DE102022114024A1 - Experimental device and method for detecting a measured variable of a battery cell - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Versuchsvorrichtung zum Erfassen einer Messgröße, insbesondere einer elektrischen oder elektrochemischen Messgröße, einer Batteriezelle, wobei die Versuchsvorrichtung aufweist: (i) eine Aufnahmeeinrichtung, in der die Batteriezelle aufgenommen werden kann; (ii) wobei die Aufnahmeeinrichtung einen Mechanismus aufweist, der konfiguriert ist, auf die Batteriezelle eine mechanische Kraft auszuüben; (iii) eine erste Erfassungseinrichtung, insbesondere eine Kraftmessdose, eine Druckmessfolie oder ein Dehnmessstreifen, die konfiguriert ist, die ausgeübte mechanische Kraft zu erfassen; (iv) eine zweite Erfassungseinrichtung, die konfiguriert ist, die Messgröße der Batteriezelle zu erfassen, wobei die Messgröße erfasst wird, wenn die erfasste Kraft im Wesentlichen einer vorbestimmten Kraft entspricht

The invention relates to an experimental device for detecting a measured variable, in particular an electrical or electrochemical measured variable, of a battery cell, the experimental device having: (i) a recording device in which the battery cell can be accommodated; (ii) wherein the receiving device includes a mechanism configured to apply a mechanical force to the battery cell; (iii) a first detection device, in particular a load cell, a pressure measuring film or a strain gauge, which is configured to detect the applied mechanical force; (iv) a second detection device configured to detect the measured variable of the battery cell, the measured variable being detected when the detected force substantially corresponds to a predetermined force

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Versuchsvorrichtung und ein Verfahren, insbesondere ein computerimplementiertes Verfahren, zum Erfassen einer Messgröße einer Batteriezelle.The present invention relates to a test device and a method, in particular a computer-implemented method, for detecting a measured variable of a battery cell.

Auf dem Gebiet der Batteriezellen sind insbesondere zylindrische, prismatische und pouch-förmige Lithium-Ionen Batteriezellen bekannt. Bei diesen Batteriezellen kann ein Energiespeicher und damit verbundene Elektroden innerhalb eines Zellgehäuses angeordnet sein. Über vorgesehene elektrische Verbindungen mit den Elektroden kann eine elektrische Leistung von außerhalb des Zellgehäuses abgegriffen werden. Der Energiespeicher kann chemische Verbindungen aufweisen, die zu Gasemissionen innerhalb des Zellgehäuses führen können. Bei gleichzeitiger hoher Temperatur kann innerhalb des Zellgehäuses ein hoher Druck entstehen, wodurch sich eine Gefahr eines thermischen Durchgehens (thermal runaway) der Batteriezelle erhöht. Bei einem Batteriezellenstapel bzw. einem Batteriezellenmodul, das mehrere benachbart zueinander angeordnete Batteriezellen aufweist, kann ein thermisches Durchgehen einer Batteriezelle auf hierzu benachbart angeordnete Batteriezelle übergreifen. Im Ergebnis kann das Batteriezellenmodul vollständig zerstört werden. Es sind Versuchsvorrichtungen bekannt, bei denen das thermische Durchgehen von Batteriezellen untersucht wird. Dabei soll das Batteriezellenmodul unter Bedingungen untersucht werden, die möglichst nahe an den Bedingungen des Batteriezellenmoduls im Betrieb bzw. einer realen Integrationsumgebung wie einem Batteriespeicher liegen. Dabei ist bekannt, dass sich eine Batteriezelle im Laufe ihrer Lebensdauer ausdehnt. Dies führt dazu, dass die Batteriezelle in ihrem Gehäuse verpresst angeordnet ist. Um dies in der Versuchsvorrichtung widerzuspiegeln, wird auf eine im Wesentlichen neue Batteriezelle von außen eine mechanische Kraft ausgeübt. Dabei kann die mechanische Kraft mit einer Wegstrecke eines kraftausübenden Elements in Richtung des Gehäuses der Batteriezelle korrelieren. Durch die bekannte Wegstrecke soll diese Ausübung der mechanischen Kraft für Versuche mit weiteren Batteriezellen reproduziert werden können. Allerdings kann hierbei die ausgeübte Kraft beispielsweise bei unterschiedlichen Batteriezellen-Strukturen und unterschiedlichen Materialien unterschiedlich sein.In the field of battery cells, cylindrical, prismatic and pouch-shaped lithium-ion battery cells are particularly known. In these battery cells, an energy storage device and associated electrodes can be arranged within a cell housing. Electrical power can be tapped from outside the cell housing via provided electrical connections to the electrodes. The energy storage may have chemical compounds that can lead to gas emissions within the cell housing. If the temperature is high at the same time, high pressure can arise within the cell housing, which increases the risk of thermal runaway of the battery cell. In the case of a battery cell stack or a battery cell module that has a plurality of battery cells arranged adjacent to one another, thermal runaway of a battery cell can spread to battery cells arranged adjacent to it. As a result, the battery cell module can be completely destroyed. Experimental devices are known in which the thermal runaway of battery cells is examined. The battery cell module should be examined under conditions that are as close as possible to the conditions of the battery cell module in operation or a real integration environment such as a battery storage system. It is known that a battery cell expands over its lifespan. This results in the battery cell being arranged in a pressed manner in its housing. To reflect this in the experimental device, a mechanical force is applied to a substantially new battery cell from the outside. The mechanical force can correlate with a distance of a force-exerting element in the direction of the housing of the battery cell. Due to the known distance, this exercise of mechanical force should be able to be reproduced for experiments with other battery cells. However, the force exerted can be different, for example with different battery cell structures and different materials.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Versuchsvorrichtung zum Erfassen einer Messgröße einer Batteriezelle bereitzustellen, bei der eine Wiederholbarkeit von Versuchsbedingungen verbessert wird.The present invention is based on the object of providing a test device for detecting a measured variable of a battery cell, in which the repeatability of test conditions is improved.

Eine Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Lehre der unabhängigen Ansprüche erreicht. Verschiedene Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.A solution to this problem is achieved in accordance with the teaching of the independent claims. Various embodiments and developments of the invention are the subject of the subclaims.

Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Versuchsvorrichtung zum Erfassen einer Messgröße, insbesondere einer elektrischen Messgröße und/oder einer Temperatur, einer Batteriezelle, wobei die Versuchsvorrichtung aufweist: (i) eine Aufnahmeeinrichtung, in der die Batteriezelle aufgenommen werden kann; (ii) wobei die Aufnahmeeinrichtung einen Mechanismus aufweist, der konfiguriert ist, auf die Batteriezelle eine mechanische Kraft auszuüben; (iii) eine erste Erfassungseinrichtung, insbesondere eine Kraftmessdose, eine Druckmessfolie oder ein Dehnmessstreifen, die konfiguriert ist, die ausgeübte mechanische Kraft zu erfassen; (iv) und eine zweite Erfassungseinrichtung, die konfiguriert ist, die Messgröße der Batteriezelle zu erfassen, wobei die Messgröße erfasst wird, wenn die erfasste Kraft im Wesentlichen einer vorbestimmten Kraft entspricht.A first aspect of the invention relates to an experimental device for detecting a measured variable, in particular an electrical measured variable and/or a temperature, of a battery cell, the experimental device having: (i) a recording device in which the battery cell can be accommodated; (ii) wherein the receiving device includes a mechanism configured to apply a mechanical force to the battery cell; (iii) a first detection device, in particular a load cell, a pressure measuring film or a strain gauge, which is configured to detect the applied mechanical force; (iv) and a second detection device configured to detect the measured variable of the battery cell, wherein the measured variable is detected when the detected force substantially corresponds to a predetermined force.

Die hierein gegebenenfalls verwendeten Begriffe „umfasst“, „beinhaltet“, „schließt ein“, „weist auf“, „hat“, „mit“, oder jede andere Variante davon sollen eine nicht ausschließliche Einbeziehung abdecken. So ist beispielsweise ein Verfahren oder eine Vorrichtung, die eine Liste von Elementen umfasst oder aufweist, nicht notwendigerweise auf diese Elemente beschränkt, sondern kann andere Elemente einschließen, die nicht ausdrücklich aufgeführt sind oder die einem solchen Verfahren oder einer solchen Vorrichtung inhärent sind.The terms “comprises,” “includes,” “includes,” “has,” “has,” “with,” or any other variation thereof, as may be used herein, are intended to cover non-exclusive inclusion. For example, a method or device that includes or has a list of elements is not necessarily limited to those elements, but may include other elements that are not expressly listed or that are inherent to such method or device.

Ferner bezieht sich „oder“, sofern nicht ausdrücklich das Gegenteil angegeben ist, auf ein inklusives oder und nicht auf ein exklusives „oder“. Zum Beispiel wird eine Bedingung A oder B durch eine der folgenden Bedingungen erfüllt: A ist wahr (oder vorhanden) und B ist falsch (oder nicht vorhanden), A ist falsch (oder nicht vorhanden) und B ist wahr (oder vorhanden), und sowohl A als auch B sind wahr (oder vorhanden).Furthermore, unless expressly stated to the contrary, “or” refers to an inclusive or and not an exclusive “or”. For example, a condition A or B is satisfied by one of the following conditions: A is true (or present) and B is false (or absent), A is false (or absent) and B is true (or present), and both A and B are true (or present).

Die Begriffe „ein“ oder „eine“, wie sie hier verwendet werden, sind im Sinne von „ein/eine oder mehrere“ definiert. Die Begriffe „ein anderer“ und „ein weiterer“ sowie jede andere Variante davon sind im Sinne von „zumindest ein Weiterer“ zu verstehen.The terms “a” or “an” as used herein are defined to mean “one or more”. The terms “another” and “another” as well as any other variant thereof are to be understood in the sense of “at least one further”.

Der Begriff „Mehrzahl“, wie er hier verwendet wird, ist im Sinne von „zwei oder mehr“ zu verstehen.The term “plural” as used herein is to be understood in the sense of “two or more”.

Unter dem Begriff „konfiguriert“ oder „eingerichtet“ eine bestimmte Funktion zu erfüllen, (und jeweiligen Abwandlungen davon) ist im Sinne der Erfindung zu verstehen, dass die entsprechende Vorrichtung bereits in einer Ausgestaltung oder Einstellung vorliegt, in der sie die Funktion ausführen kann oder sie zumindest so einstellbar - d.h. konfigurierbar - ist, dass sie nach entsprechender Einstellung die Funktion ausführen kann. Die Konfiguration kann dabei beispielsweise über eine entsprechende Einstellung von Parametern eines Prozessablaufs oder von Schaltern oder ähnlichem zur Aktivierung bzw. Deaktivierung von Funktionalitäten bzw. Einstellungen erfolgen. Insbesondere kann die Vorrichtung mehrere vorbestimmte Konfigurationen oder Betriebsmodi aufweisen, so dass das Konfigurieren mittels einer Auswahl einer dieser Konfigurationen bzw. Betriebsmodi erfolgen kann.For the purposes of the invention, the term “configured” or “set up” to fulfill a specific function (and respective modifications thereof) is understood to mean that the corresponding device is already in a configuration or setting in which it performs the function or at least it can be set - ie configurable - in such a way that it can carry out the function after the appropriate setting. The configuration can be carried out, for example, by appropriately setting parameters of a process flow or switches or the like to activate or deactivate functionalities or settings. In particular, the device can have several predetermined configurations or operating modes, so that the configuration can be carried out by selecting one of these configurations or operating modes.

Durch die Versuchsvorrichtung nach dem ersten Aspekt kann erreicht werden, dass während einer Erfassung einer Messgröße der Batteriezelle, eine vorbestimmte Kraft auf die Batteriezelle ausgeübt wird. Dadurch kann erreicht werden, dass bei Erfassungen von Messgrößen von mehreren Batteriezellen, die nacheinander in die Aufnahmevorrichtung aufgenommen werden, jeweils die gleiche Kraft auf die Batteriezelle ausgeübt werden kann. Dadurch erfolgen die Erfassungen der Messgrößen unter den gleichen Bedingungen, wodurch die erfassten Messgrößen der mehreren Batteriezellen miteinander verglichen werden können. Ebenso ist es denkbar, dass anstatt einer Batteriezelle auch mehrere Batteriezellen, die einen Batteriezellenstapel bzw. ein Batteriezellenmodul ausbilden, in der Aufnahmeeinrichtung aufgenommen werden, und die Messgrößen des Batteriezellenstapels, der insbesondere fünf Batteriezellen aufweisen kann, erfasst werden.The test device according to the first aspect can ensure that a predetermined force is exerted on the battery cell while a measured variable of the battery cell is being detected. This makes it possible to ensure that the same force can be exerted on the battery cell when recording measured variables from several battery cells that are taken into the recording device one after the other. As a result, the measured variables are recorded under the same conditions, which means that the measured variables recorded from the several battery cells can be compared with one another. It is also conceivable that instead of one battery cell, several battery cells, which form a battery cell stack or a battery cell module, are recorded in the recording device, and the measured variables of the battery cell stack, which can in particular have five battery cells, are recorded.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Versuchsvorrichtung beschrieben, die jeweils, soweit dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen wird oder technisch unmöglich ist, beliebig miteinander sowie mit den weiteren beschriebenen anderen Aspekten der Erfindung kombiniert werden können.Preferred embodiments of the experimental device are described below, which can be combined in any way with each other and with the other aspects of the invention described, unless this is expressly excluded or is technically impossible.

Bei einigen Ausführungsformen weist die Versuchsvorrichtung eine Auslöseeinrichtung auf, die konfiguriert ist, einen Temperaturanstieg der Batteriezelle herbeizuführen, insbesondere einen Temperaturanstieg, der zu einem Abbrennen der Batteriezelle führen kann. Dadurch kann aktiv ein Temperaturanstieg herbeigeführt werden. Dadurch kann während eines Temperaturanstiegs die Messgröße der Batteriezelle erfasst werden.In some embodiments, the test device has a triggering device that is configured to cause a temperature increase of the battery cell, in particular a temperature increase that can lead to the battery cell burning off. This can actively cause a temperature increase. This allows the measured variable of the battery cell to be recorded during a temperature increase.

Bei einigen Ausführungsformen weist die Auslöseeinrichtung einen Gegenstand, insbesondere einen Nagel, mit einem sich zuspitzenden Ende auf, so dass der Gegenstand mittels Kraftausübung durch eine Gehäusewand eines Gehäuses der Batteriezelle in die Batteriezelle eindringen kann, wodurch ein elektrischer Kurzschluss in der Batteriezelle ausgelöst werden kann. Durch diesen elektrischen Kurzschluss kann eine chemische Reaktion ausgelöst werden, die einen Temperaturanstieg in der Batteriezelle zur Folge hat. Dadurch wird ermöglicht, durch eine mechanische Konstruktion und eine mechanische Wechselwirkung des Gegenstands mit der Batteriezelle, einen elektrischen Kurzschluss auszulösen. Dadurch kann die darauffolgende Temperaturerhöhung mit einfachen Mitteln ausgelöst werden. Weiterhin wird das Eindringen des Gegenstands in die Batteriezelle erleichtert, da das zugespitzte Ende die Gehäusewand leichter durchdringen kann als beispielsweise ein stumpfes Ende.In some embodiments, the triggering device has an object, in particular a nail, with a tapering end, so that the object can penetrate through a housing wall of a housing of the battery cell into the battery cell by applying force, whereby an electrical short circuit in the battery cell can be triggered. This electrical short circuit can trigger a chemical reaction that causes the temperature in the battery cell to rise. This makes it possible to trigger an electrical short circuit through a mechanical design and a mechanical interaction of the object with the battery cell. This means that the subsequent temperature increase can be triggered using simple means. Furthermore, the penetration of the object into the battery cell is made easier because the pointed end can penetrate the housing wall more easily than, for example, a blunt end.

Bei einigen Ausführungsformen weist die Versuchseinrichtung eine mechanisch wirkende Antriebseinheit, insbesondere einen Aktuator, auf, wodurch die Kraftausübung auf den Gegenstand erfolgt, wobei die mechanisch wirkende Antriebseinheit konfiguriert ist, so dass durch die Kraftausübung der Gegenstand durch die Gehäusewand des Gehäuses der Batteriezelle in die Batteriezelle mit einer vorbestimmten Eindringtiefe in die Batteriezelle eindringen kann. Dadurch kann eine Eindringtiefe festgelegt werden, durch die zuverlässig ein elektrischer Kurzschluss erreicht werden. Weiterhin kann durch die vorbestimmte Eindringtiefe erreicht werden, dass die Eindringtiefe, und damit eine Versuchsrandbedingung, reproduzierbar ist.In some embodiments, the test device has a mechanically acting drive unit, in particular an actuator, whereby the force is exerted on the object, the mechanically acting drive unit being configured so that the object is pushed through the housing wall of the housing of the battery cell into the battery cell by the application of force can penetrate into the battery cell with a predetermined penetration depth. This allows a penetration depth to be determined through which an electrical short circuit can be reliably achieved. Furthermore, the predetermined penetration depth can ensure that the penetration depth, and thus a test boundary condition, is reproducible.

Bei einigen Ausführungsformen weist der Gegenstand ein elektrisch leitendes Material auf. Dadurch kann der elektrische Kurzschluss besser herbeigeführt werden, da der Gegenstand selbst zwischen elektrisch leitenden Polen in der Batteriezelle eine elektrische Verbindung herstellen kann.In some embodiments, the article comprises an electrically conductive material. This allows the electrical short circuit to be brought about better, since the object itself can establish an electrical connection between electrically conductive poles in the battery cell.

Bei einigen Ausführungsformen weist die Auslöseeinrichtung eine Heizeinrichtung, insbesondere einen Heizdraht oder eine Heizplatte, auf, die konfiguriert ist, die Temperatur der Batteriezelle wenigstens bis zu einem Wert zu erhöhen, bei dem ein Abbrennen der Batteriezelle ausgelöst wird. Dadurch kann die Temperatur der Batteriezelle erhöht werden, ohne das Gehäuse der Batteriezelle mechanisch zu beschädigen.In some embodiments, the triggering device has a heating device, in particular a heating wire or a heating plate, which is configured to increase the temperature of the battery cell at least up to a value at which burning of the battery cell is triggered. This allows the temperature of the battery cell to be increased without causing mechanical damage to the battery cell housing.

Bei einigen Ausführungsformen weist die Aufnahmevorrichtung ein bewegliches Element auf, das durch den Mechanismus in Richtung der Batteriezelle bewegbar ist, und wodurch die mechanische Kraft auf die Batteriezelle ausgeübt werden kann. Dadurch ist die Aufnahmeeinrichtung zusätzlich zur Aufnahme der Batteriezelle geeignet, eine Kraft auf die Batteriezelle auszuüben, wodurch ein zusätzliches Bauteil vermieden wird.In some embodiments, the receiving device includes a movable element that is movable toward the battery cell by the mechanism and whereby the mechanical force can be applied to the battery cell. As a result, in addition to receiving the battery cell, the receiving device is suitable for exerting a force on the battery cell, thereby avoiding an additional component.

Bei einigen Ausführungsformen weist die Versuchsvorrichtung ein Gehäuse, in dem die Aufnahmevorrichtung angeordnet ist, und einen Drucksensor zur Messung eines Gasdrucks in dem Gehäuse, auf. Dadurch eine Druckerhöhung innerhalb des Gehäuses erfasst werden, die insbesondere während eines Temperaturanstiegs erfolgen kann.In some embodiments, the test device has a housing in which the recording device is arranged and a pressure sensor for measuring a gas pressure in the Housing, on. As a result, a pressure increase within the housing can be detected, which can occur in particular during a temperature increase.

Bei einigen Ausführungsformen weist die Versuchsvorrichtung aufweisend ein Kühlelement, insbesondere eine Kühlplatte, das mit der Batteriezelle thermisch gekoppelt ist, insbesondere an der Batteriezelle befestigt ist, um die Batteriezelle zu kühlen. Dadurch kann die erfasste Messgröße der Batteriezelle in Abhängigkeit einer Kühlung der Batteriezelle durch das Kühlelement. Dies kann insbesondere bei einem Temperaturanstieg relevant sein.In some embodiments, the test device has a cooling element, in particular a cooling plate, which is thermally coupled to the battery cell, in particular attached to the battery cell, in order to cool the battery cell. As a result, the measured variable of the battery cell can be recorded depending on the cooling of the battery cell by the cooling element. This can be particularly relevant if there is an increase in temperature.

Bei einigen Ausführungsformen weist die Versuchsvorrichtung eine Mehrzahl von Batteriezellen, insbesondere fünf Batteriezellen, und wenigstens ein Abstandselement, insbesondere ein thermisch isolierendes Abstandselement auf, wobei die Mehrzahl von Batteriezellen nebeneinander angeordnet sind, und wobei zwischen jeweils zwei nebeneinander angeordnete Batteriezellen ein Abstandselement angeordnet ist. In some embodiments, the test device has a plurality of battery cells, in particular five battery cells, and at least one spacer element, in particular a thermally insulating spacer element, wherein the plurality of battery cells are arranged next to one another, and a spacer element is arranged between each two battery cells arranged next to one another.

Dadurch kann eine Auswirkung eines Abstandselements auf die Messwerte ermittelt werden.This allows the effect of a distance element on the measured values to be determined.

Bei einigen Ausführungsformen weist die Versuchsvorrichtung eine Mehrzahl von Aufnahmeeinrichtungen, die insbesondere parallel zueinander angeordnet sind, auf, in denen jeweils wenigstens eine Batteriezelle aufgenommen werden kann. Dadurch kann die Erfassung der Messgröße bei einem mehrreihigen und mehrzelligen Batteriezellen-System bzw. Batteriezellen-Modul ermöglicht werden.In some embodiments, the test device has a plurality of receiving devices, which are in particular arranged parallel to one another, in each of which at least one battery cell can be accommodated. This makes it possible to record the measured variable in a multi-row and multi-cell battery cell system or battery cell module.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren, insbesondere ein computerimplementiertes Verfahren, zum Erfassen einer Messgröße einer Batteriezelle, mit folgenden Schritten: (i) Aufnehmen einer Batteriezelle in einer Aufnahmevorrichtung; (ii) Ausüben einer mechanischen Kraft auf die Batteriezelle durch die Aufnahmevorrichtung; (iii) Erfassen der ausgeübten mechanischen Kraft durch eine erste Erfassungseinrichtung; (iv) Vergleichen der erfassten ausgeübten Kraft mit einer vorbestimmten mechanischen Kraft; (v) Erfassen einer Messgröße einer Batteriezelle durch eine zweite Erfassungseinrichtung, wenn der Vergleich ergeben hat, dass die erfasste ausgeübte Kraft im Wesentlichen der vorbestimmten mechanischen Kraft entspricht.A second aspect of the invention relates to a method, in particular a computer-implemented method, for detecting a measured variable of a battery cell, with the following steps: (i) recording a battery cell in a recording device; (ii) applying a mechanical force to the battery cell through the receiving device; (iii) detecting the applied mechanical force by a first detection device; (iv) comparing the detected applied force with a predetermined mechanical force; (v) detecting a measured variable of a battery cell by a second detection device if the comparison has shown that the detected applied force essentially corresponds to the predetermined mechanical force.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens beschrieben, die jeweils, soweit dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen wird oder technisch unmöglich ist, beliebig miteinander sowie mit den weiteren beschriebenen anderen Aspekten der Erfindung kombiniert werden können.Preferred embodiments of the method are described below, which can be combined in any way with each other and with the other aspects of the invention described, unless this is expressly excluded or is technically impossible.

Bei einigen Ausführungsformen weist das Verfahren ferner auf, Auslösen eines Temperaturanstiegs der Batteriezelle durch eine Auslöseeinrichtung. Dadurch kann der Temperaturanstieg aktiv initiiert werden, wodurch eine verbesserte Koordination mit der Erfassung der Messgrößen erfolgen kann.In some embodiments, the method further comprises triggering a temperature increase of the battery cell by a triggering device. This means that the temperature increase can be actively initiated, which allows for improved coordination with the recording of the measured variables.

Bei einigen Ausführungsformen erfolgt ein Erfassen der Messgröße der Batteriezelle während des Temperaturanstiegs. Dadurch kann die Messgröße in Abhängigkeit des Temperaturanstiegs erfasst werden, wodurch Rückschlüsse der Temperaturabhängigkeit der Batteriezelle ermöglicht werden.In some embodiments, the measured variable of the battery cell is detected during the temperature increase. This allows the measurement variable to be recorded as a function of the temperature increase, allowing conclusions to be drawn about the temperature dependence of the battery cell.

Bei einigen Ausführungsformen wird während des Temperaturanstiegs, eine Kraft durch die erste Erfassungseinrichtung erfasst. Dadurch kann zusätzlich bestimmt werden, in welchem Maße sich die Batteriezelle aufgrund des Temperaturanstiegs weiter ausdehnt.In some embodiments, during the temperature rise, a force is detected by the first sensing device. This also makes it possible to determine to what extent the battery cell expands further due to the increase in temperature.

Die in Bezug auf den ersten Aspekt der Erfindung erläuterten Merkmale und Vorteile gelten entsprechend auch für die weiteren Aspekte der Erfindung.The features and advantages explained in relation to the first aspect of the invention also apply accordingly to the further aspects of the invention.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren.Further advantages, features and possible applications of the present invention result from the following detailed description in connection with the figures.

Dabei zeigt

• 1 schematisch einen Batteriezellenstapel mit Abstandselementen;
• 2 schematisch einen Batteriezellenstapel mit Messsensoren;
• 3A und 3B schematisch eine Aufnahmevorrichtung in einer Draufsicht und einer Seitenansicht;
• 4 schematisch eine Versuchsvorrichtung; und
• 5 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.

This shows

• 1 schematically a battery cell stack with spacer elements;
• 2 schematically a battery cell stack with measuring sensors;
• 3A and 3B schematically a recording device in a top view and a side view;
• 4 schematically an experimental device; and
• 5 a flowchart to illustrate a preferred embodiment of the method according to the invention.

In den Figuren werden durchgängig dieselben Bezugszeichen für dieselben oder einander entsprechenden Elemente der Erfindung verwendet.In the figures, the same reference numerals are used throughout for the same or corresponding elements of the invention.

In 1 ist schematisch ein Batteriezellenstapel 100 gezeigt. Der Batteriezellenstapel 100 weist fünf Batteriezellen 110, insbesondere Lithium-lonen-Batteriezellen, auf. Ebenso kann der Batteriezellenstapel 100 mehr als fünf Batteriezellen, also beispielsweise 6 oder 7 Batteriezellen 110, oder auch weniger als fünf Batteriezellen 110, also beispielsweise 3 oder 4 Batteriezellen 110, aufweisen. Die Batteriezellen 110 sind prismatisch ausgebildet. Es ist aber auch denkbar, dass die Batteriezellen 110 als sogenannte Pouchzellen oder Rundzellen ausgebildet sind. Die Batteriezellen 110 sind nebeneinander angeordnet und sind jeweils durch Abstandselemente 120 getrennt. Die Abstandselemente 120 können thermisch isolierend wirken oder auch wärmeleitfähige Materialien aufweisen. Es ist auch denkbar, dass zwischen den Batteriezellen 110 keine Abstandselemente 120 angeordnet sind. Durch diese unterschiedlichen Konfigurationen können unterschiedliche Randbedingungen für Messungen von Messgrößen der Batteriezelle 110 bereitgestellt werden. Die Batteriezellen 110 sind ferner mit einer Kühlplatte 130 verbunden, die sich im Wesentlichen über eine gesamte Breite der nebeneinander angeordneten Batteriezellen 110 erstreckt. Ferner sind beispielhaft einige Temperatursensoren 140 an dem Batteriezellenstapel 100 angeordnet, durch die Temperaturen an verschiedenen Stellen des Batteriezellenstapels 100 erfasst werden können. Ebenfalls ist es denkbar, dass die Batteriezellen 100 elektrisch seriell oder parallel miteinander verschaltet werden, z.B. durch eine zusätzliche elektrisch leitfähige Zellkontaktierung.In 1 A battery cell stack 100 is shown schematically. The battery cell stack 100 has five battery cells 110, in particular lithium-ion battery cells. Likewise, the battery cell stack 100 can have more than five battery cells, i.e for example, 6 or 7 battery cells 110, or even fewer than five battery cells 110, for example 3 or 4 battery cells 110. The battery cells 110 are prismatic. However, it is also conceivable that the battery cells 110 are designed as so-called pouch cells or round cells. The battery cells 110 are arranged next to one another and are each separated by spacer elements 120. The spacer elements 120 can have a thermally insulating effect or can also have thermally conductive materials. It is also conceivable that no spacer elements 120 are arranged between the battery cells 110. Through these different configurations, different boundary conditions for measurements of measured variables of the battery cell 110 can be provided. The battery cells 110 are further connected to a cooling plate 130, which extends essentially over an entire width of the battery cells 110 arranged next to one another. Furthermore, by way of example, some temperature sensors 140 are arranged on the battery cell stack 100, through which temperatures at different locations on the battery cell stack 100 can be detected. It is also conceivable that the battery cells 100 are electrically connected to one another in series or parallel, for example by means of an additional electrically conductive cell contact.

In 2 ist schematisch ein Batteriezellenstapel 100 mit Messsensoren 200 zur Erfassung bzw. Messung von elektrischen Messgrößen wie Spannung oder Kapazität der Batteriezellen 110 bzw. des Batteriezellenstapels 100 gezeigt. Dabei zeigt 2 eine Seitenansicht, die zur Seitenansicht von 1 um 90° gedreht ist. Ferner sind Zuganker 220 jeweils mittels einer Klebeschicht 210 an einer Seitenfläche des Batteriezellenstapels 110 befestigt. Ebenso ist die Kühlplatte 130 mit einer Klebeschicht 210 befestigt.In 2 A battery cell stack 100 with measuring sensors 200 for detecting or measuring electrical measured variables such as voltage or capacity of the battery cells 110 or the battery cell stack 100 is shown schematically. This shows 2 a side view that goes to the side view of 1 rotated by 90°. Furthermore, tie rods 220 are each attached to a side surface of the battery cell stack 110 by means of an adhesive layer 210. Likewise, the cooling plate 130 is attached with an adhesive layer 210.

In den 3A und 3B ist schematisch eine Aufnahmevorrichtung 300 in einer Draufsicht (3A) und einer Seitenansicht (3B) gezeigt. Die Aufnahmevorrichtung weist eine Gehäuseanordnung mit einer ersten Druckplatte 310 und einer zweiten Druckplatte 315, die gegenüberliegend angeordnet sind, und an ihren seitlichen Enden jeweils durch eine erste Seitenwand 320 und eine zweite Seitenwand 325 mechanisch miteinander verbunden sind, so dass durch die erste Druckplatte 310, die zweite Druckplatte 315, die erste Seitenwand 320 und die zweite Seitenwand 325 eine rechteckige Grundfläche ausgebildet wird. In der Ebene der Grundfläche ist eine Bodenplatte 330 angeordnet, welche mit der ersten Druckplatte 310, der zweiten Druckplatte 315, der ersten Seitenwand 320 und der zweiten Seitenwand 325 mechanisch verbunden ist, wodurch ein Raumbereich ausgebildet wird. Dabei erstreckt sich die Bodenplatte 330 über die Grundfläche hinaus aus. Ferner ist auf einer Seite der ersten Druckplatte 310, die in Richtung zur zweiten Druckplatte 325 zeigt, eine erste elektrisch und/oder thermisch isolierende Schicht 350 angeordnet. Zwischen der ersten Druckplatte 310 und der zweiten Druckplatte 315 ist eine flexible Druckplatte 340 angeordnet, die parallel zur ersten Druckplatte 310 bzw. zur zweiten Druckplatte 315 bewegbar ist. Ebenso ist denkbar, dass anstatt der flexiblen Druckplatte 340 eine Druckplatte fest montiert wird, also unbeweglich ist, und deren Position entsprechend der gewünschten auszuübenden Kraft angepasst wird.In the 3A and 3B is a schematic of a recording device 300 in a top view ( 3A) and a side view ( 3B) shown. The receiving device has a housing arrangement with a first pressure plate 310 and a second pressure plate 315, which are arranged opposite one another and are mechanically connected to one another at their lateral ends by a first side wall 320 and a second side wall 325, so that through the first pressure plate 310, the second pressure plate 315, the first side wall 320 and the second side wall 325 form a rectangular base. In the plane of the base, a base plate 330 is arranged, which is mechanically connected to the first pressure plate 310, the second pressure plate 315, the first side wall 320 and the second side wall 325, whereby a spatial area is formed. The base plate 330 extends beyond the base area. Furthermore, a first electrically and/or thermally insulating layer 350 is arranged on one side of the first printing plate 310, which points towards the second printing plate 325. A flexible pressure plate 340 is arranged between the first pressure plate 310 and the second pressure plate 315 and can be moved parallel to the first pressure plate 310 or to the second pressure plate 315. It is also conceivable that instead of the flexible pressure plate 340, a pressure plate is permanently mounted, i.e. is immovable, and its position is adjusted according to the desired force to be exerted.

Auf einer Seite der flexiblen Druckplatte 340, die in Richtung zur ersten Druckplatte 310 zeigt, ist auf der flexiblen Druckplatte 340 eine zweite elektrisch und/oder thermisch isolierende Schicht 355 angeordnet.On one side of the flexible printing plate 340, which points towards the first printing plate 310, a second electrically and/or thermally insulating layer 355 is arranged on the flexible printing plate 340.

In einem ersten Raumbereich, der durch die erste Druckplatte 310 bzw. die erste elektrisch und/oder thermisch isolierende Schicht 350, die flexible Druckplatte 340 bzw. die zweite elektrisch und/oder thermisch isolierende Schicht 355 sowie einen Abschnitt der Bodenplatte 330 aufgespannt wird, ist ein Batteriezellenstapel 100 angeordnet, der auf dafür vorgesehenen an der Bodenplatte 330 angeordneten Stützelementen 385 beabstandet zur Bodenplatte 330 angeordnet ist. Dadurch wird abschnittsweise zwischen dem Batteriezellenstapel 100 und der Bodenplatte 330 ein Luftspalt ausgebildet. Es sind wenigstens zwei Stützelemente 385 vorgesehen. Es ist aber auch denkbar, dass mehr als zwei Stützelemente 385, bevorzugt acht Stützelemente 385, die beabstandet zueinander angeordnet sind, verwendet werden. Ebenso ist denkbar, auf die erste elektrisch und/oder thermisch isolierende Schicht 350 und/oder auf die zweite elektrisch und/oder thermisch isolierende Schicht 355 zu verzichten.In a first spatial region, which is spanned by the first printing plate 310 or the first electrically and/or thermally insulating layer 350, the flexible printing plate 340 or the second electrically and/or thermally insulating layer 355 and a section of the base plate 330 a battery cell stack 100 is arranged, which is arranged at a distance from the base plate 330 on support elements 385 arranged for this purpose on the base plate 330. As a result, an air gap is formed in sections between the battery cell stack 100 and the base plate 330. At least two support elements 385 are provided. However, it is also conceivable that more than two support elements 385, preferably eight support elements 385, which are arranged at a distance from one another, are used. It is also conceivable to dispense with the first electrically and/or thermally insulating layer 350 and/or the second electrically and/or thermally insulating layer 355.

Die flexible Druckplatte 340 ist mit einer Stellschraube 360 mechanisch verbunden, so dass durch ein Drehen der Stellschraube 360 die flexible Druckplatte 340 in Richtung der ersten Druckplatte 310 bewegt werden kann, und auf einen im ersten Raumbereich angeordneten Batteriezellenstapel 100 durch die flexible Druckplatte 340 eine mechanische Kraft auf den Batteriezellenstapel 100 ausgeübt werden kann. Diese mechanische Kraft wirkt dann durch die flexible Druckplatte 340 und die hierzu gegenüberliegend angeordnete erste Druckplatte 310 auf zwei gegenüberliegende Außenwände des Batteriezellenstapels 100. Auf diese Weise erfolgt eine Verpressung des Batteriezellenstapels 100, wie es in der Praxis nach längerem Betrieb durch Anschwellen des Batteriezellenstapels 100 der Fall sein kann. Insbesondere im verpressten Zustand des Batteriezellenstapels 100 sollen Versuche bzw. Messungen an den Batteriezellen 110 mit der Versuchsvorrichtung 400, wie in 4 gezeigt, durchgeführt werden. Damit der verpresste Zustand wiederholbar ist, das heißt, dass weitere Versuche mit anderen Batteriezellenstapeln 100 unter vergleichbaren Bedingungen erfolgen können, wird die ausgeübte Kraft durch ein Kraftmesssystem 370 erfasst bzw. gemessen. Dieses Kraftmesssystem 370 ist zwischen der Stellschraube 360 und der flexiblen Druckplatte 340 angeordnet. Ebenso kann das Kraftmesssystem 370 in die flexible Druckplatte 340 integriert sein. Das Kraftmesssystem 370 kann eine Kraftmessdose, eine Druckmessfolie, insbesondere eine piezoelektrische-Folie, oder auch einen Dehnmessstreifen aufweisen. Wenn eine vorbestimmte ausgeübte Kraft durch die Stellschraube 360 erreicht wurde, die entsprechend durch das Kraftmesssystem 370 angezeigt wird, wird die flexible Druckplatte 340 durch an der ersten Seitenwand 320 und der zweiten Seitenwand 325 angeordnete Fixierschrauben 380 örtlich fixiert, so dass die vorbestimmte ausgeübte Kraft konstant auf den Batteriezellenstapel 100 wirkt. Ebenso ist es denkbar, dass die flexible Druckplatte 340 durch die Fixierschrauben 380 nicht fixiert wird. In diesem Fall bleibt die flexible Druckplatte 340 beweglich und die ausgeübte Kraft kann sich verändern, insbesondere während eines Versuches, wobei diese Veränderungen der ausgeübten Kraft durch das Kraftmesssystem 370 erfasst werden können.The flexible pressure plate 340 is mechanically connected to an adjusting screw 360, so that by turning the adjusting screw 360, the flexible pressure plate 340 can be moved in the direction of the first pressure plate 310, and a mechanical one on a battery cell stack 100 arranged in the first spatial region through the flexible pressure plate 340 Force can be exerted on the battery cell stack 100. This mechanical force then acts through the flexible pressure plate 340 and the first pressure plate 310 arranged opposite it on two opposite outer walls of the battery cell stack 100. In this way, the battery cell stack 100 is pressed, as occurs in practice after prolonged operation due to swelling of the battery cell stack 100 case may be. In particular, in the pressed state of the battery cell stack 100, experiments or measurements on the battery cells 110 should be carried out using the test device 400, as in 4 shown, carried out. So that the pressed state can be repeated, that is, that further tests with other battery cell stacks 100 can be carried out under comparable conditions, the force exerted is recorded or measured by a force measuring system 370. This force measuring system 370 is arranged between the adjusting screw 360 and the flexible pressure plate 340. Likewise, the force measuring system 370 can be integrated into the flexible pressure plate 340. The force measuring system 370 can have a load cell, a pressure measuring film, in particular a piezoelectric film, or even a strain gauge. When a predetermined applied force has been reached by the adjusting screw 360, which is correspondingly indicated by the force measuring system 370, the flexible pressure plate 340 is locally fixed by fixing screws 380 arranged on the first side wall 320 and the second side wall 325, so that the predetermined applied force is constant acts on the battery cell stack 100. It is also conceivable that the flexible pressure plate 340 is not fixed by the fixing screws 380. In this case, the flexible pressure plate 340 remains movable and the applied force can change, particularly during an experiment, and these changes in the applied force can be detected by the force measuring system 370.

In 4 ist schematisch eine Versuchsvorrichtung 400 zur Erfassung einer Messgröße einer Batteriezelle 110 bzw. eines Batteriezellenstapels 100 gezeigt. Die Versuchsvorrichtung 400 weist eine Aufnahmevorrichtung 300, die in einem Gehäuse 410 angeordnet ist, auf. In der Aufnahmevorrichtung 300 ist ein Batteriezellenstapel 100 angeordnet. Das Gehäuse 410 weist ein Gehäuseoberteil 420, ein Gehäuseunterteil 425 und einen Gehäuseseitenkörper 415, der zwischen dem Gehäuseoberteil 420 und dem Gehäuseunterteil 425 angeordnet ist, und das Gehäuseoberteil 420 mit dem Gehäuseunterteil 425 verbindet, auf. Durch das Gehäuseoberteil 420 kann das Gehäuse 410 geschlossen werden, wobei zwischen dem Gehäuseoberteil 420 und dem Gehäuseseitenkörper 415 im geschlossenen Zustand eine oder mehrere Dichtungen 440 angeordnet sind, um das Gehäuse 410 gasdicht zu verschließen. Dabei sind die Dichtungen 440 an einem Vorsprung des Gehäuses 410 angeordnet, der von dem Gehäuseseitenkörper 415 weg zeigt. Die Dichtungen 440 können als Einlegedichtungen oder auch als Flüssigdichtung ausgebildet sein. Zwischen der Bodenplatte 330 der Aufnahmevorrichtung 300 und dem Gehäuseunterteil 425 sind zwei Distanzleisten 430 angeordnet, wodurch die Bodenplatte 330 zum Gehäuseunterteil 425 beabstandet angeordnet ist.In 4 A test device 400 for detecting a measured variable of a battery cell 110 or a battery cell stack 100 is shown schematically. The experimental device 400 has a recording device 300, which is arranged in a housing 410. A battery cell stack 100 is arranged in the receiving device 300. The housing 410 has an upper housing part 420, a lower housing part 425 and a housing side body 415, which is arranged between the upper housing part 420 and the lower housing part 425 and connects the upper housing part 420 to the lower housing part 425. The housing 410 can be closed by the upper housing part 420, with one or more seals 440 being arranged between the upper housing part 420 and the housing side body 415 in the closed state in order to close the housing 410 in a gas-tight manner. The seals 440 are arranged on a projection of the housing 410, which faces away from the housing side body 415. The seals 440 can be designed as insert seals or as a liquid seal. Two spacer strips 430 are arranged between the base plate 330 of the receiving device 300 and the lower housing part 425, whereby the base plate 330 is arranged at a distance from the lower housing part 425.

Der Batteriezellenstapel 100 wird in der Aufnahmevorrichtung 300 so angeordnet, dass zwischen dem Gehäuseoberteil 420 und einer Oberseite des Batteriezellenstapels 100 ein vorher festgelegter Abstand D ausgebildet wird. Darüber hinaus kann der Batteriezellenstapel 100 örtlich an verschiedenen Positionen im Gehäuse 410 angeordnet werden. Durch die Distanzleisten 430 wird der festgelegte Abstand D mit einer flexiblen Höhe eingestellt. Dadurch können reale Anbindungen dargestellt werden.The battery cell stack 100 is arranged in the receiving device 300 so that a predetermined distance D is formed between the upper housing part 420 and a top side of the battery cell stack 100. In addition, the battery cell stack 100 can be arranged locally at different positions in the housing 410. The distance strips 430 set the fixed distance D with a flexible height. This allows real connections to be represented.

Am Gehäuseunterteil 425 ist eine Kabeldurchführung 470 vorgesehen, so dass Kabel von außerhalb des Gehäuses 410 in das Gehäuse 410 hineingeführt werden können. Damit können die Batteriezellen 110, das Kraftmesssystem 370, die Messensoren 200, Temperatursensoren 140 oder andere Komponenten mit elektrischer Energie versorgt werden, oder auch erfasste Messsignale zu einer außerhalb des Gehäuses 410 angeordneten Auswerteeinrichtung (hier nicht gezeigt) übertragen werden.A cable bushing 470 is provided on the lower housing part 425 so that cables can be guided into the housing 410 from outside the housing 410. This means that the battery cells 110, the force measuring system 370, the measuring sensors 200, temperature sensors 140 or other components can be supplied with electrical energy, or recorded measurement signals can be transmitted to an evaluation device (not shown here) arranged outside the housing 410.

Am Gehäuseunterteil 425 ist ferner eine Nagelaufnahme 495 für einen Nagel 490 vorgesehen. Dadurch kann der Nagel 490 in das Gehäuse 410 hineingelangen. Der Nagel 490 ist an einem Aktuator 480 montiert, durch den der Nagel in Richtung des Gehäuses 410, durch das Gehäuseunterteil 425 und weiter durch die Bodenplatte 330 der Aufnahmevorrichtung 300 und in eine Batteriezelle 110 des Batteriezellenstapels 100 bewegt werden kann. In der Batteriezelle 110 kann der Nagel 490 einen elektrischen Kurzschluss auslösen. Dadurch werden chemische Reaktionen innerhalb der Batteriezelle 110 ausgelöst, welche wiederum zu einem Temperaturanstieg innerhalb der Batteriezelle 110 führen können. Der Temperaturanstieg kann einen Wert erreichen, bei dem ein Abbrennen der Batteriezelle 110 erfolgt, und im Weiteren kann dadurch eine zu dieser abbrennenden Batteriezelle 110 benachbarte Batteriezelle 110 ebenfalls abbrennen, wodurch ein sogenanntes thermisches Fortschreiten bzw. eine thermische Propagation erfolgt, das im Ergebnis zum vollständigen Abbrennen des Batteriezellenstapels 100 führen kann.A nail receptacle 495 for a nail 490 is also provided on the lower housing part 425. This allows the nail 490 to get into the housing 410. The nail 490 is mounted on an actuator 480, through which the nail can be moved in the direction of the housing 410, through the lower housing part 425 and further through the base plate 330 of the receiving device 300 and into a battery cell 110 of the battery cell stack 100. In the battery cell 110, the nail 490 can trigger an electrical short circuit. This triggers chemical reactions within the battery cell 110, which in turn can lead to an increase in temperature within the battery cell 110. The temperature increase can reach a value at which the battery cell 110 burns down, and furthermore, a battery cell 110 adjacent to this burning battery cell 110 can also burn down, as a result of which a so-called thermal progression or thermal propagation occurs, which results in complete Burning of the battery cell stack 100 can result.

Bei einem Batteriezellenstapel 100, der fünf nebeneinander angeordnete Batteriezellen 110 aufweist, wird bevorzugt bei einer der äußeren Batteriezellen 110, die jeweils nur eine benachbarte Batteriezelle 110 aufweisen, oder die mittig angeordnete Batteriezelle 110, bei der zu beiden Seiten jeweils zwei Batteriezellen 110 angeordnet sind, ein Auslösen eines Temperaturanstiegs initiiert.In a battery cell stack 100, which has five battery cells 110 arranged next to one another, it is preferred for one of the outer battery cells 110, each of which only has one adjacent battery cell 110, or the centrally arranged battery cell 110, in which two battery cells 110 are arranged on both sides, triggering a temperature increase is initiated.

Ebenso kann der Nagel 490 von einer anderen Position bzw. einer anderen Richtung, also beispielsweise durch den Gehäuseseitenkörper 415 in eine Batteriezelle 110 hinein bewegt werden. Weiterhin ist es denkbar, dass zur Herbeiführung eines Temperaturanstiegs in dem Batteriezellenstapel 100, der schließlich zu einem Abbrennen einer oder mehrerer Batteriezellen 110 führt, ein Heizelement 445, insbesondere ein Heizdraht oder eine Heizplatte, verwendet wird.Likewise, the nail 490 can be moved into a battery cell 110 from a different position or a different direction, for example through the housing side body 415. Furthermore, it is conceivable to cause a temperature increase in the battery cell stack 100, which ultimately leads to one or more battery cells 110 burning down, a heating element 445, in particular a heating wire or a heating plate, is used.

Vor, während und nach dem Auslösevorgang, also des initiierten Temperaturanstiegs bis zum Abbrennen der Batteriezelle 110, wird im Gehäuse 410 der Gasdruck durch ein Druckmesssystem 460, das im Gehäuseseitenkörper 415 angeordnet ist, gemessen. Weiterhin werden zeitlich parallel hierzu elektrische Einzelspannungen der Batteriezellen 110 durch entsprechende Messgeräte (hier nicht gezeigt) gemessen bzw. erfasst. Ebenso zeitlich parallel werden in dem Gehäuse an mehreren Positionen Temperaturmessungen durch Temperaturmessgeräte (hier nicht gezeigt) vorgenommen.Before, during and after the triggering process, i.e. the initiated temperature increase until the battery cell 110 burns down, the gas pressure in the housing 410 is measured by a pressure measuring system 460 which is arranged in the housing side body 415. Furthermore, in parallel, individual electrical voltages of the battery cells 110 are measured or recorded by appropriate measuring devices (not shown here). Temperature measurements are also carried out in parallel at several positions in the housing using temperature measuring devices (not shown here).

Am Gehäuseseitenkörper 415 ist ein Ventil 450, insbesondere eine Berstmembran, angeordnet, durch das bei einem zu hohen Gasdruck Gas entweichen kann, und wodurch ein zu hoher Gasdruck im Gehäuse 410 verhindert werden kann.A valve 450, in particular a bursting membrane, is arranged on the housing side body 415, through which gas can escape if the gas pressure is too high, and whereby too high a gas pressure in the housing 410 can be prevented.

Am Gehäuseunterteil 425 kann zusätzlich ein Anschluss für einen Rollwagen und eine Aufnahme für einen Hebekran vorgesehen sein (hier nicht gezeigt).A connection for a trolley and a receptacle for a lifting crane can also be provided on the lower housing part 425 (not shown here).

In 5 ist ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erfassung einer Messgröße einer Batteriezelle 110 gezeigt.In 5 a flowchart is shown to illustrate a preferred embodiment of the method according to the invention for detecting a measured variable of a battery cell 110.

In einem ersten Schritt 510 des Verfahrens erfolgt ein Aufnehmen einer Batteriezelle 110 in einer Aufnahmevorrichtung 300.In a first step 510 of the method, a battery cell 110 is picked up in a receiving device 300.

In einem weiteren Schritt 520 des Verfahrens erfolgt ein Ausüben einer mechanischen Kraft auf die Batteriezelle 110 durch einen Mechanismus 360 der Aufnahmevorrichtung 300.In a further step 520 of the method, a mechanical force is exerted on the battery cell 110 by a mechanism 360 of the receiving device 300.

In einem weiteren Schritt 530 des Verfahrens erfolgt ein Erfassen der ausgeübten mechanischen Kraft durch eine erste Erfassungseinrichtung 370.In a further step 530 of the method, the applied mechanical force is detected by a first detection device 370.

In einem weiteren Schritt 540 des Verfahrens erfolgt ein Vergleichen der erfassten ausgeübten Kraft mit einer vorbestimmten mechanischen Kraft.In a further step 540 of the method, the detected applied force is compared with a predetermined mechanical force.

In einem weiteren Schritt 550 des Verfahrens erfolgt ein Erfassen einer Messgröße der Batteriezelle 110 durch eine zweite Erfassungseinrichtung 200, wenn der Vergleich ergeben hat, dass die erfasste ausgeübte Kraft im Wesentlichen der vorbestimmten mechanischen Kraft entspricht. Wenn der Vergleich ergeben hat, dass die erfasste ausgeübte Kraft im Wesentlichen nicht der vorbestimmten mechanischen Kraft entspricht, wird ausgeübte Kraft gemäß Schritt 520 angepasst, und gemäß Schritt 530 erfasst.In a further step 550 of the method, a measurement variable of the battery cell 110 is detected by a second detection device 200 if the comparison has shown that the detected applied force essentially corresponds to the predetermined mechanical force. If the comparison shows that the detected applied force does not substantially correspond to the predetermined mechanical force, the applied force is adjusted according to step 520 and detected according to step 530.

In einem weiteren Schritt 560 des Verfahrens erfolgt ein Auslösen einer chemischen Reaktion innerhalb der Batteriezelle 110 durch eine Auslöseeinrichtung 490, 455, wobei durch die chemische Reaktion ein Temperaturanstieg in der Batteriezelle 110 erfolgt.In a further step 560 of the method, a chemical reaction is triggered within the battery cell 110 by a triggering device 490, 455, with the chemical reaction causing a temperature increase in the battery cell 110.

Während vorausgehend wenigstens eine beispielhafte Ausführungsform beschrieben wurde, ist zu bemerken, dass eine große Anzahl von Variationen dazu existiert. Es ist dabei auch zu beachten, dass die beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen nur nichtlimitierende Beispiele darstellen, und es nicht beabsichtigt ist, dadurch den Umfang, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration der hier beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren zu beschränken. Vielmehr wird die vorausgehende Beschreibung dem Fachmann eine Anleitung zur Implementierung mindestens einer beispielhaften Ausführungsform liefern, wobei sich versteht, dass verschiedene Änderungen in der Funktionsweise und der Anordnung der in einer beispielhaften Ausführungsform beschriebenen Elemente vorgenommen werden können, ohne dass dabei von dem in den angehängten Ansprüchen jeweils festgelegten Gegenstand sowie seinen rechtlichen Äquivalenten abgewichen wird.While at least one exemplary embodiment has been described above, it should be noted that a large number of variations exist. It should also be noted that the exemplary embodiments described are only non-limiting examples and are not intended to limit the scope, applicability, or configuration of the devices and methods described herein. Rather, the foregoing description will provide guidance to those skilled in the art for implementing at least one exemplary embodiment, with the understanding that various changes in the operation and arrangement of the elements described in an exemplary embodiment may be made without departing from that set forth in the appended claims the specified subject matter and its legal equivalents are deviated from.

BEZUGSZEICHENLISTEREFERENCE SYMBOL LIST

100100

BatteriezellenstapelBattery cell stack

110110

BatteriezellenBattery cells

120120

AbstandselementSpacer element

130130

Kühlplattecooling plate

140140

Temperatursensor Temperature sensor

200200

MesssensorenMeasuring sensors

210210

Klebeschichtadhesive layer

220220

Zuganker tie rod

300300

AufnahmevorrichtungRecording device

310, 315310, 315

Erste und zweite DruckplatteFirst and second printing plates

320, 325320, 325

Erste und zweite SeitenwandFirst and second side walls

330330

Bodenplattebase plate

340340

Flexible DruckplatteFlexible printing plate

350, 355350, 355

Erste und zweite isolierende SchichtFirst and second insulating layers

360360

Stellschraubeadjusting screw

370370

KraftmesssystemForce measuring system

380380

Fixierschraubefixing screw

385385

Stützelemente Support elements

400400

VersuchsvorrichtungExperimental device

410410

GehäuseHousing

415415

GehäuseseitenkörperCase side body

420420

GehäuseoberteilUpper housing part

425425

GehäuseunterteilLower housing part

430430

DistanzleistenSpacer strips

440440

DichtungenSeals

445445

HeizelementHeating element

450450

VentilValve

460460

DruckmesssystemPressure measurement system

470470

KabeldurchführungCable entry

480480

Aktuatoractuator

490490

Nagelnail

495495

NagelaufnahmeNail recording

DD

Abstand Distance

500500

Flussdiagramm zur Veranschaulichung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen VerfahrensFlow chart to illustrate a preferred embodiment of the method according to the invention

510510

Aufnehmen einer Batteriezelle in einer AufnahmevorrichtungReceiving a battery cell in a holding device

520520

Ausüben einer mechanischen KraftExerting a mechanical force

530530

Erfassen der ausgeübten mechanischen KraftDetecting the applied mechanical force

540540

VergleichenCompare

550550

Erfassen einer Messgröße der BatteriezelleDetecting a measurement of the battery cell

560560

Auslösen einer chemischen ReaktionTriggering a chemical reaction

Claims (15)

Versuchsvorrichtung (400) zum Erfassen einer Messgröße einer Batteriezelle (110), wobei die Versuchsvorrichtung (400) aufweist: eine Aufnahmeeinrichtung (300), in der die Batteriezelle (110) aufgenommen werden kann; wobei die Aufnahmeeinrichtung (300) einen Mechanismus (360) aufweist, der konfiguriert ist, auf die Batteriezelle (110) eine mechanische Kraft auszuüben; eine erste Erfassungseinrichtung (370), die konfiguriert ist, die ausgeübte mechanische Kraft zu erfassen; und eine zweite Erfassungseinrichtung (200), die konfiguriert ist, die Messgröße der Batteriezelle (110) zu erfassen, wobei die Messgröße erfasst wird, wenn die erfasste Kraft im Wesentlichen einer vorbestimmten Kraft entspricht.Test device (400) for detecting a measured variable of a battery cell (110), the test device (400) having: a receiving device (300) in which the battery cell (110) can be received; wherein the receiving device (300) includes a mechanism (360) configured to apply a mechanical force to the battery cell (110); a first detection device (370) configured to detect the applied mechanical force; and a second detection device (200) which is configured to detect the measured variable of the battery cell (110), wherein the measured variable is detected when the detected force essentially corresponds to a predetermined force. Versuchsvorrichtung (400) nach Anspruch 1, aufweisend eine Auslöseeinrichtung (455, 490), die konfiguriert ist, einen Temperaturanstieg der Batteriezelle (110) herbeizuführen.Test device (400). Claim 1 , comprising a trigger device (455, 490) which is configured to cause a temperature increase of the battery cell (110). Versuchsvorrichtung (400) nach Anspruch 2, wobei die Auslöseeinrichtung einen Gegenstand (490) mit einem sich zuspitzenden Ende aufweist, so dass der Gegenstand (490) mittels Kraftausübung durch eine Gehäusewand eines Gehäuses der Batteriezelle (110) in die Batteriezelle (110) eindringen kann, wodurch ein elektrischer Kurzschluss in der Batteriezelle (110) ausgelöst werden kann.Test device (400). Claim 2 , wherein the triggering device has an object (490) with a tapering end, so that the object (490) can penetrate into the battery cell (110) by exerting force through a housing wall of a housing of the battery cell (110), whereby an electrical short circuit in the Battery cell (110) can be triggered. Versuchsvorrichtung (400) nach Anspruch 3, aufweisend eine mechanisch wirkende Antriebseinheit (480), wodurch die Kraftausübung auf den Gegenstand (490) erfolgt, wobei die mechanisch wirkende Antriebseinheit (480) konfiguriert ist, so dass durch die Kraftausübung der Gegenstand (490) durch die Gehäusewand des Gehäuses der Batteriezelle (110) in die Batteriezelle (110) mit einer vorbestimmten Eindringtiefe in die Batteriezelle (110) eindringen kann.Test device (400). Claim 3 , having a mechanically acting drive unit (480), whereby the force is exerted on the object (490), the mechanically acting drive unit (480) being configured so that the object (490) is pushed through the housing wall of the housing of the battery cell ( 110) can penetrate into the battery cell (110) with a predetermined penetration depth into the battery cell (110). Versuchsvorrichtung (400) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei der Gegenstand (490) ein elektrisch leitendes Material aufweist.Experimental device (400) according to one of the Claims 3 or 4 , wherein the object (490) has an electrically conductive material. Versuchsvorrichtung (400) nach einem Ansprüche 2 bis 5, wobei die Auslöseeinrichtung eine Heizeinrichtung (455) aufweist, die konfiguriert ist, die Temperatur der Batteriezelle (110) wenigstens bis zu einem Wert zu erhöhen, bei dem ein Abbrennen der Batteriezelle (110) ausgelöst wird.Experimental device (400) according to one Claims 2 until 5 , wherein the triggering device has a heating device (455) which is configured to increase the temperature of the battery cell (110) at least up to a value at which burning of the battery cell (110) is triggered. Versuchsvorrichtung (400) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Aufnahmevorrichtung (300) ein bewegliches Element (340) aufweist, das durch den Mechanismus (360) in Richtung der Batteriezelle (110) bewegbar ist, und wodurch die mechanische Kraft auf die Batteriezelle (110) ausgeübt werden kann.Test device (400) according to one of the preceding claims, wherein the receiving device (300) has a movable element (340) which can be moved towards the battery cell (110) by the mechanism (360), and whereby the mechanical force on the battery cell ( 110) can be exercised. Versuchsvorrichtung (400) nach einem der vorherigen Ansprüche, aufweisend ein Gehäuse (410), in dem die Aufnahmevorrichtung (300) angeordnet ist, und einen Drucksensor (460) zur Messung eines Gasdrucks in dem Gehäuse (410).Experimental device (400) according to one of the preceding claims, comprising a housing (410) in which the receiving device (300) is arranged, and a pressure sensor (460) for measuring a gas pressure in the housing (410). Versuchsvorrichtung (400) nach einem der vorherigen Ansprüche, aufweisend ein Kühlelement (130), das mit der Batteriezelle (110) thermisch gekoppelt ist, um die Batteriezelle (110) zu kühlen.Experimental device (400) according to one of the preceding claims, comprising a cooling element (130) which is thermally coupled to the battery cell (110) to cool the battery cell (110). Versuchsvorrichtung (400) nach einem der vorherigen Ansprüche, aufweisend eine Mehrzahl von Batteriezellen (110) und wenigstens ein Abstandselement (120), wobei die Mehrzahl von Batteriezellen (110) nebeneinander angeordnet sind, und wobei zwischen jeweils zwei nebeneinander angeordnete Batteriezellen (110) ein Abstandselement (120) angeordnet ist.Test device (400) according to one of the preceding claims, comprising a plurality of battery cells (110) and at least one spacer element (120), the plurality of battery cells (110) being arranged next to one another are, and wherein a spacer element (120) is arranged between two battery cells (110) arranged next to one another. Versuchsvorrichtung (400) nach einem der vorherigen Ansprüche, aufweisend eine Mehrzahl von Aufnahmeeinrichtungen (300), in denen jeweils wenigstens eine Batteriezelle (110) aufgenommen werden kann.Experimental device (400) according to one of the preceding claims, comprising a plurality of receiving devices (300), in each of which at least one battery cell (110) can be received. Verfahren zum Erfassen einer Messgröße einer Batteriezelle (110), mit folgenden Schritten: Aufnehmen einer Batteriezelle (110) in einer Aufnahmevorrichtung (300); Ausüben einer mechanischen Kraft auf die Batteriezelle (110) durch einen Mechanismus (360) der Aufnahmevorrichtung (300); Erfassen der ausgeübten mechanischen Kraft durch eine erste Erfassungseinrichtung (370); Vergleichen der erfassten ausgeübten Kraft mit einer vorbestimmten mechanischen Kraft; Erfassen einer Messgröße einer Batteriezelle (110) durch eine zweite Erfassungseinrichtung, wenn der Vergleich ergeben hat, dass die erfasste ausgeübte Kraft im Wesentlichen der vorbestimmten mechanischen Kraft entspricht.Method for recording a measured variable of a battery cell (110), with the following steps: Receiving a battery cell (110) in a receiving device (300); Exerting a mechanical force on the battery cell (110) through a mechanism (360) of the receiving device (300); Detecting the applied mechanical force by a first detection device (370); comparing the detected applied force with a predetermined mechanical force; Detecting a measured variable of a battery cell (110) by a second detection device if the comparison has shown that the detected applied force essentially corresponds to the predetermined mechanical force. Verfahren nach Anspruch 12, ferner aufweisend: Auslösen eines Temperaturanstiegs der Batteriezelle (110) durch eine Auslöseeinrichtung (455, 490).Procedure according to Claim 12 , further comprising: triggering a temperature increase of the battery cell (110) by a triggering device (455, 490). Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, ferner aufweisend: Erfassen der Messgröße der Batteriezelle (110) während des Temperaturanstiegs.Procedure according to Claim 12 or 13 , further comprising: detecting the measured variable of the battery cell (110) during the temperature increase. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14, wobei während des Temperaturanstiegs, eine Kraft durch die erste Erfassungseinrichtung (370) erfasst wird.Procedure according to one of the Claims 13 or 14 , wherein during the temperature increase, a force is detected by the first detection device (370).

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