Schutzvorrichtung für eine Testanlage Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Schutzvorrichtung für eine Testanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine derartige Schutzvorrichtung für eine Testanlage ist aus der nicht vorveröffentlichten DE 102008042135 A1 bekannt. Batterien werden beispielweise im Rahmen ihrer Entwicklung und Produktion hinsichtlich ihrer Funktion, als auch hinsichtlich ihrer Belastungsgrenzen überprüft. Dabei kann sich jedoch ein erhebliches Gefahrenpotential ergeben. Insbesondere bei übermäßiger Beladung oder Entladung oder auch bei sonstigen äußeren Umwelteinflüssen, wie zum Beispiel einem Temperaturanstieg, können bei Reaktionen zwischen den vorhandenen Batteriematerialien (Kathode, Anode, Elektrolyt) gasförmige Spaltprodukte entstehen, welche zu einem Druckanstieg führen können. Ferner können exotherme Reaktionen eine weitere Wärmezufuhr nach sich ziehen. Infolgedessen kann die Batterie durch eine Explosion zerstört werden. Hierdurch können Arbeiten an

Batterieprüfständen gefährlich sein. Gerade der stetig zunehmende Einsatz von Lithium-Ionen-Batterien erfordert sichere und zuverlässige Schutzvorrichtungen, die sich möglichst kostengünstig und mit leicht beschaffbaren Kühlmitteln betreiben lassen sollen.

Offenbarung der Erfindung

Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Auf- gäbe zugrunde, eine Schutzvorrichtung für eine Testanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass sich diese relativ wirtschaftlich günstig und einfach herstellen und betreiben lässt. Diese Aufgabe wird bei einer Schutzvorrichtung für eine Testanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Der Erfindung liegt dabei die Idee zugrunde, als Kühlmittel Kohlendioxid zu verwenden. Kohlendioxid ist ein gängiges Kühlmittel in der Industrie und somit leicht und zu relativ geringen Kosten beschaffbar. Um zu verhindern, dass das

Kohlendioxid beim Kühlen unter seine Sublimationstemperatur von -78,5°C gerät, ist es jedoch erforderlich, entsprechend Vorsorge zu treffen. Dies wird erfindungsgemäß durch eine Absaugeinrichtung realisiert, die im Schadensfall einen Durchgang zur Prüfkammer bildet und Gase aus der Prüfkammer absaugt. Damit lässt sich verhindern, dass in der Prüfkammer die angesprochene Sublimationstemperatur unterschritten wird und gleichzeitig werden die durch das Kohlendioxid verdünnten Schadgase abgeleitet.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung für eine Testanlage ergeben sich aus den Unteransprüchen. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen. Um eine Personengefährdung zu vermeiden, welche beispielsweise dann auftritt, wenn sich eine Person in der Prüfkammer befindet, während gleichzeitig das Kohlendioxid in die Prüfkammer eingeleitet wird, wird in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, dass die Prüfkammer ein insbesondere als Prüfkammertür ausgebildetes Öffnungselement aufweist, das in Wirkverbin- düng mit einer Steuereinrichtung oder einem Steuerventil für die Sprüheinrichtung angeordnet ist, derart, dass bei geöffnetem Öffnungselement das Einbringen von Kohlendioxid in die Prüfkammer unterbunden ist.

Insbesondere kann es dabei vorgesehen sein, dass das Stoppen der Sprühein- richtung ab einer bestimmten in die Prüfkammer bereits eingebrachten Kühlmittelmenge, beispielsweise ab 6 kg, erfolgt. Die Beschränkung auf eine bestimmte Kühlmittelmenge erfolgt dabei insbesondere aus gesetzlichen Vorschriften. Jedoch kann es vorteilhaft sein, die gesetzlich maximal zulässige Kühlmittelmenge auszuschöpfen, damit ein maximaler Kühleffekt erzielt wird, bis die Kühlmittelzu- fuhr unterbunden wird. Darüber hinaus kann es vorgesehen sein, dass das Öffnungselement mittels einer Kontrolleinrichtung überwacht wird und, dass bei Anwesenheit von Personen in der Prüfkammer die Ausbringung von Kühlmittel aus dem Kühlmittelspeicher und der Betrieb der Festanlage unterbunden sind.

Eine konstruktiv einfache Umsetzung einer Abführeinrichtung lässt sich erzielen, wenn die Abführeinrichtung als Abzugskamin ausgebildet ist, in dem ein Verschließelement angeordnet ist. Durch die Verwendung eines Verschließelements lassen sich beim Normalbetrieb der Testanlage, bei der diese insbesondere als Temperaturkammer ausgebildet ist, die Wärmeverluste aus der Temperaturkammer vermindern.

Insbesondere vorteilhaft ist es, wenn das Verschließelement als Berstscheibe ausgebildet ist. Derartige Berstscheiben sind zertifizierbar auf bestimmte Über- drücke und daher lässt sich eine besonders hohe Prozesssicherheit der Testanlage erzielen.

Zur Erfassung des Schadensfalles an den zu testenden Objekten eignen sich insbesondere Gasdetektoren, insbesondere Kohlenwasserstoffsensoren oder Kohlenmonoxidsensoren bzw. Temperatursensoren.

Um den Betriebszustand der Schutzvorrichtung überwachen zu können, ist es darüber hinaus in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der Füllstand des Kühlmittelspeichers mittels einer insbesondere als Wiegeeinrichtung ausgebildeten Überwachungseinrichtung erfasst und der

Steuereinrichtung als Eingangssignal zugeführt wird.

Besonders große Mengen an Kohlendioxid auf relativ engem Raum lassen sich speichern, wenn das Kohlendioxid in dem Kühlmittelspeicher in flüssiger Form gespeichert ist. Dadurch lassen sich herkömmlich verwendete Kohlendioxidgasflaschen verwenden.

Besonders bevorzugt ist es, die Schutzvorrichtung bei einem Batterietest zum Testen von Lithium-Ionen-Batterien zu verwenden. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Diese zeigt in der einzigen Figur eine vereinfachte Darstellung einer erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung für eine Testanlage im Längsschnitt. In der Figur ist eine Schutzvorrichtung 10 für eine Testanlage 1 1 dargestellt. Die

Testanlage 11 ist als Prüfkammer 12 mit einem Gehäuse 13 ausgebildet. Hierbei ist die Prüfkammer 12 insbesondere als Temperaturkammer ausgebildet, wobei das Gehäuse 13 über eine Prüfkammertür 14 betreten bzw. verlassen werden kann.

Im Inneren der Prüfkammer 12 ist eine Prüfeinrichtung 15 angeordnet. Die Prüfeinrichtung 15 ist beispielhaft zum Testen von fünf im Schadensfall zu kühlenden Objekten, insbesondere von Lithium-Ionen-Batterien 1 ausgebildet. In den Deckenbereich des Gehäuses 13 mündet ein Abzugskamin 16, der einen Durch- gang 18 zur Prüfkammer 12 aufweist. Der Durchgang 18 ist mittels eines Verschließelementes 19, welches insbesondere als Berstscheibe 20 ausgebildet ist, im Normalbetrieb der Testanlage 11 verschlossen.

Die Prüfkammer 12 wirkt mit einer Steuereinrichtung 22 zusammen. Die Steuer- einrichtung 22 umfasst beispielsweise einen oder mehrere Sensoren 23, die den

Innenraum des Gehäuses 13 überwachen. Hierbei ist der Sensor 23 insbesondere als Kohlenwasserstoffsensor oder als Kohlenmonoxidsensor bzw. als Temperatursensor ausgebildet. Die entsprechenden Signale des Sensors 23 werden hierbei der Steuereinrichtung 22 als Eingangssignale zugeführt.

Die Schutzvorrichtung 10 umfasst weiterhin einen Kühlmittelspeicher 24 als Teil einer Kühleinrichtung in Form einer Flasche bzw. Kartusche. Der Kühlmittelspeicher 24 dient der Speicherung eines Kühlmittels in Form von Kohlendioxid 5. Das Kohlendioxid 5 ist innerhalb des Kühlmittelspeichers 24 in flüssiger Form, d.h. unter hohem Druck stehend, gespeichert. Mittels eines Tauchrohres 25 lässt sich das Kohlendioxid 5 aus dem Kühlmittelspeicher 24 entnehmen. Am Ende des Tauchrohres 25 ist ein Ventil 26 angeordnet, welches über eine Zuführleitung 27 im Deckenbereich des Gehäuses 13 mündet, und dort beispielsweise mittels einer oder mehrerer Düsen das zunächst noch flüssige Kohlendioxid 5 in die Prüfkammer 12 einleitet, wobei es dort aufgrund des Druckabbaus gasförmig austritt.

Das Ventil 26 ist insbesondere als elektromagnetisch betätigbares Ventil 26 ausgebildet und über eine Steuerleitung 28 von der Steuereinrichtung 22 ansteuer- bar. Weiterhin ist das Ventil 26 über eine weitere Steuerleitung 29 mit einer Türverriegelungseinrichtung 30 gekoppelt. Die Türverriegelungseinrichtung 30 ist in Wirkverbindung mit einer mit der Prüfkammertür 14 verbundenen mechanischen Auslösesperre 31 angeordnet. Weiterhin ist beispielsweise eine Wiegeeinrichtung 33 vorgesehen, die das Gewicht des Kühlmittelspeichers 24 und somit den Füllstand erfasst und über eine Leitung 34 der Steuereinrichtung 22 als Eingangsgröße zuführt.

Die soweit beschriebene Schutzvorrichtung 10 für eine Testanlage 1 1 arbeitet wie folgt: Im Normalbetrieb der Testanlage 11 , bei der in der Prüfeinrichtung 15

Lithium-Ionen-Batterien 1 getestet werden, und bei dem sich keine Personen in der Prüfkammer 12 befinden, ist die Schutzvorrichtung 10 aktiviert. Das hat zur Folge, dass ein Schadensfall, welcher über den wenigstens einen Sensor 23 erkannt wird, der Steuereinrichtung 22 als entsprechendes Signal zugeführt wird. Die Steuereinrichtung 22 steuert daraufhin das Ventil 26 an bzw. öffnet dieses, so dass über das Tauchrohr 25 unter hohem Druck stehendes Kohlendioxid 5 in das Gehäuse 13 der Prüfkammer 12 eingeleitet wird. Dabei ändert sich der Aggregatszustand des Kohlendioxids 5 durch den plötzlichen Druckabfall beim Einleiten in die Prüfkammer 13, so dass das Kohlendioxid 5 gasförmig austritt.

Durch das gasförmige Kohlendioxid 5 lassen sich die beim Schadensfall emittierenden Schadgase der Lithium-Ionen-Batterien 1 binden. Weiterhin ist durch den Schadensfall, welcher sich typischerweise durch eine plötzlichen Druckanstieg in der Prüfkammer 12 auszeichnet, das Verschließelement 19 bzw. die Berstscheibe 20 gebrochen, so dass der Durchgang 18 zum Abzugskamin 16 offen ist. Hierdurch wird das in die Prüfkammer 12 eingeleitete Kohlendioxid 5, zusammen mit den durch das Kohlendioxid 5 gebundenen Schadgasen, aus der Prüfkam- mer 12 ausgeleitet. Wesentlich dabei ist, dass durch die Ausleitung des Kohlendioxids 5 aus der Prüfkammer 12 die Temperatur in der Prüfkammer 12 nicht unter ihren Sublimationspunkt des Kohlendioxids 5 von -76,5° C fällt, so dass ein Aggregatwechsel des Kohlendioxids 5 von gasförmigem in festen Zustand nicht stattfindet.

Insbesondere ist vorgesehen, dass bei einem typischen Schadensfalls in die Prüfkammer 12 größere Mengen von Kohlendioxid 5, beispielsweise mehr als 10 kg, in die Prüfkammer 12 eingeleitet werden.

Sollte während des Schadensfalls die Prüfkammertür 14 geöffnet werden, so wird dies mittels der mechanischen Auslösesperre 31 und der Türverriegelungseinrichtung 30 erkannt. Hierbei wird über die weitere Steuerleitung 29 das Ventil 26 geschlossen, so dass die Zufuhr von Kohlendioxid 5 in die Prüfkammer 12 un- terbunden wird. Hierbei kann es jedoch vorgesehen sein, dass diese Unterbindung der Zufuhr von Kohlendioxid 5 erst ab einer bestimmten, insbesondere durch gesetzliche Vorschriften definierten Menge, beispielsweise ab 6 kg erfolgt.

Ferner wird über die weitere Steuerleitung 29 auch der Fall erkannt, wenn wäh- rend des normalen Testbetriebs, bei dem kein Schadensfall an den Lithium-

Ionen-Batterien 1 auftritt, Personen in die Prüfkammer 12 gelangen. Auch hierbei wird über die weitere Steuerleitung 29 das Ventil 26 geschlossen, so dass ein Eintritt von Kohlendioxid 5 in die Prüfkammer 12 unmöglich gemacht wird.