DE102014117313A1

DE102014117313A1 - Gehäuseteil eines Gehäuses einer Hochvoltkomponente eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102014117313A1
Application number: DE102014117313.9A
Authority: DE
Inventors: Dominik Grass
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2014-11-26
Filing date: 2014-11-26
Publication date: 2016-06-02
Also published as: RU2015150289A; RU2646600C2; BR102015029534A2; CN205355098U

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gehäuseteil (1) eines Gehäuses (2) einer Hochvoltkomponente eines Kraftfahrzeugs, wobei an dem Gehäuseteil (1) eine Vorrichtung (3) zur Erfassung einer Beschädigung des Gehäuseteils (1) angebracht ist, die zumindest einen elektrischen Leiter (4), der mechanisch durchtrennbar ausgebildet ist, und ein oder mehrere Anschlussmittel (6) zum Anschluss des Leiters (4) an eine Überwachungseinrichtung, mittels derer ein elektrischer Stromfluss durch den Leiter (4) erzeugbar ist und Änderungen der elektrischen Eigenschaften bei einer mechanischen Beschädigung oder Durchtrennung des Leiters (4) detektierbar sind, umfasst.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gehäuseteil eines Gehäuses einer Hochvoltkomponente eines Kraftfahrzeugs.
In der Kraftfahrzeugtechnik haben Elektrofahrzeuge, die als Antriebseinrichtung eine elektrische Maschine aufweisen, und Hybridfahrzeuge, die als Antriebseinrichtungen eine elektrische Maschine sowie eine Verbrennungskraftmaschine aufweisen, seit einigen Jahren eine zunehmend größere Bedeutung. Derartige Elektrofahrzeuge und Hybridfahrzeuge weisen eine Hochvolt-Batterie (Traktionsbatterie) zum Speichern elektrischer Energie auf, um die elektrische Maschine speisen zu können. Die Hochvolt-Batterie weist mehrere miteinander verschaltete Batteriemodule auf, die üblicherweise in einem zumindest teilweise geschlossenen Batteriegehäuse untergebracht sind. Im Rahmen dieser Anmeldung sollen die Hochvolt-Batterie und die Batteriemodule verallgemeinernd als Hochvoltkomponenten bezeichnet werden.
Da Hochvolt-Batterien eine relativ große Masse aufweisen, werden sie häufig im Bereich eines Unterbodens des Fahrzeugs positioniert. Um die Hochvolt-Batterien beziehungsweise die einzelnen Batteriemodule vor Beschädigungen durch eindringende Gegenstände zu schützen, ist es bekannt, diese mit Hilfe geeigneter Schutzvorrichtungen zu schützen. Beispielsweise können plattenförmige Schutzelemente in den Unterboden des Fahrzeugs eingebracht werden, um das Eindringen von Gegenständen in das Batteriegehäuse beziehungsweise in die Batteriemodule zu verhindern. Mittels derartiger Schutzvorrichtungen kann allerdings nicht überprüft werden, ob zum Beispiel durch einen Unfall oder ein sonstiges Ereignis ein Gegenstand in das Gehäuse eingedrungen ist und dieses beschädigt hat. Aufgrund der Hochspannung, die innerhalb der Hochvoltkomponente anliegt, kann es im Falle einer Beschädigung unter Umständen zu einer Gefahrensituation kommen.
Die vorliegende Erfindung macht es sich daher zur Aufgabe ein Gehäuseteil der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass eine Beschädigung des Gehäuseteils auf einfache Weise erfasst werden kann.
Diese Aufgabe wird durch ein gattungsgemäßes Gehäuseteil mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils das Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass an dem Gehäuseteil eine Vorrichtung zur Erfassung einer Beschädigung des Gehäuseteils angebracht ist, die zumindest einen elektrischen Leiter, der mechanisch durchtrennbar ausgebildet ist, und ein oder mehrere Anschlussmittel zum Anschluss des Leiters an eine Überwachungseinrichtung, mittels derer ein elektrischer Stromfluss durch den Leiter erzeugbar ist und Änderungen der elektrischen Eigenschaften bei einer mechanischen Beschädigung oder Durchtrennung des Leiters detektierbar sind, umfasst. Nach dem Anschluss des mindestens einen elektrischen Leiters an die Überwachungseinrichtung fließt im aktivierten Zustand ein elektrischer Strom durch den Leiter. Wenn zum Beispiel im Falle eines Unfalls oder eines sonstigen Ereignisses ein Gegenstand das Gehäuseteil beschädigt oder gegebenenfalls sogar durchdringt, wird der elektrische Leiter, der vorzugsweise als Leiterbahn ausgebildet ist, durchtrennt und ändert dadurch seine elektrischen Eigenschaften. So führt eine Durchtrennung des Leiters zu einer drastischen Erhöhung des ohmschen Widerstands, die mittels der Überwachungseinrichtung detektiert werden kann. Somit kann der ohmsche Widerstand beziehungsweise dessen Änderung diejenige elektrische Eigenschaft des Leiters sein, die mittels der Überwachungseinrichtung erfasst wird. Wenn der Leiter mit einem Konstantstrom gespeist wird, kann zum Beispiel ein auftretender Spannungsabfall diejenige elektrische Eigenschaft des Leiters sein, die mittels der Überwachungseinrichtung erfasst wird. Eine Durchtrennung des elektrischen Leiters führt nämlich zu einer Verringerung des Spannungsabfalls, die von der Überwachungseinrichtung detektiert werden kann. Das Gehäuseteil kann zum Beispiel ein Gehäuseboden, eine Seitenwand oder eine Abdeckung eines Gehäuses sein. Mittels des erfindungsgemäßen Gehäuseteils kann eine Beschädigung desselben, insbesondere durch einen das Gehäuseteil durchdringenden Gegenstand, auf einfache Weise zuverlässig erfasst werden. Das hier vorgestellte Gehäuseteil eignet sich insbesondere für ein Batteriegehäuse einer Hochvolt-Batterie eines Elektrofahrzeugs oder Hybridfahrzeugs oder für Batteriemodule einer derartigen Hochvolt-Batterie. Die Verwendung des Gehäuseteils in Gehäusen anderer Hochvoltkomponenten ist natürlich ebenfalls denkbar. Der Begriff „Gehäuse“ soll vorliegend nicht so verstanden werden, dass dieses zwingend vollständig geschlossen ausgebildet sein muss. Vielmehr sind damit auch offene Gehäuse gemeint, die zum Beispiel an einer Oberseite keine Gehäuseabdeckung aufweisen. Um die Genauigkeit bei der Erfassung möglicher Beschädigungen zu erhöhen, ist es zweckmäßig, wenn das Gehäuse aus mehreren Gehäuseteilen hergestellt ist, die jeweils eine Vorrichtung zur Erfassung einer Beschädigung des betreffenden Gehäuseteils aufweisen. Für manche Anwendungszwecke kann es auch ausreichend sein, wenn nur einige der Gehäuseteile in der hier beschriebenen Weise ausgeführt sind.
Die Überwachungseinrichtung kann zum Beispiel Bestandteil eines Steuergeräts, insbesondere eines Batteriesteuergeräts, sein oder an ein derartiges Steuergerät angeschlossen sein. Wenn die Beschädigung des Gehäuseteils in der vorstehend beschriebenen Weise erkannt wird, können mittels des Steuergeräts entsprechende Gegenmaßnahmen ergriffen werden. So ist es zum Beispiel möglich, ein spezielles Notlaufprogramm für das Kraftfahrzeug zu aktivieren und/oder eine Notabschaltung der betroffenen Hochvoltkomponente zu bewirken.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass die Vorrichtung ein Substrat aufweist, auf dem oder innerhalb dessen der Leiter angeordnet ist und das gegenüber dem Leiter elektrisch isoliert ist. Ein derartiges Substrat mit dem darin eingebetteten oder auf diesem angeordneten Leiter bildet eine bauliche Einheit, die sehr einfach an dem Gehäuseteil montiert werden kann.
Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, dass der Leiter selbst eine isolierende Ummantelung aufweist, um diesen gegenüber dem Gehäuse zu isolieren. Diese Ummantelung kann – insbesondere bei einer nur leichten Beschädigung – unter Umständen verhindern, dass der Leiter durchtrennt wird. Daher wird in einer besonders bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, dass das Substrat aus einem elektrisch nicht leitenden Werkstoff hergestellt ist.
Vorzugsweise kann das Substrat flächig mit dem Gehäuseteil verbunden sein. Wenn sich das Substrat im Wesentlichen über eine gesamte Außen- oder alternativ auch Innenoberfläche des Gehäuseteils erstreckt, kann eine entsprechend große Detektionsfläche erhalten werden. Die Größe des Substrats kann dabei an den konkreten Anwendungszweck angepasst werden.
Um einen sicheren Halt des Substrats an dem Gehäuseteil zu erreichen, besteht in einer vorteilhaften Ausführungsform die Möglichkeit, dass das Substrat stoffschlüssig mit dem Gehäuseteil verbunden ist.
Vorzugsweise kann das Substrat mit dem Gehäuseteil verklebt sein. Zum Beispiel kann das Substrat einseitig eine Klebeschicht, insbesondere eine zusätzliche Klebefolie, oder eine Mehrzahl von Klebepunkten aufweisen. Dadurch ist es sehr einfach möglich, das Substrat bei der Montage an dem Gehäuseteil zu befestigen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass das Substrat eine Folie ist. Dadurch wird eine einfache und damit kostengünstige Herstellung ermöglicht. Die Folie kann zum Beispiel eine Polyurethan-Folie oder Polyethylenterephthalat-Folie sein. Die Ausführung des Substrats als Folie ermöglicht es ferner, dass diese mit dem Leiter – insbesondere durch ein Siebdruckverfahren – bedruckt werden kann. Ferner kann die Folie selbstklebend ausgebildet sein und somit einseitig eine Klebeschicht umfassen. Eine zusätzlich aufzubringende Klebeschicht kann dadurch entfallen.
Um die Möglichkeit zu schaffen, die Folie auch an komplexeren Oberflächenkonturen des Gehäuseteils befestigen zu können, kann die Folie in einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform biegbar ausgebildet sein.
Vorzugsweise kann der Leiter als Leiterschleife ausgebildet sein. Die Form der Leiterschleife sowie die Abstände zwischen einzelnen Leiterschleifenabschnitten können an den konkreten Anwendungszweck angepasst werden.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass die Leiterschleife zumindest abschnittsweise im Wesentlichen mäanderartig geformt ist. Dadurch ist es auf einfache Weise möglich, eine relativ große effektive Detektionsfläche zu erhalten. Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Dabei zeigen
1 eine Seitenansicht eines Gehäuseteils eines Gehäuses einer Hochvoltkomponente eines Kraftfahrzeugs mit einer Vorrichtung zur Erfassung einer Beschädigung des Gehäuseteils,
2. eine perspektivische Darstellung der Vorrichtung zur Erfassung einer Beschädigung des Gehäuseteils.
Unter Bezugnahme auf 1 ist dort ein Gehäuseteil 1 eines Gehäuses 2 einer nicht näher im Detail gezeigten Hochvoltkomponente eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Die Hochvoltkomponente kann zum Beispiel eine Hochvolt-Batterie (Traktionsbatterie) eines Elektrofahrzeugs oder Hybridfahrzeugs oder ein Batteriemodul einer derartigen Hochvolt-Batterie sein. Zum Beispiel im Falle eines Unfalls des Kraftfahrzeugs kann die Situation eintreten, dass ein Gegenstand das Gehäuseteil 1 der Hochvoltkomponente durchdringt und dadurch möglicherweise beschädigt. Aufgrund der Hochspannung innerhalb der Hochvoltkomponente kann es dabei unter Umständen zu einer Gefährdungssituation kommen.
An dem Gehäuseteil 1 ist eine Vorrichtung 3 zur Erfassung einer Beschädigung des Gehäuseteils 1 angebracht. Die Vorrichtung 3 weist zumindest einen elektrischen Leiter 4 auf, der sich innerhalb eines Substrats 5 erstreckt und mechanisch durchtrennbar ausgebildet ist. Der Leiter 4 ist vorzugsweise als Leiterbahn ausgeführt. Das Substrat 5 ist in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel als relativ dünne, elektrisch nicht leitende Folie, ausgebildet, in die der elektrische Leiter 4 eingebettet ist. Die Folie kann zum Beispiel eine Polyurethan-Folie oder Polyethylenterephthalat-Folie sein. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Folie selbstklebend ausgebildet und weist auf einer Seite eine Klebeschicht 50 auf. Dadurch ist es auf einfache Weise möglich, das Substrat 5 stoffschlüssig an dem Gehäuseteil 1 zu befestigen. Vorliegend ist das Substrat 5 an einer Außenseite des Gehäuseteils 1 befestigt. Alternativ ist es auch möglich, das Substrat 5 an einer Innenseite des Gehäuseteils 1 anzubringen.
Wie in 2 zu erkennen, weist die Vorrichtung 3 ferner ein Anschlussmittel 6 zum Anschluss des Leiters 4 an eine hier nicht explizit dargestellte Überwachungseinrichtung auf. Das Anschlussmittel kann zum Beispiel als Anschlussstecker oder Anschlussbuchse ausgebildet sein. Das Anschlussmittel 6 muss nicht unmittelbar an die Überwachungseinrichtung angeschlossen sein. So ist es zum Beispiel möglich, das Anschlussmittel 6 an eine Leitung, insbesondere eine BUS-Leitung, anzuschließen, die ihrerseits an die Überwachungseinrichtung angeschlossen ist. Die Überwachungseinrichtung kann zum Beispiel an ein Fahrzeugsteuergerät und/oder an ein Batteriesteuergerät angeschlossen sein. Alternativ kann das Fahrzeugsteuergerät beziehungsweise das Batteriesteuergerät selbst die Überwachungseinrichtung bilden beziehungsweise aufweisen.
Die Überwachungseinrichtung ist so ausgebildet, dass sie in einem aktivierten Zustand einen elektrischen Stromfluss durch den Leiter 4 erzeugen kann und Änderungen der elektrischen Eigenschaften bei einer mechanischen Beschädigung oder Durchtrennung des Leiters 4 detektieren kann. Eine Durchtrennung des Leiters 4 führt zum Beispiel zu einer wesentlichen Erhöhung des ohmschen Widerstands, die mittels der Überwachungseinrichtung erfasst werden kann. Wenn der Leiter 4 mit einem Konstantstrom gespeist wird, kann zum Beispiel auch ein Spannungsabfall diejenige elektrische Eigenschaft des Leiters 4 sein, die mittels der Überwachungseinrichtung erfasst wird. So führt eine Durchtrennung des elektrischen Leiters 4 zu einer Verringerung des Spannungsabfalls, die von der Überwachungseinrichtung detektiert werden kann.
Wenn eine Beschädigung des elektrischen Leiters 4 und damit auch des Gehäuseteils 1 von der Überwachungseinrichtung erfasst wird, können geeignete Gegenmaßnahmen eingeleitet werden. Beispielsweise kann die Hochvoltkomponente abgeschaltet und/oder von anderen Betriebskomponenten des Kraftfahrzeugs getrennt werden. Alternativ oder zusätzlich kann zum Beispiel auch ein Notlaufprogramm des Kraftfahrzeugs aktiviert werden. Durch die Erfassung einer Beschädigung des elektrischen Leiters 4 und die Einleitung entsprechender Gegenmaßnahmen kann die Fahrzeugsicherheit in vorteilhafter Weise erhöht werden.
Unter Bezugnahme auf 2 wird deutlich, dass der Leiter 4 in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel eine im Wesentlichen mäanderartig geformte Leiterschleife bildet. Dadurch wird eine relativ große effektive Detektionsfläche innerhalb des Substrats 5 geschaffen. Generell können der Verlauf des Leiters 4, die Abstände zwischen einzelnen Abschnitten des Leiters 4 sowie die Größe des Substrats 5 an den konkreten Anwendungszweck angepasst werden.
Das Gehäuseteil 1 kann zum Beispiel ein Boden, eine Seitenwand oder eine Abdeckung des Gehäuses 2 sein. Das Gehäuse 2 muss nicht zwangsläufig vollständig geschlossen sein. Vielmehr kann das Gehäuse 2 auch offen ausgeführt sein und zum Beispiel an einer Oberseite keine Gehäuseabdeckung aufweisen.
Um die Genauigkeit bei der Erfassung möglicher Beschädigungen zu erhöhen, ist es zweckmäßig, wenn das Gehäuse 2 aus mehreren der hier beschriebenen Gehäuseteile 1 hergestellt ist, die jeweils eine Vorrichtung 3 zur Erfassung einer Beschädigung des betreffenden Gehäuseteils 1 aufweisen.

Claims

Gehäuseteil (1) eines Gehäuses (2) einer Hochvoltkomponente eines Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Gehäuseteil (1) eine Vorrichtung (3) zur Erfassung einer Beschädigung des Gehäuseteils (1) angebracht ist, die zumindest einen elektrischen Leiter (4), der mechanisch durchtrennbar ausgebildet ist, und ein oder mehrere Anschlussmittel (6) zum Anschluss des Leiters (4) an eine Überwachungseinrichtung, mittels derer ein elektrischer Stromfluss durch den Leiter (4) erzeugbar ist und Änderungen der elektrischen Eigenschaften bei einer mechanischen Beschädigung oder Durchtrennung des Leiters (4) detektierbar sind, umfasst.
Gehäuseteil (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (3) ein Substrat (5) aufweist, auf dem oder innerhalb dessen der Leiter (4) angeordnet ist und das gegenüber dem Leiter (4) elektrisch isoliert ist.
Gehäuseteil (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (5) aus einem elektrisch nicht leitenden Werkstoff hergestellt ist.
Gehäuseteil (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (5) flächig mit dem Gehäuseteil (1) verbunden ist.
Gehäuseteil (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (5) stoffschlüssig mit dem Gehäuseteil (1) verbunden ist.
Gehäuseteil (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (5) mit dem Gehäuseteil (1) verklebt ist.
Gehäuseteil (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (5) eine Folie ist.
Gehäuseteil (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie biegbar ausgebildet ist.
Gehäuseteil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Leiter (4) als Leiterschleife ausgebildet ist.
Gehäuseteil (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterschleife zumindest abschnittsweise im Wesentlichen mäanderartig geformt ist.