Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und System zur Dichtheitsprüfung eines Batteriegehäuses.

Stand der Technik

Bei der Produktion von Antriebsbatterien für Kraftfahrzeuge ist es häufig erforderlich, die zugehörigen Batteriegehäuse auf Dichtigkeit zu prüfen, um beispielsweise ein Austreten oder auch ein Eindringen von Medien sicher verhindern zu können. Dabei erfolgt die Dichtigkeitsprüfung in der Regel erst, wenn das Batteriegehäuse bereits verschlossen ist. Zudem kann das fertig aufgebaute Batteriegehäuse verschiedene Dichtungsmaterialien, Dichtungsgeometrien und Dichtungsarten aufweisen. Diese Umstände können dazu führen, dass ein Prüfverfahren nicht für alle möglichen Leckagearten geeignet ist. Zudem ist es grundsätzlich wünschenswert, solche Dichtigkeitsprüfungen besonders schnell und gleichzeitig zuverlässig durchführen zu können.

Beschreibung der Erfindung

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine möglichst zuverlässige und effiziente Dichtheitsprüfung bei einem Batteriegehäuse zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere mögliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren offenbart.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Dichtheitsprüfung eines Batteriegehäuses werden folgende Schritte durchgeführt: Durchführen einer Grobprüfung hinsichtlich der Dichtheit des Batteriegehäuses, bei der eine Gesamtleckage des Gases ermittelt wird, indem gemessen wird, wie viel des Gases das Batteriegehäuse insgesamt passiert; in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Grobprüfung: Vorgeben zumindest eines Parameters für eine Feinprüfung hinsichtlich der Dichtheit des Batteriegehäuses zum Lokalisieren von Leckagen am Batteriegehäuse; Durchführen der Feinprüfung zur Ortung wenigstens einer Leckage am Batteriegehäuse, bei der zumindest an einem vorgegebenem Bereich des Batteriegehäuses mithilfe einer Sensoreinrichtung gemäß des zumindest einen vorgegebenen Parameters überprüft wird, wo in dem Bereich das Gas das Batteriegehäuse passiert.

Bei dem Batteriegehäuse kann es sich insbesondere um ein Batteriegehäuse für eine Traktionsbatterie eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs handeln. Es kann sich aber auch um andere Arten von Batteriegehäusen handeln. Die Grobprüfung kann auch als Grobdichtheitsprüfung verstanden werden. Die Grobprüfung kann beispielsweise in Form einer Druckprüfung, einer Differenzdruckprüfung oder auch in Form einer Masseflussprüfung durchgeführt werden. Bei der Grobprüfung wird also besagte Gesamtleckage ermittelt. Dies bedeutet, es wird überprüft, ob und wie undicht das Batteriegehäuse ist. Dabei geht es noch nicht um die Lokalisierung einer eventuell undichten Stelle des Batteriegehäuses. Bei der Grobprüfung wird zunächst lediglich ermittelt, wie viel Gas das Batteriegehäuse insgesamt passiert. Während des Verfahrens kann es insbesondere vorgesehen sein, dass das Batteriegehäuse geschlossen ist.

In Abhängigkeit von dem Ergebnis der Grobprüfung wird zumindest ein Parameter für eine Feinprüfung hinsichtlich der Dichtheit des Batteriegehäuses zum Lokalisieren von Leckagen am Batteriegehäuse vorgegeben. Für die Durchführung der Feinprüfung können beispielsweise Standardwerte hinterlegt sein. Wird zum Beispiel im Zuge der Grobprüfung ermittelt, dass kein Grobleck besteht, so kann es im Zuge des Verfahrens auch vorgesehen sein, dass diese Standardwerte einfach unverändert beibehalten werden. Wird hingegen ein Grobleck ermittelt im Rahmen der Grobprüfung, so kann es dann vorgesehen sein, diese Standardwerte oder zumindest einen Standardwert bzw. Parameter hinsichtlich der Feinprüfung in Abhängigkeit von der Grobprüfung anzupassen. Beispielsweise kann es vorgesehen sein, dass ab ca. 10 ^-5 mbar * l/s von einem Grobleck ausgegangen wird. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass andere Werte vorgegeben werden, ab welchen von einem Grobleck ausgegangen wird, wie beispielsweise 10 ^-2 oder 10' ³ mbar * l/s. Im Anschluss an die Grobprüfung wird besagte Feinprüfung zur Ortung wenigstens einer Leckage am Batteriegehäuse durchgeführt, wobei zumindest an einem vorgegebenen Bereich des Batteriegehäuses mittels einer Sensoreinrichtung, welche auch als Schnüffelspitze bezeichnet werden kann, gemäß des zumindest einen vorgegebenen Parameters überprüft wird, wo in dem Bereich das Gas das Batteriegehäuse, insbesondere das geschlossene Batteriegehäuse, passiert. Bei der Feinprüfung geht es also um die konkrete Ortung einer undichten Stelle, also der besagten Leckage. Indem der wenigstens eine Parameter für die Feinprüfung in Abhängigkeit vom Ergebnis der Grobprüfung vorgegeben wird, kann die Feinprüfung einerseits besonders effizient und zudem andererseits noch gleichzeitig besonders zuverlässig durchgeführt werden. Der Erfindung liegt unter anderem die Erkenntnis zugrunde, dass es für die Feinprüfung durchaus einen Unterschied macht, ob im Zuge der Grobprüfung eine eher große oder eher kleine Gesamtleckage ermittelt worden ist. Die Feinprüfung wird im Sinne der Erfindung also so parametrisiert, dass sie in Abhängigkeit von der im Zuge der Grobprüfung ermittelten Gesamtleckage einerseits besonders schnell und andererseits immer noch sehr zuverlässig erfolgen kann.

Im Zuge der Feinprüfung wird also besagte Leckage, sofern vorhanden, geortet. Die Leckage kann auch als Leck bezeichnet werden, zum Beispiel in Form einer Undichtigkeit, Öffnung, in Form eines Spalts, eines Lochs oder Ähnlichem, durch den zum Beispiel Luft oder andere Medien ins Batteriegehäuse oder aus diesem heraus gelangen können. Für die Feinprüfung wird wie erwähnt zumindest der eine Bereich vorgegeben, welcher mittels der Sensoreinrichtung, insbesondere mittels einer Schnüffelspitze, überprüft wird. Dieser Bereich kann beispielsweise Schweißnähte, Stoßstellen, Schraubstellen oder auch andere Verbindungsstellen umfassen, bei denen es vorkommen kann, dass Undichtigkeiten, also Leckagen, auftreten. Das erfindungsgemäße Verfahren sieht also eine kombinierte Grobprüfung und Feinprüfung vor, um besagte Batteriegehäuse auf Dichtigkeit zu überprüfen. Durch die Abstimmung bzw. passende Parametrisierung der Feinprüfung auf das Ergebnis der Grobprüfung kann die Dichtheitsprüfung beim Batteriegehäuse besonders zuverlässig und dennoch schnell erfolgen.

Eine mögliche Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass eine Verfahrgeschwindigkeit der Sensoreinrichtung entlang des bei der Feinprüfung zu untersuchenden Bereichs des Batteriegehäuses umso größer vorgegeben wird, je größer die ermittelte Gesamtleckage ist. In analoger Weise kann es auch vorgesehen sein, dass die Verfahrgeschwindigkeit der Sensoreinrichtung entlang des bei der Feinprüfung zu untersuchenden Bereichs des Batteriegehäuses umso kleiner vorgegeben wird, je kleiner die ermittelte Gesamtleckage im Zuge der Grobprüfung ausfällt. Wird also beispielweise ein Grobleck detektiert, so kann für die Feinprüfung, welche auch als Schnüffelprüfung bezeichnet werden kann, die Verfahrgeschwindigkeit der Schnüffelspitze deutlich erhöht werden, um den Ort der Grobleckage zu lokalisieren. Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, dass durch ein Grobleck ausreichend viel von dem Gas aus dem Batteriegehäuse austritt, welches auch bei einer relativ hohen Verfahrgeschwindigkeit der Schnüffelspitze bzw. ganz allgemein der Sensoreinrichtung detektiert werden kann. Dadurch kann eine besonders schnelle Lokalisierung eines eventuell vorhandenen Groblecks erfolgen, infolgedessen weniger Gas in das Batteriegehäuse nachgefüllt werden und eventuell auch früher aus dem Batteriegehäuse abgesaugt werden kann, infolgedessen eine Messumgebung wesentlich geringer mit dem Gas konterminiert wird.

Eine weitere mögliche Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass ein Abstand der Sensoreinrichtung von dem bei der Feinprüfung zu untersuchenden Bereich des Batteriegehäuses umso größer vorgegeben wird, je größer die ermittelte Gesamtleckage ist. In analoger Weise kann es auch vorgesehen sein, dass der Abstand der Sensoreinrichtung von dem bei der Feinprüfung zu untersuchenden Bereich des Batteriegehäuses umso kleiner vorgegeben wird, je kleiner die ermittelte Gesamtleckage im Zuge der Grobprüfung ausfällt. Wird der Abstand zwischen der Sensoreinrichtung, insbesondere in Form der besagten Schnüffelspitze, und dem zu untersuchenden Bereich des Batteriegehäuses relativ groß gewählt, so kann ausgeschlossen bzw. relativ sicher verhindert werden, dass die Sensoreinrichtung im Zuge der Feinprüfung mit dem Batteriegehäuse kollidiert. Das Batteriegehäuse kann im zu untersuchenden Bereich unterschiedlichste Formen, Vorsprünge und dergleichen aufweisen, welche eine kollisionsfreie Überprüfung des Batteriegehäuses mit der Sensoreinrichtung erschweren können. Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, dass beispielsweise im Falle einer hohen Gesamtleckage davon ausgegangen werden kann, dass auch bei einem größeren Abstand der Sensoreinrichtung von dem bei der Feinprüfung zu untersuchenden Bereich des Batteriegehäuses dennoch eine zuverlässige Lokalisierung von Leckagen erfolgen kann. Der Abstand der Sensoreinrichtung wird also unter Berücksichtigung der bei der Grobprüfung ermittelten Gesamtleckage angepasst. Eine weitere mögliche Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Gas ein Prüfgas, beispielsweise in Form von Helium, Formiergas, Kältemittel oder dergleichen, umfasst, wobei die Sensoreinrichtung dazu ausgelegt ist, das Prüfgas zu detektieren. Die Sensoreinrichtung kann beispielsweise ein Gasdetektor, ein Massenspektrometer oder dergleichen aufweisen. Das Prüfgas kann besonders zuverlässig im Zuge der Feinprüfung detektiert werden, sodass im Zuge der Feinprüfung besonders zuverlässig eventuell vorhandene Leckagen, also undichte Stellen, ausgemacht werden können.

Eine weitere mögliche Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass bezogen auf das Gesamtvolumen des Batteriegehäuses 5 bis 20 % an Prüfgas verwendet wird. Es wird also eine relativ geringe Prüfgaskonzentration verwendet, welche jedoch aufgrund der Verfahrensführung dennoch ausreichend ist, zuverlässig im Zuge der Feinprüfung eventuell vorhandene Leckagen, also undichte Stellen, am Batteriegehäuse zu ermitteln.

Eine weitere mögliche Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Gas im Vergleich zur Umgebung temperiert wird, wobei die Sensoreinrichtung einen Temperatursensor umfasst. Das Gas kann beispielsweise heruntergekühlt oder auch erwärmt werden, bevor es im Zuge der Grobprüfung und anschließenden Feinprüfung zur Dichtheitsprüfung verwendet wird. Dadurch, dass das Gas im Vergleich zur Umgebung, also Prüfumgebung, in der das Batteriegehäuse angeordnet ist, temperiert wird, und bevor die eigentliche Grobprüfung und Feinprüfung durchgeführt wird, kann das temperierte Gas besonders zuverlässig detektiert werden, um im Zuge der Feinprüfung eventuell vorhandene Undichtigkeiten zu finden.

In weiterer möglicher Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass je größer das Gesamtvolumen des Batteriegehäuses ist, die Temperaturdifferenz zwischen dem Gas und der Umgebung umso größer gewählt wird. Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, dass die für eine zuverlässige Dichtigkeitsprüfung erforderliche Temperaturdifferenz abhängig von der Größe des zu prüfenden Volumens ist. Eine zu schnelle Angleichung der Temperatur des temperierten Gases an die Umgebungstemperatur soll nämlich nicht erfolgen, damit insbesondere im Zuge der Feinprüfung das temperierte Gas besonders einfach aufgefunden werden kann, um undichte Stellen zu lokalisieren.

Eine weitere mögliche Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Temperaturdifferenz zwischen dem Gas und der Umgebung umso kleiner gewählt wird, je größer der Prüfdruck ist, mit dem das Batteriegehäuse durch das Gas mit Druck beaufschlagt wird. Der Erfindung liegt in diesem Zusammenhang die Erkenntnis zugrunde, dass der Effekt der Abkühlung des Gases durch Entspannung druckabhängig ist. Durch Anpassung der Temperaturdifferenz zwischen dem Gas und der Umgebung in Abhängigkeit vom Prüfdruck kann sichergestellt werden, dass insbesondere im Zuge der Feinprüfung die Temperaturdifferenz zwischen dem Gas und der Umgebung noch groß genug ist, um eventuell vorhandene undichte Stellen am Batteriegehäuse besonders zuverlässig ermitteln zu können.

Eine weitere mögliche Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Batteriegehäuse vor der Grobprüfung nicht evakuiert wird. Dies ist dadurch möglich, dass das Gas ein Prüfgas umfasst und/oder im Vergleich zur Umgebung entsprechend stark temperiert wird. Durch Wegfall der Evakuierung vor der Grobprüfung entfällt ein Schritt, der ansonsten bei Dichtigkeitsprüfungen von Batteriegehäusen erforderlich sein kannd. Dadurch kann das Verfahren besonders einfach und auch aufwandsärmer durchgeführt werden.

Das erfindungsgemäße System zur Dichtheitsprüfung eines Batteriegehäuses ist dazu ausgelegt, das erfindungsgemäße Verfahren oder mögliche Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Das System umfasst insbesondere Mittel, die dazu ausgelegt sind, das Verfahren durchzuführen. Insbesondere kann das System eine Prüfeinrichtung zur Durchführung der Grobprüfung, besagte Sensoreinrichtung zur Durchführung der Feinprüfung und eine Steuereinrichtung aufweisen, welche dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Grobprüfung zumindest einen Parameter für die Feinprüfung vorzugeben.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung können sich aus der nachfolgenden Beschreibung möglicher Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung ergeben. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung und/oder in den Figuren allein gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Kurze Figurenbeschreibung

Die Zeichnung zeigt in der einzigen Figur (Fig. 1) eine schematisierte Darstellung eines Batteriegehäuses, welches einer Dichtheitsprüfung unterzogen wird. In Fig. 1 ist ein Batteriegehäuse 10 stark schematisiert dargestellt. Bei dem Batteriegehäuse 10 kann es sich beispielsweise um ein Gehäuse für eine Traktionsbatterie eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs handeln. Es kann sich bei dem Batteriegehäuse 10 aber auch um beliebige andere Batteriegehäuse handeln. Zudem ist ein System 12 schematisch angedeutet, das zur Dichtheitsprüfung des Batteriegehäuses 10 ausgelegt ist. Das System 12 umfasst eine Prüfeinrichtung 14 zum Durchführen einer Grobprüfung, eine Sensoreinrichtung 16, welche eine Schnüffelspitze sein oder eine solche umfassen kann, zur Durchführung einer Feinprüfung und eine Steuereinrichtung 18, welche dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit von einem Ergebnis einer Grobprüfung zumindest einen Parameter für die Feinprüfung vorzugeben bzw. zu verändern. Nachfolgend wird ein Verfahren zur Dichtheitsprüfung des Batteriegehäuses 10 näher erläutert.

Zunächst wird mittels der Prüfeinrichtung 14 besagte Grobprüfung hinsichtlich der Dichtheit des Batteriegehäuses 10 vorgenommen. Dabei wird eine Gesamtleckage eines beispielsweise in das Batteriegehäuse 10 eingeleiteten Gases ermittelt, indem gemessen wird, wie viel des Gases das geschlossene Batteriegehäuse 10 insgesamt passiert, beispielsweise wieder nach außen hin verlässt. In Abhängigkeit von dem Ergebnis der Grobprüfung gibt die Steuereinrichtung 18 zumindest einen Parameter für die Feinprüfung hinsichtlich der Dichtheit des Batteriegehäuses 10 zum Lokalisieren von eventuell vorhandenen Leckagen, also Undichtigkeiten, am Batteriegehäuse 10 vor. Anschließend wird die Feinprüfung mittels der Sensoreinrichtung 16 durchgeführt. Im Zuge der Feinprüfung geht es darum, wenigstens eine Leckage, also undichte Stelle, am Batteriegehäuse 10 zu orten. Bei der Feinprüfung wird die Sensoreinrichtung 16, bei der es sich beispielsweise um eine Schnüffelspitze handeln kann, gemäß des zuvor zumindest einen vorgegebenen Parameters an einem zu überprüfenden Bereich 20 vorbeigeführt, an dem mit Leckagen, also undichten Stellen, gerechnet werden könnte. Bei besagten Leckagen kann es sich ganz allgemein um Undichtigkeiten, Öffnungen, Spalte, Löcher oder dergleichen handeln, durch welche zum Beispiel Luft ins Batteriegehäuse 10 hinein oder aus diesem heraus gelangen kann. Der im Zuge der Feinprüfung zu überprüfende Bereich 20 kann beispielsweise Schweißnähte, Stoßstellen, Schraubstellen oder andere Verbindungsstellen aufweisen. Insbesondere an solchen Stellen kann damit gerechnet werden, dass dort Undichtigkeiten auftreten können. Zum Beispiel kann eine Verfahrgeschwindigkeit v der Sensoreinrichtung 16 entlang des bei der Feinprüfung zu untersuchenden Bereichs 20 des Batteriegehäuses 10 umso größer vorgegeben werden, je größer die ermittelte Gesamtleckage im Zuge der Grobprüfung ausfällt. Umgekehrt kann die Verfahrgeschwindigkeit v auch umso kleiner vorgegeben werden, je kleiner die ermittelte Gesamtleckage ist.

Zudem kann es auch vorgesehen sein, dass ein Abstand h der Sensoreinrichtung 16 von dem bei der Feinprüfung zu untersuchenden Bereich 20 umso größer vorgegeben wird, je größer die ermittelte Gesamtleckage ist und umgekehrt.

Bei dem verwendeten Gas kann es sich beispielsweise um ein Prüfgas, Formiergas, Kältemittel oder dergleichen handeln. In dem Fall ist die Sensoreinrichtung 16 dazu ausgelegt, besagtes Prüfgas zu detektieren. Die Sensoreinrichtung 16 kann dafür beispielsweise einen Gasdetektor, ein Massenspektrometer oder dergleichen aufweisen. Bezogen auf das Gesamtvolumen des Batteriegehäuses 10 kann es dabei vorgesehen sein, dass die Prüfgaskonzentration im Bereich von 5 bis 20 % liegt.

Bei dem verwendeten Gas kann es sich auch zum Beispiel um Umgebungsluft handeln, die im Vergleich zur Umgebung temperiert wird, wobei die Sensoreinrichtung 16 in dem Fall einen Temperatursensor aufweist. Das Gas, bei dem es sich in dem Fall insbesondere um Umgebungsluft handeln kann, kann beispielsweise vor der Grobprüfung entsprechend gekühlt oder erwärmt werden, dass die Temperaturdifferenz so groß ist, dass die Sensoreinrichtung 16 im Zuge der Feinprüfung beispielsweise aus dem Batteriegehäuse 10 dann im Bereich 20 austretende temperierte Luft noch zuverlässig erkennen kann, um eventuell vorhandene undichte Stellen zuverlässig zu lokalisieren.

Es kann vorgesehen sein, dass die Temperaturdifferenz zwischen dem verwendeten Gas, beispielsweise in Form von Umgebungsluft, und der Umgebung umso größer gewählt wird, je größer das Gesamtvolumen des Batteriegehäuses 10 ist. Dadurch kann sichergestellt werden, dass beispielsweise bei sehr großem Volumen des Batteriegehäuses 10 dennoch sichergestellt werden kann, dass das temperierte Gas lange genug eine entsprechend große Temperaturdifferenz aufweist, sodass im Zuge der Feinprüfung aufgrund des Temperaturunterschieds das verwendete Gas auch zuverlässig detektiert werden kann, um eventuell vorhandene Undichtigkeiten am Batteriegehäuse 10 zu ermitteln und zu lokalisieren. Auch kann es vorgesehen sein, dass die Temperaturdifferenz zwischen dem Gas und der Umgebung umso kleiner gewählt wird, je größer der Prüfdruck ist, mit dem das Batteriegehäuse 10 durch das Gas mit Druck beaufschlagt wird. Dadurch kann druckabhängig sichergestellt werden, dass die Temperaturdifferenz des Gases noch ausreicht, um es im Zuge der Feinprüfung auch zuverlässig detektieren zu können, um eventuell vorhandene Undichtigkeiten im Bereich 20 des Batteriegehäuses 10 mittels der Sensoreinrichtung 16 auch zuverlässig detektieren zu können. Darüber hinaus kann es auch vorgesehen sein, dass das Batteriegehäuse 10 vor der Grobprüfung überhaupt nicht evakuiert wird. Dies kann durch die Verwendung des Gases, das Prüfgas enthält, und/oder durch die Temperierung des Gases ermöglicht werden, die eine Evakuierung des Batteriegehäuses 10 vor der Grobprüfung nicht zwingend erforderlich macht.

Insgesamt ermöglicht das beschriebene Verfahren bzw. das System 12 eine besonders zuverlässige und schnelle Dichtheitsprüfung des Batteriegehäuses 10.

BEZUGSZEICHENLISTE

10 Batteriegehäuse 12 System

14 Prüfeinrichtung

16 Sensoreinrichtung

18 Steuereinrichtung

20 Bereich h Abstand v Verfahrgeschwindigkeit