Energiespeichers

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Dichtheitsüberprüfung eines elektrochemischen Energiespeichers, welcher als Batterieeinzelzelle oder als Batterie mit einer Mehrzahl von parallel und/oder seriell miteinander verschalteten Batterieeinzelzellen ausgebildet ist, wobei mindestens eine Erfassungseinheit vorgesehen ist, mittels welcher eine Gaskonzentration in einem Gehäuse erfassbar ist.

Aus der US 2007/0229294 A1 sind ein System zum Nachweisen eines Lecks in einer Batterie und ein Verfahren zum Erfassen eines Lecks einer Batterie bekannt. Das System weist einen Gassensor mit einer gassensitiven Nanopartikelstruktur auf, welche mit bi- oder polyfunktionalen organischen Molekülen verbundene Metallnanopartikel aufweist. Die gassensitive Nanopartikelstruktur ist eine Metallnanopartikel/organische

Verbundstruktur kombiniert mit einer halbleitenden Polymerstruktur und/oder einer Polymer/Carbon-Black-Verbundstruktur. Diese Strukturen weisen eine sehr hohe

Empfindlichkeit gegenüber flüchtigen Chemikalien auf. Der Gassensor ist ein Sensor, welcher auf Basis von Analyt-induzierten Änderungen seiner Leitfähigkeit, Kapazität, Induktivität, dielektrischen Permittivität, Polarisation, Impedanz, Wärmekapazität oder Temperatur arbeitet. Das Verfahren sieht vor, dass der gassensitive Gassensor nahe einer Batterie angeordnet wird und Analyt-induzierte Änderungen der elektrischen Leitfähigkeit, Kapazität, Induktivität, dielektrische Permittivität, Polarisation, Impedanz, Wärmekapazität, oder Temperatur im Gassensor erfasst, die eine fehlerhafte Batterie anzeigen. Wird eine Analyt-induzierte Änderung der elektrischen Leitfähigkeit, Kapazität, Induktivität, dielektrische Permittivität, Polarisation, Impedanz, Wärmekapazität, oder Temperatur im Gassensor erfasst, wird eine Ausgabe eines optischen, eines akustischen Signals und/oder eines Datensignals ausgelöst. In einem weiteren Verfahrensschritt wird die ermittelte fehlerhafte Batterie automatisch aussortiert.

BESTÄTIGUNGSKOPIE Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren zur Dichtheitsüberprüfung eines elektrochemischen Energiespeichers, welcher als Batterieeinzelzelle oder als Batterie mit einer Mehrzahl von parallel und/oder seriell miteinander verschalteten Batterieeinzelzellen ausgebildet ist, anzugeben.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß hinsichtlich der Vorrichtung durch die im Anspruch 1 und hinsichtlich des Verfahrens durch die im Anspruch 7 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei einer Vorrichtung zur Dichtheitsüberprüfung eines elektrochemischen

Energiespeichers, welcher als Batterieeinzelzelle oder als Batterie mit einer Mehrzahl von parallel und/oder seriell miteinander verschalteten Batterieeinzelzellen ausgebildet ist, ist mindestens eine Erfassungseinheit vorgesehen, mittels welcher eine Gaskonzentration in einem Gehäuse erfassbar ist. Erfindungsgemäß ist das Gehäuse als ein Batteriegehäuse ausgebildet und verschließbar, wobei die Erfassungseinheit ein Metalloxidsensor ist, welcher mit einer Auswerteeinheit verbunden ist, wobei in Abhängigkeit der erfassten Gaskonzentration mittels der Auswerteeinheit ein Steuersignal beispielsweise zur Abschaltung des elektrochemischen Energiespeichers und/oder zur Auslösung einer Bindemittelfreisetzungseinheit automatisch erzeugbar ist.

Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Sicherheit für Personen im Umgang mit dem elektrochemischen Energiespeicher sowohl im Betrieb als auch im Nichtbetrieb desselben in besonders vorteilhafter Weise erhöht. Um den Betrieb der Batterie sicherstellen zu können, ist vorgesehen, dass der elektrochemische Energiespeicher mittels der mindestens einen Erfassungseinheit hinsichtlich seiner Dichtheit fortlaufend überwachbar ist.

Bei dem elektrochemischen Energiespeicher handelt es sich vorzugsweise um eine Hochvoltbatterie für ein Elektrofahrzeug, ein Hybridfahrzeug oder ein mit Brennstoffzellen betriebenes Fahrzeug, wobei die Batterieeinzelzellen insbesondere Lithium-Ionen-Zellen sind.

Erfasste Signale des mindestens einen Metalloxidsensors sind der Auswerteeinheit zuführbar, so dass entzündliche und sogar explosive Gaszusammensetzungen ermittelbar sind und in Abhängigkeit dessen mittels der Auswerteeinheit im Hinblick auf die Sicherheit von Personen zumindest eine Maßnahme automatisch eingeleitet wird. Der Metalloxidsensor als Erfassungseinheit der Gaskonzentration umfasst bevorzugt einen Keramikchip mit Platinmikrostrukturen und beispielsweise drei gassensitive

Metalloxidschichten für reduzierbare sowie leicht und schwer oxidierbare Gase, wobei die Bestandteile zumindest teilweise in einem Sensorgehäuse angeordnet sein können.

Die Funktionsweise des Metalloxidsensors basiert auf einer Änderung der Leitfähigkeit der gassensitiven Metalloxidschichten bei einer Kontaktierung mit oxidierbaren und/oder reduzierbaren Gasen. Dabei ist ein Messbereich des Metalloxidsensors abhängig von der Gasart, wobei eine Gaskonzentration von einigen Teilen von einer Million, auch als parts per million bezeichnet, als relative Maßangabe erfassbar ist.

Herrscht in dem Batteriegehäuse eine Gaskonzentration vor, die mittels der mindestens einen Erfassungseinheit detektierbar ist, ist darauf zurückzuschließen, dass mindestens eine Batterieeinzelzelle der Batterie undicht ist, Elektrolyt und/oder leichtflüchtige

Lösungsmittelkomponenten des Elektrolyts austreten bzw. austritt und somit eine Gefahr für Personen zumindest im unmittelbaren Bereich der Batterie besteht.

Darüber hinaus ist es mit der als Metalloxidsensor ausgeführten Erfassungseinheit möglich, beispielsweise bei einem Elektronik- und/oder Kabelbrand innerhalb des

Batteriegehäuses Verbrennungsgase zu detektieren und erfasste Signale der

Auswerteeinheit zuzuführen. In einem derartigen Fall ist die Batterie mittels eines

Steuersignals der Auswerteeinheit z. B. abschaltbar.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist die Bindemittelfreisetzungseinheit in dem Batteriegehäuse selbst angeordnet, wodurch das Bindemittel innerhalb des

Batteriegehäuses freisetzbar ist und aus einer undichten Batterieeinzelzelle austretendes Elektrolyt innerhalb des Batteriegehäuses bindet. Somit ist weitgehend ausgeschlossen, dass der Elektrolyt aus dem Batteriegehäuse austritt und somit eine Gefahr für Personen darstellen kann.

Die Bindemittelfreisetzungseinheit weist einen Behälter mit einer verschließbaren Öffnung auf, wobei die Auswerteeinheit vorteilhaft mit einem Freisetzungsmechanismus, mittels welchem die Öffnung verschlossen ist, verbunden ist. Durch die Verbindung zwischen der Auswerteeinheit und dem Freisetzungsmechanismus ist es möglich, die

Bindemittelfreisetzungseinheit automatisch ohne manuellen Eingriff auszulösen. Das Bindemittel wird freigesetzt und verteilt sich im Batteriegehäuse. Beispielsweise ist das Bindemittel ein flüssiger Absorber für organische flüssige Substanzen.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist eine Ausgabeeinheit zur Ausgabe eines optischen, akustischen und/oder haptischen Warnsignals vorgesehen, so dass beispielsweise ein Fahrer des Fahrzeugs einen Hinweis auf die bestehende Gefahr in Bezug auf den elektrochemischen Energiespeicher erhält. Eine undichte Batterieeinzelzelle kann trotz einer Leckage ihre volle Funktion aufweisen, so dass der Defekt unbemerkt bleibt.

Vorzugsweise können auch mehrere Erfassungseinheiten in dem Batteriegehäuse angeordnet sein, so dass bei Anordnung einer Mehrzahl von elektrochemischen

Energiespeichern jedem Energiespeicher jeweils eine Erfassungseinheit zugeordnet ist. Die erfassten Signale sind der Auswerteeinheit zuführbar, so dass anhand der erfassten Gaskonzentration vorteilhaft ermittelbar ist, wo sich innerhalb des Batteriegehäuses der undichte elektrochemische Energiespeicher bzw. die undichte Batterieeinzelzelle befindet.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Erfassungseinheit in einem

Innenraum des Batteriegehäuses an und/oder in der Batterieeinzelzelle angeordnet, um die Gaskonzentration zu erfassen. Ist die Erfassungseinheit in der Batterieeinzelzelle angeordnet, ist eine Gaskonzentration innerhalb dieser erfassbar, so dass ein

Qualitätszustand und darüber hinaus ein Alterungszustand der Batterieeinzelzelle ermittelbar ist. Dabei sind mittels der in der Batterieeinzelzelle angeordneten

Erfassungseinheit Zersetzungssubstanzen des Elektrolyts erfassbar, wobei daraus der Qualitätszustand sowie der Alterungszustand der Batterieeinzelzelle ermittelbar sind.

Insbesondere ist die Kenntnis über den Qualitätszustand und/oder den Alterungszustand des elektrochemischen Energiespeichers bei Zusammensetzung einer Batterie aus gebrauchten Batterieeinzelzellen nützlich. Darüber hinaus sind bzw. ist der ermittelte Qualitätszustand und/oder der Alterungszustand eine wichtige Kenngröße bei einem Austausch, einer Reparatur, einer stofflichen Verwertung und/oder einer Entsorgung eines elektrochemischen Energiespeichers.

Des Weiteren ist die Vorrichtung zur Dichtheitsüberprüfung des elektrochemischen Energiespeichers beispielsweise auch bei einer Produktion von elektrochemischen Energiespeichern einsetzbar. Denkbar ist auch, dass in dem Batteriegehäuse zumindest kurzfristig und beispielsweise in regelmäßigen Abständen ein Unterdruck gegenüber der äußeren Umgebung des Batteriegehäuses technisch erzeugt wird. Dadurch ist es möglich, sofern ein

elektrochemischer Energiespeicher undicht ist, ein Verdampfen von

Elektrolytbestandteilen zu beschleunigen.

Ein Verfahren zur Dichtheitsüberprüfung eines elektrochemischen Energiespeichers, welcher als Batterieeinzelzelle oder als Batterie mit einer Mehrzahl von parallel und/oder seriell miteinander verschalteten Batterieeinzelzellen ausgebildet ist, sieht vor, dass mittels mindestens einer Erfassungseinheit eine Gaskonzentration in einem Gehäuse erfasst wird. Erfindungsgemäß wird das Gehäuse als ein Batteriegehäuse ausgebildet und verschlossen, wobei in dem Batteriegehäuse mittels eines Metalloxidsensors als Erfassungseinheit die Gaskonzentration erfasst wird und das erfasste Signal einer Auswerteeinheit zugeführt wird und in Abhängigkeit der erfassten Gaskonzentration ein Steuersignal zur Abschaltung des elektrochemischen Energiespeichers und/oder zur Auslösung einer Bindemittelfreisetzungseinheit und/oder zur Warnung des Fahrers erzeugt wird.

Ist der elektrochemische Energiespeicher in einem Fahrzeug angeordnet, wird die Gaskonzentration in besonders vorteilhafter Weise fortlaufend, d. h. sowohl im Betrieb als auch im Stillstand des Fahrzeugs erfasst.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung werden mittels der Erfassungseinheit leichtflüchtige Lösungsmittelbestandteile eines Elektrolyts erfasst, wobei es sich bei den leichtflüchtigen Lösungsmittelsbestandteilen um organische Carbonate handelt, sofern der

elektrochemische Energiespeicher als Lithuim-Ionen-Zelle oder Lithium-Ionen-Batterie ausgeführt ist. Durch die Erfassung der leichtflüchtigen Lösungsmittelbestandteile können entzündliche und sogar explosive Gaszusammensetzungen im Gehäuse erfasst werden.

Werden derartige Gaszusammensetzungen erfasst, ist vorgesehen, dass mittels der Auswerteeinheit zumindest ein Warnsignal generierbar und ausgebbar ist. Dadurch, dass entzündliche und sogar explosive Gaszusammensetzungen erfassbar sind und resultierend daraus ein Warnsignal erzeugbar und ausgebbar ist, ist eine gesundheitliche Gefahr für Personen, welche sich in unmittelbarer Umgebung des elektrochemischen Energiespeichers befinden, vermindert. In besonders vorteilhafter Weise wird bei Anordnung einer Mehrzahl von

elektrochemischen Energiespeichern jedem Energiespeicher jeweils eine

Erfassungseinheit in Form eines Metalloxidsensors zugeordnet, so dass mittels der Auswerteeinheit ermittelt werden kann, wo sich im Fall einer erfassten Gaskonzentration ein undichter elektrochemischer Energiespeicher befindet. Dabei erleichtert die

Vorrichtung eine Suche nach der undichten Batterieeinzelzelle erheblich. Da ein

Metalloxidsensor als Erfassungseinheit vergleichsweise geringe Abmessungen und relativ geringe Anschaffungskosten aufweist, ist es möglich, mehrere Erfassungseinheiten zur Dichtheitsüberprüfung elektrochemischer Energiespeicher in einem Batteriegehäuse anzuordnen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Dabei zeigen:

Fig. 1 schematisch eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Dichtheitsüberprüfung einer Batterie,

Fig. 2 schematisch eine alternative Ausführungsform der Vorrichtung zur

Dichtheitsüberprüfung,

Fig. 3 schematisch miteinander verschaltete Batterieeinzelzellen mit jeweils an einem Zelldeckel angeordneter Erfassungseinheit,

Fig. 4 schematisch eine Ansicht eines vergrößerten Ausschnittes einer

Batterieeinzelzelle mit in einer Öffnung im Zelldeckel angeordneter Erfassungseinheit, und

Fig. 5 schematisch eine Ansicht eines vergrößerten Ausschnittes eines

Bodenbereiches der Batterieeinzelzelle mit geöffneter Berstöffnung.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Figur 1 zeigt eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur

Dichtheitsüberprüfung eines elektrochemischen Energiespeichers, welcher als Batterie 1 oder als Batterieeinzelzelle 2 ausgebildet ist.

Bei der Batterie 1 handelt es sich um eine Hochvoltbatterie für ein Elektrofahrzeug, ein Hybridfahrzeug oder ein mit Brennstoffzellen betriebenes Fahrzeug.

Die Vorrichtung umfasst ein als Batteriegehäuse 3 ausgebildetes Gehäuse, eine

Mehrzahl von Metalloxidsensoren als Erfassungseinheiten 4, eine Auswerteeinheit 5 sowie eine Bindemittelfreisetzungseinheit 6.

Das Batteriegehäuse 3 ist kastenförmig und verschließbar ausgebildet, wobei das Batteriegehäuse 3 im geschlossenen Zustand im Wesentlichen dicht ausgeführt ist.

In dem Batteriegehäuse 3 ist eine vorgegebene Anzahl von Batterieeinzelzellen 2, 7 als elektrochemische Energiespeicher angeordnet, welche parallel und/oder seriell miteinander verschaltet sind. Dabei befindet sich unter den Batterieeinzelzellen 2 eine undichte Batterieeinzelzelle 7.

Die Batterieeinzelzellen 2, 7 weisen jeweils ein Zellgehäuse 2.1 auf, in welchem eine nicht näher dargestellter Elektrodenanordnung bestehend aus Anodenlagen, Kathodenlagen und sich zwischen diesen befindenden Separatorlagen angeordnet ist.

In einen Zelldeckel 2.2, als oberer Abschluss des Zellgehäuses 2.1 , sind mindestens zwei Öffnungen eingebracht, in welchen jeweils ein Pol 8 der Batterieeinzelzelle 2, 7 angeordnet ist.

Einer der Pole 8 ist mit den Anodenlagen und der andere Pol 8 ist mit den Kathodenlagen des Elektrodenwickels innerhalb des Zellgehäuses 2.1 verbunden.

An einer inneren Oberseite des Batteriegehäuses 3 sind mehrere als Metalloxidsensoren ausgeführte Erfassungseinheiten 4 angeordnet, welche mit der Auswerteeinheit 5 einer Batterieüberwachungseinheit verbunden sind. Dabei sind die Erfassungseinheiten 4 vorzugsweise direkt oberhalb der Batterieeinzelzellen 2 angeordnet, wobei eine

Detektionsfläche der Erfassungseinheiten 4 in Richtung der Batterieeinzelzellen 2 ausgerichtet ist. Die als Metalloxidsensoren ausgeführten Erfassungseinheiten 4 umfassen ein nicht näher dargestelltes Sensorgehäuse, in welchem ein Keramikchip mit Platinmikrostrukturen und bevorzugt drei gassensitive Metalloxidschichten zur Erfassung von reduzierbaren sowie leicht und schwer oxidierbaren Gasen angeordnet sind.

Darüber hinaus umfasst die Vorrichtung zur Dichtheitsüberprüfung der

Batterieeinzelzellen 2, 7 die Bindemittelfreisetzungseinheit 6, die ebenfalls innerhalb des Batteriegehäuses 3 angeordnet ist.

Die Bindemittelfreisetzungseinheit 6 umfasst einen Behälter 6.1 , in dem das Bindemittel 9 beispielsweise in Form eines flüssigen Absorbers für organische flüssige Substanzen gespeichert ist.

Alternativ zur Verwendung des Behälters 6.1 kann auch eine Kassette oder eine andere Vorrichtung zur Speicherung des Bindemittels 9 vorgesehen sein.

Der Behälter 6.1 weist eine mittels eines Freisetzungsmechanismus 6.2 verschließbare Öffnung auf, wobei an der Öffnung ein Ventil 6.3 angeordnet ist. Das Ventil 6.3 wird mittels des Freisetzungsmechanismus 6.2, welcher pyrotechnisch, elektrisch und/oder elektromagnetisch auslösbar ist, geöffnet. Dadurch wird das Bindemittel 9 freigesetzt und strömt aus dem Behälter 6.1 in das Batteriegehäuse 3. Bei der elektrischen Auslösung kann vorgesehen sein, dass Sollbruchstellen, beispielsweise am Behälter 6.1 oder einem Leitungsabschnitt durchschmolzen werden und somit die Öffnung zum Freisetzen des Bindemittels 9 freigegeben wird.

Möglich ist auch, dass zusätzlich oder anstelle des Ventils 6.3 eine Düse, ein so genannter Ventilsteller oder eine andere verschließbare Vorrichtung an dem Behälter 6.1 angeordnet ist.

Vorzugsweise sind der Behälter 6.1 und der Freisetzungsmechanismus 6.2 mit der Auswerteeinheit 5 der Batterieüberwachungseinheit verbunden.

Im Betrieb sowie im Nichtbetrieb der Batterie 1 wird mittels der als Metalloxidsensoren ausgeführten Erfassungseinheiten 4 eine Gaskonzentration innerhalb des

Batteriegehäuses 3 erfasst. Die undichte Batterieeinzelzelle 7 weist eine Leckage auf, durch welche leichtflüchtige Lösungsmittelkomponenten eines Elektrolyts 10 der Batterieeinzelzelle 7 verdampfen. Darüber hinaus kann sich durch einen in der Batterieeinzelzelle 2 vorherrschenden unzulässigen Innendruck, beispielsweise durch einen inneren Kurzschluss hervorgerufen, eine mit einem Verschlusselement 11 verschlossene Berstöffnung 2.3 öffnen, wie in der Figur 5 näher dargestellt ist. Mittels des Öffnens der Berstöffnung 2.3 kann der Druck kontrolliert aus dem Zellgehäuse 2.1 entweichen, ohne dass das Zellgehäuse 2.1 birst. Ist die Berstöffnung 2.3 nicht mehr verschlossen, kann Elektrolyt 10 aus dem

Zellgehäuse 2.1 austreten und eine Gefahr für Personen im Umfeld der Batterie 1 darstellen. Bei Austreten des Elektrolyts 10 verdampfen die leichtflüchtigen

Lösungsmittelkomponenten, wobei diese von den Erfassungseinheiten 4 erfasst werden.

Kontaktieren die leichtflüchtigen Lösungsmittelkomponenten des Elektrolyts 10 mit den an der Oberseite des Batteriegehäuses 3 angeordneten Erfassungseinheiten 4 in Form der Metalloxidsensoren, ändert sich die Leitfähigkeit der gassensitiven Metalloxidschichten, so dass eine Gaskonzentration erfassbar ist. D. h. jede der Erfassungseinheiten 4 erfasst die Gaskonzentration im Bereich ihrer Detektionsfläche.

Die erfassten Signale jeder Erfassungseinheit 4 werden der Auswerteeinheit 5 zugeführt und mit hinterlegten Schwellwerten S _T bis S ₃ in Bezug auf die Gaskonzentration verglichen.

Überschreitet die erfasste Gaskonzentration einen hinterlegten ersten Schwellwert S^ werden bzw. wird mittels einer mit der Auswerteeinheit 5 gekoppelten, nicht gezeigten Ausgabeeinheit ein erstes Steuersignal erzeugt, mittels dessen eine Ausgabe eines optischen, eines akustischen und/oder eines haptischen Warnsignals auslösbar ist.

Ist die Batterie 3 und somit die Vorrichtung zur Dichtheitsüberprüfung der

Batterieeinzelzellen 2 in einem Fahrzeug angeordnet, so wird das optische Warnsignal bevorzugt mittels mindestens eines in einer Instrumententafel angeordneten

ansteuerbaren Leuchtmittels ausgegeben.

Das akustische Warnsignal wird vorzugsweise über im Fahrzeug angeordnete

Lautsprecher ausgegeben, wobei als haptisches Warnsignal beispielsweise ein Lenkrad oder ein Sitz des Fahrzeugs vibrieren kann. Mittels der Ausgabe des Warnsignals wird der Fahrer über einen Defekt der Batterie 1 in Kenntnis gesetzt.

Überschreitet die erfasste Gaskonzentration einer der Erfassungseinheiten 4 einen in der Auswerteeinheit 5 hinterlegten zweiten Schwellwert S ₂ , wird mittels der Auswerteeinheit 5 ein zweites Steuersignal erzeugt, welches der Batterieüberwachungseinheit zugeführt wird. Mittels des zweiten Steuersignals wird die Batterie 1 mittels der

Batterieüberwachungseinheit automatisch abgeschaltet, um eine Gefährdung von

Personen im Fahrzeug und in unmittelbarer Umgebung zum Fahrzeug weitgehend auszuschließen. Möglich ist, dass ein elektrischer Betrieb der Batterie 1 mittels

automatischen Öffnens von Schützen unterbrochen wird.

Vorzugsweise wird der Fahrer des Fahrzeugs innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer vor dem Abschalten der Batterie 1 beispielsweise mittels eines weiteren akustischen und/oder optischen und/oder haptischen Warnsignals über den bevorstehenden

Abschaltvorgang informiert. Dadurch ist es möglich, das Fahrzeug an einer geeigneten Stelle, beispielsweise auf einem Seitenstreifen abzustellen, ohne weitere

Verkehrsteilnehmer zu behindern oder sogar zu gefährden.

Wird die Batterie 1 anschließend mittels eines geeigneten Personals überprüft, ist es möglich, die Auswerteeinheit 5 über eine an der Batterieüberwachungseinheit

angeordnete Diagnoseschnittstelle oder über ein Dockingsystem auszulesen. Da in der Auswerteeinheit 5 die einzelnen erfassten Gaskonzentrationen jeder Erfassungseinheit 4 gespeichert und auslesbar sind, kann anhand der erfassten Gaskonzentrationen ermittelt werden, wo sich die undichte Batterieeinzelzelle 7 innerhalb des Batteriegehäuses 3 befindet. D. h. wenn eine der Erfassungseinheiten 4 eine Gaskonzentration erfasst, die einen höheren Wert als andere erfasste Gaskonzentrationen aufweist, so ist die

Wahrscheinlichkeit, dass sich die undichte Batterieeinzelzelle 7 im Detektionsbereich dieser Erfassungseinheit 4 befindet, vergleichsweise hoch. Die undichte

Batterieeinzelzelle 7 kann mittels einer unversehrten Batterieeinzelzelle 2 ausgetauscht und die Batterie 1 wieder in Betrieb genommen werden.

Wird mittels einer der Erfassungseinheiten 4 eine Gaskonzentration erfasst, die einen hinterlegten dritten Schwellwert S ₃ überschreitet, wird ein drittes Steuersignal erzeugt und dem Freisetzungsmechanismus 6.2 der Bindemittelfreisetzungseinheit 6 zugeführt. Mittels des dritten Steuersignals wird die Bindemittelfreisetzungseinheit 6 automatisch ausgelöst. Das Ventil 6.3 wird mittels des Freisetzungsmechanismus 6.2 geöffnet, so dass das Bindemittel 9 freigesetzt wird, sich in dem Batteriegehäuse 3 verteilt und ausgetretenes Elektrolyt 10 bindet.

Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass mittels einer Anzahl der im

Batteriegehäuse 3 angeordneten Erfassungseinheiten 4 auch Verbrennungsgase, die beispielsweise bei einem Kabelbrand und/oder einem Elektronikbrand entstehen, detektiert werden. Z. B. werden als Verbrennungsgase Kohlenstoff monoxid,

Kohlenstoffdioxid und/oder Wasserstoff erfasst. Werden derartige Verbrennungsgase detektiert, wird vorzugsweise ein weiteres Steuersignal erzeugt und die Batterie 1 in einen sicheren Zustand, z. B. durch Abschalten des elektrischen Betriebs, versetzt.

Des Weiteren ist es mit der Vorrichtung möglich, entzündliche und explosive

Gaszusammensetzungen im Batteriegehäuse 3 zu erfassen. Wird eine derartige

Gaszusammensetzung erfasst, wird mittels der Ausgabeeinheit zumindest ein Warnsignal ausgegeben und bevorzugt die Batterie 1 abgeschaltet.

In Figur 2 ist eine alternative Ausführungsform der Vorrichtung zur Dichtheitsüberprüfung der Batterieeinzelzellen 2 der Batterie 1 dargestellt.

Dabei umfasst die Vorrichtung eine in dem Batteriegehäuse 3 angeordnete

Erfassungseinheit 4, mittels der eine Gaskonzentration erfasst wird. Die

Erfassungseinheit 4 ist mit der Auswerteeinheit 5 verbunden, die erfasste Signale auswertet und bei Überschreiten zumindest einer der hinterlegten Schwellwerte S^ S ₂ die entsprechende Maßnahme mittels eines erzeugten Steuersignals einleitet. Die

Vorrichtung gemäß Figur 2 umfasst keine Bindemittelfreisetzungseinheit 6, so dass die Batterie 1 bei entsprechend erfasster Gaskonzentration besonders bevorzugt

automatisch abgeschaltet wird.

Figur 3 zeigt eine Draufsicht von sechs seriell miteinander verschalteten

Batterieeinzelzellen 2, wobei jeweils ein Pol 8 negativer Polarität mit einem Pol 8 positiver Polarität einer weiteren Batterieeinzelzelle 2 verbunden ist.

An zwei randseitig nebeneinander angeordneten Batterieeinzelzellen 2 ist jeweils ein serieller Anschluss 12 einer Polarität zum Abgreifen der erzeugten Spannung

angeordnet, wobei an den seriellen Anschlüssen 12 ein elektrischer Verbraucher 13 angeordnet ist und somit mit elektrischer Energie versorgt wird. Auf dem Zelldeckel 2.2 einer jeweiligen Batterieeinzelzelle 2 ist eine Erfassungseinheit 4 in Form eines Metalloxidsensors angeordnet. Die Erfassungseinheiten 4 der

Batterieeinzelzellen 2 sind vorzugsweise über einen Datenbus mit der Auswerteeinheit 5 verbunden. Dabei können die Erfassungseinheiten 4 auf dem Zelldeckel 2.2 zusätzlich oder alternativ zu den an der Oberseite des Batteriegehäuses 3 angeordneten

Erfassungseinheiten 4 vorgesehen sein.

Figur 4 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt eines Zellkopfes der Batterieeinzelzelle 2 mit Erfassungseinheit 4.

In den Zelldeckel 2.2 ist eine Öffnung eingebracht, in welcher die Erfassungseinheit 4 in Form eines Metalloxidsensors angeordnet ist. Eine Detektionsfläche der

Erfassungseinheit 4 befindet sich dabei innerhalb des Zellgehäuses 2.1 , wobei die Detektionsfläche in einen Freiraum 14 zum Ausgleich eines Überdrucks hineinragt.

Beispielsweise entsteht der Überdruck in der Batterieeinzelzelle 2 aufgrund einer in dem Zellgehäuse 2.1 bei Laden und Entladen der Batterieeinzelzelle 2 entstehenden Wärme. Zusätzlich kann ein Überdruckventil am Zelldeckel 2.2 angeordnet sein, welches strömungstechnisch sowohl mit dem Freiraum 14 als auch mit einer Umgebung der Batterieeinzelzelle 2 verbunden ist. Reicht der Freiraum 14 zum Ausgleich des in dem Zellgehäuse 2.1 vorherrschenden Überdrucks nicht aus, d. h. erhöht sich der Überdruck für das Zellgehäuse 2.1 unzulässig, öffnet sich das Überdruckventil, so dass der

Überdruck abgebaut wird.

Darüber hinaus befinden sich im Zellkopf der Batterieeinzelzelle 2 Abstandselemente 15, welche beispielsweise bei einer Deformation des Zellgehäuses 2.1 verhindern, dass der Elektrodenwickel mit dem Zelldeckel 2.2 kontaktiert. Treten Zelldeckel 2.2 und

Elektrodenwickel in Kontakt, so kann ein Kurzschluss innerhalb des Zellgehäuses 2.1 auftreten. Darüber hinaus dienen die Abstandselemente 15 dazu, dass ein Volumen des Freiraumes 14 zwischen dem Elektrodenwickel und dem Zelldeckel 2.2 vorgegeben ist.

Kann der in dem Zellgehäuse 2.1 vorherrschende Überdruck mittels des Freiraumes 14 und mittels des Überdruckventils nicht abgebaut werden, besteht die Gefahr, dass die Batterieeinzelzelle 2 birst, also das Zellgehäuse 2.1 plötzlich versagt. Beispielsweise kann das Zellgehäuse 2.1 dabei aufgrund des vorherrschenden Überdrucks zerreißen. Um zu vermeiden, dass das Zellgehäuse 2.1 unkontrolliert birst, ist die Berstöffnung 2.3 vorgesehen. Die Berstöffnung 2.3 ist mit dem Verschlusselement 11 , z. B. einer

Membran, verschlossen, wobei das Verschlusselement 11 derart ausgebildet ist, dass sich dieses bei einem bestimmten im Zellgehäuse 2.1 auftretenden Druck öffnet, so dass der Überdruck abgebaut wird, wie in Figur 5 näher dargestellt ist.

Die Erfassungseinheit 4 ist mit einer Steuereinheit 16 verbunden, welcher erfasste Signale zuführbar sind.

Die Detektionsfläche der Erfassungseinheit 4 ragt in den Freiraum 14 hinein, so dass eine sich in dem Freiraum 14 befindende Gaskonzentration erfasst wird. Dabei werden Stickoxide, Stickstoffmonoxid, Kohlenstoffmonoxid und/oder Kohlestoffdioxid als

Elektrolyt-Zersetzungssubstanzen von der Erfassungseinheit 4 erfasst. Die erfassten Signale werden der Steuereinheit 16 zugeführt und ausgewertet. Beispielsweise sind in der Steuereinheit 16 Schwellwerte hinterlegt, welche mit einem jeweiligen Anteil eines Gases in der erfassten Gaskonzentration verglichen werden. Anhand des Vergleiches wird ein Qualitätszustand der Batterieeinzelzelle 2 ermittelt. Zusätzlich oder alternativ kann auch ein Alterungszustand der Batterieeinzelzelle 2 anhand der erfassten

Gaskonzentration ermittelt werden.

Die Kenntnis über den Qualitätszustand und/oder den Alterungszustand der

Batterieeinzelzelle 2 stellt einen wichtigen Faktor z. B. bei einem Tausch, bei einer stofflichen Verwertung und bei einer Entsorgung der Batterieeinzelzelle 2 dar.

Figur 5 zeigt einen Bodenbereich einer Batterieeinzelzelle 2 mit geöffneter

Berstöffnung 2.3. Elektrolyt 10 tritt durch die Berstöffnung 2.3 in Bezug auf das

Zellgehäuse 2.1 nach außen, wobei das mittels der Bindemittelfreisetzungseinheit 6 freigesetzte Bindemittel 9 das Elektrolyt 10 bindet. Bezugszeichenliste

1 Batterie

2 Batterieeinzelzelle

2.1 Zellgehäuse

2.2 Zelldeckel

2.3 Berstöffnung

3 Batteriegehäuse

4 Erfassungseinheit

5 Auswerteeinheit

6 Bindemittelfreisetzungseinheit

6.1 Druckbehälter

6.2 Freisetzungsmechanismus

6.3 Ventil

7 undichte Batterieeinzelzelle

8 Pol

9 Bindemittel

10 Elektrolyt

11 Verschlusselement

12 serieller Anschluss

13 elektrischer Verbraucher

14 Freiraum

15 Abstandselement

16 Steuereinheit

Si erster Schwellwert

s ₂ zweiter Schwellwert

s ₃ dritter Schwellwert