DE102011080053A1 - Verfahren zum Betrieb einer Sicherheitsvorrichtung zum Schutz der Batterie von Hybrid- und Elektrofahrzeugen - Google Patents

Verfahren zum Betrieb einer Sicherheitsvorrichtung zum Schutz der Batterie von Hybrid- und Elektrofahrzeugen Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Sicherheitsvorrichtung, die in einem Fahrzeug, insbesondere einem Hybrid- oder Elektrofahrzeug, angeordnet oder mit diesem verbunden ist, wobei das Fahrzeug mindestens eine Traktionsbatterie besitzt und über mindestens ein Detektionssystem zur Detektion eines Unfalls verfügt. Die Traktionsbatterie wird durch die Sicherheitsvorrichtung außerhalb des Fahrzeugs gebracht, wenn durch das Detektionssystem ein Unfall oder ein bevorstehender Unfall detektiert wird.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einem Verfahren nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs.
  • Verschiedenartige Verfahren zum Betrieb einer Sicherheitsvorrichtung zum Schutz der Traktionsbatterie während eines Crashs sind bekannt. Eine derartige Sicherheitsvorrichtung zeigt beispielsweise die DE 197 26 192 A1 . Traktionsbatterien (auch als Hochvoltbatterien bzw. vereinfacht Batterien bezeichnet), sind in Hybrid- oder Elektrofahrzeug eingebaut und dort mit einem Hochvoltsystem des Fahrzeugs verbunden und versorgen dieses mit Spannung. Solche Traktionsbatterien besitzen üblicherweise ein Gewicht von mehreren hundert Kilogramm und sind in der Regel als Lithium-Ionen-Batterien ausgeführt. Aufgrund ihrer Größe und des damit verbundenen Platzbedarfs werden solche Traktionsbatterien in Hybrid- oder Elektrofahrzeugen beispielsweise unter dem Rücksitz der Fahrgastzelle des Fahrzeugs verbaut. Sowohl das hohe Gewicht der Batterie als auch die Nähe zu den Fahrzeuginsassen und auch die Konstruktionsweise (Lithium-Ionen-Technologie, Batteriesäure, hohe Batteriespannung und elektrische Ströme) führen zu hohen Sicherheitsanforderungen bzgl. bestehender Gefahren für Personen (z.B. Fahrzeuginsassen, Rettungspersonal) infolge eines Crashs. Ist das Fahrzeug beispielsweise in einen Auffahrunfall verwickelt, wird die große Masse der Traktionsbatterie infolge des Aufpralls in Aufprallrichtung beschleunigt und kann durch die entstehende geschossartige Wirkung sowohl Insassen zu Schaden bringen als auch das Fahrzeug beschädigen. Wird im Verlauf des Aufpralls auch die Traktionsbatterie selbst beschädigt, stellen die möglicherweise austretende Batteriesäure bzgl. Verätzung, die freiliegenden Stromzuleitungen bzgl. Stromschlägen und die bestehende Brandgefahr zusätzliche Gefährdungen für die Personen dar.
  • Um die Traktionsbatterie vor Beschädigungen zu schützen und auch die Fahrzeuginsassen bei einem Unfall vor der Batterie zu schützen, ist beispielsweise aus der DE 197 26 192 A1 eine Sicherheitsvorrichtung bekannt, bei der die Batterie in einem Gehäuse verbaut ist, das wiederum in einer aus Kunststoff bestehenden Wanne angeordnet ist, die sich im Gepäckraumboden eines Fahrzeugs befindet. Bei einem starken Heckcrash wird das Gehäuse mit der Batterie in die Wanne hineingeschoben, so dass sie auch bei starker Deformation des Heckbereichs des Fahrzeugs nicht zerstört wird. Nachteilig an dieser Sicherheitsvorrichtung ist, dass sie so ausgeführt ist, dass die Batterie im Fahrzeug verbleibt und nach wie vor mit diesem verbunden ist. Wird die Batterie durch den Crash beschädigt, kann evtl. Batteriesäure austreten, die Batterie kann in Brand geraten, stromführende Zuleitungen können für Insassen oder Rettungspersonal zugänglich sein oder setzen die Karosserie unter Spannung. In jedem Fall existiert trotz Abpufferung der Batterie nach wie vor eine erhöhte Gefährdung.
  • Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, durch das sowohl die Insassen eines Fahrzeugs im Crashfall vor der Batterie geschützt werden, als auch die Batterie vor Beschädigungen im Crashfall zu schützen.
  • Vorteile der Erfindung
  • Das erfindungsgemäße Verfahren mit dem Kennzeichen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass es eine Strategie darstellt, um die Traktionsbatterie geschützt aus dem Fahrzeug zu entfernen, sobald ein Detektionssystem einen Unfall oder einen bevorstehenden Unfall detektiert.
  • Hierzu ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Traktionsbatterie durch die Sicherheitsvorrichtung außerhalb des Fahrzeugs gebracht wird, wenn durch das Detektionssystem ein Unfall oder ein bevorstehender Unfall detektiert wird. Die Traktionsbatterie wird somit entweder während des Unfalls oder unmittelbar kurz vor dem Unfall quasi "abgeworfen". Wird die Traktionsbatterie während des Unfalls beschädigt, befindet sich aber außerhalb des Fahrzeugs, besteht eine wesentlich geringere Gefährdung für die Fahrzeuginsassen durch möglicherweise austretende Batteriesäure. Auch die mögliche Brandgefahr und die damit verbundene Verletzungsgefahr für die Fahrzeuginsassen sind deutlich reduziert, wenn sich die Traktionsbatterie außerhalb des Fahrzeugs und besonders außerhalb des Fahrzeuginnenraums befindet. Wird die Traktionsbatterie durch den Fahrzeugaufprall während des Unfalls beschleunigt, befindet sich aber außerhalb des Fahrzeugs, stellt die beschleunigte Batteriemasse ebenfalls für die Fahrzeuginsassen keine Gefahr mehr da. Das Gefahrenpotential ist somit drastisch reduziert.
  • Durch die in den abhängigen Ansprüchen genannten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des in dem unabhängigen Anspruch angegebenen Verfahrens möglich.
  • Vorteilhaft wird die Traktionsbatterie durch die Sicherheitsvorrichtung in Richtung eines Fahrzeughecks bewegt. Fährt das Fahrzeug während eines Auffahrunfalls frontal in ein weiteres Fahrzeug hinein, wird die Traktionsbatterie in entgegen gesetzter Richtung bewegt. Die Vorzugsrichtung, in der die Traktionsbatterie aus dem Fahrzeug entfernt wird, ist sowohl nach unten (Fahrzeugunterboden) als auch nach hinten (Fahrzeugheck). Dadurch kann die Traktionsbatterie dem Fahrzeug mit stetig abnehmender Geschwindigkeit nachrutschen.
  • Vorteilhaft ist die Traktionsbatterie über ein Verbindungsmittel mit dem Fahrzeug verbunden. Durch das Verbindungsmittel wird gewährleistet, dass sich die Traktionsbatterie nach Entfernen aus dem Fahrzeug lediglich in einem durch die Länge des Verbindungsmittels vorgegebenen, begrenzten Radius weg bewegen kann. Eine Gefährdung für weitere Verkehrsteilnehmer (Fußgänger bzw. Passanten, etc.) wird dadurch vorteilhaft reduziert.
  • Vorteilhaft ist das Verbindungsmittel elastisch ausgeführt. Wird die Traktionsbatterie außerhalb des Fahrzeugs gebracht, ist aber noch mit dem Fahrzeug über ein Verbindungsmittel verbunden, rutscht die Traktionsbatterie dem Fahrzeug nach. Wäre das Verbindungsmittel als inelastisches Seil bzw. starres Kabel ausgeführt, würde die Traktionsbatterie ruckartig gezogen, sobald das Seil bzw. Kabel gespannt wird. Durch die elastische Ausführung des Verbindungsmittels kann die Traktionsbatterie kontinuierlich Geschwindigkeit abbauen, während sie dem Fahrzeug nachrutscht.
  • Vorteilhaft ist die Traktionsbatterie nicht mehr mit dem Fahrzeug verbunden. Nachdem die Traktionsbatterie aus dem Fahrzeug entfernt wird, wird vorteilhaft jegliche Verbindung zwischen Fahrzeug und Traktionsbatterie gelöst, um eine weitere Beschleunigung der Traktionsbatterie durch das Fahrzeug zu vermeiden. Durch Lösen der Verbindung kann die Traktionsbatterie kontinuierlich Geschwindigkeit abbauen und schließlich zum Stillstand gelangen.
  • Vorteilhaft ist die Traktionsbatterie von einem Behälter dergestalt umfasst, dass die Traktionsbatterie vor einer Beschädigung geschützt wird. Der Behälter puffert die Traktionsbatterie im Falle eines Aufpralls durch Verformung des Behälters ab und reduziert dadurch die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung der Traktionsbatterie. Sollte die Traktionsbatterie dennoch während des Unfalls beschädigt werden, kann der Behälter beispielsweise eventuell austretende Batteriesäure auffangen und somit die Gefahr durch Verätzung für Personen minimieren. Sollten stromführende Leitungen bzw. Kontakte der Traktionsbatterie offen zugänglich sein, werden diese durch den Behälter vorteilhaft vor Zugriff oder Berührung abgeschirmt.
  • Vorteilhaft weist der Behälter eine elastische Ummantelung auf. Durch die Elastizität der Ummantelung des Behälters kann die Aufprallenergie wesentlich besser von der Ummantelung absorbiert werden, als es bei einer inelastischen Ausführung der Fall ist. Dementsprechend stellt eine elastische Ummantelung einen effizienten Schutz sowohl des Behälters als auch der enthaltenen Traktionsbatterie dar.
  • Zeichnung
  • Die Erfindung wird nachfolgend in mehreren Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.
  • 1 zeigt ein Schema des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • 2 zeigt eine erste Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • 3 zeigt eine zweite Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • 4 zeigt eine dritte Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • 1 zeigt ein Schema des Verfahrens als erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Im ersten Schritt A detektiert ein Detektionssystem 16, dass in einem Fahrzeug 11 eingebaut ist, einen Unfall bzw. einen bevorstehenden Unfall. Das Detektionssystem 16 kann wahlweise als ein Airbag-System inklusive der dazugehörigen Crashsensoren, als eine Vorrichtung zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln, als eine Vorrichtung zur Ansteuerung von Rückhaltemitteln oder als eine Vorrichtung zur Ansteuerung von Sicherheitsmitteln ausgeführt sein. In einem zweiten Schritt B wird die Traktionsbatterie 14 durch die Sicherheitsvorrichtung 10 außerhalb des Fahrzeugs 11 gebracht.
  • 2 zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Fahrzeug 11, das vorzugsweise ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug ist. In dem Fahrzeug 11 befindet sich ein Detektionssystem 16. Das Detektionssystem 16 kann wahlweise als ein Airbag-System inklusive der dazugehörigen Sensoren (Beschleunigungssensoren, Druckluftsensoren, etc.), als eine Vorrichtung zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln, als eine Vorrichtung zur Ansteuerung von Rückhaltemitteln oder als eine Vorrichtung zur Ansteuerung von Sicherheitsmitteln ausgeführt sein. Weiterhin kann das Detektionssystem 16 als Umfeldsensorsystem (Kameras, Radar, Ultraschall, Lidar, etc.) ausgeführt sein. Weiterhin ist in dem Fahrzeug 11 eine Traktionsbatterie 14 (auch als Hochvoltbatterie bezeichnet) verbaut, durch die Energie für den Vortrieb des Fahrzeugs zur Verfügung gestellt wird. Die Traktionsbatterie 14 ist vorzugsweise als Lithium-Ionen-Batterie ausgeführt. Die Traktionsbatterie 14 befindet sich in einem Behälter 12, der zumindest bereichsweise eine elastische Ummantelung 17 aufweist. Wird über das Detektionssystem 16 ein Unfall oder ein bevorstehender Unfall detektiert, wird die Traktionsbatterie 14 durch die Sicherheitsvorrichtung 10 außerhalb des Fahrzeugs 11 gebracht. Befindet sich die Traktionsbatterie 14 außerhalb des Fahrzeugs, überschneidet sich der Raum, der von der Traktionsbatterie 14 eingenommen wird, nicht mit dem Raum, der von der Fahrzeugkarosserie eingenommen wird. Das Ausbringen der Traktionsbatterie 14 erfolgt derart, dass die Traktionsbatterie 14 in Richtung des Fahrzeughecks 13 oder entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung des Fahrzeugs 11 ausgeworfen wird.
  • 3 zeigt als drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Fahrzeug 11, das vorzugsweise ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug ist. In dem Fahrzeug 11 befindet sich ein Detektionssystem 16. Das Detektionssystem 16 kann wahlweise als ein Airbag-System inklusive der dazugehörigen Sensoren (Beschleunigungssensoren, Druckluftsensoren, etc.), als eine Vorrichtung zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln, als eine Vorrichtung zur Ansteuerung von Rückhaltemitteln oder als eine Vorrichtung zur Ansteuerung von Sicherheitsmitteln ausgeführt sein. Weiterhin kann das Detektionssystem 16 als Umfeldsensorsystem (Kameras, Radar, Ultraschall, Lidar, etc.) ausgeführt sein. Weiterhin ist in dem Fahrzeug 11 eine Traktionsbatterie 14 (auch als Hochvoltbatterie bezeichnet) verbaut, durch die Energie für den Vortrieb des Fahrzeugs zur Verfügung gestellt wird. Die Traktionsbatterie 14 ist vorzugsweise als Lithium-Ionen-Batterie ausgeführt. Die Traktionsbatterie 14 befindet sich in einem Behälter 12, der zumindest bereichsweise eine weiche, elastische Ummantelung 17 aufweist. Der Behälter ist zusätzlich bruchsicher, beispielsweise als Airbags, ausgeführt. Wird über das Detektionssystem 16 ein Unfall oder ein bevorstehender Unfall detektiert, wird die Traktionsbatterie 14 durch die Sicherheitsvorrichtung 10 außerhalb des Fahrzeugs 11 gebracht (z.B. abgeworfen). Befindet sich die Traktionsbatterie 14 außerhalb des Fahrzeugs, überschneidet sich der Raum, der von der Traktionsbatterie 14 eingenommen wird, nicht mit dem Raum, der von der Fahrzeugkarosserie eingenommen wird. Das Ausbringen der Traktionsbatterie 14 erfolgt derart, dass die Traktionsbatterie 14 in Richtung des Fahrzeughecks 13 oder entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung des Fahrzeugs 11 ausgeworfen wird. Alternativ zu dem einfachen Abwurf der Traktionsbatterie 14 aus dem zweiten Ausführungsbeispiel kann die Traktionsbatterie 14 durch einen fahrstuhlartigen Mechanismus 18 zuerst außerhalb des Fahrzeugs 11 abgesenkt werden. Dabei ist der fahrstuhlartige Mechanismus 18 fest mit dem Fahrzeug 11 verbunden. Die Traktionsbatterie 14 bleibt entweder mit dem Fahrzeug 11 über den fahrstuhlartigen Mechanismus 18 verbunden oder wird nach dem Absenken durch den fahrstuhlartigen Mechanismus 18 abgeworfen.
  • 4 zeigt als viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Fahrzeug 11, das vorzugsweise ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug ist. In dem Fahrzeug 11 befindet sich ein Detektionssystem 16. Das Detektionssystem 16 kann wahlweise als ein Airbag-System inklusive der dazugehörigen Sensoren (Beschleunigungssensoren, Druckluftsensoren, etc.), als eine Vorrichtung zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln, als eine Vorrichtung zur Ansteuerung von Rückhaltemitteln oder als eine Vorrichtung zur Ansteuerung von Sicherheitsmitteln ausgeführt sein. Weiterhin kann das Detektionssystem 16 als Umfeldsensorsystem (Kameras, Radar, Ultraschall, Lidar, etc.) ausgeführt sein. Weiterhin ist in dem Fahrzeug 11 eine Traktionsbatterie 14 (auch als Hochvoltbatterie bezeichnet) verbaut, durch die Energie für den Vortrieb des Fahrzeugs zur Verfügung gestellt wird. Die Traktionsbatterie ist vorzugsweise als Lithium-Ionen-Batterie ausgeführt. Die Traktionsbatterie 14 kann sich in einem Behälter 12 befinden, der zumindest bereichsweise eine weiche, elastische Ummantelung 17 aufweist. Der Behälter ist zusätzlich bruchsicher, beispielsweise als Airbags, ausgeführt. Wird über das Detektionssystem 16 ein Unfall oder ein bevorstehender Unfall detektiert, wird die Traktionsbatterie 14 durch die Sicherheitsvorrichtung 10 außerhalb des Fahrzeugs 11 gebracht. Befindet sich die Traktionsbatterie 14 außerhalb des Fahrzeugs 11, überschneidet sich der Raum, der von der Traktionsbatterie 14 eingenommen wird, nicht mit dem Raum, der von der Fahrzeugkarosserie eingenommen wird. Das Ausbringen der Traktionsbatterie 14 erfolgt derart, dass die Traktionsbatterie 14 in Richtung des Fahrzeughecks 13 oder entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung des Fahrzeugs 11 ausgeworfen wird. Alternativ zu dem einfachen Abwurf der Traktionsbatterie 14 aus dem zweiten Ausführungsbeispiel kann die Traktionsbatterie 14 durch einen fahrstuhlartigen Mechanismus 18 analog zum dritten Ausführungsbeispiel zuerst außerhalb des Fahrzeugs 11 abgesenkt werden. Dabei ist der fahrstuhlartige Mechanismus 18 fest mit dem Fahrzeug 11 verbunden. Die Traktionsbatterie 14 bleibt entweder über den fahrstuhlartigen Mechanismus 18 mit dem Fahrzeug 11 verbunden oder wird nach dem Absenken durch den fahrstuhlartigen Mechanismus 18 abgeworfen. Nach dem Abwerfen ist die Traktionsbatterie 14 über ein Verbindungsmittel 15 mit dem Fahrzeug verbunden. Das Verbindungsmittel 15 kann entweder als starre Stange ausgeführt sein oder als starres Kabel bzw. Seil ausgebildet sein, wobei letzteres entweder inelastische oder elastische Eigenschaften aufweist.
  • 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 19726192 A1 [0002, 0003]

Claims (7)

  1. Verfahren zum Betrieb einer Sicherheitsvorrichtung (10), die in einem Fahrzeug (11), insbesondere einem Hybrid- oder Elektrofahrzeug, angeordnet oder mit diesem verbunden ist, wobei das Fahrzeug (11) mindestens eine Traktionsbatterie (14) besitzt und über mindestens ein Detektionssystem (16) zur Detektion eines Unfalls verfügt, dadurch gekennzeichnet, dass die Traktionsbatterie (14) durch die Sicherheitsvorrichtung (10) außerhalb des Fahrzeugs (11) gebracht wird, wenn durch das Detektionssystem (16) ein Unfall oder ein bevorstehender Unfall detektiert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Traktionsbatterie (14) durch die Sicherheitsvorrichtung (10) in Richtung eines Fahrzeughecks (13) bewegt wird.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Traktionsbatterie (14) über ein Verbindungsmittel (15) mit dem Fahrzeug (11) verbunden ist.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsmittel (15) elastisch ausgeführt ist.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Traktionsbatterie (14) nicht mehr mit dem Fahrzeug (11) verbunden ist.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Traktionsbatterie (14) von einem Behälter (12) dergestalt umfasst wird, dass die Traktionsbatterie (14) vor einer Beschädigung geschützt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (12) eine elastische Ummantelung (17) aufweist.
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