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WO2013143757A1 - Temperaturfühler und verfahren zum erfassen einer temperatur einer batteriezelle - Google Patents

Temperaturfühler und verfahren zum erfassen einer temperatur einer batteriezelle Download PDF

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Publication number
WO2013143757A1
WO2013143757A1 PCT/EP2013/052818 EP2013052818W WO2013143757A1 WO 2013143757 A1 WO2013143757 A1 WO 2013143757A1 EP 2013052818 W EP2013052818 W EP 2013052818W WO 2013143757 A1 WO2013143757 A1 WO 2013143757A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
conductor
battery cell
temperature
temperature sensor
voltage
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/052818
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Rainer Ramsayer
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Priority to CN201380018737.XA priority Critical patent/CN104205421B/zh
Priority to US14/389,491 priority patent/US9853333B2/en
Publication of WO2013143757A1 publication Critical patent/WO2013143757A1/de

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    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/02—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using thermoelectric elements, e.g. thermocouples
    • G01K7/08—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using thermoelectric elements, e.g. thermocouples the object to be measured forming one of the thermoelectric materials, e.g. pointed type
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
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    • H01M10/052—Li-accumulators
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    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a temperature sensor for detecting a temperature of a battery cell, a battery cell, and a method for detecting a temperature of a battery cell.
  • Temperature monitoring of battery cells in a battery module or battery pack is an important factor in the life and optimum operation and also in the safety monitoring of lithium-ion cells.
  • Battery monitoring system with a, immersed in the battery acid of a battery cell probe having a temperature sensor.
  • Temperature sensor for detecting a temperature of a battery cell, a battery cell and a method for detecting a temperature of a
  • thermoelectric voltages can be used at a contact point with the battery cell.
  • the contact point integral part of a temperature sensor and the Battery cell be.
  • the temperature sensor may be a thermocouple or part of a thermocouple.
  • Thermoelectric voltages at the contact point can be used additionally or alternatively to the temperature monitoring for battery diagnosis.
  • thermoelectric voltages at the contact point By evaluating thermoelectric voltages at the contact point, the temperature can be detected quickly and inexpensively.
  • Temperature of the battery cell can be used for cell monitoring and diagnosis.
  • the necessary test leads can be easily mounted without additional components, since the lead can be part of the temperature sensor itself and thus, for example, part of a probe itself.
  • Temperature sensor according to the approach presented here is a simple and quick application of the lines and a rapid detection of
  • a temperature sensor for detecting a temperature of a battery cell has the following features: a first electrical conductor having a first end for connecting the first conductor to an element of the battery cell and having a second end for connecting the first conductor to a first input of a battery cell
  • Measuring device and a second electrical conductor having a first end for connecting the second conductor to the element of the battery cell, and having a second end for connecting the second conductor to a second input of the second conductor
  • the first conductor is electrically conductively connected to the second conductor via the element and between the second end of the first Conductor and the second end of the second conductor is a temperature representing and detectable by the measuring device voltage applied when the first end of the first conductor and the first end of the second conductor are electrically conductively connected to the element.
  • a battery cell may be an electrochemical energy store for storing electrical energy in chemical form.
  • the lithium ion cell may be a lithium ion cell.
  • Several battery cells can be connected to form a battery.
  • Temperature of a battery can be used. Due to an internal resistance of the battery cell and / or process heat of electrochemical processes in the battery cell, the battery cell may have a temperature that is different from an ambient temperature. An electrical conductor of the
  • Temperature sensor for example, a metallic wire or a
  • the conductor is electrically conductive. If a temperature gradient exists between two opposite ends of the electrical conductor, a thermoelectric voltage gradient forms in the conductor.
  • the first conductor can be connected to an electrically conductive element of the battery cell. The element may be part of the battery cell.
  • the element may have the temperature or approximately the temperature prevailing in the interior of the battery cell.
  • the second conductor may also be connected to the element to form an open circuit through the conductors and element.
  • the circuit can be closed by the measuring device.
  • the measuring device can be designed to be a
  • the first and second conductors may also be referred to as sensor lines.
  • the first and the second conductor can lead directly to an evaluation electronics, which is placed or can be placed close to the battery cell.
  • the evaluation electronics can be arranged on a printed circuit board, a punched grid structure or a circuit carrier. This results
  • Cable lengths of the two conductors in the range of several millimeters or from one to several centimeters. For example, cable lengths between 20mm and 100mm can be realized. However, the stated values of the line lengths are chosen only as examples and can also be shorter or longer. The cable lengths depend in particular strongly on the structural boundary conditions.
  • the temperature sensor may comprise the element of the battery cell.
  • the first end of the first conductor and the first end of the second conductor may be electrically conductively connected to the element.
  • the first ends of the conductors may be firmly connected to the element.
  • the first ends may be joined to the element, for example welded.
  • a welded connection can be made without additives, for example by means of a laser welding process. By eliminating additives, a number of materials in the circuit can be reduced and a reliable statement about the temperature of the battery cell can be achieved.
  • the element may comprise a first conductive material and a second conductive material different from the first material.
  • the first end of the first conductor may be connected to the first material
  • the first end of the second conductor may be connected to the second material.
  • the materials can be connected directly conductive.
  • the materials may be arranged in a heat flow, the one
  • thermoelectric voltage can be tapped via the conductors.
  • the thermoelectric voltage can be amplified in the conductors. Thus, a tapping of a thermoelectric voltage takes place on a dissimilar connection.
  • the conductors can be art-equal, ie
  • the element may comprise a first electrically conductive material.
  • the second conductor may comprise a second electrically conductive material different from the first material.
  • the first end of the first conductor and the first end of the second conductor may be connected to the first material.
  • the voltage potential may be the same at a junction of the first material and the second material.
  • the voltage gradient may be different in the first conductor and the second conductor. At the second ends of the conductors different voltage potentials can be tapped.
  • the first electrically conductive material and the second electrically conductive material may have different Seebeck coefficients.
  • the different materials may be aluminum and copper.
  • a thermocouple can be generated directly from the thermally coupled to the battery cell element of the battery cell.
  • the element may be embodied as an electrical battery terminal of the battery cell.
  • a battery terminal may be a pole of the battery cell.
  • the battery terminal may be a metallic connection from an outside of the battery cell to an inside of the battery cell.
  • the battery terminal may have approximately the same temperature as the interior of the
  • the element can be designed as an electrically conductive housing of the battery cell.
  • a housing of the battery cell can stand on an inner side directly in contact with a storage medium of the battery cell.
  • a temperature can be detected using the two conductors, which directly with a temperature of
  • Storage medium correlates.
  • the second end of the first conductor and, alternatively or additionally, the second end of the second conductor may be thermally decoupled from the battery cell.
  • the second ends may be arranged to be another one
  • the second ends may be arranged, for example, on a heat sink to a large
  • the temperature sensor may include the measuring device for measuring the voltage.
  • the first terminal of the measuring device can be electrically conductively connected to the second end of the first conductor and the second input of the measuring device can be electrically conductively connected to the second end of the second conductor.
  • the measuring device can have a high internal resistance.
  • the measuring device can be designed as an integrated circuit.
  • the measuring device can be designed to provide a temperature-related signal, for example an electrical voltage for an evaluation unit.
  • Evaluation unit can be designed to be based on the
  • the measuring device can be considered in connection with the ladder as a measuring device.
  • Battery cell has the following features: a galvanic element; and a temperature sensor according to the approach presented here, wherein the
  • Element is thermally coupled to the galvanic element.
  • a galvanic element may be an electrochemical cell of the battery cell.
  • the battery cell can have a plurality of galvanic elements.
  • the galvanic element may have an outer shell. The element of
  • Battery cell which is connected to the conductors of the temperature sensor may be, for example, a pole of the battery cell, which penetrates the outer shell, or the element may be an electrically conductive part of an outer shell or a housing of the battery cell.
  • a method for detecting a temperature of a battery cell includes the following steps:
  • thermoelectric voltage due to the Seebeck bins be understood.
  • the voltage may represent a temperature at a contact point of the materials.
  • the temperature can be determined using a
  • a processing instruction can compensate for a nonlinear course of a voltage characteristic of the temperature sensor in order to obtain a further processable signal.
  • Fig. 1 is a block diagram of a temperature sensor for detecting a
  • FIG. 2 is a flowchart of a method of detecting a temperature of a battery cell according to an embodiment of the present invention
  • FIGS. 3a and 3b show views of a battery terminal and a cell connector welded thereto as components of a temperature sensor according to an exemplary embodiment of the present invention
  • Fig. 4 is an illustration of a temperature sensor for detecting a
  • Fig. 5 is an illustration of a temperature sensor for detecting a
  • FIG. 6 shows an illustration of a battery cell with a temperature sensor according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the temperature sensor has a first electrical conductor 102 and a second electrical conductor 104.
  • the first electrical conductor 102 has a first end 102a and an opposite second end 102b.
  • the first end 102a of the first conductor 102 is provided for connecting the first conductor 102 to a member 106 of the battery cell.
  • the second end 102b of the first conductor 102 is provided for connecting a first input 108a of a measuring device 108 to the first conductor 102.
  • the second electrical conductor 104 has a first end 104a and a
  • the first end 104a of the second conductor 104 is provided for connecting the second conductor 104 to the element 106 of the battery cell.
  • the second end 104b of the second conductor 104 is provided for connecting a second input 108b of the measuring device 108 to the second conductor 104.
  • the first conductor 102 When the first end 102a of the first conductor 102 and the first end 104a of the second conductor 104 are electrically conductively connected to the element 106, the first conductor 102 is electrically conductive with the second via the element 106 Head 104 connected. Then, between the second end 102b of the first conductor 102 and the second end 104b of the second conductor 104, a voltage detectable by the measuring device 108 is present, which represents the temperature of the element 106.
  • the measuring device 108 is designed to detect the voltage and output a voltage signal corresponding to the voltage.
  • Voltage signal can be evaluated by an evaluation device.
  • the evaluation device is designed to associate the voltage detected by the measuring device 108 with a temperature value which determines the temperature of the
  • Battery cell represents. Additionally or alternatively, the
  • Evaluation be configured to provide based on the detected voltage, a diagnostic signal, for example, when the detected voltage falls below a threshold, reaches or exceeds.
  • Evaluation device may be part of the measuring device 108 or with the
  • Measuring device 108 may be coupled.
  • the method 200 includes a step of tapping
  • a temperature-dependent electrical voltage is tapped between a first conductive material and a second conductive material different from the first material.
  • the temperature is detected at an element of the battery cell having the at least the first material.
  • the temperature is determined using the electrical voltage and possibly using a processing protocol.
  • the processing specification can be an association between electrical voltage values that are detected and provided, for example, by the measuring device described with reference to FIG. 1 and assigned
  • Steps 202, 204 of the battery cell include temperature values of the battery cell. Steps 202, 204 of the battery cell.
  • Method can be performed for example by the temperature sensor described with reference to FIG. 1.
  • FIGS. 3 a and 3 b show illustrations of a battery terminal 300 and a cell connector 302 welded thereto as components of a battery connector 300
  • Temperature sensor according to an embodiment of the present invention Invention.
  • a structure of a contact point of the cell connector (302) to the batten connector (300) is shown.
  • 3a shows a sectional view through a common center plane of the battery terminal 300 and the cell connector 302.
  • the Battenean gleich 300 is executed in a partial area shown here as a solid cylinder made of metal.
  • the batten connection 300 electrically connects a galvanic element of a battery cell (not shown in FIG. 3 a).
  • the batten connection 300 is intended to consist of a
  • the battery connector 300 is connected to the cell connector 302 to electrically connect the battery cell with at least one further battery cell, not shown here.
  • Zellverbinder 302 is designed as a rectangular plate and has in a portion shown a transversely disposed through hole, which in
  • Diameter corresponds to the batten connection 300.
  • the batten connection is arranged in the through-hole and connected in a material-bonded manner by a weld 304 to the cell connector 302.
  • a weld 304 By the weld 304, both components are particularly well connected electrically conductive.
  • the weld is as to the
  • the batten connector 300 penetrates the cell connector 302 and terminates flush with the cell connector 302 on an upper surface of the cell connector 302.
  • the weld 304 is from the top into a joint between the
  • FIG. 3b shows a plan view of the batten connection 300
  • this connection is made via a laser welding process or another cohesive joining method or the connecting bolt 300 is supported via a plug connection, for example an ultrasound
  • thermoelectric voltage at the joint 304 is a thermoelectric voltage at the joint 304.
  • Battery terminal 300 made of aluminum and the cell connector 302 may be made of copper.
  • a voltage of 3 ⁇ / ⁇ can exist here
  • Temperature increase can be tapped, as will be described below with reference to FIG. 4 in more detail.
  • FIG. 4 is an illustration of a temperature sensor 100 for detecting a temperature of a battery cell according to an embodiment of the present invention.
  • a tap of a thermoelectric voltage is shown on a dissimilar connection.
  • the temperature sensor 100 has a first conductor 102, a second conductor 104, an element 106 of a battery cell and a voltage measuring device 108.
  • the first conductor 102 is electrically conductive with the element 106 and the
  • Voltage measuring device 108 connected.
  • the element 106 is electrically connected to the second conductor 104.
  • the second conductor 104 is electrically conductively connected to the voltage measuring device 108. Together, the components form a closed circuit.
  • the conductors 102, 104 are in this
  • Embodiment wires The conductors 102, 104 may be the same, d. H. be made of the same material.
  • the element 106 is an electrically conductive component of a battery cell and designed as a battery terminal 300 and cell connector 302, as described in FIG. 3.
  • the battery terminal 300 has a first conductive material having a first Seebeckkostoryen.
  • the cell connector 302 comprises a second electrically conductive material having a second Seebeckkostoryen.
  • the first material is from the second
  • the battery terminal 300 is integral with the cell connector 302 by a laser weld 304 and electrically conductive
  • the first conductor 102 is connected to the battery terminal 300, the second conductor 104 is connected to the cell connector 302. Of the
  • Battery terminal 300 conducts heat generated due to chemical processes and / or internal resistance within the battery cell the battery cell to the outside.
  • the cell connector 302 dissipates the heat.
  • Element 106 are connected, therefore, each has a different voltage potential.
  • a difference of the voltage potentials is tapped by the measuring device 108 via the conductors 102 and 102 as a thermal voltage U.
  • the measuring device 108 may tap the voltage potentials via the conductors 102 and 102 as a thermal voltage U.
  • a further embodiment may in a art-unequal
  • Measuring lines 102, 104 are welded. During a current flow through the connection, that is, the flow of current through the battery connection 300 to the
  • Cell connector 302 adjusts a temperature gradient at the junction 304 a.
  • This temperature gradient is proportional to the flowing current (Peltier effect). This temperature gradient can through
  • thermoelectric voltage at the contact point 304 are measured, so then indirectly on the flow of current through the joint 304 and thus by the cell connector 302 or the battery terminal 300 can be closed.
  • FIG. 5 shows an illustration of a temperature sensor 100 for detecting a temperature of a battery cell according to another exemplary embodiment of the present invention.
  • the temperature sensor 100 has a first conductor 102, a second conductor 104, an element 106 of a battery cell and a voltage measuring device 108.
  • the first conductor 102 is electrically conductive with the element 106 and the Voltage measuring device 108 connected.
  • the element 106 is electrically connected to the second conductor 104.
  • the second conductor 104 is electrically conductively connected to the voltage measuring device 108. Together, the components form a closed circuit.
  • the first conductor 102 and the second conductor 104 are connected to the battery terminal 300.
  • Battery terminal 300 includes the first material while second conductor 104 comprises the second material.
  • Cell connectors 302 have the same material in this embodiment, which is why no thermal stress in the joint 304 may occur.
  • Battery connector 300 to which the first ends of the first and second conductors 102, 104 are fixed, and the second ends of the first and second conductors 102, 104.
  • the conductors 102, 104 are different
  • thermoelectric voltage U represents the temperature of the battery connector 300 that is thermally coupled to the battery cell.
  • connection is of the same type as shown in FIG. 5, then the connection is of the same type as shown in FIG. 5, then the connection is of the same type as shown in FIG. 5, then the connection is of the same type as shown in FIG. 5, then the
  • thermoelectric lines 102, 104 are positioned as close as possible to each other and preferably welded to the battery terminal 300 or the cell connector 302 with a laser welding point.
  • the material of the leads 102 and / or 104 can be advantageously selected so that a good cohesive connection at the measuring point as well as a possible advantageous
  • the materials are chosen here with a large difference in the coefficients of the Seebeck bines to larger
  • the temperature at the cell housing can be measured.
  • the line pairs 102, 104 are welded directly onto the housing or to any other metallic point at which temperature is to be measured.
  • 6 shows an illustration of a battery cell 600 with a temperature sensor 100 according to an embodiment of the present invention.
  • Battery cell 600 has a first pole 602 and a second pole 106.
  • the second pole 106 is part of the temperature sensor 100 which, as described in FIG. 1, has a first conductor 102, a second conductor 104, an element 106 of the battery cell 600 and a measuring device 108.
  • the first pole 602 and the second pole 106 are electrically and thermally coupled to the battery cell 600.
  • a second pole 106 as described in FIG. 5, a
  • the transition point can also be arranged on a conductive, thermally coupled to the battery cell 600 housing the battery cell 600.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Temperaturfühler (100) zum Erfassen einer Temperatur einer Batteriezelle (600). Dabei weist der Temperaturfühler (100) einen ersten elektrischen Leiter (102) mit einem ersten Ende (102a) zum Verbinden des ersten Leiters (102) mit einem Element (106) der Batteriezelle (600) und mit einem zweiten Ende (102b) zum Anschließen des ersten Leiters (102) an einen ersten Eingang (108a) einer Messeinrichtung (108), und einen zweiten elektrischen Leiter (104) mit einem ersten Ende (104a) zum Verbinden des zweiten Leiters (104) mit dem Element (106) der Batteriezelle (600), und mit einem zweiten Ende (104b) zum Anschließen des zweiten Leiters (104) an einen zweiten Eingang (108b) der Messeinrichtung (108) auf. Dabei ist der erste Leiter (102) über das Element (106) elektrisch leitfähig mit dem zweiten Leiter (104) verbunden und zwischen dem zweiten Ende (102b) des ersten Leiters (102) und dem zweiten Ende (104b) des zweiten Leiters (104) liegt eine die Temperatur repräsentierende und durch die Messeinrichtung (108) erfassbare Spannung (U) an, wenn das erste Ende (102a) des ersten Leiters (102) und das erste Ende (104a) des zweiten Leiters (104) elektrisch leitfähig mit dem Element (106) verbunden sind.

Description

Beschreibung Titel
Temperaturfühler und Verfahren zum Erfassen einer Temperatur einer
Batteriezelle
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Temperaturfühler zum Erfassen einer Temperatur einer Batteriezelle, auf eine Batteriezelle sowie auf ein Verfahren zum Erfassen einer Temperatur einer Batteriezelle.
Die Temperaturüberwachung von Batteriezellen in einem Batteriemodul oder Batteriepack ist für die Lebensdauer und den optimalen Betrieb und ebenso für die Sicherheitsüberwachung von Lithium-Ionen-Zellen eine wichtige Größe.
Beispielsweise beschreibt die DE 20 2007 01 1 399 U1 ein
Batterieüberwachungssystem mit einer, in die Batteriesäure einer Batteriezelle eintauchenden Sonde, die einen Temperatursensor aufweist.
Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund wird mit der vorliegenden Erfindung ein
Temperaturfühler zum Erfassen einer Temperatur einer Batteriezelle, eine Batteriezelle sowie ein Verfahren zum Erfassen einer Temperatur einer
Batteriezelle gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte
Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
Zur Temperaturüberwachung einer Batteriezelle können thermoelektrische Spannungen an einer Kontaktstelle mit der Batteriezelle genutzt werden. Dabei kann die Kontaktstelle integraler Bestandteil eines Temperaturfühlers sowie der Batteriezelle sein. Auf diese Weise kann die Temperatur der Batteriezelle unmittelbar und unverzögert erfasst werden. Der Temperaturfühler kann ein Thermoelement darstellen oder Teil eines Thermoelements sein. Die
thermoelektrischen Spannungen an der Kontaktstelle können zusätzlich oder alternativ zur Temperaturüberwachung zur Batteriediagnose verwendet werden.
Durch die Auswertung von thermoelektrischen Spannungen an der Kontaktstelle kann die Temperatur schnell und kostengünstig detektiert werden. Die
Temperatur der Batteriezelle kann zur Zellüberwachung und Diagnose verwendet werden. Die notwendigen Messleitungen können leicht ohne Zusatzkomponenten angebracht werden, da die Zuleitung Teil des Temperaturfühlers selbst und somit beispielsweise Teil einer Messsonde selbst sein kann. Durch einen
Temperaturfühler gemäß dem hier vorgestellten Ansatz ist eine einfache und schnelle Applikation der Leitungen sowie eine schnelle Erfassung der
Temperatur am Messort mit geringer Zeitverzögerung im Vergleich zu
aufgeklebten Thermoelementen möglich. Somit ist es nicht erforderlich,
Temperaturen direkt an der Batteriezelle über ein träges Ansprechverhalten aufweisende externe Temperatursensoren zu messen und einer Auswerteeinheit zuzuführen, wofür ein Anbringen von Temperatursensoren direkt an der
Batteriezelle erforderlich wäre. Vorteilhafterweise zeigt ein Temperaturfühler, wie er nachfolgend näher beschrieben wird, ein sehr schnelles Ansprechverhalten auf.
Ein Temperaturfühler zum Erfassen einer Temperatur einer Batteriezelle weist die folgenden Merkmale auf: einen ersten elektrischen Leiter mit einem ersten Ende zum Verbinden des ersten Leiters mit einem Element der Batteriezelle und mit einem zweiten Ende zum Anschließen des ersten Leiters an einen ersten Eingang einer
Messeinrichtung; und einen zweiten elektrischen Leiter mit einem ersten Ende zum Verbinden des zweiten Leiters mit dem Element der Batteriezelle, und mit einem zweiten Ende zum Anschließen des zweiten Leiters an einen zweiten Eingang der
Messeinrichtung, wobei der erste Leiter über das Element elektrisch leitfähig mit dem zweiten Leiter verbunden ist und zwischen dem zweiten Ende des ersten Leiters und dem zweiten Ende des zweiten Leiters eine die Temperatur repräsentierende und durch die Messeinrichtung erfassbare Spannung anliegt, wenn das erste Ende des ersten Leiters und das erste Ende des zweiten Leiters elektrisch leitfähig mit dem Element verbunden sind.
Eine Batteriezelle kann ein elektrochemischer Energiespeicher zum Speichern von elektrischer Energie in chemischer Form sein. Beispielsweise kann es sich bei der Lithium-Ionen-Zelle um eine Lithium-Ionen-Zelle handeln. Mehrere Batteriezellen können zu einer Batterie zusammengeschlossen werden. In entsprechender Weise kann der Temperaturfühler auch zum Erfassen einer
Temperatur einer Batterie eingesetzt werden. Aufgrund eines Innenwiderstands der Batteriezelle und/oder Prozesswärme von elektrochemischen Prozessen in der Batteriezelle kann die Batteriezelle eine Temperatur aufweisen, die von einer Umgebungstemperatur verschieden ist. Ein elektrischer Leiter des
Temperaturfühlers kann beispielsweise ein metallischer Draht oder eine
Leiterbahn sein. Der Leiter ist elektrisch leitfähig. Wenn zwischen zwei gegenüberliegenden Enden des elektrischen Leiters ein Temperaturgefälle besteht, bildet sich ein thermoelektrisches Spannungsgefälle in dem Leiter aus. Der erster Leiter kann an ein elektrisch leitfähiges Element der Batteriezelle angeschlossen werden. Das Element kann ein Bestandteil der Batteriezelle sein.
Aufgrund einer Einbindung des Elements in die Batteriezelle kann das Element die Temperatur oder annähernd die im Inneren der Batteriezelle herrschende Temperatur aufweisen. Der zweiter Leiter kann ebenfalls an das Element angeschlossen werden, um einen offenen Stromkreis durch die Leiter und das Element zu bilden. Der Stromkreis kann durch die Messeinrichtung geschlossen werden. Die Messeinrichtung kann ausgebildet sein, um eine
Spannungsmessung durchzuführen. Da das Element und die mit ihm
verbundenen ersten Enden der Leiter auf einem gemeinsamen
Spannungspotenzial liegen, können an den gegenüberliegenden zweiten Enden der Leiter unterschiedliche Spannungspotenziale durch die Messeinrichtung abgegriffen und ausgewertet werden. Die abgreifbaren Spannungspotenziale sind abhängig von dem Temperaturgefälle in den Leitern. Auf diese Weise kann aus dem von der Messeinrichtung abgegriffenen Spannungspotenzial auf die Temperatur der Batteriezelle geschlossen werden. Der erste und der zweite Leiter können auch als Sensorleitungen bezeichnet werden. Der erste und der zweite Leiter können direkt zu einer Auswerte- Elektronik führen, die nahe an der Batteriezelle platziert ist oder platziert werden kann. Die Auswerte-Elektronik kann auf einer Leiterplatte, einer Stanzgitter- Struktur oder einem Schaltungsträger angeordnet sein. Dabei ergeben sich
Leitungslängen der beiden Leiter im Bereich von mehreren Millimetern oder von einem bis mehreren Zentimetern. Beispielsweise können Leitungslängen zwischen 20mm und 100mm realisiert werden. Die genannten Werte der Leitungslängen sind jedoch nur beispielhaft gewählt und können auch kürzer oder länger sein. Die Leitungslängen hängen insbesondere stark von den konstruktiven Randbedingungen ab.
Der Temperaturfühler kann das Element der Batteriezelle aufweisen. Dabei können das erste Ende des ersten Leiters und das erste Ende des zweiten Leiters elektrisch leitfähig mit dem Element verbunden sein. Die ersten Enden der Leiter können fest mit dem Element verbunden sein. Beispielsweise können die ersten Enden an das Element gefügt, beispielsweise angeschweißt sein. Eine Schweißverbindung kann ohne Zusatzstoffe ausgeführt sein, beispielsweise mittels eines Laserschweißprozesses. Durch einen Verzicht auf Zusatzstoffe kann eine Anzahl von Materialien im Stromkreis verringert werden und eine verlässliche Aussage über die Temperatur der Batteriezelle erreicht werden.
Das Element kann ein erstes leitfähiges Material sowie ein, von dem ersten Material unterschiedliches zweites leitfähiges Material aufweisen. Dabei kann das erste Ende des ersten Leiters mit dem ersten Material verbunden sein, und das erste Ende des zweiten Leiters kann mit dem zweiten Material verbunden sein. Die Materialien können unmittelbar leitend miteinander verbunden sein. Die Materialien können in einem Wärmestrom angeordnet sein, der eine
thermoelektrische Spannung zwischen den Materialien verursachen kann. Die thermoelektrische Spannung kann über die Leiter abgegriffen werden. Die thermoelektrische Spannung kann in den Leitern verstärkt werden. Somit erfolgt ein Abgriff einer Thermospannung an einer art-ungleichen Verbindung.
Vorteilhafterweise können die Leiter art-gleich ausgeführt sein, also
beispielsweise aus dem gleichen Material bestehen. Das Element kann ein erstes elektrisch leitfähiges Material aufweisen. Der zweite Leiter kann ein, von dem ersten Material unterschiedliches zweites elektrisch leitfähiges Material aufweisen. Das erste Ende des ersten Leiters und das erste Ende des zweiten Leiters können mit dem ersten Material verbunden sein. Das Spannungspotenzial kann an einer Verbindungsstelle des ersten Materials und des zweiten Materials gleich sein. Das Spannungsgefälle kann in dem ersten Leiter und dem zweiten Leiter unterschiedlich sein. An den zweiten Enden der Leiter können unterschiedliche Spannungspotenziale abgegriffen werden. Somit erfolgt ein Abgriff einer Thermospannung an einer artgleichen Verbindung über art-ungleiche Leiter. Dies ist vorteilhaft, wenn nur ein aus einem Material bestehendes Element der Batteriezelle zur Anbringung der Leiter zur Verfügung steht.
Das erste elektrisch leitfähige Material und das zweite elektrisch leitfähige Material können unterschiedliche Seebeck-Koeffizienten aufweisen.
Beispielsweise können die unterschiedlichen Materialien Aluminium und Kupfer sein. Dadurch kann mittels Standard-Materialien ein Thermoelement unmittelbar aus dem thermisch mit der Batteriezelle gekoppelten Element der Batteriezelle erzeugt werden.
Das Element kann als ein elektrischer Batterieanschluss der Batteriezelle ausgeführt sein. Ein Batterieanschluss kann ein Pol der Batteriezelle sein. Der Batterieanschluss kann eine metallische Verbindung von einer Außenseite der Batteriezelle in ein Inneres der Batteriezelle sein. Der Batterieanschluss kann näherungsweise die gleiche Temperatur aufweisen, wie das Innere der
Batteriezelle.
Das Element kann als elektrisch leitfähiges Gehäuse der Batteriezelle ausgeführt sein. Ein Gehäuse der Batteriezelle kann auf einer Innenseite unmittelbar in Kontakt zu einem Speichermedium der Batteriezelle stehen. Auf einer
Außenseite des Gehäuses kann unter Verwendung der beiden Leiter eine Temperatur erfasst werden, die unmittelbar mit einer Temperatur des
Speichermediums korreliert.
Das zweite Ende des ersten Leiters und alternativ oder ergänzend das zweite Ende des zweiten Leiters kann thermisch von der Batteriezelle entkoppelt sein. Die zweiten Enden können so angeordnet sein, dass sie ein anderes
Temperaturniveau aufweisen, als die Batteriezelle. Die zweiten Enden können beispielsweise an einer Wärmesenke angeordnet sein, um eine große
Temperaturdifferenz in den Leitern zu ermöglichen.
Der Temperaturfühler kann die Messeinrichtung zum Messen der Spannung aufweisen. Dabei kann der erste Anschluss der Messeinrichtung mit dem zweiten Ende des ersten Leiters elektrisch leitfähig verbunden sein und der zweite Eingang der Messeinrichtung kann mit dem zweiten Ende des zweiten Leiters elektrisch leitfähig verbunden sein. Unter einer Messeinrichtung kann
beispielsweise ein Voltmeter verstanden werden. Die Messeinrichtung kann einen großen Innenwiderstand aufweisen. Die Messeinrichtung kann als eine integrierte Schaltung ausgebildet sein. Die Messeinrichtung kann dazu ausgebildet sein, ein temperaturbezogenes Signal, beispielsweise eine elektrische Spannung für eine Auswerteeinheit bereitzustellen. Die
Auswerteeinheit kann ausgebildet sein, um basierend auf dem
temperaturbezogenen Signal einen Temperaturwert der Temperatur der
Batteriezelle zu bestimmen. Somit kann die Messeinrichtung im Zusammenhang mit den Leitern als ein Messgerät angesehen werden.
Batteriezelle weist die folgenden Merkmale auf: ein galvanisches Element; und einen Temperaturfühler gemäß dem hier vorgestellten Ansatz, wobei das
Element thermisch mit dem galvanischen Element gekoppelt ist.
Ein galvanisches Element kann eine elektro-chemische Zelle der Batteriezelle sein. Die Batteriezelle kann mehrere galvanische Elemente aufweisen. Das galvanische Element kann eine Außenhülle aufweisen. Das Element der
Batteriezelle, das mit den Leitern des Temperaturfühlers verbunden ist, kann beispielsweise ein Pol der Batteriezelle sein, der die Außenhülle durchdringt, oder das Element kann ein elektrisch leitender Teil einer Außenhülle oder eines Gehäuses der Batteriezelle sein. Ein Verfahren zum Erfassen einer Temperatur einer Batteriezelle weist die folgenden Schritte auf:
Abgreifen einer temperaturabhängigen elektrischen Spannung zwischen einem ersten leitfähigen Material und einem, von dem ersten Material verschiedenen, zweiten leitfähigen Material, wobei die Temperatur an einem Element der Batteriezelle erfasst wird, und das Element zumindest das erste Material aufweist; und
Ermitteln der Temperatur unter Verwendung der elektrischen Spannung.
Unter einer temperaturabhängigen elektrischen Spannung kann eine
thermoelektrische Spannung aufgrund des Seebeckeffekts verstanden werden. Die Spannung kann eine Temperatur an einem Kontaktpunkt der Materialien repräsentieren. Die Temperatur kann unter Verwendung einer
Verarbeitungsvorschrift ermittelt werden. Eine Verarbeitungsvorschrift kann beispielsweise einen nichtlinearen Verlauf einer Spannungskennlinie des Temperaturfühlers ausgleichen, um ein weiterverarbeitbares Signal zu erhalten.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Temperaturfühlers zum Erfassen einer
Temperatur einer Batteriezelle gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Erfassen einer Temperatur einer Batteriezelle gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Figuren 3a und 3b Darstellungen eines Batterieanschlusses und eines damit verschweißten Zellverbinders als Bestandteile eines Temperaturfühlers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; Fig. 4 eine Darstellung eines Temperaturfühlers zum Erfassen einer
Temperatur einer Batteriezelle gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 eine Darstellung eines Temperaturfühlers zum Erfassen einer
Temperatur einer Batteriezelle gemäß einem weiteren
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 6 eine Darstellung einer Batteriezelle mit einem Temperaturfühler gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren
dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche
Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Temperaturfühlers 100 zum Erfassen einer Temperatur einer Batteriezelle gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Temperaturfühler weist einen ersten elektrischen Leiter 102 und einen zweiten elektrischen Leiter 104 auf. Der erste elektrische Leiter 102 weist ein erstes Ende 102a und ein gegenüberliegendes zweites Ende 102b auf. Das erste Ende 102a des ersten Leiters 102 ist zum Verbinden des ersten Leiters 102 mit einem Element 106 der Batteriezelle vorgesehen. Das zweite Ende 102b des ersten Leiters 102 ist zum Anschließen eines ersten Eingangs 108a einer Messeinrichtung 108 an den ersten Leiter 102 vorgesehen. Der zweite elektrische Leiter 104 weist ein erstes Ende 104a und ein
gegenüberliegendes zweites Ende 104b auf. Das erste Ende 104a des zweiten Leiters 104 ist zum Verbinden des zweiten Leiters 104 mit dem Element 106 der Batteriezelle vorgesehen. Das zweite Ende 104b des zweiten Leiters 104 ist zum Anschließen eines zweiten Eingangs 108b der Messeinrichtung 108 an den zweiten Leiter 104 vorgesehen.
Wenn das erste Ende 102a des ersten Leiters 102 und das erste Ende 104a des zweiten Leiters 104 elektrisch leitfähig mit dem Element 106 verbunden sind, ist der erste Leiter 102 über das Element 106 elektrisch leitfähig mit dem zweiten Leiter 104 verbunden. Dann liegt zwischen dem zweiten Ende 102b des ersten Leiters 102 und dem zweiten Ende 104b des zweiten Leiters 104 eine durch die Messeinrichtung 108 erfassbare Spannung an, die die Temperatur des Elements 106 repräsentiert.
Die Messeinrichtung 108 ist ausgebildet, um die Spannung zu erfassen und ein der Spannung entsprechendes Spannungssignal auszugeben. Das
Spannungssignal kann von einer Auswerteeinrichtung ausgewertet werden. Die Auswerteeinrichtung ist ausgebildet, um der von der Messeinrichtung 108 erfassten Spannung einen Temperaturwert zuzuordnen, der die Temperatur der
Batteriezelle repräsentiert. Zusätzlich oder alternativ kann die
Auswerteeinrichtung ausgebildet sein, um basierend auf der erfassten Spannung ein Diagnosesignal bereitzustellen, beispielsweise wenn die erfasste Spannung einen Schwellwert unterschreitet, erreicht oder überschreitet. Die
Auswerteeinrichtung kann Teil der Messeinrichtung 108 sein oder mit der
Messeinrichtung 108 gekoppelt sein.
Fig. 2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 200 zum Erfassen einer Temperatur einer Batteriezelle gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren 200 weist einen Schritt des Abgreifens
202 und einen Schritt des Ermitteins 204 auf. Im Schritt des Abgreifens 202 wird eine temperaturabhängige elektrische Spannung zwischen einem ersten leitfähigen Material und einem, von dem ersten Material verschiedenen, zweiten leitfähigen Material abgegriffen. Die Temperatur wird an einem Element der Batteriezelle erfasst, das das zumindest das erste Material aufweist. Im Schritt des Ermitteins 204 wird die Temperatur unter Verwendung der elektrischen Spannung und unter Umständen unter Verwendung einer Verarbeitungsvorschrift ermittelt. Die Verarbeitungsvorschrift kann eine Zuordnung zwischen elektrischen Spannungswerten, die beispielsweise von der anhand von Fig. 1 beschriebenen Messeinrichtung erfasst und bereitgestellt werden und zugeordneten
Temperaturwerten der Batteriezelle umfassen. Die Schritte 202, 204 des
Verfahrens können beispielsweise von dem anhand von Fig. 1 beschriebenen Temperaturfühler ausgeführt werden.
Die Figuren 3a und 3b zeigen Darstellungen eines Batterieanschlusses 300 und eines damit verschweißten Zellverbinders 302 als Bestandteile eines
Temperaturfühlers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Insbesondere ist ein Aufbau einer Kontaktstelle des Zellverbinders (302) an den Batteneanschluss (300) gezeigt.
Fig. 3a zeigt eine Schnittdarstellung durch eine gemeinsame Mittelebene des Batterieanschlusses 300 und des Zellverbinders 302.
Der Batteneanschluss 300 ist in einem hier dargestellten Teilbereich als Vollzylinder aus Metall ausgeführt. Der Batteneanschluss 300 bindet ein galvanisches Element einer in Fig. 3a nicht dargestellten Batteriezelle elektrisch leitfähig an. Dazu ist der Batteneanschluss 300 dazu vorgesehen, aus einem
Gehäuse der Batteriezelle heraus zu ragen. Der Batteneanschluss 300 ist mit dem Zellverbinder 302 verbunden, um die Batteriezelle mit zumindest einer hier nicht dargestellten weiteren Batteriezelle elektrisch zu verschalten. Der
Zellverbinder 302 ist als rechteckige Platte ausgeführt und weist in einem dargestellten Abschnitt ein quer angeordnetes Durchgangsloch auf, das im
Durchmesser dem Batteneanschluss 300 entspricht. Der Batteneanschluss ist in dem Durchgangsloch angeordnet und durch eine Schweißnaht 304 mit dem Zellverbinder 302 stoffschlüssig verbunden. Durch die Schweißnaht 304 sind beide Bauteile besonders gut elektrisch leitend miteinander verbunden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Schweißnaht als um das
Durchgangsloch umlaufende Laserschweißnaht 304 ausgeführt.
Der Batteneanschluss 300 durchdringt den Zellverbinder 302 und schließt auf einer Oberseite des Zellverbinders 302 plan mit dem Zellverbinder 302 ab. Die Schweißnaht 304 ist von der Oberseite in eine Fügestelle zwischen dem
Batteneanschluss 300 und dem Zellverbinder 302 eingebracht.
Fig. 3b zeigt eine Draufsicht auf den Batteneanschluss 300 und den
Zellverbinder 302, wie sie in Fig. 3a beschrieben sind. Am Zellterminal ist der Batteneanschluss 300, gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein zylinderischer
Bolzen aus AI- oder Cu-Werkstoffen, mit einem Zellverbinder 302, gemäß diesem Ausführungsbeispiel aus AI- oder Cu-Werkstoffen, kontaktiert.
Vorzugsweise wird diese Verbindung über einen Laserschweißprozess oder ein anderes stoffschlüssiges Fügeverfahren hergestellt oder der Anschlussbolzen 300 wird über eine Steckverbindung, beispielsweise ein Ultraschall unterstütztes
Einpressen, mit dem Zellverbinder 302 verbunden. Wird hierbei eine art-ungleiche Verbindung hergestellt, bei der der
Batterieanschluss und der Zellverbinder aus unterschiedlichen Materialien, beispielsweise aus unterschiedlichen Metallen bestehen, so entsteht an der Fügeverbindung 304 eine thermoelektrische Spannung. Beispielsweise kann der
Batterieanschluss 300 aus Aluminium und der Zellverbinder 302 kann aus Kupfer hergestellt sein. Im Falle von Aluminium Kupfer, mit den Seebeckkoeffizienten Al=3,5 μν/Κ und Cu=6,5 μν/Κ, kann hier eine Spannung von 3 μν/Κ
Temperaturerhöhung abgegriffen werden, wie es nachfolgend anhand von Fig. 4 näher beschrieben wird.
Fig. 4 zeigt eine Darstellung eines Temperaturfühlers 100 zum Erfassen einer Temperatur einer Batteriezelle gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Insbesondere ist ein Abgriff einer Thermospannung an einer art-ungleichen Verbindung dargestellt.
Der Temperaturfühler 100 weist einen ersten Leiter 102, einen zweiten Leiter 104, ein Element 106 einer Batteriezelle und ein Spannungsmessgerät 108 auf. Der erste Leiter 102 ist elektrisch leitend mit dem Element 106 und dem
Spannungsmessgerät 108 verbunden. Das Element 106 ist elektrisch leitend mit dem zweiten Leiter 104 verbunden. Der zweite Leiter 104 ist elektrisch leitend mit dem Spannungsmessgerät 108 verbunden. Zusammen bilden die Bestandteile einen geschlossenen Stromkreis. Die Leiter 102, 104 sind in diesem
Ausführungsbeispiel Drähte. Die Leiter 102, 104 können art-gleich sein, d. h. aus dem gleichen Material hergestellt sein. Das Element 106 ist ein elektrisch leitender Bestandteil einer Batteriezelle und als Batterieanschluss 300 und Zellverbinder 302, wie in Fig. 3 beschrieben ausgeführt. Der Batterieanschluss 300 weist ein erstes leitfähiges Material mit einem ersten Seebeckkoeffizienten auf. Der Zellverbinder 302 weist ein zweites elektrisch leitfähiges Material mit einem zweiten Seebeckkoeffizienten auf. Das erste Material ist von dem zweiten
Material verschieden. Der Batterieanschluss 300 ist mit dem Zellverbinder 302 durch eine Laserschweißnaht 304 stoffschlüssig und elektrisch leitend
verbunden. Der erste Leiter 102 ist mit dem Batterieanschluss 300 verbunden, der zweite Leiter 104 ist mit dem Zellverbinder 302 verbunden. Der
Batterieanschluss 300 leitet Wärme, die aufgrund von chemischen Prozessen und/oder aufgrund des Innenwiderstands innerhalb der Batteriezelle entsteht aus der Batteriezelle nach außen. Der Zellverbinder 302 leitet die Wärme ab.
Dadurch besteht ein Wärmestrom durch die Fügestelle 304 zwischen dem ersten Material und dem zweiten Material. Innerhalb des ersten Materials bildet sich ein wärmebedingtes erstes Spannungsgefälle aus. Ebenso bildet sich innerhalb des zweiten Materials ein wärmebedingtes zweites Spannungsgefälle aus. Die
Spannungsgefälle sind unterschiedlich und sind durch den Seebeckkoeffizienten des jeweiligen Materials charakterisiert. An der Fügestelle 304 weisen das erste Material und das zweite Material zwangsweise ein identisches
Spannungspotenzial auf, da die Materialien leitend miteinander verbunden sind. An den Stellen, an denen der erste Leiter 102 und der zweite Leiter mit dem
Element 106 verbunden sind, besteht daher jeweils ein unterschiedliches Spannungspotenzial. Eine Differenz der Spannungspotenziale wird durch das Messgerät 108 über die Leiter 102 und 102 als Thermospannung U abgegriffen. In einem weiteren Ausführungsbeispiel können in einer art-ungleichen
Verbindung (beispielsweise AI und Cu), wie in Fig. 4 dargestellt, die
Messleitungen 102, 104 aufgeschweißt werden. Bei einem Stromfluss durch die Verbindung, also dem Stromfluss über den Batterieanschluss 300 zum
Zellverbinder 302 oder umgekehrt, stellt sich ein Temperaturgradient an der Verbindungsstelle 304 ein. Dieser Temperaturgradient ist proportional zum fließenden Strom (Peltier-Effekt). Dieser Temperaturgradient kann durch
Messung der Thermospannung an der Kontaktstelle 304 gemessen werden, sodass dann indirekt auch auf den Stromfluss durch die Fügestelle 304 und damit durch den Zellverbinder 302 oder den Batterieanschluss 300 geschlossen werden kann.
Fig. 5 zeigt eine Darstellung eines Temperaturfühlers 100 zum Erfassen einer Temperatur einer Batteriezelle gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Insbesondere ist ein Abgriff einer Thermospannung an einer art-gleichen Verbindung über art-ungleiche Zuleitungsdrähte in Form der
Leiter 102, 104 dargestellt.
Entsprechend der Beschreibung zu Fig. 4, weist der Temperaturfühler 100 gemäß diesem Ausführungsbeispiel einen ersten Leiter 102, einen zweiten Leiter 104, ein Element 106 einer Batteriezelle und ein Spannungsmessgerät 108 auf.
Der erste Leiter 102 ist elektrisch leitend mit dem Element 106 und dem Spannungsmessgerät 108 verbunden. Das Element 106 ist elektrisch leitend mit dem zweiten Leiter 104 verbunden. Der zweite Leiter 104 ist elektrisch leitend mit dem Spannungsmessgerät 108 verbunden. Zusammen bilden die Bestandteile einen geschlossenen Stromkreis. Im Gegensatz zu Fig. 4 sind der erste Leiter 102 und der zweite Leiter 104 mit dem Batterieanschluss 300 verbunden. Der
Batterieanschluss 300 weist das erste Material auf, während der zweite Leiter 104 das zweite Material aufweist. Der Batterieanschluss 300 und der
Zellverbinder 302 weisen in diesem Ausführungsbeispiel das gleiche Material auf, weshalb keine Thermospannung in der Fügestelle 304 entstehen kann. Hier besteht wie in Fig. 1 beschrieben ein Wärmegefälle zwischen dem
Batterieverbinder 300, an dem die ersten Enden des ersten und des zweiten Leiters 102, 104 befestigt sind, und den zweiten Enden des ersten und zweiten Leiters 102, 104. In den Leitern 102, 104 bestehen unterschiedliche
Spannungsgefälle aufgrund der unterschiedlichen Materialien der Leiter 102, 104. An der Kontaktstelle zwischen dem ersten Material und dem zweiten
Material sind die Spannungspotenziale identisch, wodurch zwischen den zweiten Enden der Leiter 102, 104 die Thermospannung U anliegt. Die Thermospannung U repräsentiert die Temperatur des Batterieverbinders 300, der thermisch mit der Batteriezelle gekoppelt ist.
Ist die Verbindung artgleich, wie in Fig. 5 dargestellt, so kann der
Zuleitungswerkstoff art-ungleich gestaltet werden, sodass sich an der
Kontaktstelle die Thermospannung einstellt. Dazu werden die Thermoleitungen 102, 104 möglichst dicht beieinander positioniert und vorzugsweise mit einem Laserschweißpunkt mit dem Batterieanschluss 300 oder dem Zellverbinder 302 verschweißt. In diesem Fall kann der Werkstoff der Zuleitungen 102 und/oder 104 vorteilhaft so ausgewählt werden, dass sich eine gute stoffschlüssige Verbindung an der Messstelle als auch eine möglichst vorteilhafte
Thermospannung ergibt. Vorteilhaft werden hier die Werkstoffe mit einer großen Differenz in den Koeffizienten des Seebeckeffektes gewählt, um größere
Spannungen messen zu können.
Über das gleiche Verfahren (artgleiche Verbindung) kann auch die Temperatur am Zellgehäuse (Housing) gemessen werden. Dazu werden die Leitungspaare 102,104 direkt auf das Gehäuse oder auf jeden anderen metallischen Punkt, an dem Temperatur gemessen werden soll, aufgeschweißt. Fig. 6 zeigt eine Darstellung einer Batteriezelle 600 mit einem Temperaturfühler 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die
Batteriezelle 600 weist einen ersten Pol 602 und einen zweiten Pol 106 auf. Der zweite Pol 106 ist Bestandteil des Temperaturfühlers 100, der wie in Fig. 1 beschrieben, einen ersten Leiter 102, einen zweiten Leiter 104, ein Element 106 der Batteriezelle 600 und eine Messeinrichtung 108 aufweist. Der erste Pol 602 und der zweite Pol 106 sind elektrisch und thermisch mit der Batteriezelle 600 gekoppelt. An dem zweiten Pol 106 ist wie in Fig. 5 beschrieben, eine
Übergangsstelle von einem ersten Material mit einem ersten
Seebeckkoeffizienten zu einem zweiten Material mit einem zweiten
Seebeckkoeffizienten angeordnet. Die Übergangsstelle kann auch an einem leitfähigen, thermisch mit der Batteriezelle 600 gekoppelten Gehäuse der Batteriezelle 600 angeordnet sein.
Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden. Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden. Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine„und/oder"-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.

Claims

Ansprüche
1 . Temperaturfühler (100) zum Erfassen einer Temperatur einer Batteriezelle (600), wobei der Temperaturfühler (100) die folgenden Merkmale aufweist: einen ersten elektrischen Leiter (102) mit einem ersten Ende (102a) zum Verbinden des ersten Leiters (102) mit einem Element (106) der Batteriezelle (600) und mit einem zweiten Ende (102b) zum Anschließen des ersten Leiters (102) an einen ersten Eingang (108a) einer Messeinrichtung (108); und einen zweiten elektrischen Leiter (104) mit einem ersten Ende (104a) zum Verbinden des zweiten Leiters (104) mit dem Element (106) der Batteriezelle (600), und mit einem zweiten Ende (104b) zum Anschließen des zweiten Leiters (104) an einen zweiten Eingang (108b) der Messeinrichtung (108), wobei der erste Leiter (102) über das Element (106) elektrisch leitfähig mit dem zweiten Leiter (104) verbunden ist und zwischen dem zweiten Ende (102b) des ersten Leiters (102) und dem zweiten Ende (104b) des zweiten Leiters (104) eine die Temperatur repräsentierende und durch die
Messeinrichtung (108) erfassbare Spannung (U) anliegt, wenn das erste Ende (102a) des ersten Leiters (102) und das erste Ende (104a) des zweiten Leiters (104) elektrisch leitfähig mit dem Element (106) verbunden sind.
2. Temperaturfühler (100) gemäß Anspruch 1 , mit dem Element (106) der Batteriezelle, wobei das erste Ende (102a) des ersten Leiters (102) und das erste Ende (104a) des zweiten Leiters (104) elektrisch leitfähig mit dem Element (106) verbunden sind.
3. Temperaturfühler (100) gemäß Anspruch 2, bei dem das Element (106) ein erstes elektrisch leitfähiges Material und ein, von dem ersten Material unterschiedliches, zweites elektrisch leitfähiges Material aufweist, wobei das erste Ende (102a) des ersten Leiters (102) mit dem ersten Material verbunden ist, und das erste Ende (104a) des zweiten Leiters (104) mit dem zweiten Material verbunden ist.
Temperaturfühler (100) gemäß Anspruch 2, bei dem das Element (106) ein erstes elektrisch leitfähiges Material aufweist und der zweite Leiter (104) ein, von dem ersten Material unterschiedliches, zweites elektrisch leitfähiges Material aufweist, wobei das erste Ende (102a) des ersten Leiters (102) und das erste Ende (104a) des zweiten Leiters (104) mit dem ersten Material verbunden sind.
Temperaturfühler (100) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 4, bei dem das erste elektrisch leitfähige Material und das zweite elektrisch leitfähige Material unterschiedliche Seebeck-Koeffizienten aufweisen.
Temperaturfühler (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem das Element (106) als ein elektrischer Batterieanschluss (300) der Batteriezelle (600) oder als ein elektrisch leitfähiges Gehäuse der
Batteriezelle (600) ausgeführt ist.
Temperaturfühler (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem das zweite Ende (102b) des ersten Leiters (102) und/oder das zweite Ende (104b) des zweiten Leiters (104) thermisch von der Batteriezelle (600) entkoppelt ist.
Temperaturfühler (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit der Messeinrichtung (108) zum Messen der Spannung (U), wobei der erste Anschluss (108a) der Messeinrichtung (108) mit dem zweiten Ende (102b) des ersten Leiters (102) elektrisch leitfähig verbunden ist und der zweite Eingang (108b) der der Messeinrichtung (108) mit dem zweiten Ende (104b) des zweiten Leiters (104) elektrisch leitfähig verbunden ist.
Batteriezelle (600), mit folgenden Merkmalen: einem galvanischen Element; und einem Temperaturfühler (100) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei das Element (106) thermisch mit dem galvanischen Element gekoppelt ist.
10. Verfahren (200) zum Erfassen einer Temperatur einer Batteriezelle (600), wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Abgreifen (202) einer temperaturabhängigen elektrischen Spannung (U) zwischen einem ersten elektrisch leitfähigen Material und einem, von dem ersten Material verschiedenen, zweiten elektrisch leitfähigen Material, wobei die Temperatur an einem Element (106) der Batteriezelle (600) erfasst wird, und das Element (106) zumindest das erste Material aufweist; und
Ermitteln der Temperatur unter Verwendung der elektrischen Spannung (U).
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