit jeweils einem der Anschlüsse 114 beziehungsweise 116 des elektrochemischen Elements 112 verbunden sind.
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Ferner umfasst jede elektrochemische Zelle 102 jeweils einen Sensor 134, der bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel an einer Durchtrittsöffnung 136 des Zellgehäuses 106 angeordnet ist.
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Der Sensor 134 ist zum Erfassen einer Betriebsmessgröße der jeweils zugeordneten elektrochemischen Zelle 102 ausgebildet, beispielsweise zum Erfassen einer Temperatur, eines Drucks im Innenraum 138 des Zellgehäuses 106 oder der Konzentration eines Gases, beispielsweise im Innenraum 138 des Zellgehäuses 106.
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Bei dem in den 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Sensoren 134 als Spannungsausgabe-Sensoren ausgebildet, die auf eine Änderung der jeweils erfassten Betriebsmessgröße mit einer Änderung einer vom jeweiligen Sensor 134 ausgegebenen Spannung reagieren.
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Jeder Sensor 134 weist zwei Anschlüsse, nämlich einen ersten Anschluss 140 und einen zweiten Anschluss 142, auf.
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Der erste Anschluss 140 ist jeweils über eine lange Anschlussleitung 144 direkt elektrisch leitend mit einer Überwachungseinrichtung 146 der elektrochemischen Vorrichtung 100 verbunden.
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Diese lange Anschlussleitung 144 bildet eine erste Sensorleitung 148 des betreffenden Sensors 134.
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Der zweite Anschluss 142 des Sensors 134 ist über eine kurze Anschlussleitung 150 an ein Element angeschlossen, welches auf einem unteren Potential der dem Sensor 134 jeweils zugeordneten elektrochemischen Zelle 102 liegt.
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Dieses Element kann beispielsweise das erste Zellterminal 118 der betreffenden elektrochemischen Zelle 102 sein, wie in 3 dargestellt.
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Dieses Element kann aber auch der Zellverbinder 128 sein, welcher das erste Zellterminal 118 der dem Sensor 134 zugeordneten elektrochemischen Zelle 102 elektrisch leitend mit dem zweiten Zellterminal 120 einer benachbarten elektrochemischen Zelle 102 verbindet, wie in 1 dargestellt.
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Eine dem jeweiligen Sensor 134 zugeordnete Spannungsabgriffsstelle 152 ist über jeweils eine Spannungsabgriffsleitung 154 elektrisch leitend mit der Überwachungseinrichtung 146 verbunden.
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Die Spannungsabgriffsstelle 152 kann an demselben Element vorgesehen sein, mit welchem der Sensor 134 über die kurze Anschlussleitung 150 elektrisch leitend verbunden ist.
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So ist bei der Ausführungsvariante gemäß 1 die Spannungsabgriffsstelle 152 an dem Zellverbinder 128 angeordnet.
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Bei der Ausführungsvariante gemäß 3 ist die Spannungsabgriffsstelle 152 an dem ersten Zellterminal 118 der elektrochemischen Zelle 102 angeordnet.
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Ferner kann auch vorgesehen sein, dass die Spannungsabgriffsstelle 152 an einem Element angeordnet ist, welches von dem Element, mit dem der Sensor 134 über die kurze Anschlussleitung 150 elektrisch leitend verbunden ist, verschieden ist, aber auf im Wesentlichen demselben elektrischen Potential liegt.
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So könnte beispielsweise vorgesehen sein, dass der Sensor 134 über die kurze Anschlussleitung 150 elektrisch leitend mit dem ersten Zellterminal 118 der zugeordneten elektrochemischen Zelle 102 verbunden ist, während die Spannungsabgriffsstelle 152 an dem Zellverbinder 128 oder an dem zweiten Zellterminal 120 der benachbarten elektrochemischen Zelle 102, mit welcher die dem Sensor 134 zugeordnete elektrochemische Zelle 102 mittels des Zellverbinders 128 elektrisch leitend verbunden ist, angeordnet ist.
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Über die Spannungsabgriffsleitung 154 kann das an der Spannungsabgriffsstelle 152 herrschende elektrische Potential an die Überwachungseinrichtung 146 übermittelt und dort detektiert werden.
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Außerdem bilden die Spannungsabgriffsleitung 154, die kurze Anschlussleitung 150 des Sensors 134 und das elektrisch leitende Element oder die elektrisch leitenden Elemente, welche die Spannungsabgriffsstelle 152 elektrisch leitend mit dem dem Sensor 134 abgewandten Ende 156 der kurzen Anschlussleitung 150 verbinden, zusammen eine zweite Sensorleitung 158 des Sensors 134.
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Die Spannungsabgriffsleitung 154, durch welche die Spannungsabgriffsstelle 152 elektrisch leitend mit der Überwachungseinrichtung 156 verbunden ist, bildet somit einen Teil der zweiten Sensorleitung 158.
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Die Anschlussleitung 150 muss daher nicht bis zu der Überwachungseinrichtung 146 reichen und kann somit deutlich kürzer ausgeführt werden als die lange Anschlussleitung 144.
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An dem zweiten Zellterminal 120 ist bei der in 3 dargestellten elektrochemischen Zelle 102 eine Spannungsabgriffsstelle 152' angeordnet, von der eine Spannungsabgriffsleitung 154' zu der Überwachungseinrichtung 146 führt.
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Die Sensoren 134, die ersten Sensorleitungen 148, die Spannungsabgriffsleitungen 154, die kurzen Anschlussleitungen 150 und die die kurzen Anschlussleitungen 150 elektrisch leitend mit den Spannungsabgriffsstellen 152 der Spannungsabgriffsleitungen 154 verbindenden Elemente, insbesondere Zellverbinder 128, Stromanschlüsse 130, Zellterminals 118, 120 und ggf. auch Zellgehäuse 106, bilden zusammen ein Signalleitungssystem 166 der elektrochemischen Vorrichtung 100.
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In 2 ist schematisch dargestellt, wie die Signale, welche durch die Spannungsabgriffsleitungen 154 und durch die langen Anschlussleitungen 144 der Sensoren 134 zu der Überwachungseinrichtung 146 übertragen werden, von der Überwachungseinrichtung 146 ausgewertet werden.
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So ist durch Messung der Potentialdifferenz zwischen einer Spannungsabgriffsleitung 154a, welche von einer Spannungsabgriffsstelle 152a an dem Zellverbinder 128a, der das erste Zellterminal 118 der ersten elektrochemischen Zelle 102a mit dem zweiten Zellterminal 120 der zweiten elektrochemischen Zelle 102b verbindet, zu der Überwachungseinrichtung 146 führt, und einer Spannungsabgriffsleitung 154d, welche von einer Spannungsabgriffsstelle 152d an dem Stromanschluss 130a, der an dem zweiten Zellterminal 120 der ersten elektrochemischen Zelle 102a festgelegt ist, zu der Überwachungseinrichtung 146 führt, die Zellspannung 1 zwischen den Zellterminals 118 und 120 der ersten elektrochemischen Zelle 102a ermittelbar.
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Durch Messung der Potentialdifferenz zwischen der Spannungsabgriffsleitung 154a und einer Spannungsabgriffsleitung 154b, welche von einer Spannungsabgriffsstelle 152b an dem Zellverbinder 128b, der das erste Zellterminal 118 der zweiten elektrochemischen Zelle 102b mit dem zweiten Zellterminal 120 der dritten elektrochemischen Zelle 102c verbindet, zu der Überwachungseinrichtung 146 führt, ist die Zellspannung 2 zwischen den Zellterminals 118, 120 der zweiten elektrochemischen Zelle 102b ermittelbar.
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Durch Messung der Potentialdifferenz zwischen der Spannungsabgriffsleitung 154b und einer Spannungsabgriffsleitung 154c, welche von einer Spannungsabgriffsstelle 152c an dem Stromanschluss 130b, der mit dem ersten Zellterminal 118 der dritten elektrochemischen Zelle 102c verbunden ist, zu der Überwachungseinrichtung 146 führt, ist die Zellspannung 3 zwischen den Zellterminals 118 und 120 der dritten elektrochemischen Zelle 102c ermittelbar.
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Durch Messung der Potentialdifferenz zwischen der ersten Sensorleitung 148a des Sensors 134a an der ersten elektrochemischen Zelle 102a und der Spannungsabgriffsleitung 154a ist die von dem ersten Sensor 134a ausgegebene Spannung ermittelbar, aus welcher die von dem ersten Sensor 134a erfasste Betriebsmessgröße ableitbar ist.
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Durch Messung der Potentialdifferenz zwischen der ersten Sensorleitung 148b des Sensors 134b an der zweiten elektrochemischen Zelle 102b und der Spannungsabgriffsleitung 154b ist die von dem zweiten Sensor 134b ausgegebene Spannung ermittelbar, aus welcher die von dem zweiten Sensor 134b erfasste Betriebsmessgröße ableitbar ist.
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Durch Messung der Potentialdifferenz zwischen der ersten Sensorleitung 148c des Sensors 134c an der dritten elektrochemischen Zelle 102c und der Spannungsabgriffsleitung 154c ist die von dem dritten Sensor 134c ausgegebene Spannung ermittelbar, aus welcher die von dem dritten Sensor 134c erfasste Betriebsmessgröße ableitbar ist.
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Auf diese Weise sind unter Verwendung der an den Spannungsabgriffsleitungen 154a, 154b und 154c anliegenden elektrischen Potentiale und der an den ersten Sensorleitungen 148a, 148b und 148c anliegenden elektrischen Potentiale in der Überwachungseinrichtung 146 die von den Sensoren 134a, 134b und 134c ausgegebenen Spannungen ermittelbar und somit die von diesen Sensoren erfassten Betriebsmessgrößen auswertbar.
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Die 4 bis 6 zeigen beispielhaft verschiedene Möglichkeiten zur Anordnung eines Sensors 134 an einer elektrochemischen Zelle 102, welcher der Sensor 134 zugeordnet ist.
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Bei der in 4 dargestellten Anordnungsvariante ist der Sensor 134 an einer Außenseite 160 des Zellgehäuses 106 angeordnet, ohne dass durch eine Durchtrittsöffnung 136 hindurch eine Fluidverbindung mit dem Innenraum 138 des Zellgehäuses 106 besteht.
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Hierdurch ist es nicht möglich, den Druck oder eine Gaskonzentration im Innenraum 138 des Zellgehäuses 106 hinreichend genau zu erfassen.
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Diese Anordnung des Sensors 134 eignet sich aber immer noch dazu, die Temperatur im Innenraum 138 des Zellgehäuses 106 mit hinreichender Genauigkeit zu erfassen.
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Bei der in 5 dargestellten Anordnungsvariante ist der Sensor 134 an einer Durchtrittsöffnung 136 des Zellgehäuses 106 angeordnet, durch welche der Sensor 134 in Fluidverbindung mit dem Innenraum 138 des Zellgehäuses 106 steht.
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Hierdurch ist eine direkte Verbindung des Sensors 134 mit der Atmosphäre im Innenraum 138 des Zellgehäuses 106 gegeben, so dass eine Temperatur, ein Druck und/oder eine Gaskonzentration im Innenraum 138 hinreichend genau bestimmt werden können.
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Bei der in 6 dargestellten Anordnungsvariante ist der Sensor 134 im Innenraum 138 des Zellgehäuses 106 der elektrochemischen Zelle 102 angeordnet.
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Diese Variante eignet sich insbesondere dazu, Betriebsmessgrößen direkt im Innenraum 138 des Zellgehäuses 106 zu messen.
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Jeweils ein Abschnitt der langen Anschlussleitung 144 und der kurzen Anschlussleitung 150 des Sensors 134 werden bei dieser Ausführungsform vorzugsweise durch das Zellgehäuse 106 hindurch geführt.
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An den Durchführungsstellen ist vorzugsweise jeweils eine Dichtung angeordnet.
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Bei den Anordnungsvarianten aus den 4 und 5 müssen hingegen die Anschlussleitungen 144 und 150 nicht durch das Zellgehäuse 106 hindurch geführt werden, so dass auch eine Abdichtung einer Durchführung dieser Anschlussleitungen 144 und 150 durch das Zellgehäuse 106 entfällt.
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Grundsätzlich können die vorstehend beschriebenen und insbesondere die in den 4 bis 6 dargestellten Anordnungsvarianten für den Sensor 134 in den verschiedenen elektrochemischen Zellen 102 einer elektrochemischen Vorrichtung 100 in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden.
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Aus Gründen einer rationalisierten Produktion ist es jedoch günstig, wenn alle elektrochemischen Zellen 102 der elektrochemischen Vorrichtung 100, einschließlich der daran angeordneten Sensoren 134, im Wesentlichen identisch miteinander ausgebildet sind.
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Eine ausschnittsweise in 7 dargestellte zweite Ausführungsform einer elektrochemischen Vorrichtung 100 unterscheidet sich von der in den 1 bis 3 dargestellten ersten Ausführungsform dadurch, dass die kurze Anschlussleitung 150 des Sensors 134 nicht, wie bei der ersten Ausführungsform, an ein Element angeschlossen ist, welches auf dem unteren Potential der elektrochemischen Zelle 102 liegt, sondern stattdessen an ein Element angeschlossen ist, welches auf dem oberen Potential der dem Sensor 134 zugeordneten elektrochemischen Zelle 102 liegt.
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Insbesondere kann bei dieser Ausführungsform vorgesehen sein, dass der Sensor 134 über die kurze Anschlussleitung 150 elektrisch leitend mit dem zweiten Zellterminal 120 der jeweils zugeordneten elektrochemischen Zelle 102 oder mit einem Zellverbinder 128 oder einem Stromanschluss 130, der an dem zweiten Zellterminal 120 festgelegt ist, verbunden ist.
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Bei dieser Ausführungsform umfasst die zweite Sensorleitung 158 des Sensors 134 somit die Spannungsabgriffsleitung 154, welche von der Spannungsabgriffsstelle 152 an dem zweiten Zellterminal 120 oder an einem an dem zweiten Zellterminal 120 festgelegten Zellverbinder 128 oder Stromanschluss 130 zu der Überwachungseinrichtung 146 der elektrochemischen Vorrichtung 100 führt.
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Im Übrigen stimmt die in 7 dargestellte zweite Ausführungsform einer elektrochemischen Vorrichtung 100 hinsichtlich Aufbau, Funktion und Herstellungsweise mit der in den 1 bis 3 dargestellten ersten Ausführungsform überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
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Eine in 8 ausschnittsweise dargestellte dritte Ausführungsform einer elektrochemischen Vorrichtung 100 unterscheidet sich von der in 7 dargestellten zweiten Ausführungsform dadurch, dass die kurze Anschlussleitung 150 des Sensors 134 nicht eines der Zellterminals 118 oder 120 oder einen an einem solchen Zellterminal festgelegten Zellverbinder 128 oder Stromanschluss 130 kontaktiert, sondern direkt das Zellgehäuse 106 der dem Sensor 134 zugeordneten elektrochemischen Zelle 102.
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Da bei dieser Ausführungsform das Zellgehäuse 106 auf dem gleichen elektrischen Potential liegt wie eines der Zellterminals der elektrochemischen Zelle 102, beispielsweise wie das zweite Zellterminal 120, bildet bei dieser Ausführungsform die Spannungsabgriffsleitung 154, welche von einer Spannungsabgriffsstelle 152 an dem zweiten Zellterminal 120 oder an einem mit dem zweiten Zellterminal 120 festgelegten Zellverbinder 128 oder Stromanschluss 130 zu der Überwachungseinrichtung 146 der elektrochemischen Vorrichtung 100 führt, einen Teil der zweiten Sensorleitung 158 des Sensors 134.
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Bei einer Variante dieser Ausführungsform kann auch vorgesehen sein, dass das Zellgehäuse 106 auf dem gleichen elektrischen Potential wie das erste Zellterminal 118 der elektrochemischen Zelle 102 liegt.
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Im Übrigen stimmt die in 8 dargestellte dritte Ausführungsform einer elektrochemischen Vorrichtung 100 hinsichtlich Aufbau, Funktion und Herstellungsweise mit der in 7 dargestellten zweiten Ausführungsform beziehungsweise mit der in den 1 bis 3 dargestellten ersten Ausführungsform überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
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Eine in 9 ausschnittsweise dargestellte vierte Ausführungsform einer elektrochemischen Vorrichtung 100 unterscheidet sich von der in 7 dargestellten zweiten Ausführungsform dadurch, dass der Sensor 134 nicht als ein Spannungsausgabe-Sensor ausgebildet ist, sondern als ein Widerstandsausgabe-Sensor, der auf eine Änderung der erfassten Betriebsmessgröße mit einer Änderung eines elektrischen Widerstands des Sensors 134, insbesondere eines elektrischen Innenwiderstands des Sensors 134, reagiert.
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Dabei ist die kurze Anschlussleitung 150 des Sensors 134 beispielsweise an ein auf dem oberen Potential der dem Sensor 134 zugeordneten elektrochemischen Zelle 102 liegendes Element, insbesondere an das zweite Zellterminal 120 oder an einen an dem zweiten Zellterminal 120 festgelegten Zellverbinder 128 oder Stromanschluss 130, angeschlossen.
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Die Spannungsabgriffsleitung 154, welche von einer Spannungsabgriffsstelle 152, die an dem zweiten Zellterminal 120 oder an einem an dem zweiten Zellterminal 120 festgelegten Zellverbinder 128 oder Stromanschluss 130 angeordnet ist, zu der Überwachungseinrichtung 146 der elektrochemischen Vorrichtung 100 führt, bildet somit einen Teil der zweiten Sensorleitung 158 des Sensors 134.
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Die lange Anschlussleitung 144 des Sensors 134 ist bei dieser Ausführungsform, vorzugsweise innerhalb der Überwachungseinrichtung 146, an die Spannungsabgriffsleitung 154' angeschlossen, welche von einer Spannungsabgriffsstelle 152', die an dem ersten Zellterminal 118 der dem Sensor 134 zugeordneten elektrochemischen Zelle 102 oder an einem an dem ersten Zellterminal 118 festgelegten Zellverbinder 128 oder Stromanschluss 130 angeordnet ist, zu der Überwachungseinrichtung 146 führt.
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Dadurch liegt bei dieser Ausführungsform der erste Anschluss 140 des Sensors 134 auf dem Potential des ersten Zellterminals 118 der dem Sensor 134 zugeordneten elektrochemischen Zelle 102 und der zweite Anschluss 142 des Sensors 134 auf dem Potential des zweiten Zellterminals 120 der dem Sensor 134 zugeordneten elektrochemischen Zelle 102.
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An dem Sensor 134 liegt somit die Zellspannung der dem Sensor 134 zugeordneten elektrochemischen Zelle 102 an, so dass die Energieversorgung des Sensors 134 durch die zugeordnete elektrochemische Zelle 102 selbst erfolgt.
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Die Stärke des durch den Sensor 134 fließenden Stroms hängt somit von dem in Abhängigkeit von der vom Sensor 134 erfassten Betriebsmessgröße variierenden Innenwiderstand des Sensors 134 ab.
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Dieser durch den Sensor 134 und damit durch die lange Anschlussleitung 148 fließende Strom wird in der Überwachungseinrichtung 146 gemessen. Aus der Stromstärke dieses Stroms ist der jeweils aktuelle Wert der von dem Sensor 134 erfassten Betriebsmessgröße ableitbar.
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In der die lange Anschlussanleitung 144 des Sensors 134 umfassenden ersten Sensorleitung 148 des Sensors 134 ist bei dieser Ausführungsform, vorzugsweise in der Überwachungseinrichtung 146, ein Trennschalter 162 vorgesehen, welcher, vorzugsweise von der Überwachungseinrichtung 146, in der Zeit zwischen zwei Strommessvorgängen zur Ermittlung der von dem Sensor 134 erfassten Betriebsmessgröße geöffnet werden kann, um eine Entladung der elektrochemischen Zelle 102 durch die erste Sensorleitung 148 zwischen den Strommessvorgängen zu vermeiden.
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Im Übrigen stimmt die in 9 dargestellte vierte Ausführungsform einer elektrochemischen Vorrichtung 100 hinsichtlich Aufbau, Funktion und Herstellungsweise mit der in 7 dargestellten zweiten Ausführungsform überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
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Eine in 10 ausschnittsweise dargestellte fünfte Ausführungsform einer elektrochemischen Vorrichtung 100 unterscheidet sich von der in 9 dargestellten vierten Ausführungsform dadurch, dass die kurze Anschlussleitung 150 des Sensors 134 nicht an ein Element angeschlossen ist, das auf dem oberen Potential der dem Sensor 134 zugeordneten elektrochemischen Zelle 102 liegt, sondern an ein Element, das auf dem unteren Potential der dem Sensor 134 zugeordneten elektrochemischen Zelle 102 liegt.
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Insbesondere kann die kurze Anschlussleitung 150 des Sensors 134 an das erste Zellterminal 118 der elektrochemischen Zelle 102 oder an einen an dem ersten Zellterminal 118 festgelegten Zellverbinder 128 oder Stromanschluss 130 angeschlossen sein.
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Bei dieser Ausführungsform bildet somit die Spannungsabgriffsleitung 154, welche von einer Spannungsabgriffsstelle 152, die an dem ersten Zellterminal 118 oder an einem an dem ersten Zellterminal 118 festgelegten Zellverbinder 128 oder Stromanschluss 130 angeordnet ist, zu der Überwachungseinrichtung 146 der elektrochemischen Vorrichtung 100 führt, einen Teil der zweiten Sensorleitung 158 des Sensors 134.
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Die erste Sensorleitung 148 des Sensors 134 ist, vorzugsweise in der Überwachungseinrichtung 146, an dieselbe Spannungsabgriffsleitung 154 angeschlossen.
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In der ersten Sensorleitung 148 ist ferner, vorzugsweise in der Überwachungseinrichtung 146, eine Stromquelle 164 vorgesehen, welche den Sensor 134 unabhängig von der Zellspannung der dem Sensor 134 zugeordneten elektrochemischen Zelle 102 mit der erforderlichen Energie versorgt.
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Bei dieser Ausführungsform ist somit der Sensor 134 mit der Stromquelle 164 in Reihe geschaltet.
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Wenn sich der Innenwiderstand des Sensors 134 in Abhängigkeit von der vom Sensor 134 erfassten Betriebsmessgröße verändert, verändert sich infolgedessen der Spannungsabfall an der Stromquelle 164, welcher von der Überwachungseinrichtung 146 erfasst wird.
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Aus der Veränderung des Spannungsabfalls an der Stromquelle 164 ist somit der aktuelle Wert der vom Sensor 134 erfassten Betriebsmessgröße ableitbar.
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Im Übrigen stimmt die in 10 dargestellte fünfte Ausführungsform einer elektrochemischen Vorrichtung 100 hinsichtlich Aufbau, Funktion und Herstellungsweise mit der in 9 dargestellten vierten Ausführungsform überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
