DE102011003750A1

DE102011003750A1 - Fahrbarer Prüflingsträger, Prüfvorrichtung und Testverfahren für Batteriepack-Prüflinge in Batterieprüfständern mit vorbestimmtem Aufbau

Info

Publication number: DE102011003750A1
Application number: DE102011003750A
Authority: DE
Inventors: Frank Heitkämper; Robert Thomas
Original assignee: Robert Bosch GmbH; SB LiMotive Germany GmbH; SB LiMotive Co Ltd
Current assignee: Robert Bosch GmbH; Samsung SDI Co Ltd
Priority date: 2011-02-08
Filing date: 2011-02-08
Publication date: 2012-08-09

Abstract

Es wird ein fahrbarer Prüflingsträger (10) für mindestens einen Batteriepack-Prüfling (30) in einem Prüfstand (35) mit vorbestimmtem Aufbau beschrieben, wobei das Batteriepack (30) für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug ausgebildet ist und der Prüflingsträger (10) mehrere Schnittstellen für den Batteriepack-Prüfling (30) und zum Prüfstand (35) aufweist, die in einem gemeinsamen, einheitlichen Anschlussfeld (50) zusammengefasst sind. Ferner werden eine Prüfvorrichtung sowie ein dazugehöriges Testverfahren für Batteriepack-Prüflinge (30) beschrieben.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen fahrbaren Prüflingsträger für Batteriepacks in Batterieprüfständern mit vorbestimmtem Aufbau. Ferner betrifft die Erfindung eine Prüfvorrichtung zum automatischen Prüfen der Verkabelung eines Batteriepack-Prüflings mit einem Prüflingsträger, sowie ein dazugehöriges Testverfahren.
Stand der Technik
Batteriepacks, insbesondere Li-Ionen Batteriepacks, werden vor Auslieferung an den Kunden mehreren Funktions- und Leistungstests im Prüfstand unterzogen, die seitens des Packherstellers durchgeführt werden. Hierbei wird unterschieden zwischen ausgeweiteten Validierungs- und Verifikations-Tests an Prototypen sowie Batteriepacks einer Vorserienfertigung einerseits, und sehr kurzen Abnahmetests (drei bis vier Stunden) an Packs aus der Serienfertigung andererseits.
Die Installation des Li-Ionen Batteriepack-Prüflings wird bisher in der Klimakammer im Prüfstand selbst vorgenommen. Die Ankopplung der Batteriepacks an die Prüfvorrichtungen ist durch die beengten Platzverhältnisse in der Klimakammer und die daher nur schwer zugänglichen Batteriepack-Anschlüsse sehr umständlich.
Bei den verwendeten Batteriepackmustern, Prototypen und Vorserienmodellen sind die Schnittstellen insbesondere hinsichtlich deren Ausrichtung, Belegung und Stecker nicht immer klar definiert. Dies kann auch bei Batteriepacks des gleichen Projekts für Prototypen verschiedener Entwicklungsstände der Fall sein. Derartige Abweichungen ziehen aufwändige Umbauarbeiten entweder am Prüfstand oder am Prüfling nach sich.
Bisher finden sich auf dem Markt noch keine Wettbewerber, die Elektrofahrzeug-Batteriepacks in Serie sowohl fertigen als auch testen. Für die im Hybridelektrofahrzeug-Bereich getesteten Serienpacks werden die gleichen Testsysteme verwendet, wie sie auch beim Test von Prototypenpacks Anwendung finden. Dies ist der Tatsache geschuldet, dass auch die Serientests prinzipiell den gleichen Anforderungen beispielsweise hinsichtlich der Messgenauigkeit unterliegen wie Tests von Packs der Prototypenphasen und daher mit Prüfständern (Testern) der gleichen Spezifikation getestet werden müssen. Aus diesem Grund stellt die Installation des Batteriepacks im Prüfstand (Tester) einen wesentlichen Anteil der gesamten Testzeit der durchgeführten Abnahmetests dar. Bei einer gesamten Testzeit von drei bis vier Stunden kann die Installationszeit (Rüstzeit) nach bisherigem Stand der Technik etwa ein Drittel der gesamten Testzeit (Bruttotestzeit) betragen.
Aus dem Dokument DE 196 44 048 A1 ist ein Behältnis für eine Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeuges für Prüfstandzwecke bekannt, wobei das Behältnis mehrere Schwenkrollen umfasst, die das Behältnis fahrbar machen. Ferner umfasst das Behältnis mehrere Schnittstellen, um von außen an die Anschlüsse der Traktionsbatterie zu kommen. Nachteilig dabei ist, dass die Verwendung eines solchen platzintensiven Behältnisses Schwierigkeiten bei der Einbringung des Behältnisses in Räume mit beengten Platzverhältnissen, wie z. B. die Klimakammer von Prüfständern, verursacht. Darüber hinaus sind die von dem Behältnis umfassten Schnittstellen für unterschiedliche Zwecke an verschiedenen Seiten des Behälters voneinander beabstandet angeordnet. Durch die räumliche Verteilung der Schnittstellen sind die Schnittstellen des Behältnisses insbesondere hinsichtlich deren Zuordnung bzw. deren Belegung nicht immer klar definiert. Dadurch wird die Installation der Traktionsbatterie im Prüfstand umständlich und zeitintensiv.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird ein fahrbarer Prüflingsträger für mindestens einen Batteriepack-Prüfling in einem Batterieprüfstand mit vorbestimmtem Aufbau bereitgestellt, wobei das Batteriepack für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug ausgebildet ist und der Prüflingsträger mehrere Schnittstellen für den Batteriepack-Prüfling und zum Batterieprüfstand aufweist. Alle vorhandenen Schnittstellen des Prüflingsträgers sind dabei in einem einheitlichen gemeinsamen Anschlussfeld zusammengefasst. Insbesondere werden Li-Ionen Batteriepacks verwendet.
Durch die erfindungsgemäße Verwendung eines gemeinsamen einheitlichen Anschlussfeldes für die Schnittstellen des Prüflingsträgers wird eine massive Verkürzung der Installationszeiten (Rüstzeiten) erreicht, da die Schnittstellen räumlich beieinander liegen und dadurch übersichtlich angeordnet sind. Dadurch ist die Zuordnung der Schnittstellen des Prüflingsträgers zu den Verbindungen des Prüfstands mittels des Anschlussfeldes klar definiert und leicht durchführbar. Die dadurch ermöglichte deutliche Verkürzung der Rüstzeiten ist insbesondere relevant für die aufzuwendende Gesamtzeit der hauseigenen (Klein-)Serientests sowie der Kundenretouren.
Des Weiteren erlaubt die Verwendung des erfindungsgemäßen Prüflingsträgers einen vereinfachten Aufbau und Anschluss des Batteriepacks im Prüflingsträger im Vergleich zum bekannten Einbau in einem Prüfstand, weil bei der Erfindung kürzere Kabellängen ermöglicht werden und eindeutig im Vorfeld zugeordnete Schnittstellen vorhanden sind.
Die Erfindung ermöglicht weiterhin eine prinzipielle Vermeidung von Fehlern beim Einbau des Batteriepacks im Prüfstand sowie bei der Auslegung der Kabelverbindungen vom Batteriepack-Prüfling zum Prüfstand.
Des Weiteren können mittels des erfindungsgemäßen Prüflingsträgers mit einem gemeinsamen einheitlichen Anschlussfeld Verantwortlichkeiten für die richtige Ausführung der Verkabelung und den Aufbau des Prüflings klar definiert werden, womit Missverständnisse vermieden werden.
Weiter ermöglicht der erfindungsgemäße Prüflingsträger einen konzeptionell verbesserten Anschluss der Fluid-Temperieranlage des Prüflingsträgers (mit Prüfling) im Prüfstand, da die Zuordnung der Verbindungen der Fluid-Temperieranlage durch die Verwendung eines gemeinsamen einheitlichen Anschlusses klarer ist. Dadurch wird ein Flüssigkeitsaustritt in der Klimakammer insbesondere als Folge der falschen Zuordnung der Verbindungen der Fluid-Temperieranlage zu den dazugehörigen Anschlüssen des Anschlussfeldes und eine damit verbundene Fehlauslösung der Sicherheitsmechanismen des Testsystems vermieden.
Das Anschlussfeld, das sämtliche Anschlüsse des Prüflings und weitere Komponenten des Prüfaufbaus umfasst, kann besonders vorteilhaft an der Stirnseite des Prüflingsträgers montiert werden. Über dieses Anschlussfeld wird der Prüfling mit dem Prüfstand verbunden. Der dazu benötigte Satz an Kabeln und Schläuchen verbleibt immer im Prüfstand. Dieser ist dadurch immer mit demselben Hardwarestand einsatzbereit und kann mit jedem zur Verfügung stehenden Prüfling bestückt werden. Das Anschlussfeld wird vorzugsweise in Arbeitshöhe geneigt angebracht, so dass das Anbringen der Kabel und Schläuche erleichtert wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Prüflingsträger aus flexiblen Montagesystem-Profilen vorzugsweise als Leiterrahmen aufgebaut und insbesondere fest mit einem Rolltisch verbunden ist.
Auf diese Einheit aus Prüflingsträger und Rolltisch wird der Prüfling montiert und die Anschlüsse zum Anschlussfeld werden hergestellt. Zu diesem Zeitpunkt ist es nun möglich, die korrekte Ausführung der Anschlüsse wie z. B. die Zuordnung der Datenloggerkanäle, der Signalkabel, der Stromversorgungen für Pumpe und Batteriemanagementsystem, oder der Fluid-Temperierung zu überprüfen und eventuelle Fehler zu beheben, bevor der Prüfling in einen Prüfstand eingebaut wird.
Durch die Ausführung des Prüflingsträgers als Leiterrahmen aus flexiblen Montagesystem-Profilen lässt sich dieser schnell und einfach auf verschiedene mechanische Befestigungsmöglichkeiten des jeweiligen Prüflings anpassen. Insbesondere wenn Prototypen und Vorserienmuster getestet werden, sind die mechanischen Befestigungsmöglichkeiten häufig verschieden, je nach Prototyp oder Vorserienmuster.
Die Einheit aus Rolltisch und Prüflingsträger dient auch der Vereinfachung des Transports von Prüflingen innerhalb der üblichen Arbeits-Räumlichkeiten.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine Batterieprüfvorrichtung verwendet, die automatisch eine Prüfung der Verkabelung (insbesondere der Niederspannungs- und Signalverkabelung) des Prüflings auf dem Prüflingsträger durchführt und insbesondere per LED-Anzeige eine Bewertung des Verkabelungszustands (Gut/Schlecht-Bewertung) ausgibt. Dabei simuliert die erfindungsgemäße Prüfvorrichtung den Anschluss des Prüflingsträgers an einen Prüfstand, bevor der Prüflingsträger in einen Prüfstand eingebaut wird. Dies erleichtert eine eventuelle Fehlersuche erheblich.
Weiter ermöglicht ein erfindungsgemäßes Testverfahren sehr vorteilhaft das Testen eines Prüflings mittels einer erfindungsgemäßen Batterieprüfvorrichtung, wobei die Batterieprüfvorrichtung am Anschlussfeld angeschlossen wird, der Anschluss des Prüflingsträgers an einem Prüfstand mittels der Batterieprüfvorrichtung simuliert wird, der Zustand der Verkabelung des Prüflings aufgefasst wird, der Zustand der Verkabelung des Prüflings ausgewertet wird, und der Zustand der Verkabelung des Prüflings angezeigt wird.
Durch das erfindungsgemäße Testverfahren wird der Zustand der Verkabelung des Prüflings vor dem Einbau im Prüfstand ausgewertet. So kann ein unnötiger Prüfstillstand der Prüfständer vermieden werden.
Die beschriebenen Änderungen sind bereits optisch am Prüfstand bzw. am Prüfling erkennbar.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und in der Beschreibung beschrieben.
Zeichnungen
Ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Seitenansicht eines Prüflingsträgers mit Prüfling im Prüfstand gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
2 eine schematische Draufsicht eines erfindungsgemäßen Anschlussfeldes gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung, und
3 eine schematische Seitenansicht eines Prüflingsträgers mit an einer Prüfvorrichtung angeschlossenem Prüfling gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
Ausführungsformen der Erfindung
In 1 wird ein erfindungsgemäßer Prüflingsträger 10 gezeigt, der gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung fest mit einem Rolltisch 20 verbunden ist. Auf dem Prüflingsträger 10 ist ein Prüfling 30 platziert, der über mehrere Verbindungen 40 mit einem gemeinsamen einheitlichen Anschlussfeld 50 verbunden ist. Das Anschlussfeld 50 bildet eine gemeinsame einheitliche Schnittstelle 50 des Prüflings zum Prüfstand 35. Das Anschlussfeld 50 wird über mehrere Verbindungen 45 mit dem Prüfstand 35 verbunden. Das Anschlussfeld 50 ist dabei an der Stirnseite des Prüflings 30 in Arbeitshöhe geneigt angebracht, so dass das Anbringen der Kabel und Schläuche erleichtert wird.
2 zeigt eine schematische Draufsicht eines erfindungsgemäßen Anschlussfeldes 50 gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung aus der 1. In 2 sind die Anschlussschnittstellen der Verbindungen 40 an dem Anschlussfeld 50 dargestellt. Gezeigt sind die Anschlussschnittstellen der Verkabelung des Prüflings 30 an der Fluid-Kühlung 60, 61, des Durchflusswächters 62, der Temperatursensoren 63, 64, 65 der Datenloggerverkabelung 70, 71, 72, der Can-Bus-Verbindung 80, der Signalverkabelung 90, 91, 92, des Batteriemanagementsystems 100, und der Pumpenversorgung 110. Auch sind Reserveanschlussschnittstellen 120, 121 dargestellt.
Die 3 zeigt einen erfindungsgemäßen Prüflingsträger 10, der gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung fest mit einem Rolltisch 20 verbunden ist. Hier wird das Anschlussfeld 50 über mehrere Verbindungen 46 mit einer Batterieprüfvorrichtung 36 verbunden. Dabei simuliert die erfindungsgemäße Batterieprüfvorrichtung 36 den Anschluss des Prüflingsträgers 30 an einen Prüfstand, bevor der Prüflingsträger 30 in einen Prüfstand 35 eingebaut wird. Dies erleichtert eine eventuelle Fehlersuche erheblich.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 19644048 A1 [0006]

Claims

Fahrbarer Batterie-Prüflingsträger (10) für mindestens einen Batteriepack-Prüfling (30) in einem Batterie-Prüfstand (35) mit vorbestimmtem Aufbau, wobei das Batteriepack (30) für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug ausgebildet ist und der Batterie-Prüflingsträger (10) mehrere Schnittstellen für den Batteriepack-Prüfling (30) und zum Batterie-Prüfstand (35) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass alle Schnittstellen in einem gemeinsamen einheitlichen Anschlussfeld (50) zusammengefasst sind.
Prüflingsträger (10) nach Anspruch 1, wobei der Batterie-Prüflingsträger (10) als Leiterrahmen aus mehreren flexiblen Montagesystem-Profilen ausgebildet ist, der insbesondere fest mit einem Rolltisch (20) verbunden ist.
Prüflingsträger (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Anschlussfeld (50) an einer Stirnseite des Batterie-Prüflingsträgers (10) ausgebildet ist.
Prüflingsträger (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Anschlussfeld (50) in einer solchen Arbeitshöhe angebracht und insbesondere derart geneigt ist, dass das Anbringen von Verbindungen (40) erleichtert ist.
Batterie-Prüfvorrichtung (36) zum automatischen Prüfen der Verkabelung (40) eines Batteriepack-Prüflings (30) mit einem Prüflingsträger (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Prüfvorrichtung (36) dazu eingerichtet ist, den Anschluss des Batterie-Prüflingsträgers (10) an einem Batterie-Prüfstand (35) zu simulieren und den Zustand der Verkabelung (40) des Batteriepack-Prüflings (30) vor seinem Einbau in einen Batterie-Prüfstand (35) zu prüfen.
Prüfvorrichtung (36) nach Anspruch 5, wobei die Bewertung des Zustands der Verkabelung (40) des Batteriepack-Prüflings (30) mittels einer LED-Anzeige erfolgt.
Batterie-Prüfstand (35) für einen Batteriepack-Prüfling (30), aufweisend einen Batterie-Prüflingsträger (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4.
Testverfahren zum Testen eines Batteriepack-Prüflings (30) mittels einer Batterie-Prüfvorrichtung (36) nach einem der Ansprüche 5 oder 6, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: – Anschließen der Batterie-Prüfvorrichtung (36) am Anschlussfeld (50) – Simulieren des Anschlusses des Batterie-Prüflingsträgers (10) an einen Batterie-Prüfstand (35), – Bestimmen des Zustands der Verkabelung (40) des Batteriepack-Prüflings (30), – Auswerten des Zustands der Verkabelung (40) des Batteriepack-Prüflings (30), und – Anzeigen des Zustands der Verkabelung (40) des Batteriepack-Prüflings (30).
Kraftfahrzeug mit mindestens einem in einem Batterie-Prüfstand (30) geprüften Batteriepack (30), das an einem Batterie-Prüflingsträger (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 angebracht ist.