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Die Erfindung betrifft eine Deformationsdetektionsvorrichtung für einen in eine Fahrzeugträgerstruktur eines Kraftfahrzeugs integrierte Energiespeicherbaugruppe, sowie ein Fahrzeuginformationssystem mit einer solchen Deformationsdetektionsvorrichtung und ein Kraftfahrzeug. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Detektion einer Deformation einer Energiespeicherbaugruppe.
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Für strukturintegrierte Hochvoltspeicher als typische Bauform einer Energiespeichergruppe ist in Fahrzeughochrichtung der zur Verfügung stehende Bauraum stark begrenzt. Um in diesem begrenzten Bauraum eine ausreichende Menge an Energiespeicherzellen anzuordnen, ist es erforderlich, den Bauraum insbesondere in Fahrzeughochrichtung bestmöglich auszunutzen. Gleichzeitig muss aber eine ausreichende Robustheit des Hochvoltspeichers gegenüber mechanischer Beanspruchung von außen sichergestellt sein, insbesondere auch gegenüber nicht über gesamtfahrzeugbestimmte Wirkketten eingeleiteten Beanspruchungen. Dieser Zielkonflikt war lange nur über eine mechanische Schadenskette auflösbar, bei der im Falle einer mechanischen Überbeanspruchung des Gesamtfahrzeugs Peripherie- und/oder Opferbauteile gezielt versagen, um durch den damit erzielten Energieabbau tragende Strukturbauteile zu schützen.
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Aus der
DE 10 2018 200 919 A1 ist zudem eine Erfassungsvorrichtung zum Erfassen einer mechanischen Verformung eines Hochvoltspeichers eines Kraftfahrzeugs bekannt, umfassend: ein Sensorelement, das eine elektrische Messgröße erfasst, wobei das Sensorelement im Wesentlichen flächig ausgebildet ist und mindestens partiell einem ersten Bauteil des Hochvoltspeichers aufgebracht ist; und eine Auswertevorrichtung zum Analysieren der elektrischen Messgröße zwischen dem Sensorelement und einem zweiten Bauteil des Hochvoltspeichers und zum Ausgeben einer entsprechenden, auf der elektrischen Messgröße basierenden Warnmeldung, wobei zumindest ein Bereich der Oberfläche des zweiten Bauteils elektrisch leitfähig ist.
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Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Deformationsdetektion für eine Energiespeicherbaugruppe zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Deformationsdetektionsvorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1, ein Fahrzeuginformationssystem mit den Merkmalen von Anspruch 9, ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen von Anspruch 10 sowie ein Verfahren zur Detektion einer Deformation einer Energiespeicherbaugruppe mit den Merkmalen von Anspruch 11. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
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Gemäß einem Aspekt wird eine Deformationsdetektionsvorrichtung für eine in eine Fahrzeugträgerstruktur eines Kraftfahrzeugs integrierte Energiespeicherbaugruppe mit einem Energiespeicher und einer Gehäusestruktur offenbart. Die Deformationsdetektionsvorrichtung weist zumindest auf:
- (a) ein äußeres, elektrisch leitendes Sensierelement, das als ein oder an oder mit einem äußeren Gehäusestrukturelement, insbesondere also darauf aufgeklebt, darin integriert und/oder damit einstückig oder identisch, ausgebildet ist.
- (b) ein inneres, elektrisch leitendes Sensierelement, das als ein oder an (d.h. mit und/oder auf) einem inneren Energiespeicherelement, insbesondere also darauf aufgeklebt, darin integriert und/oder damit einstückig oder identisch, ausgebildet und in einem regulären Fahrzeugbetrieb unveränderlich beabstandet von dem äußeren Sensierelement angeordnet ist. Beispielsweise kann das innere Sensierelement das Zellkontaktiersystem aller oder eines Teils der Energiespeicherzellen sein oder ein Teil davon.
- (c) eine Auswerteeinheit, die dazu eingerichtet ist, eine, insbesondere aus einer Deformation und/oder Verschiebung (im Verhältnis zum inneren Sensierelement) des äußeren Sensierelements resultierende, Veränderung, insbesondere eine Verkleinerung, einer elektrischen Betriebskenngröße, insbesondere einer Kapazität und/oder einer Ladung, eines durch das innere Sensierelement und das äußere Sensierelement ausgebildeten Kondensators zu erfassen. Das Erfassen kann insbesondere mittelbar erfolgen, indem eine am Kondensator anliegende Spannung erfasst und ausgewertet wird.
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Damit ist eine Erfassung jeglicher relevanten Deformation des Energiespeichers, speziell seiner unteren Gehäusestruktur, möglich. Anders als bei den bekannten Lösungen kann daher nicht nur ein schwerwiegender Defekt detektiert werden, sondern auch leichte Deformationen, die eine fein gegliederte Reaktionslogik auf unterschiedliche Grade der Beschädigung der unteren Gehäusestruktur und ggf. auch des Energiespeichers selbst ermöglicht.
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Die Energiespeicherbaugruppe ist vorliegend insbesondere eine elektrische Traktionsbatterie mit mehreren Batteriemodulen und/oder -zellen, die mit einem Batteriemanagementsystem in einem lasttragfähigen Gehäuse aufgenommen sind.
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Unter dem Begriff „in eine Fahrzeugträgerstruktur integrierter Energiespeicher“ ist insbesondere ein Energiespeicher zu verstehen, dessen Gehäuse neben den Funktionen eines Schutzes der Energiespeicherzellen und des Batteriemanagements vor Umgebungseinflüssen und der Umgebung vor der gespeicherten elektrischen und/oder thermischen Energie auch dazu ausgebildet und eingerichtet ist, Lasten aus einem Gewicht und/oder einer Fahrdynamik und/oder einem Crashkontakt des Fahrzeugs zu tragen und/oder aufzunehmen und/oder gegen andere Trägerkomponenten abzustützen.
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Unter einem äußeren Gehäusestrukturelement ist vorliegend insbesondere ein Bestandteil einer unteren Gehäusestruktur des Energiespeichers zu verstehen. Insbesondere ist das äußere Gehäusestrukturelement schalen- und/oder wannenförmig und/oder schubfeldartig ausgebildet. Gemäß einer Ausführung ist das äußere Sensierelement durch das äußere Gehäusestrukturelement verkörpert. Gemäß einer anderen Ausführung ist das äußere Sensierelement, beispielsweise in Form einer gedruckten und aufgeklebten Leiterbahn, auf das äußere Gehäusestrukturelement aufgebracht.
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Gemäß einer Ausführung ist zwischen dem äußeren und dem inneren Sensierelement des Kondensators mindestens ein elektrisch isolierendes Bauteil angeordnet, um den Feldaufbau sicherzustellen. Zusätzlich kann zwischen dem äußeren und dem inneren Sensierelement des Kondensators ein Dämpfungsmaterial, wie beispielsweise ein geeigneter ausgehärteter Schaum, zur Lastaufnahme im Deformationsfall vorgesehen sein. Bei dem Energiespeicher selbst handelt es sich insbesondere um einen Hochvoltspeicher im Fahrzeug, beispielsweise im Sinne einer Traktionsbatterie. Der Energiespeicher weist insbesondere mehrerer, zueinander in Reihe und/oder parallel verschaltete, elektrochemische Batteriezellen auf und/oder kann aus mehreren, zueinander in Reihe und/oder parallel verschalteten Batteriemodulen mit mehreren Batteriezellen aufgebaut sein.
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Beispielsweise nimmt das Dämpfungsmaterial einen großen Teil oder den gesamten Raum zwischen dem äußeren und dem inneren Sensierelement des Kondensators ein. Durch die Lastaufnahmefähigkeit des Dämpfungsmaterials kann die Dimensionierung des Kondensators in Fahrzeughochrichtung weiter verkleinert werden.
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Gemäß einer Ausführung sind die Sensierelemente und das elektrisch isolierende Bauteil alternierend parallel zueinander angeordnet, wobei das elektrisch isolierende Bauteil beabstandet von beiden Sensierelementen, beispielsweise mittig, angeordnet und/oder von dem Dämpfungsmaterial umgeben sein kann.
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Gemäß einer Ausführung ist das äußere Sensierelement Teil einer in Fahrzeughochrichtung unteren Gehäusestruktur der Energiespeicherbaugruppe, um weiteren Bauraum in Fahrzeughochrichtung einzusparen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Fahrzeuginformationssystem offenbart, das insbesondere eine Deformationsdetektionsvorrichtung gemäß einer Ausführung der Erfindung und ein Ausgabemittel aufweist, welches zur Ausgabe von Informationen an wenigstens einen Fahrzeugnutzer eingerichtet und ausgebildet ist. Das Ausgabemittel ist zudem dazu eingerichtet, bei einem Überschreiten eines Feldänderungs-Grenzwerts, insbesondere eines Grenzwerts für eine Veränderung der elektrischen Betriebskenngröße des durch das innere und das äußere Sensierelement ausgebildeten Kondensators, beispielsweise eines Spannungsgrenzwerts, an einen Fahrzeuginsassen, insbesondere einen Fahrer und/oder einen anderen Insassen, und/oder eine Fahrzeugumgebung eine, insbesondere zuverlässig wahrnehmbare, Warnmeldung auszugeben.
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Dadurch können die Schadensfolgen einer Beschädigung der Energiespeicherbaugruppe minimiert werden, speziell hinsichtlich Personenschäden, ggf. aber auch hinsichtlich Sachschäden, insbesondere indem mit der Warnmeldung ein unmittelbarer Werkstattbesuch oder ein schnellstmögliches Abstellen des Fahrzeugs auf einer leeren Freifläche oder ein sofortiges Verlassen des beschädigten Fahrzeugs angeraten wird.
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Insbesondere wird dabei die Warnmeldung nach einer entsprechenden Ansteuerung mittels der Auswerteeinheit ausgegeben. Insbesondere repräsentiert die Grenzwertüberschreitung eine vermutete Überschreitung einer mechanischen Grenzbeanspruchbarkeit der Energiespeicherbaugruppe, weshalb der Grenzwert in der gewählten Höhe festgelegt ist.
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Insbesondere ist das Ausgabemittel dazu eingerichtet, die Warnmeldung in einer Weise auszugeben, die eine Wahrnehmung der Meldung durch den/die vorgesehenen Empfänger sicherstellt, beispielsweise indem das Ausgabemittel einen Bildschirm und/oder einen Lautsprecher und/oder eine Warnlampe und/oder eine, insbesondere in ein Lenkrad des Fahrzeugs integrierte, haptische Warnvorrichtung aufweist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Kraftfahrzeug mit einer Energiespeicherbaugruppe offenbart, die Teil einer Fahrzeugträgerstruktur des Kraftfahrzeugs ist. Das Kraftfahrzeug weist insbesondere ein Fahrzeuginformationssystem gemäß einer Ausführung der Erfindung auf.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Detektion einer Deformation einer Energiespeicherbaugruppe offenbart, die insbesondere gemäß einer Ausführung der Erfindung ausgebildet ist. Das Verfahren weist zumindest die folgenden Verfahrensschritte auf:
- (i) Überwachen einer elektrischen Betriebskenngröße eines durch das innere und das äußere Sensierelement ausgebildeten Kondensators.
- (ii) Vergleichen einer sensierten Änderung der elektrischen Betriebskenngröße mit einem Grenzwert, der repräsentativ für eine potenziell schädliche Deformation ist.
- (iii) Ausgeben einer Warnung an einen Fahrzeuginsassen und/oder die Fahrzeugumgebung, falls der Grenzwert überschritten ist.
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Das Verfahren macht sich zunutze, dass sich bei Überschreitung einer mechanischen Beanspruchbarkeitsgrenze des elektrischen Kontaktierungsmittels für die Auswerteeinheit das elektrisches Feld des Kondensators, der mit dem inneren und dem äußeren Sensierelement gebildet wird, eine bekannte elektrische Feldstärke aufweist, die sich bei einer bestimmten Deformation (beispielsweise unterschiedlicher Stärke und/oder an einem unterschiedlichen Punkt) in vorbestimmbarer Weise messbar ändert. Die Feldänderung ist über eine Änderung der elektrischen Spannung zwischen den beiden Sensierelementen messbar. Die Vorbestimmung der Feldänderung erfolgt beispielsweise bei einer Bedatung eines Kennfelds für unterschiedliche Betriebszustände und/oder unterschiedliche Deformationen der Energiespeicherbaugruppe in der Fahrzeugentwicklung mittels Versuchen.
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Gemäß einer Ausführung ist die Auswerteeinheit dazu eingerichtet, in einem bestimmungsgemäßen Betriebszustand des Kraftfahrzeugs zwischen den beiden Sensierelementen ein elektrisches Feld bekannter elektrischer Feldstärke anzulegen und/oder eine , insbesondere unvorhergesehene, Veränderung eines zwischen den beiden Sensierelementen anliegenden elektrischen Felds, insbesondere bei einer Überschreitung einer mechanischen Grenzbeanspruchbarkeit der unteren Gehäusestruktur des fahrzeugstrukturintegrierten Bauteils, zu erfassen.
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Dadurch können auch kleinste Deformationen und oder Verschiebungen des äußeren Sensierelements detektiert werden. Insbesondere verändert sich mit einer Veränderung der Beabstandung der beiden Sensierelemente deren gegenseitiges elektrisches Potential. Die Potentialänderung kann mittels eines Spannungssensors durch die Auswerteeinheit gemessen werden.
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Insbesondere ist die Auswerteeinheit dazu eingerichtet, Ausprägungen einer elektrischen Spannung, die an dem Kondensator anliegt, und insbesondere deren Änderung, zu erfassen und/oder auszuwerten, weil damit Änderungen der Kapazität und/oder der Ladung des Kondensators (und damit Deformationen) erfasst werden können.
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Gemäß einer Ausführung ist die Auswerteeinheit dazu eingerichtet, bei Überschreiten eines Feldänderungs-Grenzwerts eine Deformation zu detektieren. Dadurch können Feldänderungen durch dynamische Lasten aus den regulären Fahrbetrieb von Schadensereignissen differenziert werden.
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Gemäß einer Ausführung ist die Auswerteeinheit dazu eingerichtet, eine dauerhafte Deformation zu detektieren, wenn sich anschließend an eine detektierte Feldänderung ein neue, von der alten Feldstärke verschiedene Feldstärke konstant einstellt.
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Das ermöglicht eine Unterscheidung elastischer und plastischer Verformungen des äußeren Sensierelements. Im Fall einer elastischen Verformung des äußeren Sensierelements kann gemäß einer Ausführung auch von einer allenfalls elastischen Verformung des inneren Sensorelements ausgegangen werden.
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Gemäß einer Ausführung weist die Auswerteeinheit eine Schadensbestimmungslogik auf, die dazu eingerichtet ist, unterschiedlich starken und/oder unterschiedlich lokalisierten und/oder unterschiedlich lang anhaltenden Änderungen der erfassten Feldstärke unterschiedliche Schadensklassen zuzuordnen.
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Insbesondere ist vorgesehen, dass verschiedene Feldänderungs-Grenzwerte in der Auswerteeinheit hinterlegt sind und/oder eine umso höhere Schadensklasse zugeordnet wird, je höher ein überschrittener Feldänderungs-Grenzwert ist.
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Das ermöglicht eine genauere Versagensprognose und damit einen für die Fahrzeugnutzer und/oder -umgebung sicheren Betrieb des Energiespeichers bei gleichzeitig geringem Bauraumbedarf in Fahrzeughochrichtung.
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Gemäß einer Ausführung ist an dem inneren Sensierelement eine, insbesondere mechanische, Sollbruchstelle für dessen elektrische Leitfähigkeit angeordnet, die so ausgebildet ist, dass sie bei einer vorbestimmten Beanspruchbarkeitsgrenze eines Umgebungsschutzes des Energiespeichers auslöst, insbesondere unter Verlust der elektrischen Kontaktierungswirkung mechanisch versagt.
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Insbesondere, wenn das innere Sensierelement mit einem elektrischen Kontaktierungsmittel für wenigstens eine elektrische Energiespeichereinheit des Energiespeichers ausgebildet ist, kann dadurch eine automatische elektrische Entkopplung der Energiespeichereinheit, ggf. des ganzen Energiespeichers erreicht werden; ansonsten eine eindeutig messbare Änderung des an der Auswerteeinheit abgegriffenen elektrischen Felds.
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Gemäß einer Ausführung weist die Deformationsdetektionsvorrichtung zwei oder mehr, mittels der Auswerteeinheit getrennt sensierbare Kondensatoren auf, die jeweils mittels eines inneren Sensierelements und mittels eines äußeren Sensierelements ausgebildet sind, und deren Anordnungsbereich sich, insbesondere bezogen auf eine Erstreckung in einer horizontalen Fahrzeugebene, hinsichtlich einer Erstreckung entlang einer Fahrzeuglängsrichtung und/oder entlang einer Fahrzeugquerrichtung voneinander unterscheidet.
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Damit kann eine räumlich kleinteiligere Aussage über eine zuzuordnende Schadensklasse getroffen werden. Die zuzuordnende Schadenklasse kann dann auch von lokalen Unterschieden in der Beanspruchbarkeit des Energiespeichers ausgerichtet werden. Damit kann berücksichtigt werden, dass die gleiche Lasteinbringung an einer ersten Stelle eines Energiespeichers ggf. einen geringeren Schaden verursacht als an einer anderen Stelle.
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Das elektrisch isolierende Bauteil kann unabhängig von der Aufteilung in mehrere Kondensatoren trotzdem einteilig ausgebildet sein, oder analog der Aufteilung der Kondensatoren aufgeteilt werden.
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Gemäß einer Ausführung sind die Kondensatoren und das elektrisch isolierende Bauteil zueinander segmentweise korrelierend mehrteilig ausgebildet, wobei sich bei einem Überschreiten einer mechanischen Grenzbeanspruchbarkeit der unteren Gehäusestruktur und/oder eines ggf. zugeordneten Feldänderungs-Grenzwerts für die Auswerteeinheit das elektrische Feld bekannter elektrischer Feldstärke segmentweise messbar ändert.
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Gemäß einer Ausführung ist die Auswerteeinheit ein in der Energiespeicherbaugruppe angeordnetes Steuergerät.
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Insbesondere kann die Auswerteeinheit als logischer und/oder körperlicher Teil eines Batteriemanagementsystems ausgebildet sein.
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Dadurch kann ein minimaler Bauraum- und/oder Integrationsbedarf der Deformationsdetektionsvorrichtung sichergestellt werden.
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Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren.
- 1 zeigt in einer schematischen Schnittansicht eine Energiespeicherbaugruppe mit einer Deformationsdetektionsvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführung der Erfindung.
- 2 zeigt ein Ablaufdiagramm mit Schritten eines Verfahrens zur Detektion einer Deformation der Energiespeicherbaugruppe aus 1.
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In 1 ist ein Ausschnitt eines Kraftfahrzeugs 1 dargestellt, das mit einer nicht dargestellten elektrischen Traktionsmaschine beispielsweise batterieelektrisch (BEV) oder plugin-hybrid (PHEV) ausgebildet ist. Als Traktionsbatterie für die elektrische Antriebsmaschine weist das Kraftfahrzeug 1 eine Energiespeicherbaugruppe 2 auf, die Teil einer Fahrzeugträgerstruktur 4 des Kraftfahrzeugs ist, hier des Fahrzeugunterbodens. Die Energiespeicherbaugruppe 2 weist einen Energiespeicher 12 mit einer Vielzahl von Batteriezellen 14, hier Rundzellen, auf, sowie eine Gehäusestruktur 16 mit einer Gehäusewanne 18 und einem Gehäusedeckel 20, der durch eine Fahrzeugbodenbauteil der Fahrzeugträgerstruktur 4 ausgebildet wird. Die Gehäusewanne 18 und das Fahrzeugbodenbauteil der Fahrzeugträgerstruktur 4 sind gegeneinander fluiddicht abgedichtet, sodass der Energiespeicher insofern von der Umgebung entkoppelt ist.
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Zudem weist das Kraftfahrzeug 1 ein Fahrzeuginformationssystem 6 auf. Das Fahrzeuginformationssystem 6 weist eine Deformationsdetektionsvorrichtung 8 für die Energiespeicherbaugruppe 2 und ein Ausgabemittel 10 für die Deformationsdetektionsvorrichtung 8 auf.
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Die Deformationsdetektionsvorrichtung 8 weist ein äußeres, elektrisch leitendes Sensierelement 22 auf, welches durch ein metallisches Gehäusestrukturelement, hier eine Bodenplatte der Gehäusewanne 18 ausgebildet ist.
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Die Deformationsdetektionsvorrichtung 8 weist ferner ein inneres, elektrisch leitendes Sensierelement 24 auf, welches durch ein Zellkontaktierungssystem 23 des Energiespeichers 12 ausgebildet und daher in einem regulären Fahrzeugbetrieb unveränderlich beabstandet von dem äußeren Sensierelement 22 angeordnet ist.
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Zwischen dem äußeren Sensierelement 22 und dem inneren Sensierelement 24 ist ein elektrisch isolierendes Bauteil 28, hier eine dielektrische Folie, angeordnet. Zusätzlich ist zwischen dem äußeren und dem inneren Sensierelement ein Dämpfungsmaterial 30 angeordnet, hier ein geeigneter, ausgehärteter Schaum zur Lastaufnahme im Deformationsfall.
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Das innere Sensierelement 24 und das äußere Sensierelement 22 bilden damit zusammen mit dem elektrisch isolierendes Bauteil 28 einen Kondensator 32 aus.
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Die Deformationsdetektionsvorrichtung 8 weist ferner eine Auswerteeinheit 26 auf, die dazu eingerichtet ist, eine Veränderung einer an dem Kondensator anliegenden elektrischen Spannung V zu erfassen.
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Eine solche Veränderung kann insbesondere aus einer Deformation D und/oder Verschiebung des äußeren Sensierelements 22 resultieren, die wiederum durch eine Krafteinwirkung F von außerhalb des Fahrzeugs, typischerweise bei einem Aufsetzen des Fahrzeugbodens auf ein spitzes oder kantiges Hindernis, hervorgerufen wird.
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Das ermöglicht eine Erfassung relevanter Deformationen D des Energiespeicherbaugruppe 2, speziell der Gehäusewanne 18. Anders als bei den bekannten Lösungen kann dabei nicht nur ein schwerwiegender Defekt detektiert werden, sondern auch leichte Deformationen, die ggf. nicht unmittelbar zu einem sicherheitskritischen Versagen der Energiespeicherbaugruppe 2 führen, aber mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit ein späteres Versagen nach sich ziehen, sodass eine Detektion wünschenswert ist, um einen späteren Schaden nötigenfalls durch eine Überprüfung der Integrität der Energiespeicherbaugruppe 2, beispielsweise eine Sichtprüfung in der Werkstatt, abwenden zu können.
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Die Verwendung eines Kondensator-basierten Sensors kann helfen, Bauraum in einer Fahrzeughochrichtung z einzusparen.
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Vorliegend wird in einem bestimmungsgemäßen Betriebszustand des Kraftfahrzeugs 1 zwischen den beiden Sensierelementen 22, 24 ein elektrisches Feld bekannter elektrischer Feldstärke angelegt. Mit einer Veränderung der Beabstandung der beiden Sensierelemente 22, 24 ändert sich deren gegenseitiges elektrisches Potential. Die Potentialänderung kann mittels eines Spannungssensors 34 erfasst und durch die Auswerteeinheit 26 gemessen werden. Dadurch können auch kleinste Deformationen D und oder Verschiebungen des äußeren Sensierelements 22 detektiert werden.
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Vorliegend wird bei Überschreiten eines ersten Spannungs-Grenzwerts, der für eine bestimmte Stärke der Feldänderung am Kondensator 32 und damit für eine bestimmte Art der Deformation D steht, eine Deformation detektiert. Dadurch können Feldänderungen durch dynamische Lasten aus den regulären Fahrbetrieb von Schadensereignissen differenziert werden.
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Die Auswerteeinheit kann so programmiert sein, dass sie ein Deformations-Flag nur dann setzt, wenn sich anschließend an eine detektierte Feldänderung ein neue, von der alten Feldstärke verschiedene Feldstärke einstellt. Das ermöglicht eine Unterscheidung elastischer und plastischer Verformungen des äußeren Sensierelements.
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Vorliegend weist die Auswerteeinheit 26 eine Schadensbestimmungslogik 36 auf, mittels welcher unterschiedlich starke Änderungen der erfassten Spannung V unterschiedlichen starken Deformationen und damit unterschiedlichen Schadensklassen zugeordnet werden. Damit können auf unterschiedliche Schadensfälle unterschiedliche Reaktionen des Fahrzeuginformationssystems 6 angesteuert werden.
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Für sehr starke Deformationen kann vorliegend vorgesehen sein, dass die Detektion der Deformation und eine Sicherheitsmaßnahme zum Abwenden unmittelbaren Schadens mittels eines kombinierten Mechanismus erreicht werden: an dem inneren Sensierelement 24 kann eine mechanische Sollbruchstelle 38 angeordnet sein, die bei einer vorbestimmten Beanspruchbarkeitsgrenze unter Verlust der elektrischen Kontaktierungswirkung mechanisch versagt, sodass die Energiespeicherzellen nicht mehr in den Antriebsstromkreis eingebunden sind, weil das innere Sensierelement 24 im Zellkontaktierungssystem 23 ausgebildet ist.
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Das Ausgabemittel 10 ist dazu eingerichtet ist, bei einem Überschreiten eines Spannung-Grenzwerts V_G mit einer entsprechenden Ansteuerung durch die Auswerteeinheit 26 eine Warnmeldung an einen Fahrzeuginsassen und/oder eine Fahrzeugumgebung auszugeben, beispielsweise mittels einer kombinierten Audio- und Bildschirm-Warnmeldung M. Die Bildschirm-Warnmeldung enthält vorliegend eine Handlungsanweisung, die sich je nach dem Ort oder der Schwere der detektierten Deformation D unterscheiden kann.
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In 2 ist eine Energiespeicherbaugruppe 102 dargestellt, die sich von der Energiespeicherbaugruppe 2 der 1 darin unterscheidet, dass mehrere Kondensatoren 132, 133 ausgebildet sind, um eine örtlich feinere Detektion der Deformation D* zu ermöglichen, die aus der Krafteinwirkung F* resultiert.
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Dazu weist die Deformationsdetektionsvorrichtung 108 mehrere, elektrisch voneinander getrennte, innere Sensierelemente 124, 125 auf, deren Anordnungsbereich sich hinsichtlich einer Erstreckung entlang einer Fahrzeuglängsrichtung x und/oder entlang einer Fahrzeugquerrichtung y voneinander unterscheidet.
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Indem mittels Spannungssensoren 134, 135 die elektrischen Spannungen V1 des Kondensators 132 und V2 des Kondensators 133 getrennt überwacht und ausgewertet werden, kann eine räumlich kleinteiligere Aussage über eine zuzuordnende Schadensklasse getroffen werden, vorliegend auch die Aussage, dass die Deformation D* im Anordnungsbereich des Kondensators 133 auftritt.
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Das elektrisch isolierende Bauteil 28 und das äußere Sensierelement 24 kann jeweils unabhängig von der Aufteilung in mehrere Kondensatoren 132, 133 einteilig ausgebildet sein.
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3 zeigt Verfahrensschritte eines beispielhaften Verfahrens zur Detektion einer Deformation der Energiespeicherbaugruppe 2 aus 1.
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In dem Schritt S10 erfolgt ein Überwachen einer elektrischen Betriebskenngröße V eines durch das innere Sensierelement 24 und das äußere Sensierelement 26 ausgebildeten Kondensators 32.
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In dem Schritt S20 erfolgt ein Vergleichen einer sensierten Änderung der elektrischen Betriebskenngröße V mit einem Grenzwert V_G, der repräsentativ für eine potenziell schädliche Deformation D ist.
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Wenn der Grenzwert V_G überschritten ist, erfolgt in dem Schritt S30 ein Ausgeben einer Warnmeldung M an einen Fahrzeuginsassen und/oder die Fahrzeugumgebung.
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Wenn der Grenzwert V_G nicht überschritten ist, wird die elektrische Betriebskenngröße V weiterhin im Sinne von Schritt S10 überwacht, und es erfolgt - ggf. mit einem vorbestimmten zeitlichen Versatz - eine erneute Durchführung von Schritt S20.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftfahrzeug
- 2, 102
- Energiespeicherbaugruppe
- 4
- Fahrzeugträgerstruktur
- 6
- Fahrzeuginformationssystem
- 8, 108
- Deformationsdetektionsvorrichtung
- 10
- Ausgabemittel
- 12
- Energiespeicher
- 14
- Batteriezelle
- 16
- Gehäusestruktur
- 18
- Gehäusewanne
- 20
- Gehäusedeckel
- 22
- äußeres Sensierelement
- 23
- Zellkontaktierungssystem
- 24, 124, 125
- inneres Sensierelement
- 26
- Auswerteeinheit
- 28
- elektrisch isolierendes Bauteil
- 30
- Dämpfungsmaterial
- 32, 132, 133
- Kondensator
- 34, 134, 135
- Spannungssensor
- 36
- Schadensbestimmungslogik
- 38
- mechanische Sollbruchstelle
- D, D*
- Deformation
- F, F*
- Krafteinwirkung
- M
- Warnmeldung
- V
- elektrische Spannung
- V_G
- Grenzwert der elektrischen Spannung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102018200919 A1 [0003]