DE102013212859A1 - Systeme und Verfahren zum Abschwächen der Beschädigung einer Batterie, die durch Kühlmittellecks verursacht wird - Google Patents

Systeme und Verfahren zum Abschwächen der Beschädigung einer Batterie, die durch Kühlmittellecks verursacht wird Download PDF

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Abstract

Systeme und Verfahren zum Abschwächen der Beschädigung einer Batterie in einem Fahrzeug, das ein flüssiggekühltes Batteriesystem enthält. Bei bestimmten Ausführungsformen kann ein System zum Abschwächen einer Beschädigung, die durch Lecks eines flüssigen Kühlmittels in einem Batteriesystem verursacht werden, einen oder mehrere Kühlmittellecksensoren enthalten. Ein Kühlmittelleck-Detektionssystem, das mit den Kühlmittellecksensoren kommunikationstechnisch gekoppelt ist, kann ausgestaltet sein, um das Auftreten eines Lecks eines flüssigen Kühlmittels in dem Batteriesystem auf der Grundlage von Informationen zu detektieren, die von den Kühlmittellecksensoren bereitgestellt werden. Ein oder mehrere Ventile, die mit dem Kühlmittelleck-Detektionssystem kommunikationstechnisch gekoppelt sind, können durch das Kühlmittelleck-Detektionssystem betätigt werden, wenn ein Leck eines flüssigen Kühlmittels detektiert wird, wodurch das Ablassen eines ausgelaufenen flüssigen Kühlmittels aus dem Batteriesystem ermöglicht wird.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Diese Offenbarung betrifft Systeme und Verfahren zum Abschwächen der Beschädigung einer Batterie in einem Fahrzeug. Diese Offenbarung betrifft insbesondere, aber nicht ausschließlich, Systeme und Verfahren zum Abschwächen der Beschädigung einer Batterie in einem Fahrzeug, die durch Lecks einer wässrigen Lösung verursacht wird, welche Lecks eines flüssigen Kühlmittels umfassen.
  • HINTERGRUND
  • Personenfahrzeuge enthalten oft elektrische Batterien zum Betreiben von Eigenschaften von elektrischen Systemen und Antriebsstrangsystemen des Fahrzeugs. Beispielsweise enthalten Fahrzeuge für gewöhnlich eine Bleisäure-Kraftfahrzeugbatterie mit 12 V, die ausgestaltet ist, um elektrische Energie an Fahrzeugstartersysteme (z. B. einen Startermotor), Beleuchtungssysteme und/oder Zündsysteme zu liefern. Bei Elektrofahrzeugen, Brennstoffzellenfahrzeugen (”FC”-Fahrzeugen) und/oder Hybridfahrzeugen kann eine Niederspannungs-Fahrzeugbatterie verwendet werden, um elektrische Energie an eine bestimmte Teilmenge von Fahrzeugeigenschaften zu liefern, welche nicht von einem Hochspannungs-Batteriesystem (”HV”-Batteriesystem) mit Leistung versorgt, welches hauptsächlich verwendet wird, um Komponenten des elektrischen Antriebsstrangs (z. B. elektrische Antriebsmotoren und dergleichen) mit Leistung zu versorgen.
  • Bei bestimmten Fahrzeugkonstruktionen können in einem Fahrzeug enthaltene Batteriesysteme unter Verwendung von wässrigen Kühlmitteln, etwa Verbindungen aus Ethylenglykol und Wasser, flüssiggekühlt werden. Um beispielsweise Wärme zu dissipieren, die von einer HV-Batterie erzeugt wird, kann ein HV-Batteriesystem ein Kühlsystem enthalten, das ausgestaltet ist, um die HV-Batterie unter Verwendung flüssigen Kühlmittels zu kühlen. Herstellungsfehler bei der Batterie und/oder dem Kühlsystem, Fahrzeugaufprallereignisse (z. B. Kollisionen) und/oder eine Verschlechterung von Komponenten des Kühlsystems können jedoch dazu führen, dass flüssiges Kühlmittel aus Sicherheitsbehältern und/oder anderen Kühlmitteltransportkomponenten (z. B. Rohrleitungen, Ventilen und dergleichen) in das Batteriesystem hinein ausläuft. Ausgelaufenes Kühlmittel kann eine Vielzahl von Problemen verursachen, welche elektrische Fehlfunktionen, die verursacht werden, wenn flüssiges Kühlmittel im Batteriesystem enthaltene Elektronik kurzschließt, und/oder Temperaturereignisse umfassen. Außerdem kann das Kondensieren von Wasser im Batteriesystem, das beispielsweise durch Veränderungen beim Luftdruck und/oder bei der relativen Feuchtigkeit verursacht wird, ähnliche Probleme hervorrufen.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Es werden Systeme und Verfahren bereitgestellt, um die Beschädigung einer Batterie in einem Fahrzeug abzuschwächen, das ein flüssiggekühltes Batteriesystem enthält. Bei bestimmten Ausführungsformen kann ein System zum Abschwächen einer Beschädigung, die durch Lecks eines flüssigen Kühlmittels in einem Batteriesystem verursacht wird, einen oder mehrere Kühlmittellecksensoren enthalten. Ein Kühlmittelleck-Detektionssystem, das mit den Kühlmittellecksensoren kommunikationstechnisch gekoppelt ist, kann ausgestaltet sein, um das Auftreten eines Lecks eines flüssigen Kühlmittels in dem Batteriesystem auf der Grundlage von Informationen zu detektieren, die von den Kühlmittellecksensoren geliefert werden. Ein oder mehrere Ventile, die mit dem Kühlmittelleck-Detektionssystem kommunikationstechnisch gekoppelt sind, können von dem Kühlmittelleck-Detektionssystem betätigt werden, wenn ein Leck des flüssigen Kühlmittels detektiert wird, wodurch ermöglicht wird, dass ausgelaufenes flüssiges Kühlmittel aus dem Batteriesystem abgelassen wird.
  • Bei weiteren Ausführungsformen kann ein Verfahren zum Abschwächen einer Beschädigung, die durch Lecks eines flüssigen Kühlmittels in einem Batteriesystem verursacht wird, umfassen, dass Messinformationen von einem oder mehreren Kühlmittellecksensoren empfangen werden, welche im Batteriesystem angeordnet sind. Auf der Grundlage der Messinformationen kann festgestellt werden, ob das Auslaufen von flüssigem Kühlmittel im Batteriesystem aufgetreten ist. Wenn festgestellt wird, dass das Auslaufen von flüssigem Kühlmittel aufgetreten ist, kann ein Ventil betätigt werden, um zu ermöglichen, dass ausgelaufenes flüssiges Kühlmittel aus dem Batteriesystem abgelassen wird.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Es werden nicht einschränkende und nicht umfassende Ausführungsformen der Offenbarung beschrieben, welche verschiedene Ausführungsformen der Offenbarung mit Bezug auf die Figuren enthalten, in denen:
  • 1 ein beispielhaftes System zum Verhindern der Beschädigung eines Batteriesystems in einem Fahrzeug, die durch Kühlmittellecks verursacht wird, in Übereinstimmung mit hier offenbarten Ausführungsformen veranschaulicht.
  • 2 eine beispielhafte Schaltung zum Verhindern der Beschädigung eines Batteriesystems in einem Fahrzeug, die durch Kühlmittellecks verursacht wird, in Übereinstimmung mit hier offenbarten Ausführungsformen veranschaulicht.
  • 3 ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahren zum Verhindern der Beschädigung eines Batteriesystems, die durch Kühlmittellecks verursacht wird, in Übereinstimmung mit hier offenbarten Ausführungsformen veranschaulicht.
  • 4 eine weitere beispielhafte Schaltung zum Verhindern der Beschädigung eines Batteriesystems in einem Fahrzeug, die durch Kühlmittellecks verursacht wird, in Übereinstimmung mit hier offenbarten Ausführungsformen veranschaulicht.
  • 5 noch eine weitere beispielhafte Schaltung zum Verhindern der Beschädigung eines Batteriesystems in einem Fahrzeug, die durch Kühlmittellecks verursacht wird, in Übereinstimmung mit hier offenbarten Ausführungsformen veranschaulicht.
  • 6 ein Flussdiagramm eines weiteren beispielhaften Verfahrens zum Verhindern der Beschädigung eines Batteriesystems, die durch Kühlmittellecks verursacht wird, in Übereinstimmung mit hier offenbarten Ausführungsformen veranschaulicht.
  • 7 eine grafische Darstellung von beispielhaften Dielektrizitätskonstanten von Ethylenglykol mit verschiedenen Gewichtsanteilen in einer Wasserlösung bei mehreren Temperaturen in Übereinstimmung mit hier offenbarten Ausführungsformen veranschaulicht.
  • GENAUE BESCHREIBUNG
  • Nachstehend wird eine genaue Beschreibung von Systemen und Verfahren in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung bereitgestellt. Obwohl mehrere Ausführungsformen beschrieben werden, versteht es sich, dass die Offenbarung nicht auf eine beliebige Ausführungsform begrenzt ist, sondern stattdessen zahlreiche Alternativen, Modifikationen und Äquivalente umfasst. Obwohl zahlreiche spezielle Details in der folgenden Beschreibung offengelegt werden, um ein gründliches Verständnis der hier offenbarten Ausführungsformen bereitzustellen, können zudem einige Ausführungsformen ohne einige oder alle diese Details in die Praxis umgesetzt werden. Darüber hinaus wurden der Klarheit halber bestimmte technische Materialien, die auf dem zugehörigen Gebiet bekannt sind, nicht im Detail beschrieben, um ein unnötiges Verschleiern der Offenbarung zu vermeiden.
  • Die Ausführungsformen der Offenbarung werden durch Bezugnahme auf die Zeichnungen am besten verstanden, in denen gleiche Teile durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet sein können. Selbstverständlich können die Komponenten der offenbarten Ausführungsformen, wie sie hier in den Figuren allgemein beschrieben und veranschaulicht sind, in einer großen Vielfalt anderer Konfigurationen angeordnet und konstruiert werden. Daher ist die folgende genaue Beschreibung der Ausführungsformen der Systeme und Verfahren der Offenbarung nicht dazu gedacht, den Umfang der beanspruchten Offenbarung zu begrenzen, sondern sie stellt nur mögliche Ausführungsformen der Offenbarung dar. Zudem müssen die Schritte eines Verfahrens nicht unbedingt in einer beliebigen speziellen Reihenfolge oder auch nur sequentiell ausgeführt werden, noch müssen die Schritte nur einmal ausgeführt werden, sofern es nicht anders angegeben ist.
  • Ausführungsformen der hier offenbarten Systeme und Verfahren können Lecks eines Kühlmittels in einem flüssiggekühlten Batteriesystem detektieren und/oder Maßnahmen ergreifen, um eine Beschädigung des Batteriesystems abzuschwächen. Speziell können Ausführungsformen der hier offenbarten Systeme und Verfahren das Vorhandensein eines Kühlmittellecks unter Verwendung eines Sensors detektieren (z. B. eines dielektrischen Sensors, eine kapazitiven Sensors, eines resistiven Sensors, eines Stromdichtesensors und/oder dergleichen). Wenn ein Leck detektiert wird, kann ein Solenoid oder eine andere geeignete Betätigungsvorrichtung ein Ventil aktivieren, um zu ermöglichen, dass ausgelaufenes Kühlmittel aus dem Batteriesystem abgelassen wird. Bei einigen Ausführungsformen kann auch eine Pumpe und/oder eine andere Vorrichtung verwendet werden, um das Kühlmittel aktiv abzulassen. Indem ermöglicht wird, dass ausgelaufenes Kühlmittel aus dem Batteriesystem abgelassen wird, kann eine Beschädigung des Systems abgeschwächt werden. Weitere Ausführungsformen können andere ähnliche Funktionen bereitstellen, etwa das Benachrichtigen eines Anwenders über ein Kühlmittelleck. Derartige Benachrichtigungen können beispielsweise stattfinden, indem eine akustische und/oder visuelle Benachrichtigung für einen Anwender bereitgestellt wird, eine Textmeldung, eine E-Mail, ein Telefonanruf, eine Sprachbox oder eine andere Benachrichtigung an den Anwender gesendet wird und/oder eine beliebige andere geeignete Benachrichtigungstechnik verwendet wird.
  • Zusätzliche Ausführungsformen der hier offenbarten Systeme und Verfahren können das Vorhandensein von Wasserkondensat in einem Batteriesystem detektieren und/oder Maßnahmen ergreifen, um eine Beschädigung des Batteriesystems, die durch Wasserkondensation verursacht wird, abzuschwächen. Das Vorhandensein von Wasserkondensat im Batteriesystem kann unter Verwendung eines Sensors detektiert werden, der bei einigen Ausführungsformen der gleiche Sensor sein kann, der verwendet wird, um das Vorhandensein eines Kühlmittellecks zu detektieren. Bei weiteren Ausführungsformen kann ein anderer Sensor verwendet werden, um das Vorhandensein von Wasserkondensat im Batteriesystem zu detektieren. Wenn ein Leck detektiert wird, kann ein Solenoid oder eine andere geeignete Betätigungsvorrichtung ein Ventil aktiveren, um zu ermöglichen, dass das Wasserkondensat aus dem Batteriesystem abgelassen wird, wodurch eine Beschädigung des Systems abgeschwächt wird.
  • 1 veranschaulicht ein beispielhaftes System zum Verhindern der Beschädigung eines Batteriesystems in einem Fahrzeug 100, die durch Kühlmittellecks verursacht wird, in Übereinstimmung mit hier offenbarten Ausführungsformen. Bei weiteren Ausführungsformen kann das beispielhafte System, wie nachstehend erörtert, verwendet werden, um eine Beschädigung des Batteriesystems, die durch Wasserkondensation verursacht wird, zu verhindern. Das Fahrzeug 100 kann ein Kraftfahrzeug, ein Schiff, ein Flugzeug und/oder ein beliebiger anderer Fahrzeugtyp sein und kann einen Antriebsstrang mit einer Brennkraftmaschine (”ICE”), einen Antriebsstrang mit einem Elektromotor, einen Antriebsstrang mit einer Hybridkraftmaschine, einen Antriebsstrang mit einer Brennstoffzelle (FC-Antriebsstrang) und/oder einen beliebigen anderen Antriebsstrangtyp enthalten, der zum Einbauen der hier offenbarten Systeme und Verfahren geeignet ist. Das Fahrzeug 100 kann ein Batteriesystem 102 enthalten, das bei bestimmten Ausführungsformen ein HV-Batteriesystem sein kann. Das HV-Batteriesystem kann verwendet werden, um Komponenten eines elektrischen Antriebsstrangs mit Leistung zu versorgen (wie z. B. in einem elektrischen, hybriden oder Brennstoffzellen-Leistungssystem). Bei weiteren Ausführungsformen kann das Batteriesystem 102 eine Niederspannungsbatterie (z. B. eine Bleisäure-Kraftfahrzeugbatterie mit 12 V) sein und kann ausgestaltet sein, um elektrische Energie an eine Vielfalt von Systemen des Fahrzeugs 100 zu liefern, welche beispielsweise Fahrzeugstartersysteme (z. B. einen Startermotor), Beleuchtungssysteme, Zündsysteme und/oder dergleichen umfassen.
  • Das Batteriesystem 102 kann eine Batterieelektronik 104 enthalten. Die Batterieelektronik 104 kann ausgestaltet sein, um bestimmte Operationen des Batteriesystems 102 zu überwachen und zu steuern. Zum Beispiel kann die Batterieelektronik 104 ausgestaltet sein, um Auflade- und/oder Entladeoperationen des Batteriesystems 102 zu überwachen und zu steuern. Bei bestimmten Ausführungsformen kann die Batterieelektronik 104 mit einem oder mehreren Sensoren (z. B. Ladezustandssensoren (”SOC-Sensoren”)), Betätigungsvorrichtungen (z. B. elektrischen Relais) und/oder Systemen kommunikationstechnisch gekoppelt sein, die ausgestaltet sind, um zu ermöglichen, dass die Batterieelektronik 104 Operationen des Batteriesystems 102 überwacht und steuert. Die Batterieelektronik 104 kann ferner ausgestaltet sein, um Informationen an andere Systeme, die im Fahrzeug 100 enthalten sind, zu liefern und/oder Informationen von diesen zu empfangen. Zum Beispiel kann die Batterieelektronik 104 mit einem Kühlmittelleck-Detektionssystem 116 (das nachstehend im Detail beschrieben wird), einem Kraftmaschinensteuerungsmodul (”ECM”) 118 und/oder einem Fahrzeugtelematiksystem (nicht veranschaulicht) kommunikationstechnisch gekoppelt sein. Bei bestimmten Ausführungsformen kann die Batterieelektronik 104 zumindest teilweise ausgestaltet sein, um Informationen im Hinblick auf das Batteriesystem 102 an einen Anwender des Fahrzeugs 100 zu liefern, welche beispielsweise Informationen zum Ladezustand der Batterie, Informationen zur Betriebszeit der Batterie, Informationen zur Betriebstemperatur der Batterie und/oder beliebige andere Informationen im Hinblick auf das Batteriesystem 102, die für einen Anwender interessant sind, enthalten.
  • Das Batteriesystem 102 kann einen oder mehrere Batteriestapel 108 enthalten, die geeignet dimensioniert sind, um genügend elektrische Leistung an das Fahrzeug 100 zu liefern. Jeder Batteriestapel 108 kann ein oder mehrere Batteriemodule 110 enthalten. Die Batteriemodule 110 können eine oder mehrere Batteriezellen umfassen, die eine beliebige geeignete Batterietechnologie verwenden, welche beispielsweise Bleisäure, Nickelmetallhydrid (”NiMH”), Lithium-Ionen (”Li-Ion”), Li-Ion-Polymer, Lithium-Luft, Nickelcadmium (”NiCad”), ventilgeregelte Bleisäure (”VRLA”) mit einem absorbierten Glasvlies (”AGM”), Nickel-Zink (”NiZn”), Salzschmelze (z. B. eine ZEBRA-Batterie) und/oder beliebige andere geeignete Batterietechnologien umfasst.
  • Bei einem Normalbetrieb (z. B. Aufladen und/oder Entladen) können das Batteriesystem 102 und/oder zugehörige Systeme Wärme erzeugen. Unter bestimmten Umständen kann die Temperatur des Batteriesystems 102 jedoch die Batterieleistung beeinträchtigen. Zum Beispiel kann die Batterietemperatur die Arbeitsweise eines elektrochemischen Systems, das im Batteriesystem 102 enthalten ist, die Leistung eines Fahrzeugs 100, das das Batteriesystem 102 enthält, die Auflade- und Entladeeffizienz und/oder Ladungsaufnahme des Batteriesystems 102, die Leistung und Energie des Batteriesystems 102, die Sicherheit und Zuverlässigkeit des Batteriesystems 102 und/oder die Lebensdauer und die Lebenszykluskosten des Batteriesystems 102 beeinträchtigen. Zum Regulieren der Temperatur des Batteriesystems 102 kann das Batteriesystem 102 ein Flüssigkeits-Kühlsystem 106 enthalten.
  • Das Flüssigkeits-Kühlsystem 106 kann ausgestaltet sein, um ein wässriges und/oder flüssiges Kühlmittel an verschiedene Komponenten und/oder Systeme, die im Batteriesystem 102 enthalten sind, zirkulieren zu lassen und/oder zu verteilen, wodurch die Temperatur der Komponenten und/oder Systeme reguliert wird. Bei bestimmten Ausführungsformen kann das Flüssigkeits-Kühlsystem 106 ferner ausgestaltet sein, um das flüssige Kühlmittel an verschiedene Komponenten und/oder Systeme, die an anderer Stelle im Fahrzeug 100 enthalten sind, zirkulieren zu lassen. Indem ein Flüssigkeits-Kühlsystem 106 verwendet wird, um die Temperatur des Batteriesystems 102 zu regulieren (z. B. die Temperatur innerhalb eines gewünschten Bereichs zu regulieren), kann die Leistung des Batteriesystems 102 optimiert werden, ungleichmäßige Temperaturverteilungen und nicht ausgeglichene Batteriestapel 108 im Batteriesystem 102 können verringert werden und/oder mögliche Gefahren, die einer nicht gesteuerten Batterietemperatur zugeschrieben werden können, können minimiert werden.
  • Das Flüssigkeits-Kühlsystem 106 kann eine beliebige geeignete Anzahl von Pumpen, Ventilen, Kühlmittelumlaufpfaden (z. B. Rohrleitungen), Kühlmittelvorratsbehältern, Wärmetauschern (z. B. flüssig zu flüssig, flüssig zu Luft, eine Flüssigkeits/Klimaanlageneinheit und dergleichen), Kühlsystemelektronik (z. B. Rückkopplungsmechanismen, Temperatursensoren, Thermostate, Kühlmittelströmungssensoren, Steuerungselektronik für Pumpen und Wärmetauscher, und dergleichen) und/oder eine beliebige andere Kühlsystemkomponente und/oder ein System in einer beliebigen geeigneten Ausgestaltung umfassen, um das flüssige Kühlmittel an verschiedene Komponenten und Systeme, die im Batteriesystem 102 enthalten sind, zirkulieren zu lassen. Das flüssige Kühlmittel kann eine im Wesentlichen wässrige Kühlmittellösung sein. Bei einigen Ausführungsformen kann das Kühlmittel eine beliebige Kombination und/oder Konzentration aus Wasser, Methanol, Glykol, Ethylenglykol, Propylenglykol, Glycerol, Dex-cool®, und/oder einem beliebigen anderen geeigneten Kühlmittelmaterial umfassen.
  • Wie vorstehend erörtert wurde, können Herstellungsfehler beim Batteriesystem 102 und/oder Flüssigkeits-Kühlsystem 106, Fahrzeugaufprallereignisse (z. B. Kollisionen) und/oder die Verschlechterung von Komponenten des Flüssigkeits-Kühlsystems 106 dazu führen, dass flüssiges Kühlmittel aus Kühlmittelzirkulationsstrecken, Kühlmittelvorratsbehältern und/oder anderen Kühlmitteltransportkomponenten (z. B. Pumpen, Ventilen und dergleichen) in das Batteriesystem 102 hinein ausläuft. Ausgelaufenes Kühlmittel kann eine Vielfalt von Problemen verursachen, welche elektrische Fehlfunktionen, die durch flüssiges Kühlmittel verursacht werden (z. B. elektrische Kurzschlüsse in der Batterieelektronik 104 und der Elektronik, die mit dem Flüssigkeits-Kühlsystem 106 verbunden ist) und/oder Temperaturereignisse umfassen.
  • Um eine Beschädigung des Batteriesystems 102, die durch Lecks des flüssigen Kühlmittels verursacht wird, abzuschwächen, kann das Fahrzeug 100 ein Kühlmittelleck-Detektionssystem 116 enthalten. Bei bestimmten Ausführungsformen kann das Kühlmittelleck-Detektionssystem 116 im Fahrzeug 100 getrennt vom Batteriesystem 102 enthalten sein. Bei weiteren Ausführungsformen kann das Kühlmittelleck-Detektionssystem 116 in das Batteriesystem 102 eingebaut sein. Das Kühlmittelleck-Detektionssystem 116 kann mit einem oder mehreren Kühlmittellecksensoren 114 kommunikationstechnisch gekoppelt sein. Der bzw. die Kühlmittellecksensoren 114 können ausgestaltet sein, um Informationen mit Bezug auf Lecks eines flüssigen Kühlmittels im Batteriesystem 102 zu detektieren und/oder an das Kühlmittelleck-Detektionssystem 116 zu liefern. Bei bestimmten Ausführungsformen kann der bzw. können die Kühlmittellecksensoren 114 einen dielektrischen Sensor, einen kapazitiven Sensor, einen resistiven Sensor, einen Stromdichtesensor und/oder ein dielektrisches Breitband-Spektrophotometer umfassen. Es kann auch ein beliebiger anderer geeigneter Sensortyp zum Detektieren eines Lecks eines flüssigen Kühlmittels im Batteriesystem 102 verwendet werden. Obwohl 1 einen einzigen Kühlmittellecksensor 114 veranschaulicht, wird darüber hinaus auch die Verwendung mehrerer Kühlmittellecksensoren 114 in Betracht gezogen, die über das gesamte Batteriesystem 102 hinweg angeordnet sind (z. B. in mehreren Batteriefächern oder dergleichen). Darüber hinaus können verschiedene Arten von Kühlmittellecksensoren 114 verwendet werden. Beispielsweise können bei bestimmten Ausführungsformen sowohl ein dielektrischer Sensor als auch ein resistiver Sensor verwendet werden. Der Kühlmittellecksensor 114 kann ausgestaltet sein, um Lecks eines flüssigen Kühlmittels kontinuierlich, periodisch, quasi zufällig und/oder zufällig zu überwachen.
  • Bei einigen Ausführungsformen können mehrere Kühlmittellecksensoren 114 an strategischen Stellen platziert sein (z. B. im Batteriesystem 102 und/oder im Flüssigkeits-Kühlsystem 106). Zum Beispiel kann ein oder können mehrere Lecksensoren 114 bei oder in der Nähe eines Wärmetauschers platziert sein, ein oder mehrere können an gewünschten Stellen an und/oder in der Nähe von Rohrleitungsverbindungen platziert sein, und/oder ein oder mehrere können an einer oder mehreren strategischen Stellen an oder in der Nähe des Batteriesystems 102, der Batteriestapel 108 und/oder der Batteriemodule 110 platziert sein. Bei bestimmten Ausführungsformen können die Stellen der Kühlmittellecksensoren 114 Stellen umfassen, an denen Lecks wahrscheinlich auftreten werden. Auf der Grundlage von Informationen, die von den Kühlmittellecksensoren 114 geliefert werden, kann das Kühlmittelleck-Detektionssystem 116 feststellen, dass flüssiges Kühlmittel aus dem Flüssigkeits-Kühlsystem 106 ausgelaufen ist. Auf das Feststellen hin, dass ein Kühlmittelleck aufgetreten ist, kann das Kühlmittelleck-Detektionssystem 116 Maßnahmen ergreifen, um zu ermöglichen, dass ausgelaufenes Kühlmittel aus dem Batteriesystem 102 abgelassen wird. Dieses Ablassen kann ein aktives Ablassen (das beispielsweise mit Hilfe einer Pumpe bereitgestellt wird), ein passives Ablassen, das sich auf die Schwerkraft stützen kann, und/oder sowohl aktive als auch passive Elemente zum Ablassen umfassen. Zum Beispiel kann das Kühlmittelleck-Detektionssystem 116 das Betätigen eines Ventils 112 veranlassen, das ausgestaltet ist, um zu ermöglichen, dass ausgelaufenes flüssiges Kühlmittel aus dem Batteriesystem 102 abgelassen wird. Bei bestimmten Ausführungsformen kann das Kühlmittelleck-Detektionssystem 116 einen Schalter, ein Solenoid oder eine andere ähnliche Betätigungsvorrichtung aktivieren, die ausgestaltet ist, um zu veranlassen, dass das Ventil 116 betätigt (z. B. geöffnet) wird. Obwohl 1 ein einziges Ventil 112 veranschaulicht, um zu ermöglichen, dass flüssiges Kühlmittel aus dem Batteriesystem 112 abgelassen wird, wird auch die Verwendung mehrerer Ventile 112 in Betracht gezogen, die über das gesamte Batteriesystem 102 hinweg verteilt sind (z. B. in mehreren Batteriefächern oder dergleichen). Ferner kann auch, wie vorstehend erörtert wurde, eine oder können mehrere Pumpen aktiviert werden, um ein Kühlmittel durch die Ventile 112 aktiv abzulassen. Alternative Ausführungsformen können so ausgestaltet sein, dass auf das Detektieren eines Auslaufens von flüssigem Kühlmittel im Batteriesystem 102 hin Abschnitte des Batteriesystems 102, welche das Leck enthalten, und/oder das Flüssigkeits-Kühlsystem 106 isoliert werden können (z. B. mit Hilfe des Betätigens einer Barriere, eines Ventils und/oder dergleichen).
  • Bei bestimmten Ausführungsformen kann der Kühlmittellecksensor 114 ferner Informationen detektieren und/oder an das Kühlmittelleck-Detektionssystem 116 liefern, die anzeigen, dass ein Auslaufen von flüssigem Kühlmittel im Batteriesystem 102 abgeschwächt wurde. Zum Beispiel kann der Kühlmittellecksensor 114 Informationen detektieren und/oder an das Kühlmittelleck-Detektionssystem 116 liefern, die anzeigen, dass sich das ausgelaufene flüssige Kühlmittel nicht mehr in der Nähe des Kühlmittellecksensors 114 befindet oder zumindest, dass eine ausreichende Menge des ausgelaufenen flüssigen Kühlmittels entfernt wurde, um die möglichen Probleme abzuschwächen, die aus einem derartigen Auslaufen resultieren. Unter Verwendung dieser Informationen kann das Kühlmittelleck-Detektionssystem 116 veranlassen, dass eines oder mehrere der Ventile 112 geschlossen werden, wodurch das eine oder die mehreren Ventile abgedichtet werden und im Wesentlichen verhindert wird, dass irgendein flüssiges Kühlmittel und/oder andere Materialien durch das eine oder die mehreren Ventile 112 hindurchlaufen, wodurch veranlasst wird, dass Kühlmittel durch das System oder durch einen oder mehrere Teilsätze des Systems hindurch wie gewöhnlich fließt.
  • Bei einigen Ausführungsformen kann das Kühlmittelleck-Detektionssystem 116 mit einem ECM 118, einem Fahrzeugtelematiksystem (z. B. einem OnStar®-System von OnStar®-Corporation, einer Tochterfirma der General Motors Corporation) und/oder Fahrzeugsystemen kommunikationstechnisch gekoppelt sein und kann ausgestaltet sein, um Informationen mit Bezug auf Lecks eines flüssigen Kühlmittels im Batteriesystem 102 und/oder Operationen des Kühlmittelleck-Detektionssystems 116 an diese Systeme zu übermitteln. Unter Verwendung dieser Informationen können das ECM 118, das Fahrzeugtelematiksystem und/oder andere Fahrzeugsysteme eine Vielzahl von Funktionen durchführen. Zum Beispiel können die Systeme einen Anwender über ein Kühlmittelleck benachrichtigen, indem sie beispielsweise eine akustische und/oder visuelle Benachrichtigung für einen Anwender bereitstellen (z. B. auf einer Anzeige, die im Fahrzeug 102 enthalten ist), eine Textmeldung, eine E-Mail, einen Telefonanruf, eine Sprachbox oder eine andere Benachrichtigung an den Anwender senden und/oder eine beliebige andere geeignete Benachrichtigungstechnik verwenden. Außerdem können die Systeme Informationen mit Bezug auf die Detektion eines Kühlmittellecks zum Zweck einer zukünftigen Diagnose speichern. Zudem können die Systeme weitere Maßnahmen ergreifen, um eine Beschädigung des Batteriesystems 102 und/oder des Fahrzeugs 100 zu minimieren, die durch das Leck des flüssigen Kühlmittels verursacht wird (z. B. das Fahrzeug abschalten, den Energieverbrauch aus dem Batteriesystem 102 verringern und/oder dergleichen). Alternativ kann einem Anwender eine oder mehrere der vorstehenden Optionen bereitgestellt werden und die Systeme können auf eine Antwort vom Anwender warten, bevor sie eine oder mehrere der vorstehenden Optionen einleiten.
  • Wie vorstehend erwähnt wurde, können Veränderungen beim Luftdruck und/oder bei der relativen Feuchtigkeit bewirken, dass Wasser innerhalb des Batteriesystems 102 kondensiert, wodurch eine Beschädigung des Batteriesystems 102 und/oder seiner Komponenten verursacht wird, die derjenigen ähnelt, die durch ein Kühlmittelleck verursacht wird. Bei bestimmten Ausführungsformen kann das Kühlmittelleck-Detektionssystem 116 und/oder ein anderes ähnliches Lecksystem die Kühlmittellecksensoren 114 und/oder einen oder mehrere andere Sensoren auch verwenden, um das Vorhandensein von Wasserkondensat im Batteriesystem 102 zu detektieren. Auf das Feststellen hin, dass ein Wasserkondensat im Batteriesystem 102 vorhanden ist, kann das Kühlmittelleck-Detektionssystem 116 eine Maßnahme ergreifen, um zu ermöglichen, dass das Wasserkondensat aus dem Batteriesystem 102 abgelassen wird. Wenn ein Wasserkondensat detektiert wird, kann das Kühlmittelleck-Detektionssystem 116 beispielsweise ein Solenoid oder eine andere geeignete Betätigungsvorrichtung anweisen, eines oder mehrere Ventile 112 zu aktivieren, um zu ermöglichen, dass das Wasserkondensat aus dem Batteriesystem 102 abgelassen wird.
  • Bei bestimmten Ausführungsformen können die Kühlmittellecksensoren 114 ferner ausgestaltet sein, um zwischen einer wässrigen Lösung mit flüssigem Kühlmittel und einer wässrigen Lösung, die auf Wasserkondensation zurückzuführen ist, zu unterscheiden, und um bestimmte Maßnahmen auf der Grundlage des Typs der detektierten wässrigen Lösung zu ergreifen. Beispielsweise können die Kühlmittellecksensoren 114 bei einigen Ausführungsformen einen dielektrischen Sensor umfassen. Auf der Grundlage eines relativ großen Unterschieds zwischen den Dielektrizitätskonstanten einer wässrigen Lösung mit Wasser und einer wässrigen Lösung mit Kühlmittel können der dielektrische Kühlmittellecksensor 114 und/oder das Kühlmittelleck-Detektionssystem 116 feststellen, ob im Batteriesystem 102 eine wässrige Lösung, die auf Wasserkondensation zurückzuführen ist, und/oder eine wässrige Lösung mit flüssigem Kühlmittel vorhanden ist. Wenn eine wässrige Lösung detektiert wird, die auf Wasserkondensation zurückzuführen ist, kann das Kühlmittelleck-Detektionssystem 116 bei bestimmten Ausführungsformen ein Solenoid oder eine andere geeignete Betätigungsvorrichtung anweisen, eines oder mehrere Ventile 112 zu aktivieren, um das Ablassen des Wasserkondensats aus dem Batteriesystem 102 zu ermöglichen, ohne einen Anwender des Fahrzeugs über das Vorhandensein von Wasserkondensat im Batteriesystem 102 zu benachrichtigen. Bei weiteren Ausführungsformen kann eine Benachrichtigung für den Anwender des Fahrzeugs 100 bereitgestellt werden und/oder Informationen mit Bezug auf die Detektion von Wasserkondensat im Batteriesystem 102 können in einem oder mehreren Systemen, die im Fahrzeug enthalten sind, zum Zweck einer zukünftigen Diagnose gespeichert werden. Wenn eine wässrige Lösung mit Kühlmittel detektiert wird, kann das Kühlmittelleck-Detektionssystem 116 bestimmte vorstehend beschriebene Maßnahmen ergreifen (z. B. da Aktivieren eines oder mehrerer Ventile 112 und/oder das Bereitstellen einer oder mehrerer Benachrichtigungen für einen Anwender des Fahrzeugs 100).
  • 2 veranschaulicht eine beispielhafte Schaltung 200 zum Verhindern der Beschädigung des Batteriesystems in einem Fahrzeug 100, die durch Kühlmittellecks verursacht wird, in Übereinstimmung mit hier offenbarten Ausführungsformen. Ausführungsformen der veranschaulichten Schaltung 200 können in dem Ventil 112, dem Kühlmittellecksensor 114 und/oder dem Kühlmittelleck-Detektionssystem 116, die vorstehend mit Bezug auf 1 erörtert wurden, verwendet werden. Die veranschaulichte Schaltung 200 kann speziell einen dielektrischen Sensor als Kühlmittellecksensor 114 und einen Halleffekt-Schalter 216 zum Betätigen eines Ventils 112 enthalten. Der Halleffekt-Schalter 216 kann auf einen oder mehrere Schwellenwerte kalibriert sein, welche die Detektion einer flüssigen Lösung im Batteriesystem 102 und/oder die Unterscheidung zwischen einer Lösung mit flüssigem Kühlmittel und/oder einer Flüssigkeit, die mit Wasserkondensation verbunden ist, ermöglichen. Die Schaltung 200 kann ein Hochgeschwindigkeits-Schaltnetzteil 202 (HS-Schaltnetzteil), d. h. eine pulsierende Stromversorgung enthalten. Ein erster Anschluss (z. B. positiv) des HS-Schaltnetzteils 202 kann mit einem Basis-Anschluss eines Bipolartransistors (”BJT”) 204 (z. B. einem NPN-BJT) gekoppelt sein und ein zweiter Anschluss (z. B. negativ) des HS-Schaltnetzteils 202 kann mit Masse gekoppelt sein. Ein Emitter-Anschluss des BJT 204 kann mit Masse gekoppelt sein und ein Kollektor-Anschluss kann mit einem ersten Kontaktpunkt 214 zum dielektrischen Messen gekoppelt sein. Ein zweiter Kontaktpunkt 212 zum dielektrischen Messen kann mit einem ersten Anschluss (z. B. positiv) einer Stromversorgung 206 (z. B. einer Gleichstromversorgung mit 12 V) über einen Widerstand 208 und eine Induktivität 210 gekoppelt sein. Bei bestimmten Ausführungsformen kann die Schaltung 200 verwendet werden, um eine Dielektrizitätskonstante zwischen dem ersten und zweiten Kontaktpunkt 214, 212 zum dielektrischen Messen zu messen. Bei weiteren Ausführungsformen kann ein (nicht gezeigter) dielektrischer Sensor zwischen dem ersten und zweiten Kontaktpunkt 214, 212 zum dielektrischen Messen mit der Schaltung 200 gekoppelt sein.
  • Der zweite Anschluss (z. B. negativ) der Stromversorgung 206 kann mit Masse gekoppelt sein. Ein erster Anschluss eines Stromschalters (”CSW”) 218 kann mit dem ersten Anschluss der Stromversorgung 206 gekoppelt sein. Ein zweiter Anschluss des CSW 218 kann über eine Induktivität 220 und einen Widerstand 222 mit einem ersten Anschluss eines Halleffekt-Schalters 216 gekoppelt sein. Ein zweiter Anschluss des Halleffekt-Schalters 216 kann mit Masse gekoppelt sein. Die Schaltung 200 kann ausgestaltet sein, um auf der Grundlage eines gemessenen Dielektrikums zwischen dem ersten und zweiten Kontaktpunkt 214, 212 zum dielektrischen Messen ein Leck eines flüssigen Kühlmittels in einem Batteriesystem 102 zu detektieren und um ein Ventil 112 zu betätigen, wodurch das flüssige Kühlmittel abgelassen wird und eine Beschädigung des Batteriesystems 102 abgeschwächt wird. Bei weiteren Ausführungsformen kann die Schaltung 200 ausgestaltet sein, um festzustellen, ob ein Leck einer flüssigen Lösung im Batteriesystem 102 ein flüssiges Kühlmittel oder ein Wasserkondensat ist, und um bestimmte Maßnahmen auf der Grundlage des Typs der detektierten Lösung zu ergreifen.
  • 3 veranschaulicht ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 300 zum Verhindern der Beschädigung eines Batteriesystems, die durch Kühlmittellecks verursacht wird, in Übereinstimmung mit hier offenbarten Ausführungsformen. Das veranschaulichte Verfahren 300 kann durchgeführt werden, indem das Ventil 112, der Kühlmittellecksensor 114 und/oder das Kühlmittelleck-Detektionssystem 116 zumindest teilweise verwendet werden. Bei bestimmten Ausführungsformen kann das Verfahren 300 unter Verwendung einer Schaltung durchgeführt werden, die einen dielektrischen Sensor als Kühlmittellecksensor 114 und einen Halleffekt-Schalter zum Betätigen des Ventils 112 enthält (z. B. wie in 2 veranschaulicht ist). Bei 302 kann ein HS-Schaltnetzteil (d. h. eine pulsierende Stromquelle), die in einem dielektrischen Sensor enthalten ist, aktiviert werden. Bei 304 kann eine Schaltzeitperiode und/oder Frequenz des HS-Schaltnetzteils eingestellt werden (z. B. Zeitperiode < 1 s). Bei 306 kann ein ansteigender Impuls vom HS-Schaltnetzteil periodisch zugeführt werden.
  • Bei 308 kann festgestellt werden, ob ein erzeugter Strom und/oder ein erzeugter magnetischer Impuls einen oder mehrere vorbestimmte Schwellenwerte überschreiten. Wenn ein Schwellenwert nicht überschritten wird, kann bei 310 festgestellt werden, dass im Batteriesystem 102 kein Leck eines flüssigen Kühlmittels vorhanden ist. Wenn ein Schwellenwert überschritten wird, kann bei 312 festgestellt werden, dass es ein Leck eines flüssigen Kühlmittels im Batteriesystem 102 gibt und ein Halleffekt-Schalter kann betätigt werden. Dies wiederum kann verursachen, dass bei 314 ein oder mehrere Ventile 112 betätigt werden (z. B. über einen Schalter, ein Solenoid oder dergleichen), wodurch ausgelaufenes flüssiges Kühlmittel im Batteriesystem 102 abgelassen wird und eine Beschädigung des Batteriesystems 102 abgeschwächt wird.
  • 4 veranschaulicht eine weitere beispielhafte Schaltung 400 zum Verhindern einer Beschädigung des Batteriesystems in einem Fahrzeug 100, die durch Kühlmittellecks verursacht wird, in Übereinstimmung mit hier offenbarten Ausführungsformen. Ausführungsformen der veranschaulichten Schaltung 400 können im Ventil 112, im Kühlmittellecksensor 114 und/oder im Kühlmittelleck-Detektionssystem 116, die vorstehend mit Bezug auf 1 erörtert wurden, verwendet werden. Die veranschaulichte Schaltung 400 kann speziell einen dielektrischen Sensor als Kühlmittellecksensor 114 und einen Mikrocontroller 418 zum Betätigen eines Ventils 112 enthalten. Die Schaltung 400 kann ein HS-Schaltnetzteil (d. h. eine pulsierende Stromquelle) 202 enthalten. Ein erster Anschluss (z. B. positiv) des HS-Schaltnetzteils 402 kann mit einem Basis-Anschluss eines BJT 404 (z. B. eines NPN BJT) gekoppelt sein und ein zweiter Anschluss (z. B. negativ) des HS-Schaltnetzteils 402 kann mit Masse gekoppelt sein. Ein Emitter-Anschluss des BJT 404 kann mit Masse gekoppelt sein und ein Kollektor-Anschluss kann mit einem ersten Kontaktpunkt 414 zum dielektrischen Messen gekoppelt sein. Ein zweiter Kontaktpunkt 412 zum dielektrischen Messen kann mit einem ersten Anschluss (z. B. positiv) einer Stromversorgung 406 über einen Widerstand 408 und eine Induktivität 410 gekoppelt sein. Der zweite Anschluss (z. B. negativ) der Stromversorgung 406 kann mit Masse gekoppelt sein. Ein erster Eingang eines Mikrocontrollers 418 kann mit dem ersten Anschluss der Stromversorgung 406 gekoppelt sein. Ein zweiter Eingang des Mikrocontrollers kann über eine Induktivität 220 und einen Widerstand 222 mit Masse gekoppelt sein. Ein dritter Eingang des Mikrocontrollers 418 kann mit Masse gekoppelt sein.
  • Der erste Kontaktpunkt 414 zum dielektrischen Messen kann mit einem invertierenden Anschluss eines Operationsverstärkers 416 gekoppelt sein. Der zweite Kontaktpunkt 412 zum dielektrischen Messen kann mit einem nicht invertierenden Anschluss des Operationsverstärkers 416 gekoppelt sein. Bei bestimmten Ausführungsformen kann die Schaltung 400 verwendet werden, um eine Dielektrizitätskonstante zwischen dem ersten und zweiten Kontaktpunkt 414, 412 zum dielektrischen Messen zu messen. Bei weiteren Ausführungsformen kann ein (nicht gezeigter) dielektrischer Sensor zwischen dem ersten und zweiten Kontaktpunkt 414, 412 zum dielektrischen Messen mit der Schaltung 400 gekoppelt sein. Der Ausgang des Operationsverstärkers 416 kann mit einem vierten Eingang des Mikrocontrollers 418 gekoppelt sein. Die Schaltung 400 kann ausgestaltet sein, um auf der Grundlage einer gemessenen Dielektrizitätskonstante zwischen dem ersten und zweiten Kontaktpunkt 414, 412 zum dielektrischen Messen ein Leck eines flüssigen Kühlmittels in einem Batteriesystem 102 zu detektieren und um ein Ventil 112 zu betätigen (z. B. über einen Schalter, ein Solenoid oder dergleichen), wodurch das flüssige Kühlmittel abgelassen wird und eine Beschädigung des Batteriesystems 102 abgeschwächt wird. Bei weiteren Ausführungsformen kann die Schaltung 500 ausgestaltet sein, um festzustellen, ob ein Leck einer flüssigen Lösung im Batteriesystem 102 ein flüssiges Kühlmittel oder ein Wasserkondensat ist, und um auf der Grundlage des Typs der detektierten Lösung bestimmte Maßnahmen zu ergreifen.
  • 5 veranschaulicht noch eine weitere beispielhafte Schaltung 500 zum Verhindern einer Beschädigung des Batteriesystems in einem Fahrzeug 100, die durch Kühlmittellecks verursacht wird, in Übereinstimmung mit hier offenbarten Ausführungsformen. Ausführungsformen der veranschaulichten Schaltung 500 können im Ventil 112, im Kühlmittellecksensor 114 und/oder im Kühlmittelleck-Detektionssystem 116, die vorstehend mit Bezug auf 1 erörtert wurden, verwendet werden. Die veranschaulichte Schaltung 500 kann speziell einen dielektrischen Sensor als Kühlmittellecksensor 114 und einen Mikrocontroller 518 zum Betätigen eines Ventils 112 enthalten. Die Schaltung 500 kann ein HS-Schaltnetzteil (d. h. einen pulsierende Stromversorgung) 502 enthalten. Ein erster Anschluss (z. B. positiv) des HS-Schaltnetzteils 502 kann mit einem Basis-Anschluss eines BJT 504 (z. B. ein NPN BJT) gekoppelt sein und ein zweiter Anschluss (z. B. negativ) des HS-Schaltnetzteils 502 kann mit Masse gekoppelt sein. Ein Emitter-Anschluss des BJT 504 kann mit Masse gekoppelt sein und ein Kollektor-Anschluss kann mit einem ersten Kontaktpunkt 514 zum dielektrischen Messen gekoppelt sein. Ein zweiter Kontaktpunkt 512 zum dielektrischen Messen kann mit einem ersten Anschluss (z. B. positiv) einer Stromversorgung 506 über einen Widerstand 508 und eine Induktivität 510 gekoppelt sein. Bei bestimmten Ausführungsformen kann die Schaltung 500 verwendet werden, um eine Dielektrizitätskonstante zwischen dem ersten und zweiten dielektrischen Messkontaktpunkt 514, 512 zu messen. Bei weiteren Ausführungsformen kann ein dielektrischer Sensor (nicht gezeigt) mit der Schaltung 400 zwischen dem ersten und zweiten Kontaktpunkt 514, 512 zum dielektrischen Messen gekoppelt sein. Der zweite Anschluss (z. B. negativ) der Stromversorgung 506 kann mit Masse gekoppelt sein. Ein erster Eingang eines Mikrocontrollers 518 kann mit dem ersten Anschluss der Stromversorgung 406 gekoppelt sein. Ein zweiter Eingang des Mikrocontrollers kann über eine Induktivität 520 und einen Widerstand 522 mit Masse gekoppelt sein. Ein dritter Eingang des Mikrocontrollers 518 kann mit Masse gekoppelt sein.
  • Der erste Anschluss der Stromversorgung 506 kann mit einem nicht invertierenden Anschluss eines Operationsverstärkers 516 über einen Widerstand 526 gekoppelt sein. Ein invertierender Anschluss des Operationsverstärkers 516 kann mit einem Punkt zwischen dem Widerstand 508 und der Induktivität 510 gekoppelt sein. Der Ausgang des Operationsverstärkers 516 kann mit einem vierten Eingang des Mikrocontrollers 518 gekoppelt sein. Die Schaltung 500 ausgestaltet sein, um auf der Grundlage eines gemessenen Dielektrikums zwischen dem ersten und zweiten Kontaktpunkt 514, 512 zum dielektrischen Messen ein Leck eines flüssigen Kühlmittels in einem Batteriesystem 102 zu detektieren und um ein Ventil 112 zu betätigen (z. B. über einen Schalter, ein Solenoid oder dergleichen), wodurch das flüssige Kühlmittel abgelassen und eine Beschädigung des Batteriesystems 102 abgeschwächt wird. Bei weiteren Ausführungsformen kann die Schaltung 500 ausgestaltet sein, um festzustellen, ob ein Leck einer flüssigen Lösung im Batteriesystem 102 ein flüssiges Kühlmittel oder ein Wasserkondensat ist, und um auf der Grundlage des Typs der detektierten Lösung bestimmte Maßnahmen zu ergreifen.
  • 6 veranschaulicht ein Flussdiagramm eines weiteren beispielhaften Verfahrens 600 zum Verhindern einer Beschädigung des Batteriesystems 102, die durch Kühlmittellecks verursacht wird, in Übereinstimmung mit hier offenbarten Ausführungsformen. Das veranschaulichte Verfahren 600 kann durchgeführt werden, indem das Ventil 112, der Kühlmittellecksensor 114 und das Kühlmittelleck-Detektionssystem 116 zumindest teilweise verwendet werden. Bei bestimmten Ausführungsformen kann das Verfahren 600 unter Verwendung einer Schaltung durchgeführt werden, die einen dielektrischen Sensor als Kühlmittellecksensor 114 und einen Mikrocontroller zum Betätigen eines Ventils 112 enthält (wie z. B. in 4 und 5 veranschaulicht ist). Bei 602 kann ein HS-Schaltnetzteil (d. h. eine pulsierende Stromquelle), die in einem kapazitiven Sensor enthalten ist, aktiviert werden. Bei 604 kann der Ausgang eines Operationsverstärkers, der in einer Schaltung enthalten ist, welche das Verfahren 600 implementiert (z. B. der Operationsverstärker 416, der in 4 veranschaulicht ist, und der Operationsverstärker 516, der in 5 veranschaulicht ist) überwacht und/oder aufgezeichnet werden. Bei bestimmten Ausführungsformen kann dieser Ausgang eine oder mehrere vorbestimmte Zeitspannen lang überwacht und/oder aufgezeichnet werden.
  • Bei 608 kann ein Integral und/oder ein Differential des überwachten und/oder aufgezeichneten Ausgangs berechnet werden. Bei 610 können die Ergebnisse dieser Berechnung mit einem oder mehreren vorbestimmten Schwellenwerten (z. B. Schwellenwerten, die in einer Tabelle gespeichert sind) verglichen werden. Zum Beispiel kann bei 612 festgestellt werden, ob die Ergebnisse der Berechnung einen oder mehrere vorbestimmte Schwellenwerte überschreiten. Wenn ein Schwellenwert nicht überschritten wird, kann bei 614 festgestellt werden, dass im Batteriesystem 102 kein Leck eines flüssigen Kühlmittels vorhanden ist. Wenn ein Schwellenwert überschritten wird, kann bei 616 festgestellt werden, dass im Batteriesystem 102 ein Leck eines flüssigen Kühlmittels vorhanden ist und ein Mikrocontroller kann ein Ventilbetätigungs-Steuerungssignal ausgeben. Dieses Steuerungssignal kann veranlassen, dass ein Ventil 112 betätigt wird (z. B. über einen Schalter, ein Solenoid oder dergleichen), wodurch im Batteriesystem 102 ausgelaufenes flüssiges Kühlmittel abgelassen wird und eine Beschädigung des Batteriesystems 102 abgeschwächt wird.
  • 7 veranschaulicht eine grafische Darstellung von beispielhaften Dielektrizitätskonstantenkurven 704 bei 150 m [esu] bei mehreren Temperaturen (jede entspricht einer separaten Kurve 704). Die Achse 700 stellt die Dielektrizitätskonstante von Ethylenglykol mit verschiedenen Gewichtsanteilen in einer Wasserlösung (d. h. Achse 702) in Übereinstimmung mit hier offenbarten Ausführungsformen dar. Wie vorstehend erörtert wurde, können hier offenbarte Systeme und Verfahren einen Dielektrizitätskonstantensensor als Kühlmittellecksensor 114 verwenden, um festzustellen, ob in einem Batteriesystem 102 ein Leck eines flüssigen Kühlmittels aufgetreten ist. Bei bestimmten Ausführungsformen kann der Kühlmittellecksensor 114 feststellen, ob gemessene Dielektrizitätskonstanten unterhalb eines, innerhalb eines, und/oder über einem oder mehreren Schwellenwerten liegen, die ein Leck eines flüssigen Kühlmittels anzeigen. Beispielsweise können die Dielektrizitätskonstantenkurven 704, die in 7 veranschaulicht sind, verwendet werden, um einen oder mehrere Schwellenwerte zu bestimmen, die unter Verwendung von hier offenbarten Systemen und Verfahren beim Detektieren des Auftretens eines Lecks eines flüssigen Kühlmittels, das Ethylenglykol umfasst, und/oder beim Unterscheiden eines Lecks eines flüssigen Kühlmittels von Wasserkondensat verwendet werden.
  • Bei bestimmten Ausführungsformen können die hier offenbarten Systeme und Verfahren zumindest teilweise unter Verwendung eines oder mehrerer Computersysteme implementiert werden. Zum Beispiel können bestimmte Merkmale und Funktionalitäten des Kühlmittelleck-Detektionssystems 116 unter Verwendung eines Computersystems implementiert werden. Die hier offenbarten Systeme und Verfahren stehen an sich nicht mit irgendeinem speziellen Computer oder einer anderen Vorrichtung in Beziehung und können durch eine geeignete Kombination aus Hardware, Software und/oder Firmware implementiert werden. Softwareimplementierungen können ein oder mehrere Computerprogramme enthalten, die ausführbaren Code/Anweisungen umfassen, die, wenn sie von einem Prozessor ausgeführt werden, veranlassen können, dass der Prozessor ein Verfahren ausführt, das zumindest teilweise durch die ausführbaren Anweisungen definiert wird. Das Computerprogramm kann in einer beliebigen Form von Programmiersprache geschrieben sein, welche kompilierte und interpretierte Sprachen umfassen, und kann in einer beliebigen Form eingesetzt werden, die ein eigenständiges Programm oder ein Modul, eine Komponente, eine Unterroutine oder eine andere Einheit umfasst, die zur Verwendung in einer Rechenumgebung geeignet ist. Ferner kann ein Computerprogramm so eingesetzt werden, dass es auf einem Computer oder auf mehreren Computern an einem Ort oder verteilt über mehrere Orte hinweg und verbunden durch ein Kommunikationsnetzwerk ausgeführt wird. Software-Ausführungsformen können als ein Computerprogrammprodukt implementiert werden, das ein nicht vorübergehendes Speichermedium umfasst, das ausgestaltet ist, um Computerprogramme und Anweisungen zu speichern, die, wenn sie von einem Prozessor ausgeführt werden, ausgestaltet sind, um den Prozessor dazu zu veranlassen, ein Verfahren gemäß den Anweisungen auszuführen. Bei bestimmten Ausführungsformen kann das nicht vorübergehende Speichermedium eine beliebige Form annehmen, die zum Speichern von prozessorlesbaren Anweisungen auf einem nicht vorübergehenden Speichermedium in der Lage ist. Ein nicht vorübergehendes Speichermedium kann als Kompaktdisk, Digitalvideodisk, Magnetband, Bernoulli-Laufwerk, Magnetplatte, Lochkarte, Flash-Speicher, integrierte Schaltungen oder eine beliebige andere nicht vorübergehende digitale Speichervorrichtung einer Verarbeitungsvorrichtung ausgeführt sein.
  • Obwohl das Vorstehende der Klarheit halber in einigem Detail beschrieben wurde, ist festzustellen, dass bestimmte Veränderungen und Modifikationen durchgeführt werden können, ohne von den Prinzipien desselben abzuweichen. Zum Beispiel kann bei bestimmten Ausführungsformen der Kühlmittellecksensor 114 ausgestaltet werden, um bestimmte Merkmale und/oder Funktionalitäten des Kühlmittelleck-Detektionssystems 116 zu enthalten und er kann direkt mit dem Ventil 112 gekoppelt sein. Auf ähnliche Weise können bestimmte Eigenschaften des Kühlmittelleck-Detektionssystems 116, des Kühlmittellecksensors 114 und/oder des Ventils 112 in einer beliebigen geeigneten Konfiguration oder Kombination ausgestaltet und/oder kombiniert werden. Zudem können bestimmte Systeme und/oder Verfahren, die hier offenbart sind, in einem flüssiggekühlten Batteriesystem verwendet werden, das nicht in einem Fahrzeug enthalten ist (z. B. einem Reserveleistungsbatteriesystem oder dergleichen). Es wird angemerkt, dass es viele alternative Weisen zum Implementieren sowohl der Prozesse als auch der Vorrichtungen gibt, die hier beschrieben sind. Entsprechend sollen die vorliegenden Ausführungsformen als Veranschaulichung und nicht als Einschränkung aufgefasst werden und die Erfindung darf nicht auf die hier gegebenen Details begrenzt werden, sondern kann innerhalb des Umfangs und der Äquivalente der beigefügten Ansprüche modifiziert werden.
  • Die vorgehende Beschreibung wurde mit Bezug auf verschiedene Ausführungsformen dargestellt. Der Fachmann wird jedoch feststellen, dass verschiedene Modifikationen und Veränderungen durchgeführt werden können, ohne den Umfang der vorliegenden Offenbarung zu verlassen. Zum Beispiel können verschiedene Arbeitsschritte sowie Komponenten zum Ausführen von Arbeitsschritten in Abhängigkeit von der speziellen Anwendung oder bei Berücksichtigung einer beliebigen Anzahl von Kostenfunktionen, die mit dem Betrieb des Systems verbunden sind, auf alternative Weisen implementiert werden. Entsprechend kann ein oder können mehrere beliebige der Schritte gelöscht, modifiziert oder mit anderen Schritten kombiniert werden. Ferner soll diese Offenbarung in einem veranschaulichenden statt einem einschränkenden Sinn betrachtet werden und alle derartigen Modifikationen sollen im Umfang derselben enthalten sein. Auf ähnliche Weise wurden Nutzen, andere Vorteile und Lösungen für Probleme vorstehend mit Bezug auf verschiedene Ausführungsformen beschrieben. Nutzen, Vorteile, Lösungen für Probleme und beliebige Elemente, die einen beliebigen Nutzen, einen Vorteil oder eine Lösung bewirken oder betonen können, sollen jedoch nicht als kritisches, benötigtes oder wesentliches Merkmal oder Element aufgefasst werden.
  • Bei der Verwendung hierin sollen die Begriffe ”umfasst” und ”enthält” und beliebige andere Variationen derselben eine nicht ausschließliche Einbeziehung abdecken, so dass ein Prozess, ein Verfahren, ein Artikel oder eine Vorrichtung, der, die bzw. das eine Liste von Elementen umfasst, nicht nur diese Elemente enthält sondern andere Elemente enthalten kann, die nicht explizit aufgeführt oder für derartige Prozesse, Verfahren, Systeme, Artikel oder Vorrichtungen naturgegeben sind. Auch sollen die Begriffe ”gekoppelt”, ”koppeln” und beliebige andere Variationen davon, so wie sie hier verwendet werden, eine physikalische Verbindung, eine elektrische Verbindung, eine magnetische Verbindung, eine optische Verbindung, eine Kommunikationsverbindung, eine funktionale Verbindung und/oder eine beliebige andere Verbindung abdecken.
  • Der Fachmann wird feststellen, dass viele Veränderungen an den Details der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne von den zugrundeliegenden Prinzipien der Erfindung abzuweichen. Der Umfang der vorliegenden Erfindung soll daher nur durch die folgenden Ansprüche bestimmt werden.

Claims (10)

  1. System zum Abschwächen einer Beschädigung, die durch das Vorhandensein einer flüssigen Lösung in einem Batteriesystem verursacht wird, umfassend: einen ersten Sensor für flüssige Lösungen; ein Detektionssystem für flüssige Lösungen, das mit dem ersten Sensor für flüssige Lösungen kommunikationstechnisch gekoppelt und ausgestaltet ist, um das Vorhandensein der flüssigen Lösung im Batteriesystem auf der Grundlage von Informationen, die von dem ersten Sensor für flüssige Lösungen bereitgestellt werden, zu detektieren; und ein erstes Ventil, das mit dem Detektionssystem für flüssige Lösungen kommunikationstechnisch gekoppelt und ausgestaltet ist, um auf der Grundlage dessen betätigt zu werden, dass das Detektionssystem für flüssige Lösungen das Vorhandensein der flüssigen Lösung im Batteriesystem detektiert.
  2. System nach Anspruch 1, wobei die flüssige Lösung eine Lösung mit einem flüssigen Kühlmittel umfasst.
  3. System nach Anspruch 2, wobei die Lösung mit einem flüssigen Kühlmittel eine Ethylenglykollösung umfasst.
  4. System nach Anspruch 1, das ferner umfasst: einen zweiten Sensor für flüssige Lösungen, der mit dem Detektionssystem für flüssige Lösungen kommunikationstechnisch gekoppelt ist, wobei das Detektionssystem für flüssige Lösungen ferner ausgestaltet ist, um das Auftreten des Vorhandenseins einer flüssigen Lösung im Batteriesystem auf der Grundlage von Informationen zu detektieren, die von dem zweiten Sensor für flüssige Lösungen bereitgestellt werden.
  5. System nach Anspruch 4, wobei der erste Sensor für flüssige Lösungen in einem ersten Fach des Batteriesystems angeordnet ist und der zweite Sensor für flüssige Lösungen in einem zweiten Fach des Batteriesystems angeordnet ist.
  6. System nach Anspruch 1, wobei das Batteriesystem ein in einem Fahrzeug enthaltenes Hochspannungsbatteriesystem umfasst.
  7. System nach Anspruch 1, wobei das Detektionssystem für flüssige Lösungen ferner ausgestaltet ist, um beim Detektieren des Vorhandenseins einer flüssigen Lösung im Batteriesystem eine Anzeige an ein Fahrzeugtelematiksystem zu liefern.
  8. System nach Anspruch 1, wobei das erste Ventil ferner ausgestaltet ist, um auf der Grundlage dessen geöffnet zu werden, dass das Detektionssystem für flüssige Lösungen das Vorhandensein einer flüssigen Lösung im Batteriesystem detektiert.
  9. System nach Anspruch 8, wobei das erste Ventil ferner ausgestaltet ist, um das Ablassen der flüssigen Lösung aus dem Batteriesystem zu ermöglichen, wenn es geöffnet ist.
  10. Verfahren zum Abschwächen einer Beschädigung, die durch das Vorhandensein einer flüssigen Lösung in einem Batteriesystem verursacht wird, wobei das Verfahren umfasst, dass: Messinformationen von einem Sensor für flüssige Lösungen empfangen werden, der im Batteriesystem angeordnet ist; das Vorhandensein der flüssigen Lösung im Batteriesystem auf der Grundlage der Messinformationen festgestellt wird; und auf der Grundlage der Feststellung ein Ventil betätigt wird, das ausgestaltet ist, um das Ablassen der flüssigen Lösung aus dem Batteriesystem zu ermöglichen.
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