Physik, Mess- & Regelungstechnik

Gehäuseverformung überwachen - Geschlitztes Diodengitter zur Strukturüberwachung

Ref.-Nr. 6073

Keywords: Gehäusestrukturüberwachung, Diodengitter, Strukturüberwachung, Definierte Verformungsmessung, Batteriegehäuse, Akku-Überwachung, Elektrofahrzeuge

Gehäuse von Batterien oder Akkus müssen mechanischen und thermischen Belastungen im Alltag und Betrieb sicher standhalten. Doch wie kann man frühzeitig und sicher Schäden an großflächigen Strukturen erkennen? Eine neue Erfindung der TH Köln nutzt dazu ein zweidimensionales System von Biegesensoren.

Die Biegesensoren werden aus einem Diodenarray aufgebaut, dessen Verbindungsleitungen zwischen den Dioden einmal geschlitzt werden und die im ungebogenen Zustand an den geschlitzten Stellen elektrischen Kontakt haben. Im gebogenen Zustand wird die Leitung unterbrochen, sodass über eine Auswerteelektronik die Stelle der Verbiegung ermittelt werden kann. Dabei soll die Meldung erst beim Überschreiten einer bestimmten Grenzverformung bzw. bei einer vordefinierten Verformung erfolgen. Setzt ein Fahrzeug beispielsweise auf, dann verformt sich das Akkugehäuse (Casing): Ist die Verformung zu groß, stößt das Gehäuse gegen die Batterie und kann einen späteren Brand verursachen. Das System kann sowohl auf Trägerplatten als auch auf Folie gebracht werden – nach Rückgang der Deformation kann das Diodengitter wiederverwendet werden.

Vorteile

  • Kostengünstige und großflächige Überwachung von Strukturen
  • Sicheres Casing von Akkus und Batterien, z. B. in Elektrofahrzeugen
  • Übertragbar auf Trägerfolien
  • Einfache Zustandsüberwachung
  • Wiederverwendbarkeit des Diodengitters nach Rückgang der Verformung

Kommerzielle Anwendung

Die Erfindung ist in erster Linie zur Überwachung von Akkumulatoren in der Fahrzeugindustrie gedacht, kann aber auch zur Detektion von elastischen Verformungen an anderen Oberflächen genutzt werden. Das System der geschlitzten Diodengitter kann sowohl auf Trägerplatten als auch auf Folie gebracht und somit leicht an verschiedenste Oberflächenstrukturen angepasst werden. Auf diese Weise lässt es sich leicht an unterschiedlichste Strukturen anpassen, was die Herstellungskosten reduziert.

Aktueller Stand

Erste Labormuster zeigen, dass die Technologie der geschlitzten Diodengitter technisch funktioniert. Ein EP und US Patent wurde angemeldet und offengelegt unter EP 4 337 928 bzw. US 2024 0255457 A1.

Technologie-Reifegrad

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Nachweis der Funktionstüchtigkeit

Eine Erfindung der TH Köln.

Dipl.-Ing. Martin van Ackeren

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