用于测量能量电池的测量系统和方法与流程

本发明涉及根据权利要求1的前序部分所述的用于测量能量电池的测量系统以及根据权利要求5的前序部分所述的测量方法。

背景技术：

1、在制造能量电池或能量存储电池、尤其是电池组电池时，异物可能沉积在各个分层(阳极、隔板和阴极)之间，由这些层构建能量电池。这例如在压合时可能破坏隔板层，这可能导致各个电池的短路，并且从而可能使所述电池不能用。

2、能量电池、尤其是电池组电池通常由单电池的堆叠(stack)构成。因此，在堆叠单电池之前识别这样的短路是非常重要的，因为由于单个有缺陷的单电池，整个堆叠或电池组电池变得不能用。如果电阻明显偏离单电池的典型绝缘电阻，例如如果电阻小于预先给定的极限电阻，则可能例如存在短路。

3、为了进一步降低电池组制造的生产成本，尤其必须进一步提高生产速度。

技术实现思路

1、本发明所基于的任务是提供一种能够以更高的工艺安全性和工艺速度制造能量电池的测量系统和测量方法。

2、本发明利用独立权利要求的特征解决该问题。本发明的其他优选实施方式可以从从属权利要求以及所属的描述和附图中提取。

3、因此，为了解决该任务，提出一种用于测量能量电池、优选地电池组电池、尤其是干单电池的测量系统。测量系统具有交流电压测量电桥或自平衡测量电桥(auto-balancing bridge)，并且被设立用于借助于高频测量来测量能量电池的电容x和/或欧姆电阻r。

4、与微波范围划界地，术语“高频”基本上意味着具有处于100mhz以下的频率的场。通常，频率例如为0.5khz、进一步例如为1khz或此外例如为100khz。此外，高频测量与能量单元、尤其是电池组电池的直流测量划界，其中直流测量通过电池的充电和/或放电来确定电阻。

5、交流电压测量电桥或自平衡测量电桥(auto-balancing bridge)使得能够快速测量电池组电池的能量电池、尤其是干单电池。该测量可以在低电流和电压下进行，这尤其能够实现简单的符合emv的实施。因此，也存在低功率需求，并且针对操作员的接触风险显著地被降低。此外，由此可以实现紧凑的结构形式，这附加地简化到生产工艺中的集成。

6、除了测量欧姆电阻之外，所提出的测量系统还使得能够测量单电池的容量，使得除了检验短路之外，关于相应能量电池、尤其是相应单电池的质量的其他信息可供使用。

7、交流电压测量电桥或自平衡测量电桥(auto-balancing bridge)表示测量电路，其中通过参考阻抗的电流与通过要测量的元件或能量电池的电流相比被改变，直到两个电流的总和得出0为止。通常通过流经参考阻抗的电流的有针对性的幅度和相位变化进行平衡。最终可以从通过参考阻抗的电流的所调整的幅度和相位来计算要测量的元件或能量电池的复阻抗。如果例如存在寄生短路(并联低电阻)，则要调整的角度或调节电流的相位角值和幅度明显变化。因此，可以通过将要调整的调节电流的角度与极限值进行比较来进行短路(即低欧姆电阻)的探测。

8、要测量的能量电池尤其是可以是锂电池组的单电池。该测量系统尤其是适用于测量电池组的干单电池，即尚未填充电解液的单电池。单电池主要是电容性的，因此参考阻抗同样应该是电容性的。测量电子设备、尤其是交流电压测量电桥或自平衡测量电桥(auto-balancing bridge)优选地被适配于能量电池、尤其是单电池的容量，所述容量可以相对大。

9、根据一种改进方案提出，测量系统被设立用于测量能量电池的连续产品流的能量电池。以这种方式可以实现在线质量检验，所述在线质量检验不降低生产速度。

10、此外提出，测量系统具有滚筒，其中所述测量系统被设立用于测量在滚筒上传送的能量电池。由此，能量电池、尤其是单电池可以在滚筒上传送期间被测量，使得可以在制造工艺中对于每个能量电池、尤其是每个单电池在对工艺速度无消极影响的情况下执行在线工艺控制。

11、可替代地提出，测量系统具有传送带，其中测量系统被设立用于测量在传送带上传送的能量电池。由此关于工艺质量的确保以及同时在高工艺速度的情况下得出可类比的优点。

12、此外，为了解决该任务，提出用于测量能量电池、优选地电池组电池、尤其是干单电池的测量方法，其中借助于自平衡电桥测量方法(auto-balancing bridge method)关于电容c和/或欧姆电阻r测量能量电池。

13、借助于该测量方法可以非常快速地测量能量电池，使得可以在制造工艺中测量每个能量电池、尤其是每个单电池，而不由此消极地影响工艺速度。确定容量给出关于单电池的质量以及生产的消息。能量电池的测量优选地在能量电池的连续传送期间进行。

14、根据一种改进方案提出，在运行的传送带或旋转的滚筒上测量能量电池。这能够实现连续的产品流，这对制造工艺的工艺速度和能量效率产生积极影响。

15、要测量的能量电池、尤其是单电池优选地是所谓的干能量电池，使得在测量能量电池的时间点之前不添加液态电解质。

16、此外提出，在测量了能量电池的欧姆电阻之后，将欧姆电阻r与极限值进行比较，并且在未超过该极限值时将能量电池从产品流中排出。

17、以这种方式，可以在高水平上实现能量电池的制造的质量，其中尤其是在测量产品流中的单电池时可以避免使用堆叠中的单电池来构成所堆叠的能量电池。这避免在所堆叠的布置中使用有缺陷的单电池时将会出现的其他废品。

18、根据一种改进方案提出，在测量了能量电池、尤其是单电池的电容c和/或欧姆电阻r之后，将相应的电容c和/或欧姆电阻r存储在数据处理装置中。

19、由此可以实现对能量电池的生产的连续质量监控。

20、根据一种改进方案提出，在测量了能量电池的电容c之后，将电容c与上限值和/或下限值进行比较，并且在超过或未超过相应的极限值时，将能量电池从产品流中排出。这种在可规定的极限值之外的偏差可表明例如由于层压误差引起的较差质量，所述层压误差尤其可由于温度偏差而出现。

21、根据一种改进方案提出，在测量了多个分别可以具有彼此不同的电容c的能量电池、尤其是单电池的容量c之后，组合成具有处于下限值以上以及上限值以下的总容量c_ges的堆叠。

22、由此，由单电池的所堆叠的布置构成的能量电池能够以恒定的特性曲线来制造。

技术特征：

1.一种用于测量能量电池(20)、优选地电池组电池、尤其是干单电池的测量系统(10)，其特征在于，所述测量系统(10)具有交流电压测量电桥或自平衡测量电桥(auto-balancing bridge)(11)，并且被设立用于借助于高频测量来测量能量电池(20)的电容c和/或欧姆电阻r。

2.根据权利要求1所述的测量系统(10)，其特征在于，所述测量系统(10)被设立用于测量能量电池(20)的连续产品流的能量电池(20)。

3.根据权利要求1或2所述的测量系统(10)，其特征在于，所述测量系统(1v)具有滚筒(12)，其中所述测量系统(10)被设立用于测量在所述滚筒上传送的能量电池。

4.根据权利要求1或2所述的测量系统(10)，其特征在于，所述测量系统(10)具有传送带(13)，其中所述测量系统(10)被设立用于测量在传送带(13)上传送的能量电池(20)。

5.一种用于测量能量电池(20)、优选地电池组电池、尤其是干单电池的测量方法，其特征在于，借助于自平衡电桥测量方法(auto-balancing bridge method)关于电容c和/或欧姆电阻r测量能量电池(20)。

6.根据权利要求5所述的测量方法，其特征在于，在运行的传送带(13)或旋转的滚筒(12)上测量所述能量电池(20)。

7.根据权利要求5或6所述的测量方法，其特征在于，在测量能量电池(20)的欧姆电阻之后，将所述欧姆电阻r与极限值进行比较，并且在未超过该极限值时将所述能量电池(20)从产品流中排出。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的测量方法，其特征在于，在测量了能量电池(20)的欧姆电阻r之后，将所述欧姆电阻r与极限值进行比较，并且在超过该极限值时将所述能量电池(20)、尤其是单电池与其他能量电池(20)、尤其是单电池堆叠。

9.根据权利要求5至8中任一项所述的测量方法，其特征在于，在测量了能量电池(20)、尤其是单电池的电容c和/或欧姆电阻r之后，将相应的电容c和/或欧姆电阻r存储在数据处理装置(14)中。

10.根据权利要求5至9中任一项所述的测量方法，其特征在于，在测量了能量电池(20)的电容c之后，将所述电容c与上限值和/或下限值进行比较，并且在超过或未超过相应的极限值时，将所述能量电池(20)从产品流中排出。

11.根据权利要求5至10中任一项所述的测量方法，其特征在于，在测量了多个能分别具有彼此不同的电容量c的能量电池(20)、尤其是单电池的容量c之后，组合成具有处于下限值以上以及上限值以下的总容量c ges的堆叠(15)。

技术总结本发明涉及一种用于测量能量电池(20)、例如电池组电池、尤其是干单电池的测量系统(10)，其中所述测量系统(10)具有交流电压测量电桥或自平衡测量电桥(Auto‑Balancing Bridge)(11)，并且被设立用于借助于高频测量来测量能量电池(20)的电容(C)和/或欧姆电阻(R)。本发明此外涉及相对应的方法。技术研发人员：J·穆勒,C·F·阿道夫受保护的技术使用者：柯尔柏技术有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/10/17