DE102016222002A1 - In-situ temperature measurement of an energy storage cell - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung zur in-situ Messung einer Temperatur in einer Energiespeicherzelle, wobei die Vorrichtung innerhalb eines Zellgehäuses (1) der Energiespeicherzelle integrierbar ist, die Vorrichtung ein thermochromes Material (2) umfasst, und die Vorrichtung so ausgebildet ist, dass eine spektral-optische Eigenschaft des thermochromen Materials außerhalb der Energiespeicherzelle ermittelbar ist.Device for in-situ measurement of a temperature in an energy storage cell, wherein the device is integrable within a cell housing (1) of the energy storage cell, the device comprises a thermochromic material (2), and the device is designed such that a spectral-optical property of the thermochromic material outside the energy storage cell can be determined.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur in-situ-Messung der Temperatur in einer Energiespeicherzelle, sowie eine Energiespeicherzelle, die dazu eingerichtet ist, die Temperatur in der Energiespeicherzelle außerhalb der Energiespeicherzelle zu messen.The invention relates to a device for in-situ measurement of the temperature in an energy storage cell, as well as an energy storage cell, which is adapted to measure the temperature in the energy storage cell outside the energy storage cell.
Nach dem Stand der Technik kann die Temperatur innerhalb einer Energiespeicherzelle, z.B. innerhalb einer Lithium-Ionen-Zelle, mit Temperatursensoren, die auf dem Prinzip der temperaturabhängigen Änderung des elektrischen Widerstands basieren, ermittelt werden. Hierbei kommen Thermoelemente oder Thermistoren zum Einsatz, siehe z.B. das Dokument
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine alternative Vorrichtung zur in-situ-Messung der Temperatur in einer Energiespeicherzelle sowie eine alternative Energiespeicherzelle, die dazu geeignet ist, dass die Temperatur in der Energiespeicherzelle außerhalb der Energiespeicherzelle gemessen werden kann, bereitzustellen.It is an object of the invention to provide an alternative device for in-situ measurement of temperature in an energy storage cell and an alternative energy storage cell adapted to measure the temperature in the energy storage cell outside the energy storage cell.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 sowie durch eine Energiespeicherzelle gemäß Anspruch 3. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.This object is achieved by a device according to
Erfindungsgemäß ist die Vorrichtung innerhalb eines Zellgehäuses der Energiespeicherzelle integrierbar, es umfasst die Vorrichtung ein thermochromes Material und die Vorrichtung ist so ausgebildet, dass eine spektral-optische Eigenschaft des thermochromen Materials räumlich außerhalb der Energiespeicherzelle ermittelbar ist.According to the invention, the device can be integrated within a cell housing of the energy storage cell, the device comprises a thermochromic material and the device is designed such that a spectral-optical property of the thermochromic material can be determined spatially outside the energy storage cell.
Es ist ein thermochromes Material in die Energiespeicherzelle integriert. Ein thermochromes Material weist temperaturabhängige spektral-optische Eigenschaften auf, wobei das Material seine Farbgebung in Abhängigkeit von der Temperatur ändert. Je nach Art des thermochromen Materials kann dies auf geänderten Lichtabsorptionseigenschaften infolge geänderter Molekülzustände einer thermochromen Verbindung (wie z.B. von Leukofarbstoffen oder Flüssigkristallen) oder von Phasenübergangen (wie z.B. bei Vanadiumdioxid) sein.There is a thermochromic material integrated into the energy storage cell. A thermochromic material has temperature-dependent spectral optical properties, the material changing its color as a function of temperature. Depending on the nature of the thermochromic material, this may be due to altered light absorption properties due to altered molecular states of a thermochromic compound (such as leuco dyes or liquid crystals) or phase transitions (such as vanadium dioxide).
Fällt Licht z.B. aus dem sichtbaren Spektrum auf das thermochrome Material kommt es zu einer Licht-Materie-Wechselwirkung mit dem thermochromen Material, die für die im Zellinneren vorherrschende Temperatur charakteristisch ist. Vornehmlich kommt es am Beispiel von Leukofarbstoffen zu einer charakteristischen Lichtabsorption. Das von dem thermochromen Material reflektierte Licht aus dem sichtbaren Spektrum sowie das ggf. vom thermochromen Material emittierte Licht enthält in seiner spektralen Verteilung eine Information über die Zelltemperatur. Das von dem thermochromen Material kommende Licht erscheint im Farbeindruck insbesondere in der Komplementärfarbe zu der Farbe des charakteristisch absorbierten Lichts. Diese spektral-optische Eigenschaft, insbesondere eine Farbgebung des Materials, ist räumlich außerhalb der Zelle erkennbar oder detektierbar.If light falls, e.g. From the visible spectrum on the thermochromic material, there is a light-matter interaction with the thermochromic material, which is characteristic of the temperature prevailing inside the cell. Primarily, the example of leuco dyes leads to a characteristic light absorption. The light from the visible spectrum reflected by the thermochromic material and the light possibly emitted by the thermochromic material contains in its spectral distribution information about the cell temperature. The light coming from the thermochromic material appears in the color impression, in particular in the complementary color to the color of the characteristically absorbed light. This spectral-optical property, in particular a coloration of the material, is spatially detectable or detectable outside the cell.
Als Beispiele für thermochrome Materialien können thermochrome Leukofarbstoffe, etwa auf der Basis von Mischungen von organischen Flüssigkristallverbindungen genannt werden. Flüssigkristalle sind klassische Repräsentanten für farblich skalierbare, d.h. optisch „maßgeschneiderte“, thermochrome Verbindungen. Mit derartigen Verbindungen können je nach Mischung kontinuierliche Farbübergänge in einem vorgebbaren Temperaturband in Abhängigkeit von der Temperatur realisiert werden.Thermochromic leuco dyes, for example based on mixtures of organic liquid crystal compounds, may be mentioned as examples of thermochromic materials. Liquid crystals are classic representatives for color-scalable, i. optically "tailored", thermochromic compounds. With such compounds, depending on the mixture, continuous color transitions in a predeterminable temperature band as a function of the temperature can be realized.
Die thermochromen Eigenschaften des Materials können alternativ auch im Infrarotbereich des elektromagnetischen Spektrums liegen. Als Beispiel kann die Verbindung Vanadiumdioxid genannt werden, die oberhalb von ca. 68 °C vor allem im Infrarotbereich elektromagnetische Strahlung reflektiert und unterhalb dieser Temperatur diese Strahlung transmittiert.The thermochromic properties of the material may alternatively be in the infrared range of the electromagnetic spectrum. As an example, the compound may be called vanadium dioxide, which above about 68 ° C, especially in the infrared region reflects electromagnetic radiation and transmits this radiation below this temperature.
Nach dem Wesen der Erfindung wird das thermochrome Material genutzt, um eine bestimmte elektromagnetische Strahlung - auch Auslesestrahlung genannt - hinsichtlich deren spektraler Verteilung durch deren Wechselwirkung mit dem thermochromen Material zu modifizieren und das modifizierte Spektrum von dem thermochromen Material kommender elektromagnetischer Strahlung - auch Detektionsstrahlung genannt - zur Temperaturbestimmung außerhalb der Zelle zu nutzen. Das modifizierte Spektrum wird gemäß der Erfindung hinsichtlich dessen spektraler Verteilung außerhalb der Energiespeicherzelle für eine Temperaturbestimmung ausgewertet, was eine in-situ Messung der Zelltemperatur räumlich außerhalb der Energiespeicherzelle ermöglicht. Die Auslesestrahlung und die Detektionsstrahlung können optional im spektral sichtbaren Bereich liegen. Bei den beispielhaft beschriebenen Flüssigkristallverbindungen ist dies insbesondere der Fall.According to the essence of the invention, the thermochromic material is used to modify a certain electromagnetic radiation - also called read radiation - in terms of their spectral distribution by their interaction with the thermochromic material and the modified spectrum of the thermochromic material coming electromagnetic radiation - also called detection radiation - to use for temperature determination outside the cell. The modified spectrum is evaluated according to the invention with respect to its spectral distribution outside the energy storage cell for a temperature determination, which allows an in-situ measurement of the cell temperature spatially outside the energy storage cell. The readout radiation and the detection radiation can optionally be in the spectrally visible range. This is the case in particular with the liquid crystal compounds described by way of example.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Vorrichtung eine elektrische Lichtquelle umfasst, die dazu eingerichtet ist, Licht auf das thermochrome Material zu senden, und an die elektrische Lichtquelle die elektrochemische Potentialdifferenz der Energiespeicherzelle anlegbar ist, so dass die elektrische Lichtquelle durch die elektrochemische Spannung der sekundären Energiespeicherzelle betreibbar ist. Furthermore, it is advantageous if the device comprises an electric light source which is adapted to transmit light to the thermochromic material, and to the electric light source, the electrochemical potential difference of the energy storage cell can be applied, so that the electric light source by the electrochemical voltage of the secondary Energy storage cell is operable.
Ferner wird eine erfindungsgemäße Energiespeicherzelle mit einem Zellgehäuse beschrieben, wobei innerhalb des Zellgehäuses ein thermochromes Material integriert ist. Das Zellgehäuse ist wenigstens abschnittsweise zumindest teildurchlässig für Licht, so dass eine spektral-optische Eigenschaft des thermochromen Materials außerhalb der Energiespeicherzelle ermittelbar ist, um eine Temperatur in einer Energiespeicherzelle außerhalb der Energiespeicherzelle zu messen.Furthermore, an energy storage cell according to the invention is described with a cell housing, wherein a thermochromic material is integrated within the cell housing. The cell housing is at least partially permeable to light so that a spectral-optical property of the thermochromic material outside the energy storage cell can be determined to measure a temperature in an energy storage cell outside the energy storage cell.
Eine derartige Energiespeicherzelle ermöglicht, dass die Detektionsstrahlung durch das Zellgehäuse aus dem Inneren der Zelle nach außen dringt. Hierfür ist das Zellgehäuse zumindest abschnittsweise durchlässig für Licht. Mit dem Begriff „Abschnitt“ ist beispielsweise ein Sichtfenster im Zellgehäuse abgedeckt, das zumindest teildurchlässig für die Detektionsstrahlung ist. Beispielsweise kann eine Glasscheibe in das Zellgehäuse eingearbeitet sein, wobei gängige Glas-Metall-Verbindungstechniken zum Einsatz kommen, um die Zelle abzudichten. Vorteilhaft an dieser Lösung ist, dass keine Leitungen wie etwa elektrische Leitungen durch das Zellgehäuse von innen nach außen geführt werden müssen, um außerhalb der Zelle eine Informationen zur Zelltemperatur enthaltende Größe, d.h. hier die Detektionsstrahlung, verfügbar zu machen. Die verfügbare Information bezieht sich auf die Temperatur am Ort des thermochromen Materials, d.h. die Temperatur innerhalb des Zellgehäuses - etwa direkt an einem Zellwickel.Such an energy storage cell allows the detection radiation to penetrate through the cell housing from the inside of the cell to the outside. For this purpose, the cell housing is at least partially permeable to light. By the term "section", for example, a viewing window is covered in the cell housing, which is at least partially transparent to the detection radiation. For example, a glass sheet may be incorporated into the cell housing using common glass-to-metal bonding techniques to seal the cell. An advantage of this solution is that no lines, such as electrical leads, need to be routed through the cell housing from the inside to the outside in order to obtain information about the cell temperature outside the cell, i. here the detection radiation to make available. The information available relates to the temperature at the location of the thermochromic material, i. the temperature within the cell housing - for example, directly on a cell coil.
Gemäß einer weiteren Ausprägung der Erfindung weist das Zellgehäuse ein optisches Koppelelement auf, wobei das Zellgehäuse im Bereich des optischen Koppelelements zumindest teildurchlässig für Licht ist und wobei an das Koppelelement ein außerhalb der Zelle befindlicher Lichtleiter anschließbar ist.According to a further embodiment of the invention, the cell housing has an optical coupling element, wherein the cell housing is at least partially transparent to light in the region of the optical coupling element and wherein a light conductor located outside the cell can be connected to the coupling element.
Nach dieser Ausprägung kann ein Lichtleiter an der Zelle von außen angeschlossen werden, wobei durch das optische Koppelelement Licht aus dem Zellinneren, das im Bereich des Koppelelements nach außen tritt, in den Lichtleiter eingekoppelt wird. Die Detektionsstrahlung kann also mittels eines Lichtleiters außerhalb der Zelle gezielt an andere Orte übermittelt werden. Dies kann vorteilhaft sein, wenn die Zelle beispielsweise in einen eine Batterie bildenden Zellverbund integriert ist, und die Detektionsstrahlung außerhalb der Batterie analysiert werden soll.After this expression, a light guide can be connected to the cell from the outside, wherein light from the cell interior, which occurs in the region of the coupling element to the outside, is coupled into the light guide by the optical coupling element. The detection radiation can thus be transmitted by means of a light guide outside the cell specifically to other locations. This can be advantageous if the cell is integrated, for example, in a cell network forming a battery, and the detection radiation is to be analyzed outside the battery.
Weiterhin wird ein System mit einer erfindungsgemäßen Energiespeicherzelle angegeben. Das System umfasst eine Lichtquelle außerhalb der Energiespeicherzelle, wobei das thermochrome Material durch das wenigstens abschnittsweise und zumindest für Licht teildurchlässige Zellgehäuse mit von der Lichtquelle emittiertem Licht beleuchtbar ist, um eine Lichtantwort von dem thermochromen Material zu induzieren; das System umfasst ein Lichtsensormittel außerhalb der Energiespeicherzelle, das dazu eingerichtet ist, die Lichtantwort zu detektieren und spektral zu analysieren, um die Temperatur in der Energiespeicherzelle zu messen.Furthermore, a system is specified with an energy storage cell according to the invention. The system comprises a light source outside the energy storage cell, wherein the thermochromic material is illuminated by the at least partially and at least light-permeable cell housing with light emitted from the light source to induce a light response from the thermochromic material; the system includes a light sensor means external to the energy storage cell adapted to detect and spectrally analyze the light response to measure the temperature in the energy storage cell.
Die Lichtantwort umfasst die Detektionsstrahlung. Die Lichtantwort wird angeregt durch eine außerhalb der Zelle erzeugte Auslesestrahlung. Erzeugt wird die Auslesestrahlung von der außerhalb der Energiespeicherzelle befindlichen Lichtquelle. Die Auslesestrahlung wird von außen durch das wenigstens abschnittsweise und zumindest für Licht teildurchlässige Zellgehäuse auf das thermochrome Material innerhalb der Zelle gerichtet. Die Lichtantwort des thermochromen Materials ist von dem Lichtsensormittel außerhalb des Zellgehäuses spektral analysierbar, um anhand einer im Lichtsensormittel hinterlegbaren Korrelation zwischen der Zelltemperatur und den spektralen Anteilen in der Detektionsstrahlung die Zelltemperatur zu ermitteln. Die Zelle ermöglicht den Austritt der Detektionsstrahlung aus dem Zellgehäuse aufgrund mittels der wenigstens abschnittsweise und zumindest teilweisen Lichtdurchlässigkeit. Unter Lichtdurchlässigkeit wird die zumindest teilweise Transmission des Lichtes verstanden. Diese Transmission ist spektral möglichst unselektiv, um die spektrale Verteilung der Detektionsstrahlung nicht zu modifizieren.The light response comprises the detection radiation. The light response is excited by a readout radiation generated outside the cell. The readout radiation is generated by the light source located outside the energy storage cell. The read-out radiation is directed from outside through the cell housing, which is at least partially and at least light-permeable, onto the thermochromic material within the cell. The light response of the thermochromic material can be spectrally analyzed by the light sensor means outside the cell housing in order to determine the cell temperature on the basis of a correlation, which can be stored in the light sensor means, between the cell temperature and the spectral components in the detection radiation. The cell allows the leakage of the detection radiation from the cell housing due to the at least partially and at least partial light transmission. Translucency is understood to mean the at least partial transmission of the light. This transmission is spectrally unselectable, so as not to modify the spectral distribution of the detection radiation.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Energiespeicherzelle eine elektrische Lichtquelle umfasst, die dazu eingerichtet ist, Licht auf das thermochrome Material zu senden.Furthermore, it is advantageous if the energy storage cell comprises an electrical light source which is adapted to transmit light to the thermochromic material.
Auf diese Weise wird die Auslesestrahlung innerhalb des Zellgehäuses erzeugt und auf das thermochrome Material gerichtet. Die dazu eingesetzte Lichtquelle kann idealerweise von der Energiespeicherzelle selbst gespeist werden. Dazu greift die elektrische Lichtquelle die Potentialdifferenz der Elektroden der Energiespeicherzelle im Inneren der Zelle ab. Dies hat den Vorteil, dass keine zusätzliche elektrische Energiequelle notwendig ist, um die Lichtquelle elektrisch zu versorgen. Die Zelle selbst, deren Temperatur im Inneren bestimmt werden soll, dient als Energiequelle für die Lichtquelle.In this way, the readout radiation is generated within the cell housing and directed to the thermochromic material. The light source used for this purpose can ideally be fed by the energy storage cell itself. For this purpose, the electric light source picks up the potential difference of the electrodes of the energy storage cell inside the cell. This has the advantage that no additional electrical energy source is necessary to supply the light source electrically. The cell itself, whose temperature is to be determined inside, serves as an energy source for the light source.
Nach einer weiteren Variante der Erfindung weist das Zellgehäuse ein optisches Koppelelement auf, in dessen Bereich das Zellgehäuse zumindest teildurchlässig für Licht ist, um an das Koppelelement einen außerhalb der Zelle befindlicher Lichtleiter anschließen zu können.According to a further variant of the invention, the cell housing has an optical coupling element, in the region of which the cell housing is at least partially transparent to light in order to contact the coupling element to be able to connect a light conductor located outside the cell.
Die Detektionsstrahlung, die von der Lichtantwort des thermochromen Materials umfasst ist, tritt also im Bereich des optischen Koppelelements aus dem Zellgehäuse aus und wird in einen Lichtleiter eingekoppelt.The detection radiation, which is encompassed by the light response of the thermochromic material, thus exits the cell housing in the region of the optical coupling element and is coupled into an optical waveguide.
Gemäß einer Ausführungsvariante umfasst das System ein Lichtsensormittel außerhalb der Energiespeicherzelle, das dazu eingerichtet ist, - wenn die elektrische Lichtquelle innerhalb der Energiespeicherzelle Licht auf das thermochrome Material sendet, um eine Lichtantwort von dem thermochromen Material zu induzieren -, die Lichtantwort zu detektieren und spektral zu analysieren, um die Temperatur in der Energiespeicherzelle zu messen.According to an embodiment variant, the system comprises a light sensor means outside the energy storage cell, which is adapted to - when the electric light source within the energy storage cell sends light on the thermochromic material to induce a light response from the thermochromic material - to detect the light response and spectrally analyze to measure the temperature in the energy storage cell.
Die Lichtquelle innerhalb der Zelle kann also Auslesestrahlung emittieren und auf das thermochrome Material senden. Dessen Lichtantwort, die die Detektionsstrahlung umfasst, kann von dem Lichtsensormittel außerhalb des Zellgehäuses spektral analysiert werden, um anhand einer im Lichtsensormittel hinterlegbaren Korrelation zwischen der Zelltemperatur und den spektralen Anteilen in der Detektionsstrahlung die Zelltemperatur zu ermitteln.The light source within the cell can thus emit read radiation and send it to the thermochromic material. Its light response, which comprises the detection radiation, can be spectrally analyzed by the light sensor means outside the cell housing in order to determine the cell temperature based on a correlation, which can be stored in the light sensor means, between the cell temperature and the spectral components in the detection radiation.
Ein derartiges Lichtsensormittel kann insbesondere ein Sensorarray umfassen. Ein solches Array ist insbesondere in solchen Systemen vorteilhaft, die eine Mehrzahl von erfindungsgemäßen Energiespeicherzellen umfassen, an die jeweils ein Lichtleiter von außen anschließbar ist. Die mehreren Lichtleiter sind mit dem Sensorarray verbunden, wobei jedem Einzelsensor des Arrays ein Lichtleiter und damit eine Energiespeicherzelle zugeordnet ist, um parallel in-situ eine Mehrzahl an Zelltemperaturen bestimmen zu können. Gemäß einer vereinfachten Ausführung werden mehrere Lichtleiter auf einen Einzelsensor geführt, um zunächst eine „Summentemperatur“ für der mehreren Energiespeicherzellen bestimmen zu können und auf Basis der Anzahl der zugeordneten Energiespeicherzellen eine mittlere Temperatur dieser Zellen zu bestimmen.Such a light sensor means may in particular comprise a sensor array. Such an array is particularly advantageous in such systems, which comprise a plurality of energy storage cells according to the invention, to each of which a light guide can be connected from the outside. The multiple optical fibers are connected to the sensor array, wherein each individual sensor of the array, an optical fiber and thus an energy storage cell is assigned to parallel in-situ to determine a plurality of cell temperatures can. According to a simplified embodiment, a plurality of light guides are guided onto an individual sensor in order to be able to first determine a "sum temperature" for the plurality of energy storage cells and to determine an average temperature of these cells on the basis of the number of allocated energy storage cells.
Die Erfindung beruht auf den nachfolgend dargelegten Überlegungen:The invention is based on the following considerations:
Der thermische Zustand von Energiespeicher- bzw. Batteriezellen ist für den Betrieb solcher Zellen von enormer Bedeutung. So werden z.B. in Hochvoltbatterien von Elektrofahrzeugen eingesetzte Energiespeicherzellen mit Hilfe von elektrischen Temperatursensoren überwacht. Diese sind üblicherweise außerhalb der Zellen positioniert, um das Zellgehäuse nicht zu durchdringen, und überwachen meist mehrere Zellen gleichzeitig. Durch den Abstand des Meßorts vom Zellinneren, dessen Temperatur eigentlich gemessen werden soll, ergibt sich eine zeitliche Verzögerung des Messwerts, der zudem nur näherungsweise eine exakte Ermittlung der Temperatur im Zellinneren zulässt. Dies bedeutet, dass ein Temperaturoffset beim Betrieb der Zellen als Puffer berücksichtigt werden muss, um möglichen Meßfehler auf dem thermischen Pfad entgegen zu wirken. Da zudem meist mehrere Zellen zusammengefasst sind, kommt es zu einer Durchschnittswertbildung über mehrere Zellen, d.h. nicht die Temperatur einer jeden Zelle wird einzeln ermittelt. Einzeln abweichende, auffällige Zellen werden somit nicht schnell und sicher erkannt.The thermal state of energy storage or battery cells is of enormous importance for the operation of such cells. Thus, e.g. monitored in high-voltage batteries of electric vehicles energy storage cells using electrical temperature sensors. These are usually positioned outside the cells so as not to penetrate the cell housing, and usually monitor several cells simultaneously. Due to the distance of the measuring point from the cell interior, whose temperature is actually to be measured, there is a time delay of the measured value, which also allows only approximately an exact determination of the temperature in the cell interior. This means that a temperature offset during operation of the cells must be taken into account as a buffer in order to counteract possible measurement errors on the thermal path. In addition, since several cells are usually combined, averaging over several cells, i. E. not the temperature of each cell is determined individually. Individually deviant, conspicuous cells are thus not detected quickly and safely.
Es wird eine Maßnahme vorgeschlagen, die eine das Zellgehäuse versehrende in-situ-Messung der Zelltemperatur eine (jeden) Zelle ermöglicht. Dazu wird in jede Zelle eine thermochrome Schicht eingebracht, die den Temperaturwert der Zelle wiedergibt. Von jeder Zelle führt ein Lichtleiter zu einem gemeinsamen Sensor. Die Lichtleiter werden zu einem Bündel zusammengefasst und zu einem farbempfindlichen Sensor geführt. In den Lichtleiter wird von dem thermochromen Material kommendes Licht eingekoppelt. Der Lichtleiter durchdringt das Zellgehäuse nicht. Das Zellgehäuse ist stattdessen an zumindest einem Abschnitt für das austretende Licht zumindest teiltransparent, z.B. durch ein eingearbeitetes Sichtfenster im Zellgehäuse. Ein Sichtfenster ist mit gängigen Techniken der Materialverbindung in das Zellgehäuse integrierbar. Die dauerhafte Dichtigkeit ist damit besser als mit Durchführungen des Lichtleiters durch das Zellgehäuse gewährleistbar.A measure is suggested which allows cell-housing in situ measurement of the cell temperature of one (each) cell. For this purpose, a thermochromic layer is introduced into each cell, which reflects the temperature value of the cell. From each cell, an optical fiber leads to a common sensor. The light guides are combined into a bundle and led to a color-sensitive sensor. In the light guide from the thermochromic material coming light is coupled. The light guide does not penetrate the cell housing. The cell housing is instead at least partially transparent to at least one portion for the exiting light, e.g. through an incorporated viewing window in the cell housing. A viewing window can be integrated into the cell housing using standard techniques of material connection. The permanent tightness is thus better than with bushings of the light guide through the cell housing guaranteed.
Der Sensor kann, wenn er z.B. ähnlich einer Fotokamera oder als Fotosensorarray aufgebaut ist, die Temperatur jeder Zelle anhand ihres Farbwerts detektieren und eine Zuordnung des Temperaturwerts zu jeder Zelle ermöglichen.The sensor, if e.g. similar to a camera or as a photosensor array, detect the temperature of each cell based on their color value and allow an assignment of the temperature value to each cell.
Die vorgeschlagene Maßnahme macht die Temperaturüberwachung im Inneren einer Zelle möglich. Ein Temperaturoffset beim Betrieb der Zellen kann entfallen. Der Temperaturbereich kann beim Zellbetrieb somit erweitert werden, so dass eine bessere Nutzung der Zellen möglich ist.The proposed measure makes temperature monitoring inside a cell possible. A temperature offset during operation of the cells can be omitted. The temperature range can thus be extended during cell operation, so that a better use of the cells is possible.
Im Folgenden werden anhand der beigefügten Zeichnungen bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Daraus ergeben sich weitere Details, bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung. Gleiche Bezugszeichen stehen für gleiche technische Gegenstände. Im Einzelnen zeigen schematisch:
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1 Energiespeicherzelle mit thermochromem Material und Sichtfenster -
2 System mit einer Energiespeicherzelle, die thermochromes Material enthält, mit einer Lichtquelle und einem Lichtsensormittel. -
3 System mit einer Energiespeicherzelle, die thermochromes Material und eine Lichtquelle enthält, und mit einem Lichtsensormittel.
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1 Energy storage cell with thermochromic material and viewing window -
2 System having an energy storage cell containing thermochromic material with a light source and a light sensor means. -
3 System comprising an energy storage cell containing thermochromic material and a light source, and a light sensor means.
Es zeigt
Nach
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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
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„In Situ Monitoring of Temperature inside Lithium-Ion Batteries by Flexible Micro Temperature Sensors“ von Lee et al. in Sensors 2011, 11, Seiten 9942-9950 [0002]"In Situ Monitoring of Temperature Inside Lithium-Ion Batteries by Flexible Micro Temperature Sensors" by Lee et al. in
Sensors 2011, 11, pages 9942-9950 [0002]
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„In Situ Monitoring of Temperature inside Lithium-Ion Batteries by Flexible Micro Temperature Sensors" von Lee et al. in Sensors 2011, 11, Seiten 9942-9950 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US11456494B2 (en) | 2019-05-03 | 2022-09-27 | Audi Ag | Method for early detection of an imminent overheating of at least one battery cell of a battery, detection device, and motor vehicle |
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