DE102014223945A1 - Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs umfassend ein Flüssigkeitsdetektionssystem und Verfahren zum Erkennen einer Standhöhe einer Flüssigkeit in der Traktionsbatterie - Google Patents

Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs umfassend ein Flüssigkeitsdetektionssystem und Verfahren zum Erkennen einer Standhöhe einer Flüssigkeit in der Traktionsbatterie Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Traktionsbatterie umfassend ein Flüssigkeitsdetektionssystem (1), umfassend: – zwei voneinander beabstandete Elektroden (4) zur Anordnung in der Traktionsbatterie, wobei die Elektroden (4) jeweils gegenüberliegende erste Abschnitte (41) und zweite Abschnitte (42) aufweisen, wobei die Elektroden (4) zwischen den ersten Abschnitten (41) einen ersten höheren Abstand (A1) und zwischen den zweiten Abschnitten (42) einen zweiten niedrigeren Abstand (A2) aufweisen, wobei der Übergang zwischen den ersten Abschnitten (41) und den zweiten Abschnitten (42) eine bestimmte Standhöhe (H) einer Flüssigkeit angibt; und – eine Auswerteeinheit (10) mit einer Widerstandsmesseinheit (11) zum Bereitstellen von zeitlich aufeinanderfolgenden Widerstandsangaben, die jeweils einen elektrischen Widerstand (R) zwischen den Elektroden (4) angeben, und mit einer Steuerung (12), die ausgebildet ist, um aus den Widerstandsangaben einen zeitlichen Verlauf eines zeitlichen Widerstandsgradienten (dR/dt) zu ermitteln und um basierend auf dem zeitlichen Verlauf des Widerstandsgradienten (dR/dt) ein Über- bzw. Unterschreiten der bestimmten Standhöhe (H) der Flüssigkeit zu signalisieren.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft Einrichtungen zur Standhöhendetektion einer Flüssigkeit in Traktionsbatterien mithilfe einer Messung eines elektrischen Widerstands. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Verfahren zum Erkennen des Erreichens einer vorbestimmten Standhöhe einer Flüssigkeit in einer Traktionsbatterie.
  • Stand der Technik
  • Verfahren zur Messung eines Füllstands in einem Flüssigkeitsbehälter sind aus dem Stand der Technik bekannt und basieren auf vielfältigen technischen Effekten. Insbesondere ist das Ermitteln einer Füllhöhe in einem Flüssigkeitsbehälter basierend auf einer Messung eines elektrischen Widerstands zwischen zwei in die Flüssigkeit eintauchenden Elektroden vorteilhaft, da keine beweglichen Teile, wie z. B. ein Schwimmer oder dergleichen, vorgesehen werden müssen.
  • Aus der Druckschrift EP 1 103 795 B1 ist ein resistiver Flüssigkeitsstandssensor bekannt, bei dem ein Füllstand in einem Behälter durch Messung eines elektrischen Widerstands zwischen Elektroden vorgenommen wird. Es ist ein Widerstandselement vorgesehen, das abschnittsweise variable Widerstände aufweist, die durch eine Anpassung einer Breite des Widerstandselements realisiert werden. Ein Ausgangssignal an dem Filmstreifen soll diskret und im Wesentlichen linear mit einem sich verändernden Flüssigkeitsstand in dem Behälter variieren.
  • Die Druckschrift JP 58 166 216 A zeigt einen Füllstandssensor für Kraftstoff in einem Kraftfahrzeug, durch den der Füllstand resistiv mithilfe einer gestuften Elektrode ermittelt wird.
  • Ein Nachteil bei herkömmlichen resistiven Füllstandsanzeigen ist, dass bei Flüssigkeiten, deren spezifischer elektrischer Widerstand variieren kann, eine exakte Füllhöhe nur sehr ungenau bestimmt werden kann. Dieses Problem besteht insbesondere bei Traktionsbatterien von Elektrofahrzeugen. Idealerweise ist eine Traktionsbatterie so aufgebaut, dass weder Feuchtigkeit noch Schmutz eindringen können. In der Praxis weisen Traktionsbatterien jedoch Undichtigkeiten auf. Die eindringende Flüssigkeit weist jahreszeit- und witterungsbedingt einen variablen spezifischen Widerstand auf, beispielweise wegen eines Salzgehaltes oder aufgrund von Verschmutzungen.
  • Um standardisierten Sicherheitsvorschriften gerecht werden zu können, ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Flüssigkeitsdetektion für eine Traktionsbatterie zur Verfügung zu stellen, mit der ein Erreichen eines bestimmten Flüssigkeitsstands unabhängig von dem spezifischen elektrischen Widerstand der Flüssigkeit in der Traktionsbatterie zuverlässig detektiert werden kann.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Diese Aufgabe wird durch die Traktionsbatterie gemäß Anspruch 1 umfassend ein Flüssigkeitsdetektionssystem sowie durch das Verfahren zum Detektieren eines Erreichens eines bestimmten Flüssigkeitsstands in der Traktionsbatterie gemäß dem nebengeordneten Anspruch gelöst.
  • Weitere Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Gemäß einem ersten Aspekt ist eine Traktionsbatterie umfassend ein Flüssigkeitsdetektionssystem vorgesehen, umfassend:
    • – zwei voneinander beabstandete Elektroden zur Anordnung in der Traktionsbatterie, wobei die Elektroden jeweils gegenüberliegende erste Abschnitte und zweite Abschnitte aufweisen, wobei die Elektroden zwischen den ersten Abschnitten einen ersten höheren Abstand und zwischen den zweiten Abschnitten einen zweiten niedrigeren Abstand voneinander aufweisen, wobei der Übergang zwischen den ersten Abschnitten und den zweiten Abschnitten eine bestimmte Standhöhe angibt; und
    • – eine Auswerteeinheit mit einer Widerstandsmesseinheit zum Bereitstellen von zeitlich aufeinanderfolgenden Widerstandsangaben, die jeweils einen elektrischen Widerstand zwischen den Elektroden angeben, und mit einer Steuerung, die ausgebildet ist, um aus den Widerstandsangaben einen zeitlichen Verlauf eines zeitlichen Widerstandsgradienten zu ermitteln und um basierend auf dem zeitlichen Verlauf des Widerstandsgradienten ein Über- bzw. Unterschreiten der bestimmten Standhöhe zu signalisieren.
  • Die obige Traktionsbatterie mit dem Flüssigkeitsdetektionssystem nutzt eine resistive Standhöhenmessung bei einer Elektrodenanordnung. Die Elektroden der Elektrodenanordnung weisen jeweils in Richtung der Standhöhe angeordnete Abschnitte auf, die unterschiedlich voneinander beabstandet sind. Die Änderung des Abstands zwischen den Elektroden ist an einer bestimmten Standhöhe angeordnet, von der erkannt werden soll, dass sie beispielsweise aufgrund von Undichtigkeiten im Gehäuse der Traktionsbatterie erreicht worden ist.
  • Wenn aufgrund von Undichtigkeiten oder extremen äußeren Witterungsbedingungen die bestimmte Standhöhe, bei der sich der Abstand zwischen den Elektroden ändert, überschritten bzw. unterschritten wird, erfolgt bei weiterem Anstieg bzw. Abfall der Standhöhe eine Änderung des Widerstandsgradienten des elektrischen Widerstands zwischen den Elektroden.
  • Die obige Vorrichtung sieht daher vor, unter der Annahme einer im Wesentlichen gleichbleibenden oder sich nur geringfügig verändernden Eindring- oder Abflussgeschwindigkeit und bei im wesentlichen gleichbleibender Leitfähigkeit der Flüssigkeit festzustellen, ob sich der Gradient des elektrischen Widerstands bezüglich der Standhöhe ändert. Die Standhöhe, bei der die Änderung auftritt, entspricht der bestimmten Standhöhe, deren Erreichen erkannt werden soll. Der Vorteil einer solchen Vorrichtung besteht darin, dass das Erreichen der bestimmten Standhöhe unabhängig vom spezifischen elektrischen Widerstand der Flüssigkeit in der Traktionsbatterie detektiert werden kann.
  • Insbesondere durch die Wahl des Abstands des zweiten Abschnitts der einander gegenüberliegenden Elektroden kann beim Ändern der Standhöhe bei einem Flüssigkeitsstand im Bereich des zweiten Abschnitts ein hoher Widerstandsgradient erreicht werden. Der Abstand des zweiten Abschnitts ist so gewählt, dass die Höhe des Widerstandsgradienten beim Ändern der Standhöhe deutlich höher ist als der Widerstandsgradient, der durch ein Ändern der Standhöhe bei einem Flüssigkeitsstand im Bereich des ersten Abschnitts erreicht werden kann. Dadurch ist es möglich, eine Fehlerkennung der bestimmten Standhöhe bei Erreichen der bestimmten Standhöhe zu vermeiden. Dabei wird angenommen, dass für die betreffende Anwendung eine bestimmte Eindring- oder Abflussgeschwindigkeit der unerwünschten Flüssigkeit in der Traktionsbatterie nicht überschritten wird.
  • Weiterhin kann die Steuerung ausgebildet sein, um das Über- bzw. Unterschreiten der bestimmten Standhöhe zu signalisieren, wenn eine Änderung des Widerstandsgradienten um mehr als einen vorgegebenen Betrag ermittelt wird.
  • Insbesondere können der erste und der zweite Abstand so gewählt sein, dass sich bezüglich einer Standhöhenänderung zeitliche Widerstandsgradienten vor und nach einem Erreichen der bestimmten Standhöhe ergeben, die einen Unterschied von mindestens einer, vorzugsweise von mindestens zwei Größenordnungen aufweisen.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann die Steuerung ausgebildet sein, um den zeitlichen Verlauf des Widerstandsgradienten zu glätten oder tiefpasszufiltern und um basierend auf dem geglätteten bzw. gefilterten zeitlichen Verlauf des Widerstandsgradienten ein Über- bzw. Unterschreiten der bestimmten Standhöhe zu signalisieren.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die Elektroden in der Traktionsbatterie derart angeordnet sind, dass die Anordnungsrichtung der ersten und zweiten Abschnitte der Elektroden der Standhöhenrichtung der Flüssigkeit in der Traktionsbatterie entspricht.
  • Weiterhin können die Elektroden zwischen den ersten und zweiten Abschnitten einen sprunghaften Übergang und insbesondere eine L-Form aufweisen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren zum Detektieren des Erreichens einer Standhöhe einer Flüssigkeit in einer Traktionsbatterie vorgesehen, das die folgenden Schritte umfasst:
    • – Bereitstellen von zeitlich aufeinanderfolgenden Widerstandsangaben, die jeweils einen elektrischen Widerstand zwischen zwei voneinander beabstandeten Elektroden in der Traktionsbatterie angeben, wobei die Elektroden jeweils gegenüberliegende erste Abschnitte und zweite Abschnitte aufweisen, wobei die Elektroden zwischen den ersten Abschnitten einen ersten Abstand und zwischen den zweiten Abschnitten einen zweiten Abstand voneinander aufweisen, wobei der Übergang zwischen den ersten Abschnitten und den zweiten Abschnitten eine bestimmte Standhöhe angibt;
    • – Ermitteln eines zeitlichen Verlaufs eines zeitlichen Widerstandsgradienten aus den Widerstandsangaben; und
    • – Signalisieren eines Über- bzw. Unterschreitens der bestimmten Standhöhe basierend auf dem zeitlichen Verlauf des Widerstandsgradienten.
  • Es kann vorgesehen sein, dass bei dem Ermitteln eines zeitlichen Verlaufs eines zeitlichen Widerstandsgradienten der Widerstandsgradient tiefpassgefiltert oder geglättet wird.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Ausführungsformen werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung eines Flüssigkeitsdetektionssystems;
  • 2 einen beispielhaften Verlauf einer Widerstandserfassung und eines Widerstandsgradienten; und
  • 3 ein Flussdiagramm zur Darstellung eines Verfahrens zum Betreiben des Flüssigkeitsdetektionssystems der 1.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Flüssigkeitsdetektionssystems 1 mit einem Traktionsbatterie-Gehäuseteil 2, in dem sich unerwünschte Flüssigkeit 3 befindet. Anstelle der Traktionsbatterie können auch beliebige andere Behälter vorgesehen sein, wobei im Gebrauch auch vorgesehen sein kann, dass die Flüssigkeit 3 einem Behälter entnommen oder hinzugefügt wird. Beispiele für solche Behälter können Behälter für Scheibenwischwasser, Behälter zur Aufnahme von Abgasnachbehandlungsflüssigkeit (Adblue) oder Behälter zur Aufnahme sonstiger Flüssigkeiten sein.
  • Zur Standhöhenmessung ist es notwendig, dass die betrachtete Flüssigkeit eine zumindest geringe elektrische Leitfähigkeit aufweist, insbesondere eine messbare, elektrische Leitfähigkeit, die durch einen spezifischen Widerstand von maximal 1·107 Ω mm2/m angegeben ist.
  • Bei Behältern, die zur Aufnahme einer bestimmten Flüssigkeit, wie beispielsweise Scheibenwischwasser oder dergleichen, vorgesehen sind, kann von einer konstanten spezifischen Leitfähigkeit der Flüssigkeit 3 ausgegangen und dadurch der elektrische Widerstand unmittelbar der Standhöhe zugeordnet werden. Jedoch kann es insbesondere durch Eindringen von unerwünschter Flüssigkeit in eine Traktionsbatterie zu einer Beimischung von verunreinigter oder salzhaltiger Flüssigkeit kommen, die einen veränderten spezifischen Widerstand aufweist.
  • Zur Messung einer Standhöhe in dem Traktionsbatterie-Gehäuseteil 2 sind zwei sich in Standhöhenrichtung erstreckende Elektroden 4 vorgesehen. Die Elektroden 4 sind parallel zueinander angeordnet. Die Elektroden 4 weisen jeweils einen ersten Abschnitt 41 auf, wobei die ersten Abschnitte 41 zueinander einen konstanten ersten Abstand A1 aufweisen. In einem sich an den ersten Abschnitt 41 der Elektroden 4 anschließenden zweiten Abschnitt 42 weisen die Elektroden 4 zueinander einen Abstand A2 auf, der gegenüber dem ersten Abstand A1 deutlich verringert ist. Die ersten und zweiten Abschnitte 41, 42 weisen bezüglich der Erstreckungsrichtung der Elektroden 4 in dem Traktionsbatterie-Gehäuseteil 2 unterschiedliche Breiten auf.
  • Der erste Abschnitt 41 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel unterhalb des zweiten Abschnitts 42 angeordnet, um eine bestimmte Standhöhe H zu detektieren. Alternativ kann der erste Abschnitt 41 auch oberhalb des zweiten Abschnitts 42 angeordnet sein. Der Übergang zwischen dem ersten Abschnitt 41 zu dem zweiten Abschnitt 42 kann insbesondere sprunghaft sein.
  • Die Abschnitte 41, 42 der Elektroden 4 können zu jeweils L-förmigen Strukturen führen, die einander gegenüberliegend angeordnet sind, so dass die waagerecht (d. h. sich quer zur Standhöhenrichtung erstreckenden) abstehenden Schenkel der L-förmigen Strukturen einander zugewandt sind. Die Elektroden 4 sind vorzugsweise so angeordnet, dass bei einer waagrechten Ausrichtung die Übergänge zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt 41, 42 an der bestimmten Standhöhe H angeordnet sind, von der festgestellt werden soll, ob sie durch die eingedrungene Flüssigkeit erreicht worden ist.
  • Alternativ können auch mehr als zwei Elektroden 4 vorgesehen sein. Um einen guten Kompromiss zwischen Kosten (Bauraum, Bauteile, etc.) und Nutzen zu erzielen, hat sich eine Anzahl von fünf Elektroden 4 als besonders vorteilhaft erwiesen. Diese können im Traktionsbatterie-Gehäuseteil 2 derart angeordnet sein, dass sie alle einen im Wesentlichen gleichen Abstand zu einander aufweisen. Eine der Elektroden 4 sollte zentral oder mittig im Traktionsbatterie-Gehäuseteil 2 angeordnet sein, wobei die übrigen vier Elektroden 4 in den Randbereichen bzw. den Ecken des Traktionsbatterie-Gehäuseteils 2 platziert sind. In Art und Aufbau entsprechen die fünf Elektroden 4 den oben beschriebenen zwei Elektroden 4.
  • Alternativ kann eine der Elektroden 4, insbesondere die mittig angeordnete Elektrode 4, am tiefsten Punkt des Traktionsbatterie-Gehäuseteils 2 angeordnet sein, da an dieser Stelle bei Flüssigkeitseintritt in die Traktionsbatterie jedenfalls Flüssigkeit detektierbar ist.
  • Die Elektroden 4 sind aus einem elektrisch gut leitenden Material, insbesondere aus einem Metall, ausgebildet, das bezüglich der chemischen Beschaffenheit der Flüssigkeit 3 inert sein kann.
  • Die Auswertung der Standhöhe, und insbesondere das Erkennen, dass die bestimmte Standhöhe H erreicht ist, wird in einer Auswerteeinheit 10 vorgenommen. Die Auswerteeinheit 10 weist eine Widerstandsmesseinheit 11 auf, die elektrisch mit den beiden Elektroden 4 verbunden ist, um eine Widerstandsmessung vorzunehmen. Die Widerstandsmesseinheit 11 stellt eine entsprechende Widerstandsangabe bereit, die den elektrischen Widerstand zwischen den Elektroden 4 repräsentiert. Dies kann beispielsweise durch Anlegen einer festgelegten elektrischen Spannung und Messen eines elektrischen Stroms in bekannter Weise erfolgen. Der gemessene elektrische Strom kann beispielsweise der Widerstandsangabe entsprechen. Alternativ kann der Widerstand zwischen den Elektroden 4 Teil einer Widerstandsmessbrücke sein und die Widerstandsangabe als elektrische Spannung bereitgestellt werden.
  • Da die elektrische Leitfähigkeit der Flüssigkeit 3 variieren kann, ist die Bestimmung der Standhöhe über eine Auswertung des elektrischen Widerstands zwischen den beiden Elektroden 4 nur ungenau möglich. Jedoch ist es notwendig, zumindest eine maximale Standhöhe zuverlässig zu detektieren, um die Sicherheitsstandards der Traktionsbatterie zu erfüllen.
  • Die Auswerteeinheit 10 umfasst eine Steuerung 12, die ausgebildet sein kann, um die bereitgestellte Widerstandsangabe regelmäßig, d. h. zyklisch, zu erfassen und auszuwerten. Die Auswertung kann eine Digitalisierung durch einen (nicht gezeigten) Analog-Digital-Wandler und eine Speicherung in einem Speicher 13 umfassen. Die Auswertung der Steuerung 12 erfolgt, indem der zeitliche Verlauf des elektrischen Widerstands bzw. der Gradient des elektrischen Widerstands kontinuierlich ermittelt und hinsichtlich einer sprunghaften Änderung überprüft wird.
  • Eine solche sprunghafte Änderung des Widerstandsgradienten kann derart auftreten, dass die Standhöhe der Flüssigkeit 3 die bestimmte Standhöhe H über- bzw. unterschreitet.
  • Weiterhin kann auch ein nachträgliches Eindringen von Flüssigkeit 3, deren spezifische Leitfähigkeit von der in der Traktionsbatterie befindlichen Restflüssigkeit abweicht, zu einer plötzlichen Änderung der elektrischen Leitfähigkeit führen und dadurch insbesondere einen Widerstandssprung bzw. eine Widerstandsänderung mit hohem zeitlichen Gradienten bewirken.
  • Anstelle der L-förmigen Struktur der Elektroden 4 können diese auch mit mehr als zwei Abschnitten ausgebildet sein, die jeweils unterschiedliche Breiten aufweisen bzw. von der Erstreckungsrichtung vorstehen oder zurückgesetzt sind. Dadurch können die einander gegenüberliegenden Abschnitte der Elektroden mehrere sprunghafte Übergänge, d.h. mehrere sprunghafte Änderungen der Abstände zwischen den jeweilig gegenüberliegenden Abschnitten, aufweisen. Insbesondere können die Elektroden 4 jeweils eine kammartige Struktur aufweisen, wobei die vorstehenden Abschnitte und die zurückgesetzten Abschnitte beider Elektroden jeweils gegenüberliegen.
  • Für den Fall, dass mehr als zwei Elektroden 4 vorgesehen sind, können anstelle der einen Auswerteeinheit 10 auch mehrere, bevorzugt zwei Auswerteeinheiten 10 vorgesehen sein. Jede der Auswerteeinheiten 10 ist mit wenigstens einer der Elektroden 4 verbunden. Auf diese Art und Weise können vorteilhaft Redundanz-Messungen zur Flüssigkeitsdetektion durchgeführt werden.
  • Die wenigstens eine Auswerteinheit 10 ist im oberen Teil der Traktionsbatterie angeordnet, um sie vor Flüssigkeitseinwirkung zu schützen. Bevorzugt ist sie am Gehäusedeckel der Traktionsbatterie montiert.
  • In 2 ist ein Diagramm dargestellt, das das Eindringen von Flüssigkeit 3 in den Traktionsbatterie-Gehäuseteil 2 anhand des zeitlichen Verlaufs des gemessenen elektrischen Widerstands R (durchgezogene Linie) sowie des Widerstandsgradienten dR/dt (gestrichelte Linie) darstellt. Man erkennt in einem ersten Zeitabschnitt T1 eine konstante Änderung des elektrischen Widerstands R und zu einem Zeitpunkt TH eine Änderung des Gradienten dR/dt des elektrischen Widerstands R innerhalb eines zweiten Zeitabschnitts T2. Dies entspricht einer sprunghaften Änderung des Widerstandsgradienten dR/dt.
  • In 3 ist ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Detektieren der bestimmten Standhöhe H dargestellt.
  • In Schritt S1 wird eine Widerstandsangabe als Angabe des Werts des Widerstands R zwischen den Elektroden 4 erfasst und zwischengespeichert.
  • In Schritt S2 kann durch die Steuerung 12 für jeden neu erfassten elektrischen Widerstandswert ein zeitlicher Widerstandsgradient dR/dt der Änderung des Widerstands R ermittelt werden.
  • In Schritt S3 wird der zuletzt ermittelte Widerstandsgradient dR/dt mit einem der zuvor ermittelten Widerstandsgradienten dR/dt verglichen. Die zu vergleichenden zeitlichen Widerstandsgradienten dR/dt können in aufeinanderfolgenden Auswertezyklen erfasste Widerstandsgradienten dR/dt oder in einem größeren zeitlichen Abstand (in einem zeitlichen Abstand von mehreren Messzyklen) ermittelte Widerstandsgradienten dR/dt sein. Wird eine signifikante Änderung des Widerstandsgradienten dR/dt festgestellt (Alternative: Ja), so kann der Zeitpunkt der Änderung des Widerstandsgradienten dR/dt als der Zeitpunkt TH erkannt werden, zu dem sich der Widerstandsgradient dR/dt ändert. Dieser Zeitpunkt kann als ein Zeitpunkt angenommen werden, zu dem die Standhöhe der Flüssigkeit 3 in dem Traktionsbatterie-Gehäuseteil 2 die bestimmte Standhöhe H erreicht bzw. überschreitet und in entsprechender Weise in Schritt S4 signalisiert werden. Anderenfalls (Alternative: Nein) wird zu Schritt S1 zurückgesprungen.
  • Um Fehlerkennungen auszuschließen, kann bei der Ermittlung des Widerstandsgradienten dR/dt in Schritt S2 dieser basierend auf seinem zeitlichen Verlauf gefiltert werden. Insbesondere können bei der Ermittlung des Widerstandsgradienten dR/dt die zeitlich aufeinanderfolgenden Werte des Widerstandsgradienten dR/dt geglättet werden, indem in jedem Zyklus ein Mittelwert einer Anzahl der zuletzt ermittelten Widerstandsgradienten dR/dt gebildet und der Mittelwert als der auszuwertende Widerstandsgradient dR/dt verwendet wird.
  • Die Abstände A1 und A2, insbesondere deren Unterschied, sollten so gewählt sein, dass bei Erreichen bzw. Überschreiten der bestimmten Standhöhe H der Widerstandsgradient dR/dt sich in einem Maße ändert, dass durch bloßes Eindringen oder Ausfließen einer Flüssigkeit 3 mit einem veränderten spezifischen elektrischen Widerstand nicht erreicht werden kann. Insbesondere sollten die Abstände A1, A2 zwischen den Elektroden 4 so gewählt werden, dass sich eine Änderung des Widerstandsgradienten dR/dt bei Über- bzw. Unterschreiten der bestimmten Standhöhe H um mindestens zwei Größenordnungen ergibt.
  • Auch sollten der erste und zweite Abstand A1, A2 so gewählt werden, dass die Änderung der Standhöhe in der Traktionsbatterie nicht so hoch wird, dass dadurch ein Widerstandsgradient dR/dt auftreten kann, wie er bei Erreichen bzw. Überschreiten der bestimmten Standhöhe H erreicht wird.
  • Durch eine derartige Auslegung des Gesamtsystems ist es möglich, durch Überwachung der Änderung der zeitlichen Widerstandsgradienten dR/dt zuverlässig das Erreichen der bestimmten Standhöhe H zu detektieren, ohne dass Fehlinterpretationen aufgrund einer sich ändernden elektrischen spezifischen Leitfähigkeit oder aufgrund variierender Eindring- oder Entleerungsgeschwindigkeiten auftreten können.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Flüssigkeitsdetektionssystem
    2
    Traktionsbatterie-Gehäuseteil
    3
    Flüssigkeit
    4
    Elektroden
    10
    Auswerteeinheit
    11
    Widerstandsmesseinheit
    12
    Steuerung
    13
    Speicher
    41
    erster Abschnitt
    42
    zweiter Abschnitt
    A1
    erster Abstand
    A2
    zweiter Abstand
    dR/dt
    Widerstandsgradient
    H
    bestimmte Standhöhe
    R
    Widerstand
    T1
    erster Zeitabschnitt
    T2
    zweiter Zeitabschnitt
    TH
    Zeitpunkt der Änderung des Widerstandsgradienten dR/dt
  • 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
    • EP 1103795 B1 [0003]
    • JP 58166216 A [0004]

Claims (9)

  1. Traktionsbatterie umfassend ein Flüssigkeitsdetektionssystem (1), umfassend: – zwei voneinander beabstandete Elektroden (4) zur Anordnung in der Traktionsbatterie, wobei die Elektroden (4) jeweils gegenüberliegende erste Abschnitte (41) und zweite Abschnitte (42) aufweisen, wobei die Elektroden (4) zwischen den ersten Abschnitten (41) einen ersten höheren Abstand (A1) und zwischen den zweiten Abschnitten (42) einen zweiten niedrigeren Abstand (A2) aufweisen, wobei der Übergang zwischen den ersten Abschnitten (41) und den zweiten Abschnitten (42) eine bestimmte Standhöhe einer Flüssigkeit (H) angibt; und – eine Auswerteeinheit (10) mit einer Widerstandsmesseinheit (11) zum Bereitstellen von zeitlich aufeinanderfolgenden Widerstandsangaben, die jeweils einen elektrischen Widerstand (R) zwischen den Elektroden (4) angeben, und mit einer Steuerung (12), die ausgebildet ist, um aus den Widerstandsangaben einen zeitlichen Verlauf eines zeitlichen Widerstandsgradienten (dR/dt) zu ermitteln und um basierend auf dem zeitlichen Verlauf des Widerstandsgradienten (dR/dt) ein Über- bzw. Unterschreiten der bestimmten Standhöhe (H) der Flüssigkeit zu signalisieren.
  2. Flüssigkeitsdetektionssystem (1) nach Anspruch 1, wobei die Steuerung (12) ausgebildet ist, um das Über- bzw. Unterschreiten der bestimmten Standhöhe (H) zu signalisieren, wenn eine Änderung des Widerstandsgradienten (dR/dt) um mehr als einen vorgegebenen Betrag ermittelt wird.
  3. Flüssigkeitsdetektionssystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste und der zweite Abstand (A1, A2) so gewählt sind, dass sich bezüglich einer Standhöhenänderung zeitliche Widerstandsgradienten (dR/dt) vor und nach einem Erreichen der bestimmten Standhöhe (H) ergeben, die einen Unterschied von mindestens einer, insbesondere von mindestens zwei Größenordnungen aufweisen.
  4. Flüssigkeitsdetektionssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Übergang zwischen dem ersten und dem zweiten Abstand (A1, A2) an der bestimmten Standhöhe (H) so gewählt ist, dass sich bezüglich einer Standhöhenänderung zeitliche Widerstandsgradienten (dR/dt) vor und nach einem Erreichen der bestimmten Standhöhe (H) ergeben, die einen Unterschied von mindestens einer, insbesondere von mindestens zwei Größenordnungen aufweisen.
  5. Flüssigkeitsdetektionssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Steuerung (12) ausgebildet ist, um den zeitlichen Verlauf des Widerstandsgradienten (dR/dt) zu glätten oder tiefpasszufiltern und um basierend auf dem geglätteten bzw. gefilterten zeitlichen Verlauf des Widerstandsgradienten (dR/dt) ein Über- bzw. Unterschreiten der bestimmten Standhöhe (H) zu signalisieren.
  6. Flüssigkeitsdetektionssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Elektroden (4) in einem Behälter (2) angeordnet sind, so dass die Anordnungsrichtung der ersten und zweiten Abschnitte (41, 42) der Elektroden (4) der Standhöhenrichtung der Flüssigkeit (3) in der Traktionsbatterie entspricht.
  7. Flüssigkeitsdetektionssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Elektroden (4) eine Kammform oder eine L-Form aufweisen.
  8. Verfahren zum Detektieren des Erreichens einer Standhöhe einer Flüssigkeit (3) in einer Traktionsbatterie, umfassend die folgenden Schritte: – Bereitstellen von zeitlich aufeinanderfolgenden Widerstandsangaben, die jeweils einen elektrischen Widerstand (R) zwischen zwei voneinander beabstandeten Elektroden (4) in der Traktionsbatterie angeben, wobei die Elektroden (4) jeweils gegenüberliegende erste Abschnitte (41) und zweite Abschnitte (42) aufweisen, wobei die Elektroden (4) zwischen den ersten Abschnitten (41) einen ersten höheren Abstand (A1) und zwischen den zweiten Abschnitten (42) einen zweiten niedrigeren Abstand (A2) voneinander aufweisen, wobei der Übergang zwischen den ersten Abschnitten (41) und den zweiten Abschnitten (42) eine bestimmte Standhöhe (H) angibt; – Ermitteln eines zeitlichen Verlaufs eines zeitlichen Widerstandsgradienten (dR/dt) aus den Widerstandsangaben; und – Signalisieren eines Über- bzw. Unterschreitens der bestimmten Standhöhe (H) basierend auf dem zeitlichen Verlauf des Widerstandsgradienten (dR/dt).
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei bei dem Ermitteln eines zeitlichen Verlaufs eines zeitlichen Widerstandsgradienten (dR/dt) der Widerstandsgradient (dR/dt) tiefpassgefiltert oder geglättet wird.
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