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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Prüfvorrichtung zum Prüfen von elektrischen Energiespeichern, insbesondere von Hochvoltbatterien für Kraftfahrzeuge, mit einer Prüflingsaufnahme zum Aufnehmen eines Prüflings mit elektrischem Energiespeicher, wobei die Prüflingsaufnahme beweglich gelagert ist, einer Löschvorrichtung, die der Prüflingsaufnahme zugeordnet ist, um der Prüflingsaufnahme und/oder dem Prüfling Löschmittel zuzuführen, und mit einer Messvorrichtung zum Messen wenigstens einer Zustandsgröße des elektrischen Energiespeichers.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Löschen eines elektrischen Energiespeichers, insbesondere einer Hochvoltbatterie für Kraftfahrzeuge mit den Schritten Anordnen eines Prüflings mit einem elektrischen Energiespeicher an einer Prüflingsaufnahme, Erfassen einer Zustandsgröße des Prüflings und Zuführen von Löschmittel.
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Prüfvorrichtungen für elektrische Energiespeicher, insbesondere für Hochvoltbatterien von Kraftfahrzeugen, die den Betrieb der Energiespeicher unter realen Prüfbedingungen prüfen, sind aus dem Stand der Technik, insbesondere aus der
DE 10 2015 105 384 A1 , bekannt. Dabei weist die Prüfvorrichtung vorzugsweise eine Löschvorrichtung auf, um im Brandfall den zu prüfenden elektrischen Energiespeicher löschen zu können. Nachteilig bei den bekannten Prüfvorrichtungen ist es, dass die Löschvorrichtung mit einer örtlichen Brandschutzeinheit verbunden ist und entsprechend in das örtliche Brandschutzkonzept eingebunden ist. Aus diesem Grund ist eine individuelle und situationsabhängige Brandbekämpfung des zu prüfenden elektrischen Energiespeichers nur eingeschränkt möglich.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Prüfvorrichtung zum Prüfen von elektrischen Energiespeichern sowie ein Verfahren zum Löschen eines elektrischen Energiespeichers bereitzustellen, wobei ein individuelles und situationsangepasstes Löschkonzept bereitgestellt werden kann.
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Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Prüfvorrichtung dadurch gelöst, dass die Löschvorrichtung in der Prüfvorrichtung integriert ausgebildet ist.
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Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Verfahren dadurch gelöst, dass das Löschmittel einem Kühlsystem des elektrischen Energiespeichers zugeführt wird und eine Temperatur des Löschmittels an einem Kühlmittelaustritt des elektrischen Energiespeichers erfasst wird.
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Dadurch, dass die Löschvorrichtung in der Prüfvorrichtung integriert ausgebildet ist, kann im Brandfall der zu prüfende elektrische Energiespeicher unabhängig vom örtlichen Brandschutzkonzept gelöscht werden, so dass eine individuelle und situationsabhängige Brandbekämpfung durchgeführt werden kann.
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Dadurch, dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das Löschmittel einem Kühlsystem des elektrischen Energiespeichers zugeführt wird und die Temperatur des Löschmittels erfasst wird, kann eine individuelle und situationsbedingte Brandbekämpfung unabhängig von örtlichen Brandschutzkonzepten stufenweise durchgeführt werden.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird somit vollständig gelöst.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Löschvorrichtung an einen unabhängigen Löschmittelkreislauf der Prüfvorrichtung angeschlossen.
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Dadurch kann eine unabhängige Brandbekämpfung unabhängig von einem örtlichen Brandschutzkonzept zum Löschen des Prüflings bereitgestellt werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist unter der Prüflingsaufnahme eine Löschmittelwanne angeordnet.
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Dadurch kann äußerlich zugeführtes Löschmittel aufgefangen werden und ggf. dem Löschmittelkreislauf wieder zurückgeführt werden.
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Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn die Prüflingsaufnahme mit einer Hubvorrichtung verbunden ist, die dazu ausgebildet ist, die Prüflingsaufnahme in die Löschmittelwanne abzusenken.
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Dadurch kann situationsbedingt der elektrische Energiespeicher in einem Löschmittelbad in der Löschmittelwanne eingetaucht werden, wodurch eine effektive Löschung möglich wird.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Messvorrichtung eine Temperaturmessvorrichtung auf, die dazu ausgebildet ist, eine Temperatur des Löschmittels an dem Prüfling zu erfassen.
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Dadurch kann eine Effektivität der Löschung mit technisch geringem Aufwand geprüft werden.
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Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn die Temperaturmessvorrichtung in der Löschmittelwanne angeordnet ist.
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Dadurch kann die Temperatur von äußerlich zugeführtem Löschmittel erfasst werden und die Effektivität der äußerlichen Löschung effektiv geprüft werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Prüflingsaufnahme eine Transportvorrichtung auf, um den Prüfling der Prüflingsaufnahme zuzuführen.
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Dadurch können auch Prüflinge mit größeren Dimensionen und insbesondere Hochvoltbatterien im eingebauten Zustand in einem Kraftfahrzeug geprüft werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Prüfvorrichtung eine Steuereinheit auf, die dazu ausgebildet ist, die Löschvorrichtung auf der Grundlage der erfassten Zustandsgrößen und/oder der erfassten Temperatur des Löschmittels zu steuern.
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Dadurch ist eine individuelle Brandbekämpfung und eine situationsabhängige Anpassung der Brandbekämpfung möglich.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird dem elektrischen Energiespeicher Löschmittel äußerlich zugeführt, sofern die erfasste Temperatur des Löschmittels an dem Kühlmittelaustritt steigt.
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Dadurch kann eine zweite Stufe der Brandbekämpfung eingeleitet werden, sofern die Löschung durch das Kühlsystem des elektrischen Energiespeichers unwirksam ist.
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In einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform wird die Temperatur des äußerlich zugeführten Löschmittels erfasst.
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Dadurch kann die Effektivität der äußerlichen Löschung des elektrischen Energiespeichers überprüft werden.
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In einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform wird die Prüflingsaufnahme in eine Löschmittelwanne abgesenkt, sofern die Temperatur des Löschmittels steigt.
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Dadurch ist eine effektive Löschung des Prüflings durch Eintauchen in das Löschmittel möglich.
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Insgesamt kann durch die erfindungsgemäße Prüfvorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren eine individuelle und situationsbedingte Löschung von elektrischen Energiespeichern, insbesondere von Hochvoltbatterien für Kraftfahrzeuge, bereitgestellt werden, wobei das Brandschutzkonzept unabhängig von einem örtlichen Brandschutzkonzept arbeiten kann und entsprechend situationsabhängig und individuell angepasst werden kann.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
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1a, b eine schematische Ansicht einer Prüfvorrichtung zum Prüfen von elektrischen Energiespeichern;
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2a, b schematische Schnittansichten der Prüfvorrichtung aus 1a, b während des Betriebs;
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3 eine Ausführungsform der Prüfvorrichtung aus 1;
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4 eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform der Prüfvorrichtung aus 1 zur Aufnahme eines Kraftfahrzeugs; und
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5 ein schematisches Ablaufdiagramm zur Erläuterung eines Verfahrens zum Löschen eines elektrischen Energiespeichers.
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In 1a ist eine Prüfvorrichtung zum Prüfen von elektrischen Energiespeichern in einer schematischen Schnittansicht gezeigt und allgemein mit 10 bezeichnet.
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Die Prüfvorrichtung 10 weist eine Prüflingsaufnahme 12 auf, um einen zu prüfenden elektrischen Energiespeicher 14 aufzunehmen. Die Prüfvorrichtung 10 weist eine hier nicht dargestellte Messvorrichtung auf, um den elektrischen Energiespeicher 14 im Allgemeinen zu prüfen und wenigstens eine Zustandsgröße des elektrischen Energiespeichers 14 zu erfassen.
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Die Prüfvorrichtung 10 weist ferner im Allgemeinen eine Löschvorrichtung 16 auf, die der Prüflingsaufnahme 12 zugeordnet ist, um dem Prüfling im Brandfall oder im Überhitzungsfall flüssiges Löschmittel zuzuführen. Die Löschvorrichtung 16 ist sowohl mit einem Kühlsystem des elektrischen Energiespeichers 14 als auch mit Sprinklern 18 verbunden, die oberhalb der Prüflingsaufnahme 12 angeordnet sind, um dem elektrischen Energiespeicher 14 das Löschmittel situationsabhängig zuzuführen. Die Löschvorrichtung 16 weist einen Löschmittelspeicher 20 auf, um das Löschmittel separat und unabhängig vom örtlichen Brandschutz zur Verfügung stellen zu können und eine vollkommen autarke Brandbekämpfung durchführen zu können. Die Löschvorrichtung 16 weist ferner eine Temperaturmesseinrichtung 22 auf, um die Temperatur von Löschmittel, das von dem elektrischen Energiespeicher 14 zurückgeführt wird, zu erfassen und entsprechend eine Wirksamkeit der Brandbekämpfung zu prüfen. Die Löschvorrichtung 16 weist ferner einen Durchflussmesser 24 sowie einen Wärmetauscher 26 auf, um das Löschmittel mit einer definierten Temperatur dem elektrischen Energiespeicher 14 zuführen zu können.
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Die Prüfvorrichtung 10 weist eine Löschmittelwanne 28 auf, die unterhalb der Prüflingsaufnahme 12 angeordnet ist. Die Prüflingsaufnahme 12 ist mit einer Hubvorrichtung 30 verbunden, um die Prüflingsaufnahme 12 in die Löschmittelwanne 28 absenken zu können und dadurch im Brandfall den elektrischen Energiespeicher 14 vollständig im Löschmittel in der Löschmittelwanne 28 eintauchen zu können.
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Die Prüfvorrichtung 10 weist ferner eine feuerfeste Haube 32 auf, die beweglich gelagert ist und in der vorzugsweise die Sprinkler 18 angeordnet sind. Zur Verhinderung eines Ausbreitens eines Brandes kann die feuerfeste Haube 32 abgesenkt werden und den elektrischen Energiespeicher 14 umschließen. In der feuerfesten Haube 32 kann ferner eine Absaugvorrichtung vorgesehen sein, um gasförmige Emissionen im Normalbetrieb und im Brandfall sicher abführen zu können.
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Dadurch, dass die Prüfvorrichtung 10 die Löschvorrichtung 16 aufweist, die in der Prüfvorrichtung 10 integriert ist, kann eine Brandbekämpfung des elektrischen Energiespeichers 14 unabhängig von örtlichen Brandschutzvorrichtungen vorgenommen werden, so dass eine individuelle und effektive Brandbekämpfung möglich ist.
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Im Prüfbetrieb kann durch die Messvorrichtung ein beginnender Brand beispielsweise durch Temperatur- oder Spannungsänderungen am elektrischen Energiespeicher 14 erfasst werden und in einem ersten Schritt dem internen Kühlsystem des elektrischen Energiespeichers 14 Löschmittel von der Löschvorrichtung 16 zugeführt werden. Am Auslass des Kühlsystems wird die Temperatur des Löschmittels erfasst, so dass eine Effizienz des Löschvorgangs überprüft werden kann. Sofern die Temperatur des austretenden Löschmittels steigt, wird in einer zweiten Löschstufe über die Sprinkler 18 dem elektrischen Energiespeicher 14 das Löschmittel äußerlich zugeführt, um eine weitere Brandbekämpfung zu erzielen. Das äußerlich zugeführte Löschmittel wird in der Löschmittelwanne 28 aufgefangen, so dass die Temperatur des aufgefangenen Löschmittels erfasst und dadurch die Effizienz der Brandbekämpfung durch die Temperaturmessung überprüft werden kann. Sofern die Temperatur des aufgefangenen Löschmittels steigt bzw. nicht sinkt, wird die Prüflingsaufnahme 12 inklusive des elektrischen Energiespeichers 14 in die Löschmittelwanne 28 abgesenkt, um den zu löschenden elektrischen Energiespeicher 14 vollständig in dem Löschmittel in der Löschmittelwanne 28 einzutauchen. Dadurch ist in einer dritten und letzten Löschstufe eine effektive Löschung des elektrischen Energiespeichers 14 möglich.
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In 1b ist eine schematische Seitenansicht der Prüfvorrichtung 10 aus 1a dargestellt.
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In 2a, b ist die Prüfvorrichtung 10 aus 1 im Betrieb mit abgesenkter Hubvorrichtung 30 und feuerfester Haube 32 dargestellt. Gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei hier lediglich Besonderheiten erläutert sind.
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In der in 2 dargestellten Position der abgesenkten Prüflingsaufnahme 12 ist der elektrische Energiespeicher 14 in einer dritten und letzten Löschstufe in die Löschmittelwanne 28 abgesenkt, um den zu löschenden elektrischen Energiespeicher 14 in dem Löschmittel einzutauchen. Ferner ist die feuerfeste Haube 32 auf den elektrischen Energiespeicher 14 abgesenkt, um ein Ausbreiten des Brandes zu verhindern und gasförmige Emissionen nach außen zu verhindern und ggf. abzusaugen. In dieser dritten und letzten Löschstufe ist eine effektive Brandbekämpfung möglich.
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In 3 ist eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform der Prüfvorrichtung 10 dargestellt zur Prüfung von einem Kraftfahrzeugantriebsstrang mit dem integrierten elektrischen Energiespeicher 12. Der Antriebsstrang ist in 3 allgemein mit 34 bezeichnet.
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Die Prüflingsaufnahme 14 ist entsprechend größer dimensioniert, um die Aufbauten des Antriebsstrangs 34 entsprechend aufnehmen zu können. Die feuerfeste Haube 32 weist dazu ferner einen feuerfesten Vorhang 36 auf, der im Brandfall abgesenkt werden kann, um ein Ausbreiten des Brandes über die Prüfvorrichtung 10 hinaus zu verhindern.
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In 4 ist eine weitere Ausführungsform der Prüfvorrichtung 10 dargestellt zur Aufnahme eines vollständigen Kraftfahrzeugs. Das Kraftfahrzeug ist in 4 allgemein mit 40 bezeichnet.
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Die Prüfvorrichtung 10 weist zum Prüfen des elektrischen Energiespeichers 14 Radflansche 42 bzw. Radflanschaufnahmen 42 auf, um die Räder des Kraftfahrzeugs 40 zu kontaktieren und das Kraftfahrzeug 40 als Prüfling entsprechend zu prüfen. Wegen der Dimensionen des Kraftfahrzeugs 40 als Prüfling weist die feuerfeste Haube den feuerfesten Vorhang 36 auf, um ein Ausbreiten eines Brandes nach außen hin zu verhindern. Ebenso wie bei den vorherigen Ausführungsformen dient die Löschmittelwanne 28 dazu, äußerlich zugeführtes Löschmittel aufzufangen und das Kraftfahrzeug 40 gegebenenfalls im Löschmittel einzutauchen.
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In 5 ist ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Löschen eines elektrischen Energiespeichers dargestellt. Das Verfahren ist allgemein mit 50 bezeichnet.
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Das Verfahren 50 beginnt mit dem Anordnen des elektrischen Energiespeichers 14 als Prüfling an der Prüflingsaufnahme 12 und mit dem Erfassen wenigstens einer Zustandsgröße des elektrischen Energiespeichers 14, um einen möglichen entstehenden Brand zu erfassen, wie es bei 52 gezeigt ist. Sofern über die Zustandsgröße des elektrischen Energiespeichers 14 ein Brand erfasst wird, wird bei 54 Löschmittel in ein Kühlsystem des elektrischen Energiespeichers 14 eingeführt. Bei Schritt 56 wird eine Temperatur des Löschmittels an einem Kühlmittelaustritt des elektrischen Energiespeichers 14 erfasst und geprüft, ob die Temperatur des Löschmittels steigt und entsprechend davon auszugehen ist, dass die Brandbekämpfung nicht wirksam ist. Sofern bei 56 erfasst wird, dass die Temperatur des Löschmittels am Kühlmittelaustritt steigt, wird bei 58 Löschmittel über die Sprinkler 18 äußerlich dem elektrischen Energiespeicher 14 zugeführt, um eine zweite Löschstufe zum Löschen des elektrischen Energiespeichers 14 einzuleiten.
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Bei Schritt 60 wird eine Temperatur des Löschmittels in der Löschmittelwanne 28 geprüft, um die Effektivität des äußerlich zugeführten Löschmittels zu prüfen. Sofern die Temperatur des äußerlich zugeführten Löschmittels weiterhin steigt, ist davon auszugehen, dass die Brandbekämpfung nicht effektiv ist und es wird bei Schritt 62 die Prüflingsaufnahme 12 über die Hubvorrichtung 30 in die Löschmittelwanne 28 abgesenkt, um den elektrischen Energiespeicher 14 vollständig im Löschmittel einzutauchen und entsprechend wirksam zu löschen.
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Sofern bei Schritt 56 bzw. Schritt 60 eine gleichbleibende oder sinkende Temperatur des Löschmittels erfasst wird, endet das Verfahren 50 nach der entsprechenden Löschstufe.
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Durch die integrierte Löschvorrichtung 16 der Prüfvorrichtung 10 und die individuelle Temperaturmessung des Löschmittels kann somit eine individuelle und bedarfsgerechte Löschung unabhängig vom örtlichen Brandschutzkonzept bereitgestellt werden, so dass eine effektive Brandbekämpfung möglich ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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