DE102016213364A1

DE102016213364A1 - Fahrzeug mit einem Hochvoltspeicher

Info

Publication number: DE102016213364A1
Application number: DE102016213364.0A
Authority: DE
Inventors: Daniel Matlok; Sebastian Scharner
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2016-07-21
Filing date: 2016-07-21
Publication date: 2018-01-25

Abstract

Die Erfindung beschreibt ein Fahrzeug mit einem Speicher, insbesondere einem Hochvoltspeicher (1). Das erfindungsgemäße Fahrzeug umfasst ein Gehäuse (2) mit im Inneren des Gehäuses (2) angeordneten Komponenten (3), die zumindest Speicherzellen (4), elektrische sowie elektronische Komponenten (5) und Kontaktverbindungen (8), umfassen. Ferner ist zumindest eine im Inneren des Gehäuses (2) angeordnete Sensoreinheit (9, 10, 11) umfasst, die auf Stoffe oder Stoffgruppen in der gasförmigen Phase sensitiv ist. Das erfindungsgemäße Fahrzeug zeichnet sich dadurch aus, dass auf zumindest einem Teil der Komponenten (3) eine Schicht (12, 13, 14) aufgebracht ist, die bei Erhitzung über eine vorgegebene Temperatur hinaus einen flüchtigen Stoff freisetzt, auf den die zumindest eine Sensoreinheit (9, 10, 11) sensitiv ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem Speicher, insbesondere einem Hochvoltspeicher, das ein Gehäuse mit im Inneren des Gehäuses angeordneten Komponenten und zumindest eine im Inneren des Gehäuses angeordnete Sensoreinheit, die auf Stoffe oder Stoffgruppen in der gasförmigen Phase sensitiv ist, umfasst. Die im Inneren des Gehäuses angeordneten Komponenten umfassen zumindest Speicherzellen, elektrische sowie elektronische Komponenten und Kontaktverbindungen.
Elektro- und Hybridfahrzeuge umfassen einen elektrischen Hochvoltenergiespeicher (kurz: Hochvoltspeicher) in Hochvoltspannungslage als Energiequelle für einen elektrifizierten Antrieb. Moderne Hochvoltspeicher, z.B. in Lithiumionen-Technologie, für Elektro- und Hybridfahrzeuge ermöglichen eine große Reichweite für elektrisches oder elektrisch unterstütztes Fahren. Die elektrischen Komponenten eines solchen Hochvoltspeichers, insbesondere Speicherzellen sowie Schaltkreise zur Überwachung der Speicherzellen, sind in einem Gehäuse angeordnet. Die Entwicklung von Hochvoltspeichern mit immer höherer Energiedichte für elektrisch betriebene Fahrzeuge führt zu der Notwendigkeit, die Systemsicherheit weiter zu verbessern. Dies kann durch Prävention oder Reaktion auf ein eingetretenes Ereignis erfolgen.
Die DE 10 2011 089 977 A1 offenbart ein Fahrzeug mit einem Hochvoltspeicher, der im Inneren seines Gehäuses zumindest eine Sensoreinheit umfasst, wobei die zumindest eine Sensoreinheit auf Stoffe oder Stoffgruppen in der gasförmigen Phase sensitiv ist. Die Sensoreinheit kann z.B. dazu ausgebildet sein, flüchtige, organische Stoffe, die sich beispielsweise in einem Flüssigelektrolyten der Speicherzellen befinden, bei einem Austritt aus den Speicherzellen zu detektieren. Die Sensoreinheit kann auch auf Feuchtigkeit reagieren. Eine Mehrzahl von in dem Hochvoltspeicher vorgesehenen Sensoreinheiten kann in Form einer Sensormatrix angeordnet sein. Das Sensorarray ermittelt jeden Stoffmesswert, d.h. die Messwerte zu jedem Stoff oder jeder Stoffgruppe, auf welche die umfassten Sensoreinheiten sensitiv sind, für ein Steuergerät zeitlich und stoffspezifisch zuordenbar.
Ein Nachteil der in der DE 10 2011 089 977 A1 beschriebenen Sensoreinheit besteht darin, dass das Auftreten eines thermischen Fehlers nicht präventiv erfolgen kann. So muss beispielsweise zur Detektion der flüchtigen, organischen Stoffe, die in einem Flüssigelektrolyten einer Speicherzelle beinhaltet sind, Elektrolyt aus der Zelle austreten. Dies bedeutet jedoch bereits, dass ein Defekt vorliegt und die davon ausgehende Gefahr akut sein kann.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Fahrzeug anzugeben, bei dem ein den Hochvoltspeicher betreffendes sicherheitsrelevantes Ereignis bereits vor seinem Eintreten erkannt werden kann, um davon ausgehend präventive Maßnahmen ergreifen zu können.
Diese Aufgabe wird durch ein Fahrzeug gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Fahrzeug mit einem Speicher, insbesondere einem Hochvoltspeicher, vorgeschlagen. Der Speicher umfasst ein Gehäuse mit im Inneren des Gehäuses angeordneten Komponenten, die zumindest Speicherzellen, elektrische sowie elektronische Komponenten und Kontaktverbindungen umfassen. Der Speicher umfasst ferner zumindest eine im Inneren des Gehäuses angeordnete Sensoreinheit, die auf Stoffe oder Stoffgruppen in der gasförmigen Phase sensitiv ist. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass auf zumindest einem Teil der Komponenten eine Schicht aufgebracht ist, die bei Erhitzung über eine vorgegebene Temperatur hinaus einen flüchtigen Stoff freisetzt, auf den die zumindest eine Sensoreinheit sensitiv ist.
Das der Erfindung zu Grunde liegende Prinzip besteht darin, die Sensoreinheit, die auf Stoffe oder Stoffgruppen in der gasförmigen Phase sensitiv ist, mit einer wärmeempfindlichen und einen Botenstoff generierenden Schicht zu kombinieren. Die wärmeempfindliche Schicht setzt beim Erreichen der vorgegebenen Temperatur den Botenstoff frei, der als Stoff oder Stoffgruppe durch die Sensoreinheit detektierbar ist. Die notwendige Temperatur zum Freisetzen des Botenstoffs wird dabei durch die mit der Schicht versehenen Komponente, z.B. beim Auftreten eines Fehlers, erzeugt. Dadurch ist es möglich, frühzeitig ein abnormales Verhalten der im Inneren des Gehäuses angeordneten Komponenten zu erkennen und z.B. an eine Speichermanagementeinheit zur Auswertung und Ergreifung von Maßnahmen zu übertragen. Das Vorsehen einer Schicht auf einer zu überwachenden Komponente, die bei übermäßiger Erwärmung einen flüchtigen Stoff (Botenstoff) freisetzt, ermöglicht somit die Erkennung eines sicherheitsrelevanten Ereignisses vor seinem eigentlichen Eintreten. Das sicherheitsrelevante Ereignis ist die Überhitzung der mit der Schicht versehenen Komponente, wobei die vorgegebene Temperatur derart gewählt ist, dass noch keine Schädigung der Komponente vorliegt. Die Erhitzung über eine vorgegebene Temperatur hinaus, die den Botenstoff aus der auf der Komponente aufgebrachten Schicht freisetzt, ist eine Folge beispielsweise eines in dem Speicher auftretenden zu großen Stroms, z.B. in Folge eines Fehlers.
Da sich der freigesetzte flüchtige Stoff im Inneren des Gehäuses verteilt, ist es grundsätzlich ausreichend, lediglich eine einzige Sensoreinheit, die auf den freigesetzten flüchtigen Stoff sensitiv ist, vorzusehen. Alternativ kann auch eine Mehrzahl derartiger Sensoreinheiten im Inneren des Gehäuses verteilt angeordnet sein.
Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist die Schicht auf solche der Komponenten aufgebracht, die im Betrieb des Fahrzeugs von einem Strom durchflossen sind oder bei stehendem Fahrzeug oder bei gelagertem Fahrzeug bzw. Speicher von einem, durch einen Fehler hervorgerufenen Strom durchfließbar sind. Bei einem im Betrieb befindlichen Fahrzeug kann beispielsweise aufgrund eines durch Erschütterungen hervorgerufenen Risses oder eines Montagefehlers oder einer Kontaktkorrosion im Bereich einer Kontaktverbindung, z.B. zwischen einer Leitung und einer Anschlussklemme einer Speicherzelle, eine lokale Überhitzung aufgrund eines überhöhten Widerstands in der Kontaktverbindung auftreten. Durch das Vorsehen der bei Erhitzung einen flüchtigen Stoff freisetzenden Schicht auf der Kontaktverbindung führt diese lokale Überhitzung zu einem Freisetzen des flüchtigen Stoffs, was durch die Sensoreinheit detektierbar ist. Auch bei einem stehenden Fahrzeug oder einem gelagerten Speicher können Fehler auftreten, welche zu einem Stromfluss durch manche der Komponenten des Speichers führen. Das Freisetzen des flüchtigen Stoffes aus der Schicht benötigt keinerlei Energieversorgung. Dies heißt, auch bei einem gelagerten Speicher wird im Falle einer Überhitzung im Inneren des Gehäuses des Speichers der flüchtige Stoff freigesetzt. Zur Detektion des freigesetzten Stoffs ist es dann erforderlich, dass die Sensoreinheit mit Strom versorgt wird. Dies kann beispielsweise durch eine Pufferbatterie und dergleichen sichergestellt sein.
Ferner kann die Sensoreinheit durch einen externen Anschluss mit Energie versorgt werden. Die von der Sensoreinheit gewonnenen Informationen können an eine (externe) Auswerteeinheit übertragen werden und dort ausgewertet werden. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, das hier beschriebene System als eine Art Sonde auszuführen, die die Sensoreinheit, die Energieversorgung und optional auch die Auswerteeinheit enthält und über eine Öffnung in den Speicher eingeführt wird.
Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Beschichten zumindest eines Teils der im Inneren des Gehäuses angeordneten Komponenten mit der Schicht ermöglicht damit nicht nur eine Überwachung des Speichers im Betrieb des Fahrzeugs, sondern auch im stehenden oder ausgebauten und gelagerten Zustand.
Das Aufbringen der Schicht kann durch Sprühen, Tauchen oder das Einarbeiten in eine Lackierung erfolgen. Die im Inneren des Gehäuses angeordneten Komponenten können nach dem Einbringen in das Gehäuse z.B. mit dem Material der Schicht besprüht werden. Ebenso ist es möglich, die einzelnen Komponenten vor dem Einbringen und Zusammenbau in dem Gehäuse mit der Schicht zu versehen. So könnten Komponenten beispielsweise vorab in das Material der Schicht getaucht werden.
Gemäß einer ersten Ausgestaltungsvariante umfasst die Schicht einen mikroverkapselten flüchtigen Stoff, wobei die Verkapselung bei Erreichen der vorgegebenen Temperatur aufbricht und den flüchtigen Stoff freisetzt. Der Aufbau der Mikrokapseln ist z.B. in der EP 2 732 803 A1 beschrieben. Erwärmt sich die Komponente, auf der die Schicht aufgebracht ist, über die vorgegebene Temperatur hinaus, so steigt der im Inneren der Mikrokapsel herrschende Druck aufgrund des flüchtigen Stoffes an, bis die Mikrokapsel beim Erreichen der vorgegebenen Temperatur (auch als Grenztemperatur bezeichnet) aufbricht. Dadurch wird der flüchtige Stoff schlagartig freigesetzt, was durch die Sensoreinheit detektiert werden kann. Als Treibmittel für das Aufsprengen der Mikrokapsel eignet sich z.B. Ammoniumbicarbonat, als flüchtige Botenstoffe natürliche oder künstliche organische Verbindungen (Riechstoffe), die z.B. in der Parfumindustrie zum Einsatz kommen, wie z.B. Linalool, Linalylacetat, Citral, Citronellol, Damascon, Himbeer-Keton, Farnesol, Hexylacetat, Alpha-Jonon, Beta-Jonon.
Der flüchtige Stoff kann auch bei Erreichen der vorgegebenen Temperatur durch Zersetzung flüchtig werden.
Die zur Beschichtung verwendbaren Materialien können aus der Literatur entnommen bzw. durch Versuche ermittelt werden. Eignen können sich die Salze der Oxalsäure, der Zitronensäure, Ammoniumsalzverbindungen oder an Polymere chemisch gebundene flüchtige organische Verbindungen. Zusätzlich können auch solche Riechstoffe verwendet werden, welche auch vom Menschen gut wahrgenommen werden können, wie z.B. scharfe oder alarmierende Geruchsnoten. Dies ist eine zusätzliche Möglichkeit, ein Problem im Energiespeicher bzw. in der Montage (offener Speicher) oder in der Lagerung (Diffusion durch die Entgasungseinheit) anwesenden Personen erkennbar zu machen.
Für eine spätere Reparatur oder Diagnose ist es zweckmäßig, die Beschichtung so auszuführen, dass durch eine irreversible Farbveränderung der Beschichtung der Ort der Überhitzung kenntlich gemacht wird. Eine einfache Ortung der betroffenen Stelle und eine Eingrenzung der Fehlerursache im Rahmen einer Überprüfung werden damit schnell ermöglicht.
Die vorgegebene Temperatur, bei der die auf zumindest einem Teil der Komponenten aufgebrachte Schicht den flüchtigen Stoff freisetzt, liegt zweckmäßigerweise in einem Bereich zwischen 80°C und 120°C. In diesem Temperaturbereich ist sichergestellt, dass das Freisetzen des flüchtigen Stoffs aus der Schicht nicht in einem regulären Betrieb des Speichers erfolgen kann, z.B. aufgrund einer durch Stromfluss sich erwärmenden Komponente oder Leitung. Die untere Grenztemperatur von 80°C ist somit derart gewählt, dass sämtliche während eines regulären Betriebs auftretenden Maximaltemperaturen, gegebenenfalls zuzüglich eines Zuschlags, nicht zur Freisetzung des flüchtigen Stoffes führen. Die Grenztemperatur wird durch die Eigenschaften des Materials der Beschichtung festgelegt.
Es kann weiterhin zweckmäßig sein, wenn auf unterschiedliche Komponenten unterschiedliche Schichten aufgebracht sind, die bei jeweils vorgegebenen, unterschiedlichen Temperaturen den flüchtigen Stoff freisetzen. Insbesondere ist es zweckmäßig, dass für jeden unterschiedlichen flüchtigen Stoff zumindest eine Sensoreinheit vorgesehen ist, die auf diesen flüchtigen Stoff sensitiv ist. Um eine Unterscheidung vornehmen zu können, aus welcher der Schichten der flüchtige Stoff freigesetzt wird, ist es zweckmäßig, wenn die unterschiedlichen Schichten unterschiedliche flüchtige Stoffe enthalten. Hierdurch ist es möglich, auf die unterschiedlichen Komponenten Schichten mit unterschiedlichen Botenstoffen, die sich bei jeweils unterschiedlichen Temperaturen verflüchtigen, vorzusehen. Damit kann durch den jeweiligen Botenstoff zugeordnete Sensoreinheiten festgestellt werden, bei welcher Art von Komponente ein Fehler vorliegt.
Die vorgegebene Temperatur für die auf einer Speicherzelle aufgebrachte Schicht liegt gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung zwischen 80°C und 120°C. Die vorgegebene Temperatur für die auf elektronischen Komponenten aufgebrachte Schicht liegt zweckmäßigerweise demgegenüber lediglich zwischen 80°C und 100°C.
Ebenso ist es denkbar, die Innenseite des Gehäuses mit einer solchen Schicht zu versehen. Dies hat dann den Vorteil, auch auf eine von außen wirkende unzulässig hohe Wärmequelle (z.B. beim einem äußeren Brand) frühzeitig zu reagieren und gegebenenfalls gefährdete Personen unmittelbar warnen zu können, noch bevor die energiespeichernden bzw. ein Gefahrenpotential tragenden Komponenten des Speichers eine unzulässig hohe Temperatur erfahren, so dass diese selbst ein thermisches Ereignis auslösen oder dieses verstärken. Dadurch kann eine Verkürzung einer Warnzeit für gefährdete Personen oder einer Reaktionszeit für Gegenmaßnahmen erreicht werden.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung umfasst die Sensoreinheit als Sensor einen geruchsempfindlichen MEMS(Microelectromechanical System)-MOS (Metal-Oxide Sensor). Ein solcher geruchsempfindlicher MEMS Sensor auf CMOS Basis ist dem Fachmann aus dem Stand der Technik bekannt und kann beispielsweise unter der Bezeichnung CCS8xx Familie von der Firma Cambridge CMOS Sensors aus England bezogen werden.
Eine weitere Ausgestaltung nutzt miniaturisierte durchstimmbare IR-Sensoren für das mittlere und langwellige Infrarot, welche auf mikromechanischen Fabry-Pérot Filtern basieren. Mit solchen Sensoren können Gase und flüchtige organische Stoffe über die Auswertung ihrer charakteristischen Molekülschwingungsspektren identifiziert werden. Derartig abstimmbare MEMS-FPI (Fabry-Perot Interferometer) Spektrum Sensoren bietet z.B. die Firma Hamamatsu aus Japan an. Eine Auslegung des Sensors und der Auswerteeinheit zur Erkennung von sonstigen gasförmigen Zersetzungsprodukten, welche durch Überhitzung verbauter Komponenten (etwa Isolierungen, Elektrolyt, Lacke, Kunststoffe, ...) entstehen können, stellt einen zusätzlichen Nutzen zur künstlich aufgebrachten Schicht zur Früherkennung eines technischen bzw. thermischen Fehlers dar.
Die Erfindung wird nachfolgend näher anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung beschrieben.
Die einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Speichers als Hochvoltspeicher für ein Fahrzeug.
Der in 1 schematisch dargestellte und nachfolgend näher beschriebene Hochvoltspeicher 1 wird z.B. in einem Elektro- oder Hybridfahrzeug für eine Hochvoltspannungslage von mehr als 60 V als Energiequelle für einen elektrifizierten Antrieb genutzt. Der Hochvoltspeicher 1 ist aus Zellmodulen aufgebaut, die von einzelnen Speicherzellen, z.B. Lithium-Ionen-Zellen, gebildet werden. Der Hochvoltspeicher 1 gemäß 1 umfasst beispielhaft sechs solcher, schematisch dargestellter Speicherzellen 4, die in vorgegebener Weise über Leitungen 7 miteinander verschaltet sind. Um die für einen elektrifizierten Antrieb notwendige elektrische Energie bereitstellen zu können, weist der Hochvoltspeicher 1 in der Praxis eine sehr viel größere Anzahl an Speicherzellen 4, z.B. mehrere hundert Speicherzellen, auf. Durch eine entsprechend große Anzahl an Speicherzellen 4 wird eine große Reichweite für elektrisches oder elektrisch unterstütztes Fahren ermöglicht. Neben den Speicherzellen 4 befinden sich im Inneren eines Gehäuses 2 des Hochvoltspeichers 1 weitere elektrische sowie elektronische Komponenten. Als Komponenten sind neben den Speicherzellen 4 eine Leiterplatte 6 mit darauf dargestellten elektronischen Komponenten 5 (z.B. elektrische Schaltkreise, Widerstände, Kondensatoren, Leiterbahnen und dergleichen) sowie beispielhaft drei Sensoreinheiten 9, 10, 11 enthalten. Die Sensoreinheiten 9, 10, 11 können auf der Leiterplatte 6, einer gemeinsamen anderen Leiterplatte oder jeweiligen Leiterplatten angeordnet sein.
Das die Komponenten 3 umschließende Gehäuse 2 ist in der Regel nicht als hermetisch abgeschlossenes System ausgeführt. Dadurch wird bei Berg- und Talfahrten ein Druckausgleich ermöglicht, ebenso wie eine hiermit möglicherweise gleichzeitig einhergehende Speichererwärmung oder -abkühlung realisierbar ist. Dadurch ist ein Luftaustausch zwischen in dem Gehäuse eingeschlossener Luft und Umgebungsluft möglich. Dadurch kann auch Feuchtigkeit durch das Gehäuse in das Innere des Hochvoltspeichers 2 eindringen und mit den Komponenten 3 des Speichers 1 in Kontakt kommen.
Eine solche Feuchtigkeit weist eine hohe Schädlichkeit für die innerhalb des Gehäuses befindlichen elektrischen und elektronischen Komponenten 3 auf. Insbesondere kann die Feuchtigkeit zu starker Korrosion, z.B. im Bereich der Kontaktverbindungen 8, welche Leitungen 7 mit Anschlussklemmen (nicht gezeigt) der Speicherzellen 4 miteinander verbinden, führen. Eine korrodierte Kontaktverbindung 8 führt jedoch aufgrund eines erhöhten Übergangswiderstands zu einer Erwärmung und schlimmstenfalls zu einem Ausfall der Kontaktverbindung. Je nachdem, welche Kontaktverbindung ausfällt, kann dies den Hochvoltspeicher 1 im Hinblick auf die von ihm abgebbare Leistung beschränken oder den Hochvoltspeicher 1 im schlechtesten Fall sogar ganz ausfallen lassen.
Darüber hinaus können auch andere, in den Komponenten 3 auftretende Defekte zu einer lokalen Erwärmung der defekten Komponente 3 führen. So kann beispielsweise eine Speicherzelle 4, aufgrund eines internen Feinschlusses (hochohmiger Kurzschluss), an ihrer Außenseite sich zunehmend über ein erlaubtes Maß hinaus erwärmen. Gleiches kann bei den elektrischen oder elektronischen Komponenten 5, welche auf der Leiterplatte 6 angeordnet sind, auftreten.
Um das bevorstehende Auftreten eines Fehlers detektieren zu können, sind die Komponenten 3 mit einer jeweiligen Schicht 12, 13, 14 auf ihrer Oberfläche versehen, die bei Überschreiten einer jeweils vorgegebenen Temperatur (auch als Grenztemperatur bezeichnet) einen in der Schicht enthaltenen flüchtigen Stoff (Botenstoff) freisetzen. Tritt eine solche lokale Überhitzung an einer der Komponenten 3 auf, so kann der freigesetzte Stoff durch eine zugeordnete der in dem Gehäuse 2 des Hochvoltspeichers 1 enthaltenen Sensoreinheiten 9, 10, 11 detektiert werden.
In dem hier vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Speicherzellen 4 mit einer ersten Schicht 12, die elektrischen und elektronischen Komponenten 5 sowie die Leiterplatte 6 (elektrische Schaltung) mit einer zweiten Schicht 13 und die Kontaktverbindungen 8 mit einer dritten Schicht 14 versehen. Die Schichten 12, 13, 14 sind von unterschiedlicher Beschaffenheit hinsichtlich des bei Überhitzung freigesetzten flüchtigen Stoffs und/oder hinsichtlich der Temperatur, ab der diese den in ihnen enthaltenen flüchtigen Stoff freisetzen. Jeder der drei Schichten 12, 13, 14 ist eine der Sensoreinheiten 9, 10, 11 zugeordnet, welche in der Lage ist, den der Schicht zugeordneten flüchtigen Stoff zu detektieren. Beispielsweise ist die Sensoreinheit 9 hinsichtlich des flüchtigen Stoffs der Schicht 12 sensitiv. Die Sensoreinheit 10 ist hinsichtlich des flüchtigen Stoffs der Schicht 13 sensitiv. Die Sensoreinheit 11 ist hinsichtlich des flüchtigen Stoffs der Schicht 14 sensitiv.
Durch die Verwendung unterschiedlicher Schichten für unterschiedliche Komponenten 3 ist es möglich, jeweils unterschiedliche Grenztemperaturen zur Freisetzung des flüchtigen Stoffs festzusetzen, um beispielsweise rechtzeitig, d.h. vor Ausfall der betreffenden Komponente, einen Defekt feststellen zu können. Darüber hinaus ermöglichen es die unterschiedlichen Schichten mit den unterschiedlichen flüchtigen Stoffen festzustellen, welche der Komponenten (Speicherzelle 4 oder elektronische Schaltung 5, 6 oder eine Kontaktverbindung 8) einen Defekt aufweisen. Hierdurch wird die Fehlersuche und Behebung erheblich vereinfacht.
Die jeweiligen Schichten 12, 13, 14 können beispielsweise vor dem Zusammenbau des Hochvoltspeichers auf die jeweiligen Komponenten 3 aufgebracht worden sein. So kann beispielsweise im Rahmen des Herstellungsprozesses der Speicherzellen 4 als abschließender Schritt die Schicht 12 durch Tauchen, Einarbeiten in eine Lackierung oder Sprühen auf die Oberfläche (teilweise oder auch vollständig) aufgebracht werden. Ebenso kann die elektrische Schaltung, die die elektrischen und elektronischen Komponenten 5 auf der Leiterplatte 6 umfasst, nach deren Herstellung, z.B. durch Sprühen, mit der Schicht 13 versehen werden. Das Aufbringen der Schicht 14 auf die Kontaktverbindungen 8 kann beispielsweise nach dem Zusammenbau der Komponenten des Hochvoltspeichers 1 erfolgen. Die Schicht 14 kann hierzu beispielsweise durch Sprühen, Pinseln, Streichen und dergleichen aufgebracht werden.
Auch wenn in der vorliegenden Beschreibung lediglich davon die Rede ist, dass die Schicht 14 auf die Kontaktverbindungen 8 aufgebracht wird, so versteht es sich selbstverständlich, dass die Schicht 14 oder eine weitere Schicht auch auf sämtliche Leitungen 7 innerhalb des Hochvoltspeichers 1 aufgebracht werden könnte.
Die Schichten 12, 13, 14 können beispielsweise aus einem Material bestehen, welches einen mikroverkapselten flüchtigen Stoff umfasst, wobei die Verkapselung bei Erreichen der bestimmten vorgegebenen Temperatur aufbricht und den flüchtigen Stoff freisetzt. Alternativ könnte der flüchtige Stoff in den Schichten 12, 13, 14 bei Erreichen der vorgegebenen Temperatur zur Zersetzung freigesetzt werden.
Die Schichten 12, 13, 14 sind dabei derart beschaffen, dass diese über eine lange Zeit chemisch stabil sind. Insbesondere soll die chemische Stabilität dabei über die Lebensdauer des Hochvoltspeichers 1 sichergestellt sein.
Die Sensoreinheiten 9, 10, 11 können als geruchsempfindliche MEMS(Microelectromechanical System)-MOS (Metal-Oxide Sensor) oder abstimmbare MEMS-FPI (Fabry-Perot Interferometer) Spektrum Sensoren ausgestaltet sein. Die Sensoreinheiten 9, 10, 11 können für die weitere Auswertung eines von ihnen sensierten flüchtigen Stoffes mit einer Recheneinheit des Hochvoltspeichers 1 verbunden sein. Die Recheneinheit, die in 1 nicht näher dargestellt ist, kann beispielsweise Teil der elektrischen Schaltung sein. Die Recheneinheit kann sich auch außerhalb des Hochvoltspeichers 1 befinden, wobei dann die Sensoreinheiten 9, 10, 11 über eine Kommunikationseinheit zur Übertragung einer Information, welche die Sensierung eines freigesetzten flüchtigen Stoffes repräsentiert, verfügen. Eine Energieversorgung der Sensoreinheiten 9, 10, 11 kann beispielsweise über nicht dargestellte wieder aufladbare Batterien oder Kondensatoren im Inneren des Hochvoltspeichers sichergestellt sein. Eine solche eigenständige Energieversorgung ermöglicht es auch, den Hochvoltspeicher 1 auf das Auftreten von Defekten zu überwachen, wenn der Hochvoltspeicher 1 nicht im Betrieb des Fahrzeugs von Strom durchflossen ist. Beispielsweise kann der Hochvoltspeicher 1 dann auch während der Phase seiner Lagerung auf eventuell entstehende Defekte, die eine Hitzeeinwirkung nach sich ziehen, überwacht werden.
Die Materialien der Schichten 12, 13, 14 sind vorzugsweise derart gewählt, dass der in ihnen enthaltene flüchtige Stoff bei Temperaturen in einem Bereich zwischen 80°C und 120°C freigesetzt wird. Die Temperaturgrenze kann dabei abhängig von der zu schützenden Komponente 3 durch entsprechende Auswahl der Materialien unterschiedlich gewählt werden. Die Grenztemperatur für die auf einer Speicherzelle aufgebrachten Schicht liegt zweckmäßigerweise zwischen 80°C und 120°C. Die Grenztemperatur für die auf die elektronischen Komponenten 5 der elektrischen Schaltung aufgebrachten Schicht liegt vorzugsweise zwischen 80°C und 100°C.
Bezugszeichenliste

1: Hochvoltspeicher
2: Gehäuse
3: Komponenten
4: Speicherzelle
5: elektrische/elektronische Komponente
6: Leiterplatte
7: Leitung
8: Kontaktverbindung
9: Sensoreinheit
10: Sensoreinheit
11: Sensoreinheit
12: Schicht, die bei Überhitzung einen flüchtigen Stoff freisetzt
13: Schicht, die bei Überhitzung einen flüchtigen Stoff freisetzt
14: Schicht, die bei Überhitzung einen flüchtigen Stoff freisetzt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011089977 A1 [0003, 0004]
EP 2732803 A1 [0014]

Claims

Fahrzeug mit einem Speicher, insbesondere einem Hochvoltspeicher (1), umfassend: – ein Gehäuse (2) mit im Inneren des Gehäuses (2) angeordneten Komponenten (3), die zumindest Speicherzellen (4), elektrische sowie elektronische Komponenten (5) und Kontaktverbindungen (8), umfassen; und – zumindest eine im Inneren des Gehäuses (2) angeordnete Sensoreinheit (9, 10, 11), die auf Stoffe oder Stoffgruppen in der gasförmigen Phase sensitiv ist; dadurch gekennzeichnet, dass auf zumindest einem Teil der Komponenten (3) eine Schicht (12, 13, 14) aufgebracht ist, die bei Erhitzung über eine vorgegebene Temperatur hinaus einen flüchtigen Stoff freisetzt, auf den die zumindest eine Sensoreinheit (9, 10, 11) sensitiv ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (12, 13, 14) auf solche der Komponenten (3) aufgebracht ist, die im Betrieb des Fahrzeugs von Strom durchflossen sind oder bei stehendem Fahrzeug oder bei gelagertem Fahrzeug von einem, durch einen Fehler hervorgerufen, Strom durchfließbar sind.
Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (12, 13, 14) als Bestandteil in einem Lack enthalten ist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (12, 13, 14) einen mikroverkapselten flüchtigen Stoff umfasst, wobei die Verkapselung bei Erreichen der vorgegeben Temperatur aufbricht und den flüchtigen Stoff freisetzt.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der flüchtige Stoff bei Erreichen der vorgegebenen Temperatur durch Zersetzung flüchtig wird.
Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Temperatur in einem Bereich zwischen 80°C und 120°C liegen.
Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf unterschiedliche Komponenten (3) unterschiedliche Schichten (12, 13, 14) aufgebracht sind, die bei jeweils vorgegebenen, unterschiedlichen Temperaturen den flüchtigen Stoff freisetzen.
Fahrzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die unterschiedlichen Schichten (12, 13, 14) unterschiedliche flüchtige Stoffe enthalten.
Fahrzeug nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden unterschiedlichen flüchtigen Stoff zumindest eine Sensoreinheit (9, 10, 11) vorgesehen ist, die auf diesen flüchtigen Stoff sensitiv ist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Temperatur für die auf einer Speicherzelle (4) aufgebrachten Schicht (12, 13, 14) zwischen 80°C und 120°C liegt.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Temperatur für die auf elektronischen Komponenten (5, 6) aufgebrachte Schicht zwischen 80°C und 100°C liegt.
Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (9, 10, 11) als Sensor einen geruchsempfindlichen MEMS-MOS umfasst.