(57)【要約】  本発明は、電気化学的エネルギーアキュムレータの漏れ試験装置および方法に関し、このアキュムレータは、バッテリ個別セルとして、もしくは、並列および／または直列に接続された複数のバッテリ個別セル（２）を備えるバッテリ（１）として形成され、少なくとも１つの検知ユニット（４）が設けられており、この検知ユニットを使ってハウジング内のガス濃度を検知することができる。本発明に基づき、このハウジングはバッテリハウジング（３）として形成され、閉鎖可能であり、その際、検知ユニット（４）は、金属酸化物センサであり、評価ユニット（５）に接続されており、検知されたガス濃度に応じて、電気化学的エネルギーアキュムレータを作動停止にするため、及び／又は接合剤放出ユニット（６）を作動するための制御信号が評価ユニット（５）を用いて自動的に生成可能である。
2014512004.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気化学的エネルギーアキュムレータの漏れ試験装置であり、該アキュムレータは、バッテリ個別セル（２）として、もしくは、並列および／または直列に接続された複数のバッテリ個別セル（２）を備えるバッテリ（１）として形成され、少なくとも１つの検知ユニット（４）が設けられており、該検知ユニットを使ってハウジング内のガス濃度を検知することができる装置であって、
前記ハウジング（２．１、３）は閉鎖可能であり、前記検知ユニット（４）は金属酸化物センサであり、該センサは評価ユニット（５）に接続されており、検知された前記ガス濃度に応じて、接合剤放出ユニット（６）を作動するための制御信号が、前記評価ユニット（５）を用いて自動的に生成可能であることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記接合剤放出ユニット（６）が、バッテリハウジング（３）として形成されている前記ハウジング内に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記接合剤放出ユニット（６）が、閉鎖可能な開口部を備える容器（６．１）を有していることを特徴とする、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記検知されたガス濃度に応じて、前記評価ユニット（５）を用いて警告信号を出力するための制御信号が自動的に生成可能であり、光、音および／または触覚による警告信号を出力するための出力ユニットが設けられていることを特徴とする、請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
前記検知されたガス濃度に応じて、前記電気化学的エネルギーアキュムレータをオフにするための制御信号が前記評価ユニット（５）を用いて自動的に生成可能であることを特徴とする、請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
複数の電気化学的エネルギーアキュムレータが配置されている場合、それぞれの前記アキュムレータに各々１つの検知ユニット（４）が割り当てられていることを特徴とする、請求項１〜５のうちいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
前記検知ユニット（４）が、前記バッテリハウジング（３）の内部スペースにおいて、前記バッテリ個別セル（３）に接して、および／または前記バッテリ個別セル（３）の中に配置されていることを特徴とする、請求項１〜６のうちいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
電気化学的エネルギーアキュムレータの漏れ試験方法であり、該アキュムレータは、バッテリ個別セル（２）として、または並列および／または直列に接続された複数のバッテリ個別セル（２）を備えるバッテリ（１）として形成され、少なくとも１つの検知ユニット（４）を使ってハウジング内のガス濃度が検知され、
前記ハウジングが閉鎖され、前記ハウジング（２．１、３）内において、検知ユニット（４）である金属酸化物センサによって前記ガス濃度が検知され、その検知信号が評価ユニット（５）に送信され、前記検知されたガス濃度に応じて、前記電気化学的エネルギーアキュムレータを作動停止にするため、及び／又は接合剤放出ユニット（６）を作動するため、および／または運転者に警告を発するための制御信号が生成される方法であって、
複数の前記電気化学的エネルギーアキュムレータが配置されている場合、それぞれの前記アキュムレータに各々１つの検知ユニット（４）が割り当てられていることを特徴とする方法。
【請求項９】
電気化学的エネルギーアキュムレータが車両内に配置されている場合、前記ガス濃度が連続的に検知されることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記検知ユニット（４）によって電解液（１０）の揮発性の高い溶剤成分が検知されることを特徴とする、請求項８または９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気化学的エネルギーアキュムレータの漏れ試験装置および方法に関し、このアキュムレータは、バッテリ個別セルとして、もしくは、並列および／または直列に接続された複数のバッテリ個別セルを備えるバッテリとして形成され、少なくとも１つの検知ユニットが設けられており、この検知ユニットを使ってハウジング内のガス濃度を検知することができる。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１から、バッテリ内の漏れを点検するシステムおよびバッテリの漏れを検知する方法が知られている。このシステムは、ガス感受性のナノ粒子構造を備えるガスセンサを有し、このナノ粒子構造は、二官能性または多官能性有機分子に結合した金属ナノ粒子を有している。ガス感受性ナノ粒子構造は金属ナノ粒子／有機結合構造であり、半導体ポリマー構造および／またはポリマー／カーボンブラック結合構造と組み合わされている。この構造は、揮発性薬品に対して非常に高い感受性を有している。ガスセンサは、センサの導電率、容量、インダクタンス、誘電体誘導率、分極、インピーダンス、熱容量または温度の検体誘発変化に基づいて作動するセンサである。この方法は、ガス感受性ガスセンサがバッテリの近くに配置され、異常のあるバッテリを示す、ガスセンサ内の導電率、容量、インダクタンス、誘電体誘導率、分極、インピーダンス、熱容量または温度の検体誘発変化を検知する。ガスセンサ内で導電率、容量、インダクタンス、誘電体誘導率、分極、インピーダンス、熱容量または温度の検体誘起変化が検知されると、光による信号、音による信号および／またはデータ信号が出力される。次の手順では、検出された異常なバッテリが自動的に選び出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第２００７／０２２９２９４Ａ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、従来技術と比べ改善された電気化学的エネルギーアキュムレータの漏れ試験装置および方法を提供することであり、このアキュムレータは、バッテリ個別セルとして、もしくは、並列および／または直列に接続された複数のバッテリ個別セルを備えるバッテリとして形成されている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題は、本発明に基づき、装置に関して、請求項１に記載の特徴によって解決され、方法に関しては請求項７に記載の特徴によって解決される。
電気化学的エネルギーアキュムレータの漏れ試験装置および方法の場合、このアキュムレータは、バッテリ個別セルとして、もしくは、並列および／または直列に接続された複数のバッテリ個別セルを備えるバッテリとして形成され、少なくとも１つの検知ユニットが設けられており、この検知ユニットを使ってハウジング内のガス濃度を検知することができる。本発明に基づき、このハウジングはバッテリハウジングとして形成され、閉鎖可能であり、その際、検知ユニットは金属酸化物センサであり、この金属酸化物センサは評価ユニットに接続されており、検知されたガス濃度に応じて、例えば電気化学的エネルギーアキュムレータを作動停止にするため、及び／又は接合剤放出ユニットを作動するための制御信号が、評価ユニットを用いて自動的に生成可能である。
【０００６】
本発明に基づく装置を用いることにより、電気化学的エネルギーアキュムレータを取り扱う人間の安全性が、アキュムレータの作動中および非作動中の両方において特に有利な方法で高められる。バッテリの作動を確実に行えるようにするため、この電気化学的エネルギーアキュムレータは、その気密性に関して少なくとも１つの検知ユニットによって連続的に監視することができる。
【０００７】
電気化学的エネルギーアキュムレータは、好ましくは、電気自動車、ハイブリッド車又は燃料電池で作動する車両の高電圧バッテリであり、バッテリの個別セルは、特にチリウムイオンセルである。
【０００８】
少なくとも１つの金属酸化物センサの検知信号は評価ユニットに供給可能であるため、引火性の、さらに爆発性のガス組成を検出することができ、それに応じて、人間の安全性に関して少なくとも１つの措置が評価ユニットにより自動的に開始される。
【０００９】
ガス濃度の検知ユニットである金属酸化物センサは、好ましくはプラチナ微細構造をもつセラミックチップと、例えば還元可能なガス、酸化しやすいガスおよび酸化しにくいガスに対する３つのガス感受性金属酸化物層を備えており、これらの構成部品は、少なくとも部分的にセンサハウジングの中に配置することができる。
【００１０】
金属酸化物センサの機能方法は、酸化可能な、及び／又は還元可能なガスと接触する際に生じる、ガス感受性金属酸化物の導電率の変化に基づいている。この場合、金属酸化物センサの測定範囲はガスの種類に左右され、相対的な量として百万分の１（ｐａｒｔｓ  ｐｅｒ  ｍｉｌｌｉｏｎ）のガス濃度が検知可能である。
【００１１】
バッテリハウジング内が、少なくとも１つの検知ユニットによって検出可能なガス濃度である場合、バッテリの少なくとも１つのバッテリ個別セルに漏れがあり、電解液および／または揮発性の高い電解液の溶剤成分が流出し、それによって少なくともバッテリ付近にいる人間への危険が存在すると判断することができる。
【００１２】
さらに、金属酸化物センサとして実施されている検知ユニットによって、例えば、バッテリハウジング内で電子機器の火災および／またはケーブル火災が発生した場合には、燃焼ガスを検出し、その検知信号を評価ユニットに送信することができる。このようなケースでは、評価ユニットの制御信号を使って、例えばバッテリを作動停止にすることができる。
【００１３】
特に好ましい実施形態では、バッテリハウジング自体に接合剤放出ユニットが配置されており、それにより、接合剤がバッテリハウジング内で放出可能であり、漏れのあるバッテリ個別セルから流出している電解液にバッテリハウジング内で結合させる。従って、電解液がバッテリハウジングから流出し、それによって人間への危険となる可能性がほぼ排除される。
【００１４】
接合剤放出ユニットは閉鎖可能な開口部を備える容器を有し、評価ユニットは、有利には、開口部を閉鎖する放出機構と接続されている。評価ユニットと放出機構との間の接続により、手動によって操作することなく接合剤放出ユニットを自動的に作動させることが可能である。接合剤は放出され、バッテリハウジング内に分散する。例えば、接合剤は液体の有機物質に用いる液体の吸収剤である。
【００１５】
有利な実施形態においては、光、音および／または触覚による警告信号を出力するための出力ユニットが設けられているため、例えば車両の運転者は、電気化学的エネルギーアキュムレータに危険が存在することに対する警告を受ける。漏れのあるバッテリ個別セルは、漏れがあってもその完全な機能を有することができるため、故障が発見されないままとなる。
【００１６】
好ましくは、複数の検知ユニットをバッテリハウジングの中に配置することもでき、それによって、複数の電気化学的エネルギーアキュムレータが配置されている場合は、それぞれのアキュムレータに各々１つの検知ユニットが割り当てられる。検知された信号は評価ユニットに送信可能であるため、検知されたガス濃度に基づいて、バッテリハウジング内で、漏れのある電気化学的エネルギーアキュムレータがどこにあるのか、または漏れのあるバッテリ個別セルがどこにあるのかを調べることができるので有利である。
【００１７】
もう１つの有利な実施形態では、検知ユニットがバッテリハウジングの内部スペースにおいて、バッテリ個別セルに接して、および／またはバッテリ個別セルの中に配置されて、ガス濃度を検知する。バッテリ個別セル内に検知ユニットが配置されている場合、このユニット内でガス濃度を検知することができるため、バッテリ個別セルの品質状態およびさらに劣化状態も調べることができる。この場合、バッテリ個別セルの中に配置されている検知ユニットを用いて、電解液の分解物質が検知可能であり、このことからバッテリ個別セルの品質状態ならびに劣化状態を調べることができる。
【００１８】
特に、電気化学的エネルギーアキュムレータの品質状態および／または劣化状態に関する情報は、中古品のバッテリ個別セルからバッテリを組み立てる場合に利用できる。さらに、調査された１つまたは複数の品質状態および／または劣化状態は、電気化学的エネルギーアキュムレータの交換、修理、材料の再利用および／または廃棄の際の重要なパラメータである。
【００１９】
さらに、この電気化学的エネルギーアキュムレータの漏れ試験方法は、電気化学的エネルギーアキュムレータの製造時にも使用可能である。
【００２０】
バッテリハウジングの外部環境に対して、バッテリハウジング内に少なくとも短時間、例えば一定の間隔で技術的に負圧を発生させることも考えられる。このことにより、電気化学的エネルギーアキュムレータに漏れがある場合は、電解液成分の気化を加速させることができる。
【００２１】
バッテリ個別セルとして、または並列および／または直列に接続された複数のバッテリ個別セルを備えるバッテリとして形成されている電気化学的エネルギーアキュムレータの漏れ試験方法は、少なくとも１つの検知ユニットによってハウジング内のガス濃度が検知されるようになっている。本発明に基づき、このハウジングはバッテリハウジングとして形成され、閉鎖されており、その際、バッテリハウジング内において、検知ユニットである金属酸化物センサによってガス濃度が検知され、その検知信号が評価ユニットに送信され、検知されたガス濃度に応じて、電気化学的エネルギーアキュムレータをオフにするため、及び／又は接合剤放出ユニットを作動するため、および／または運転者に警告を発するための制御信号が生成される。
【００２２】
電気化学的エネルギーアキュムレータが車両内に配置されている場合、ガス濃度は、特に有利な方法で連続的に、すなわち車両走行中も、停止中も検知される。
【００２３】
有利な実施形態では、検知ユニットによって揮発性の高い電解液の溶剤成分が検知され、電気化学的エネルギーアキュムレータがリチウムイオンセルまたはリチウムイオンバッテリとして実施されている場合、揮発性の高い溶剤成分は有機カーボネートである。揮発性の高い溶剤成分の検知により、ハウジング内の引火性の、さらには爆発性のガス組成を検出することができる。
【００２４】
この種のガス組成が検出された場合、評価ユニットによって少なくとも１つの警告信号が生成可能であり、出力可能である。引火性の、さらには爆発性のガス組成を検知することができ、それによって、警告信号が生成可能であり、出力できることから、電気化学的エネルギーアキュムレータの付近にいる人間への健康被害が回避される。
【００２５】
特に、有利な方法では、複数の電気化学的エネルギーアキュムレータが配置されている場合、各エネルギーアキュムレータにそれぞれ１つの検知ユニットが金属酸化物センサの形で割り当てられているため、ガス濃度が検知された場合、漏れのある電気化学的エネルギーアキュムレータがどこにあるのか、評価ユニットを用いて調べることができる。この場合、この装置により、漏れのあるバッテリ個別セルの探索が極めて簡単になる。検知ユニットである金属酸化物センサは、寸法が比較的小さく、調達コストも比較的安いため、電気化学的エネルギーアキュムレータの漏れ試験のために複数の検知ユニットをバッテリハウジングの中に配置することが可能である。
【００２６】
本発明の実施例を、図に基づいて以下に詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に基づく、バッテリ漏れ試験装置の模式的断面図である。
【図２】漏れ試験装置の代替の実施形態の模式図である。
【図３】セルカバーに配置された各検知ユニットを備えるバッテリ個別セルの模式的接続図である。
【図４】セルカバー内の開口部に配置された検知ユニットを備えるバッテリ個別セルの模式的部分拡大図である。
【図５】破裂解放部が開いているバッテリ個別セルの底面部分の模式的部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
互いに対応する部品は、全ての図の中で同一の記号が付されている。
【００２９】
図１は、本発明に基づく、電気化学的エネルギーアキュムレータの漏れ試験装置の断面図を示し、このエネルギーアキュムレータはバッテリ１またはバッテリ個別セル２として形成されている。
【００３０】
バッテリ１は、電気自動車、ハイブリッド車又は燃料電池で作動する車両の高電圧バッテリである。
【００３１】
この装置は、バッテリハウジング３として形成されているハウジング、検知ユニット４としての複数の金属酸化物センサ、評価ユニット５、ならびに接合剤放出ユニット６を備えている。
【００３２】
バッテリハウジング３はボックス型で閉鎖可能に形成され、バッテリハウジング３は閉じられた状態でほぼ気密に実施されている。
【００３３】
バッテリハウジング３内には、規定の数のバッテリ個別セル２、７が電気化学的エネルギーアキュムレータとして配置されており、これらのセルは並列および／または直列に互いに接続されている。この場合、バッテリ個別セル２の中には、漏れのあるバッテリ個別セル７がある。
【００３４】
バッテリ個別セル２、７は、それぞれセルハウジング２．１を有し、この中にはアノード層、カソード層およびそれらの間にあるセパレータ層から成る電極構造（図示されていない）が配置されている。
【００３５】
セルハウジング２．１の上端部であるセルカバー２．２内には、少なくとも２つの開口部が取り付けられており、これらの開口部にはバッテリ個別セル２、７の極８がそれぞれ配置されている。
【００３６】
セルハウジング２．１内で、極８の一方は電極コイルのアノード層に接続され、もう一方の極８はカソード層に接続されている。
【００３７】
バッテリハウジング３の内側の上部には、金属酸化物センサとして実施されている複数の検知ユニット４が配置されており、これらのユニットは、バッテリ監視ユニットの評価ユニット５に接続されている。この場合、検知ユニット４は、好ましくは、バッテリ個別セル２の上方に直接配置され、検知ユニット４の検出面はバッテリ個別セル２の方向に向けられている。
【００３８】
金属酸化物センサとして実施されている検知ユニット４は、詳しく図示されていないセンサハウジングを備え、このハウジング内にはプラチナ微細構造をもつセラミックチップと、好ましくは、還元可能なガスならびに酸化しやすいガスおよび酸化しにくいガスを検知する３つのガス感受性金属酸化物層とが配置されている。
【００３９】
さらに、バッテリ個別セル２、７の漏れ試験装置は接合剤放出ユニット６を備え、このユニットは、同様にバッテリハウジング３内に配置されている。
【００４０】
接合剤放出ユニット６は容器６．１を備え、この容器内には、接合剤９が、例えば液体の有機物質に用いる液体の吸収剤の形で保存されている。
【００４１】
容器６．１の使用に対する代替として、接合剤９を貯蔵するためのカセット又はその他の装置を設けることもできる。
【００４２】
容器６．１は、放出機構６．２によって閉鎖可能な開口部を有し、この開口部にはバルブ６．３が配置されている。このバルブ６．３は、着火式、電気式および／または電磁的に作動可能な放出機構６．２によって開かれる。これにより、接合剤９が容器６．１から放出され、バッテリハウジング３の中へ流出する。電気式作動の場合、例えば容器６．１または配管部分などの規定破断箇所が溶かされ、それによって接合剤９を放出する開口部が開放されるように設けることができる。
【００４３】
バルブ６．３の追加または代替として、ノズル、いわゆるバルブアクチュエータまたはその他の閉鎖可能な装置を容器６．１に配置することもできる。
【００４４】
好ましくは、容器６．１および放出機構６．２がバッテリ監視ユニットの評価ユニット５に接続されている。
【００４５】
バッテリ１の作動中ならびに非作動中に、金属酸化物センサとして実施されている検知ユニット４を用いて、バッテリハウジング３内でガス濃度が検知される。
【００４６】
漏れのあるバッテリ個別セル７は漏れ部分を有しており、この漏れ部分から、バッテリ個別セル７の電解液１０の揮発性の高い溶剤成分が気化する。さらに、バッテリ個別セル２内で優勢となっている許容されない内圧、例えば内部ショートなどによって、図５に詳しく図示されているように、閉鎖エレメント１１で閉鎖されている破断解放部２．３が開くおそれがある。破断解放部２．３を開くことによって、セルハウジング２．１が破裂することなく、圧力を制御しながらセルハウジング２．１から圧力を逃すことができる。この破断解放部２．３が閉鎖されなくなった場合、電解液１０がセルハウジングから流出し、バッテリ１の周辺にいる人間への危険となる可能性がある。電解液１０が流出する場合、揮発性の高い溶剤成分が気化し、その際、これらの成分が検知ユニット４によって検知される。
【００４７】
電解液１０の揮発性の高い溶剤成分が、バッテリハウジング３の上方に配置されている、金属酸化物センサの形での検知ユニット４に接触すると、ガス感受性金属酸化物センサの導電率が変化するため、ガス濃度を検知することができる。すなわち、各検知ユニット４は、その検出面部分でガス濃度を検知する。
【００４８】
各検知ユニット４の検知信号は、評価ユニット５に送信され、ガス濃度に関して、保存されている限界値Ｓ１〜Ｓ３と比較される。
【００４９】
１つまたは複数の検知されたガス濃度が保存されている第１の限界値Ｓ１を超えている場合、評価ユニット５に連結されている出力ユニット（図示されていない）によって第１の制御信号が生成され、この信号によって、光、音および／または触覚による警告信号の出力が作動可能である。
【００５０】
バッテリ３と、従ってバッテリ個別セル２の漏れ試験装置とが車両内に配置されている場合、光による警告信号は、好ましくは、インストルメントパネル内に配置されている制御可能な少なくとも１つのランプによって出力される。
【００５１】
音による警告信号は、好ましくは、車両内に配置されているスピーカによって出力され、触覚の警告信号としては、例えばステアリングホイールまたは車両シートを振動させることができる。
【００５２】
警告信号の出力によって、運転者はバッテリ１の故障について情報が与えられる。
【００５３】
検知ユニット４のいずれかで検知されたガス濃度が、評価ユニット５に保存されている第２の限界値Ｓ２を超過した場合、評価ユニット５によって第２の制御信号が生成され、この信号はバッテリ監視ユニットに送信される。第２の制御信号によって、バッテリ１は、バッテリ監視ユニットによって自動的に作動停止され、車内および車両のすぐ近くにいる人間への危険を大幅に排除する。保護部が自動的に開くことによって、バッテリ１の電気的作動を中断することも可能である。
【００５４】
好ましくは、バッテリ１を作動停止する前に規定時間の範囲内で、これから行われる作動停止プロセスについて、例えば別の音および／または光および／または触覚による警告信号によって自動車の運転者に情報が送られる。これにより、その他の道路利用者を妨げるか、もしくは危険にさらすことなく、例えば路肩など適切な場所に車両を止めることが可能である。
【００５５】
次に、バッテリ１を専門家が点検し、バッテリ監視ユニットに配置されている診断インタフェースまたはドッキングシステムによって評価ユニット５を読み取ることができる。評価ユニット５内には、各検知ユニット４によって個々に検知されたガス濃度が保存され、読み出すことができるため、検知したガス濃度に基づいて、バッテリハウジング３内で漏れのあるバッテリ個別セル７がどこにあるのかを調べることができる。つまり、いずれかの検知ユニット４が、その他での検知されたガス濃度よりも高い値を有しているガス濃度を検知した場合、漏れのあるバッテリ個別セル７がこの検知ユニット４の検出範囲内にある可能性は比較的高い。漏れのあるバッテリ個別セル７は正常なバッテリ個別セル２と交換し、バッテリ１を再び作動させることが可能である。
【００５６】
検知ユニット４のいずれかによって、保存されている第３の限界値Ｓ３を超過するガス濃度が検知された場合、第３の制御信号が生成され、接合剤放出ユニット６の放出機構６．２に送信される。第３の制御信号によって、接合剤放出ユニット６が自動的に作動する。放出機構６．２によってバルブ６．３が開かれるため、接合剤９が放出され、バッテリハウジング３の中で分散し、流出している電解液１０に結合する。
【００５７】
さらに、バッテリハウジング３内に配置されている複数の検知ユニット４によって、例えばケーブル火災および／または電子機器火災の際に発生する燃焼ガスも検出されるように設けることができる。燃焼ガスとしては、例えば、一酸化炭素、二酸化炭素および／または水素が検知される。この種の燃焼ガスが検出された場合、好ましくは、もう１つの制御信号が生成され、バッテリ１は、例えば電気的作動を停止するなど、安全な状態にされる。
【００５８】
さらに、この装置によって、バッテリハウジング３内の引火性かつ爆発性のガス組成を検知することも可能である。この種のガス組成が検知された場合、出力ユニットにより、少なくとも１つの警告信号が出力され、好ましくはバッテリ１が作動停止される。
【００５９】
図２には、バッテリ１のバッテリ個別セル２の漏れ点検試験装置の代替の実施形態が示されている。
【００６０】
この場合、この装置は、バッテリハウジング３内に配置されている検知ユニット４を備え、このユニットによってガス濃度が検知される。検知ユニット４は、評価ユニット５に接続されており、このユニットは検知された信号を評価し、保存されている限界値Ｓ１、Ｓ２の少なくともいずれか一方を上回っている場合は、生成された制御信号によって該当する措置を開始する。図２に基づく装置は、接合剤放出ユニット６を備えていないため、ガス濃度が検知された場合、特に好ましくは、バッテリ１が自動的に作動停止される。
【００６１】
図３は、互いに直列に接続された６つのバッテリ個別セル２を上から見た図を示し、それぞれ１つの負極８が別のバッテリ個別セル２の正極８に接続されている。
【００６２】
エッジ側に隣り合って配置されている２つのバッテリ個別セル２には、発生した電圧を取り出すため、一方の極性の直列接続部１２がそれぞれ１つ配置され、その直列接続部１２には電気負荷１３が配置されているため、電気エネルギーが供給される。
【００６３】
それぞれのバッテリ個別セル２のセルカバー２．２の上には、検知ユニット４が金属酸化物センサの形で配置されている。バッテリ個別セル２の検知ユニット４は、好ましくは、データバスを介して評価ユニット５に接続されている。この場合、セルカバー２．２上の検知ユニット４は、バッテリハウジング３の上方に配置されている検知ユニット４の追加または代替として設けることができる。
【００６４】
図４は、検知ユニット４を備えるバッテリ個別セル２のセルヘッドの拡大図を示している。
【００６５】
セルカバー２．２の中には開口部が取り付けられ、この開口部内に、金属酸化物センサの形で検知ユニット４が配置されている。検知ユニット４の検出面は、この場合、セルハウジング２．１内にあり、その際、検出面は超過圧力を調整するためのスペース１４内に突き出している。
【００６６】
例えば、バッテリ個別セル２の中では、バッテリ個別セル２の充電および放電の際にセルハウジング２．１内で発生する熱により、超過圧力が生じる。さらに、プレッシャリリーフバルブをセルカバー２．２に配置することができ、このバルブは、流体技術的にスペース１４とも、バッテリ個別セル２の周辺とも接続されている。セルハウジング２．１内で優勢になっている超過圧力を調整するスペース１４が不十分な場合、すなわち、超過圧力がセルハウジング２．１には許容できないほど上昇した場合、このプレッシャリリーフバルブが開くことによって、超過圧力が逃がされる。
【００６７】
さらに、バッテリ個別セル２のセルヘッドにはスペーサエレメント１５があり、これらは、例えばセルハウジング２．１が変形した場合に、電極コイルがセルカバー２．２に接触するのを防止する。セルカバー２．２および電極コイルが接触すると、セルハウジング２．１内でショートが発生するおそれがある。さらに、スペーサエレメント１５は、電極コイルとセルカバー２．２との間にスペース１４の容積を規定するために用いられる。
【００６８】
セルハウジング２．１内で優勢となっている超過圧力を、スペース１４およびプレッシャリリーフバルブによっても逃がすことができない場合、バッテリ個別セル２が破裂し、セルハウジング２．１が突然故障する危険が生じる。例えば、この場合、優勢となっている超過圧力のために、セルハウジング２．１に亀裂が生じるおそれがある。
【００６９】
セルハウジング２．１が制御不能になって破裂するのを回避するため、破裂解放部２．３が設けられている。破裂開口部２．３は例えばダイヤフラムなどの閉鎖エレメント１１によって閉鎖されており、セルハウジング２．１内に特定の圧力生じると、図５に詳しく図示されているように、閉鎖エレメントが開くように形成されているため、超過圧力が逃がされる。
【００７０】
検知ユニット４は制御ユニット１６に接続されており、この制御ユニットに検知信号を送信することができる。
【００７１】
検知ユニット４の検出面はスペース１４の中に突き出しているため、スペース１４内にあるガス濃度が検知される。この場合、窒素酸化物、一酸化窒素、一酸化炭素および／または二酸化炭素が電解液の分解成分として検知ユニット４によって検知される。この検知信号が制御ユニット１６に送信され、評価される。例えば、制御ユニット１６内に限界値が保存されており、この限界値と、検知されたガス濃度におけるそれぞれのガスの割合とが比較される。この比較に基づき、バッテリ個別ユニット２の品質状態が調査される。追加または代替として、バッテリ個別セル２の劣化状態も、検知されたガス濃度に基づいて調べることができる。
【００７２】
品質状態および／またはバッテリ個別セル２の劣化状態に関する情報は、例えばバッテリ個別セル２の交換、材料の再利用および排気の際などに重要な要素となる。
【００７３】
図５は、破断解放部２．３が開いているバッテリ個別セル２の底面部分を示している。電解液１０がセルハウジング２．１に関して破断解放部２．３から外へ流出し、その際、接合剤放出ユニット６によって放出された接合剤９が電解液１０に結合している。
【符号の説明】
【００７４】
１      バッテリ
２      バッテリ個別セル
２．１  セルハウジング
２．２  セルカバー
２．３  破断解放部
３      バッテリハウジング
４      検知ユニット
５      評価ユニット
６      接合剤放出ユニット
６．１  圧力容器
６．２  放出機構
６．３  バルブ
７      漏れのあるバッテリ個別セル
８      極
９      接合剤
１０    電解液
１１    閉鎖エレメント
１２    直列接続部
１３    電気負荷
１４    スペース
１５    スペーサエレメント
１６    制御ユニット
Ｓ１    第１の限界値
Ｓ２    第２の限界値
Ｓ３    第３の限界値
【図１】
2014512004.tif 000003
【図２】
2014512004.tif 000004
【図３】
2014512004.tif 000005
【図４】
2014512004.tif 000006
【図５】
2014512004.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成25年12月4日(2013.12.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気化学的エネルギーアキュムレータの漏れ試験装置であり、該アキュムレータは、バッテリ個別セル（２）として、もしくは、並列および／または直列に接続された複数のバッテリ個別セル（２）を備えるバッテリ（１）として形成され、少なくとも１つの検知ユニット（４）が設けられており、該検知ユニットを使ってハウジング内のガス濃度を検知することができる装置であって、
前記ハウジング（２．１、３）は閉鎖可能であり、前記検知ユニット（４）は金属酸化物センサであり、該センサは評価ユニット（５）に接続されており、検知された前記ガス濃度に応じて、接合剤放出ユニット（６）を作動するための制御信号が、前記評価ユニット（５）を用いて自動的に生成可能であり、前記接合剤放出ユニット（６）が、バッテッリハウジング（３）として形成されている前記ハウジングの中に配置されていることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記接合剤放出ユニット（６）が、閉鎖可能な開口部を備える容器（６．１）を有していることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記検知されたガス濃度に応じて、前記評価ユニット（５）を用いて警告信号を出力するための制御信号が自動的に生成可能であり、光、音および／または触覚による警告信号を出力するための出力ユニットが設けられていることを特徴とする、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記検知されたガス濃度に応じて、前記電気化学的エネルギーアキュムレータをオフにするための制御信号が前記評価ユニット（５）を用いて自動的に生成可能であることを特徴とする、請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
複数の電気化学的エネルギーアキュムレータが配置されている場合、それぞれの前記アキュムレータに各々１つの検知ユニット（４）が割り当てられていることを特徴とする、請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記検知ユニット（４）が、前記バッテリハウジング（３）の内部スペースにおいて、前記バッテリ個別セル（３）に接して、および／または前記バッテリ個別セル（３）の中に配置されていることを特徴とする、請求項１〜５のうちいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
電気化学的エネルギーアキュムレータの漏れ試験方法であり、該アキュムレータは、バッテリ個別セル（２）として、または並列および／または直列に接続された複数のバッテリ個別セル（２）を備えるバッテリ（１）として形成され、少なくとも１つの検知ユニット（４）を使ってハウジング内のガス濃度が検知され、
前記ハウジングが閉鎖され、前記ハウジング（２．１、３）内において、検知ユニット（４）である金属酸化物センサによって前記ガス濃度が検知され、その検知信号が評価ユニット（５）に送信され、前記検知されたガス濃度に応じて、前記電気化学的エネルギーアキュムレータを作動停止にするため、及び／又は接合剤放出ユニット（６）を作動するため、および／または運転者に警告を発するための制御信号が生成される方法であって、
複数の前記電気化学的エネルギーアキュムレータが配置されている場合、それぞれの前記アキュムレータに各々１つの検知ユニット（４）が割り当てられ、電気化学的エネルギーアキュムレータが車両内に配置されている場合、前記ガス濃度が連続的に検知されることを特徴とする方法。
【請求項８】
前記検知ユニット（４）によって電解液（１０）の揮発性の高い溶剤成分が検知されることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【国際調査報告】
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