DE102017212273B4

DE102017212273B4 - Erfasssungsvorrichtung zum erfassen einer deformation eines gehäuses eines hochvoltspeichers eines kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102017212273B4
Application number: DE102017212273.0A
Authority: DE
Inventors: Andreas Fuchs; Tobias Schmieg
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2017-07-18
Filing date: 2017-07-18
Publication date: 2024-07-18
Anticipated expiration: 2037-07-19
Also published as: DE102017212273A1

Abstract

Erfassungsvorrichtung (24) zum Erfassen einer Deformation eines Gehäuses (22) eines Hochvoltspeichers (20) eines Kraftfahrzeugs (10), umfassend:ein an dem Gehäuse (22) anbringbares Sensorelement (30), das mit einem ersten Messkontakt (31) und mit einem zweiten Messkontakt (32) zum Gewinnen und Ausgeben einer vom Sensorelement (30) erfassten elektrischen Messgröße versehen und so ausgestaltet ist, dass die jeweils gewonnene,elektrische Messgröße abhängig vom Deformationsgrad des Gehäuses (22) ist; undeine Auswertevorrichtung (40) zum Analysieren der ausgegebenen elektrischen Messgröße und zum Ausgeben einer entsprechenden, auf der elektrischen Messgröße basierenden Warnmeldung; wobeidas Sensorelement (30) an oder bei einer hinsichtlich einer Kollision mit dem deformierten Gehäuse (22) zu überwachenden Bauteilkomponente (23) des Hochvoltspeichers (20) anbringbar ist; und wobeidie Auswertevorrichtung (40) eine Widerstandsmessvorrichtung (42) zur Messung des zwischen dem ersten Messkontakt (31) und dem zweiten Messkontakt (32) vorhandenen elektrischen Widerstands (R_M) umfasst; wobeidie Auswertevorrichtung (40) ausgelegt ist, eine erste Warnmeldung auszugeben, falls der gemessene Widerstand (R_M) von einem Ausgangswert (R_0), der einem nicht-deformierten Zustand des Gehäuses (22) entspricht, auf einen Wert (R') angestiegen ist, der oberhalb eines ersten Widerstandsschwellenwerts (R_G1) liegt, aber unterhalb eines zweiten Widerstandsschwellenwerts (R_G2) liegt, jedoch eine zweite Warnmeldung auszugeben, falls der gemessene Widerstand (R_M) von dem Ausgangswert (R_0) auf einen Wert (R'') angestiegen ist, der oberhalb des zweiten Widerstandsschwellenwerts (R_G2) liegt, wobei die erste Warnmeldung einer Warnung vor einer Deformation des Gehäuses (22) ohne mechanischen Kontakt des Sensorelements (30) mit einer zu prüfenden Bauteilkomponente (23) des Hochvoltspeichers (20) entspricht, während die zweite Warnmeldung einer Warnung vor einer Deformation des Gehäuses (22) mit einem mechanischen Kontakt des Sensorelements (30) mit der zu prüfenden Bauteilkomponente (23) des Hochvoltspeichers (20) entspricht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Erfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Deformation eines Gehäuses eines Hochvoltspeichers eines Kraftfahrzeugs, eines mit einer solchen Erfassungsvorrichtung versehenen Hochvoltspeichers sowie ein mit einem entsprechenden Hochvoltspeicher ausgerüstetes Kraftfahrzeug.
Bisherige Elektrofahrzeuge bzw. Hybridfahrzeuge verfügen nicht über die Möglichkeit der Detektion von Beschädigungen bzw. Deformationen des Hochvoltspeichers oder von dessen Gehäuse, die nicht zu einem direkten sicherheitskritischen Zustand oder sogar einem Ausfall des den Hochvoltspeicher enthaltenden Systems führen. Ein möglicher Grund für eine solche Deformation ist beispielsweise die Interaktion eines Fremdkörpers bei einem im Unterflur eingebauten Hochvoltspeicher des Kraftfahrzeugs.
Nach derzeitigem Stand wird dem Risiko einer sicherheitskritischen Beschädigung des Hochvoltspeichers dadurch Rechnung getragen, dass die mechanische Auslegung des Hochvoltspeichers mit seinem Gehäuse sehr robust ausgeführt wird und der Hochvoltspeicher günstig verortet wird, also mit einer ausreichenden Unterbodenfreiheit eingebaut wird. Geringfügige Beschädigungen des Hochvoltspeichers bzw. von dessen Gehäuse, die gegebenenfalls zu einem Schaden zu einem späteren Zeitpunkt führen könnten, können nur mittels optischer Untersuchung erfasst werden. Eine systemseitige Detektion oder sogar eine Aufforderung zur optischen Untersuchung erfolgt dagegen nicht.
Die derzeit zur Risikobeherrschung im Schadensfall notwendige Robustheit hinsichtlich der mechanischen Auslegung führt zu einer für den normalen Fahrbetrieb mechanischen Überdimensionierung. Durch die konkret vorgenommene Auslegung und deren Überprüfung durch einen Test durch beispielsweise eine absichtlich herbeigeführte Kollision mit einem harten Gegenstand kann nicht sichergestellt werden, dass es im „normalen“ Fahrbetrieb zu keiner Beschädigung sicherheitskritischer Bauteilkomponenten kommt. Hierdurch werden hohe Entwicklungskosten impliziert, und Potenziale zur Reduzierung des Fahrzeuggewichts und der Herstellungskosten können aufgrund der Überdimensionierung nicht genutzt werden. Außerdem führt der Einbau des Hochvoltspeichers in Bereichen des Kraftfahrzeugs, die weniger beschädigungsanfällig sind, zu starken Einschränkungen bei der Fahrzeuggestaltung, der Funktionalität - insbesondere der Reichweite - und beim Fahrzeugdesign. Ferner ist es nicht möglich zu erfassen, wie kritisch eine gegebenenfalls erfolgte Deformation des Hochvoltspeichers für die Sicherheit des Kraftfahrzeugs ist.
Weiterer Stand der Technik wird durch die Druckschriften DE 10 2012 001 594 A1 , DE 10 2014 017 990 A1 , DE 10 2013 000 867 A1 und US 2017 / 0 092 997 A1 gebildet.
Die DE 10 2012 001 594 A1 offenbart eine Hochvoltkomponente für ein Kraftfahrzeug, welche zum Bereitstellen einer elektrischen Spannung für einen elektrischen Verbraucher des Kraftfahrzeugs ausgebildet ist und ein Gehäuse aufweist. Es ist eine an und/oder in dem Gehäuse angeordnete Sensoreinrichtung bereitgestellt, welche zum Erkennen einer mechanischen Beschädigung der Hochvoltkomponente dient. Darüber hinaus offenbart die DE 10 2012 001 594 A1 auch eine Hochvoltkomponente für ein Kraftfahrzeug, welche zum Betrieb mit einer elektrischen Spannung ausgebildet ist und ein Gehäuse aufweist, an und/oder in welchem eine Sensoreinrichtung zum Erkennen einer mechanischen Beschädigung der Hochvoltkomponente angeordnet ist, wobei die Sensoreinrichtung ein flächig ausgeführtes Sensorelement aufweist, welches an einer Oberfläche des Gehäuses angebracht ist und die Oberfläche zumindest bereichsweise abdeckt.
Ferner offenbart die Die DE 10 2014 017 990 A1 eine Hochvoltkomponente für ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug, mit einer Sensoreinrichtung, mittels welcher eine mechanische Beschädigung der Hochvoltkomponente erfassbar ist, wobei die Sensoreinrichtung wenigstens eine Kammer und zumindest einen Drucksensor aufweist, mittels welchem eine durch eine mechanische Beschädigung der Hochvoltkomponente bewirkte Änderung eines in der Kammer herrschenden Gasdrucks erfassbar ist.
Weiterhin offenbart die DE 10 2013 000 867 A1 eine Aufnahme für wenigstens eine Batterie- oder Akkumulatorzelle, wobei die Wandung der Aufnahme in einem Einbauzustand die wenigstens eine Batterie- oder Akkumulatorzelle zumindest teilweise umfasst. Die Aufnahme ist dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung der Aufnahme wenigstens einen Draht aufweist, der mit einer Vorrichtung für eine Durchgangsprüfung verbindbar ist.
Ferner offenbart die US 2017 / 0 092 997 A1 einen Verformungsdetektionssensor für eine verschlossene Sekundärbatterie, der aufweist: eine Harzschicht, die ihre Eigenschaft in Verbindung mit der Verformung eines zu messenden Teils ändert, wobei die Harzschicht ein Elastizitätsmodul im Bereich von 0,01-10 MPa aufweist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Erfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Deformation eines Gehäuses eines Hochvoltspeichers eines Kraftfahrzeugs anzugeben, die es ermöglicht, Deformationen eines Gehäuses eines Hochvoltspeichers möglichst differenziert zu erfassen, um die zur Verfügung stehenden Spielräume beim Design und der Auslegung des Hochvoltspeichers möglichst gut nutzen zu können.
Diese Aufgabe wird mit einer Erfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Deformation eines Gehäuses eines Hochvoltspeichers eines Kraftfahrzeugs gemäß Anspruch 1 und 2 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Aspekte der Erfindung sind nachfolgend aufgeführt.
Nach einem Aspekt der Erfindung umfasst eine Erfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Deformation eines Gehäuses eines Hochvoltspeichers eines Kraftfahrzeugs ein an dem Gehäuse anbringbares Sensorelement, das mit einem ersten Messkontakt und mit einem zweiten Messkontakt zum Gewinnen und Ausgeben einer vom Sensorelement erfassten elektrischen Messgröße versehen und so ausgestaltet ist, dass die jeweils gewonnene elektrische Messgröße abhängig vom Deformationsgrad des Gehäuses ist, sowie eine Auswertevorrichtung zum Analysieren der ausgegebenen elektrischen Messgröße und zum Ausgeben einer entsprechenden, auf der elektrischen Messgröße basierenden Warnmeldung, beispielsweise in akustischer Form über einen Lautsprecher, in visueller Form auf einem Monitor und/oder als entsprechenden Datensatz in ein Diagnosegerät oder Steuergerät des Hochvoltspeichers oder des Kraftfahrzeugs.
Der Aspekt der vorliegenden Erfindung bietet somit die Vorteile, dass bei einer Deformation des Gehäuses des Hochvoltspeichers des Kraftfahrzeugs auch gegebenenfalls Beschädigungen von Bauteilkomponenten erfasst werden können, und anhand des Grads der Deformation kann abgeschätzt werden, ob diese Beschädigungen ein akutes oder zukünftiges Risiko für den Hochvoltspeicher darstellen können. Auf der Basis dieser Erkennung können entsprechende Maßnahmen bzw. Funktionen zur Warnung der Benutzer des Kraftfahrzeugs eingeleitet werden und dadurch eine Verbesserung des Sicherheitsniveaus des Kraftfahrzeugs erreicht werden. Die für die Implementierung des Sensorelements und der Auswertevorrichtung entstehenden Herstellungskosten und der zusätzliche Aufwand durch erhöhtes Gewicht können durch eine mögliche Reduzierung der mechanischen Auslegung des Hochvoltspeichers und seines Gehäuses überkompensiert werden. Außerdem können durch Verbesserung der Zuverlässigkeit der Diagnose weitere Bauräume im Fahrzeug genutzt werden, um dort zumindest einen Teil des Hochvoltspeichers unterzubringen. Dies resultiert in Vorteilen bei der Fahrzeuggestaltung und kann unter anderem zur Steigerung der Reichweite des Kraftfahrzeugs genutzt werden.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann das Sensorelement an der Innenseite des Gehäuses, beispielsweise am Boden des Gehäuses, angebracht werden. Dies bietet den Vorteil, dass jegliche Deformation des Gehäuses bei einem Auftreffen eines Gegenstands von unten erfasst und der Grad der Deformation ermittelt werden kann.
Alternativ oder zusätzlich kann das Sensorelement bei bzw. an einer Bauteilkomponente des Hochvoltspeichers vorgesehen sein, die hinsichtlich einer Kollision mit dem deformierten Gehäuse überwacht werden soll. Dadurch kann gezielt überwacht werden, ob beispielsweise sicherheitskritische Bauteilkomponenten - wie unter anderem das Zellmodul oder hierfür vorgesehene elektrische oder elektronische Bauteile - in Mitleidenschaft gezogen werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt kann das Sensorelement als Folie ausgestaltet sein, welche die Ableitung der vom Deformationsgrad des Gehäuses abhängigen elektrischen Messgröße ermöglicht. Dielektrische Elastomersensoren können in einer solchen Folie vorgesehen sein oder eine solche Folie bilden.
Eine besonders einfache und zuverlässige Realisierungsmöglichkeit für die verwendete Auswertevorrichtung ist gegeben, wenn diese Auswertevorrichtung eine Widerstandsmessvorrichtung zur Messung des zwischen dem ersten Messkontakt und dem zweiten Messkontakt vorhandenen elektrischen Widerstands enthält. In anderen Worten wird der Widerstand zwischen den zwei Messkontakten ermittelt, um den Grad der Verformung des Gehäuses des Hochvoltspeichers aus dem aufgrund der Verformung veränderten Widerstand abzuleiten. Hierfür ist die Auswertevorrichtung so ausgestaltet, dass sie eine erste Warnmeldung ausgibt, falls der gemessene Widerstand von einem Ausgangswert, der einem nicht-deformierten Zustand des Gehäuses entspricht, auf einen Wert angestiegen ist, der einerseits oberhalb eines ersten Widerstandsschwellenwerts liegt, aber andererseits gleichzeitig unterhalb eines zweiten Widerstandsschwellenwerts liegt, jedoch eine zweite Warnmeldung auszugeben, falls der gemessene Widerstand von dem Ausgangswert auf einen Wert angestiegen ist, der oberhalb des zweiten Widerstandsschwellenwerts liegt. Die erste Warnmeldung entspricht dabei einer Warnung vor einer Deformation des Gehäuses ohne mechanischen Kontakt des Sensorelements mit der zu prüfenden Bauteilkomponente des Hochvoltspeichers, während die zweite Warnmeldung einer Warnung vor einer Deformation des Gehäuses mit einem mechanischen Kontakt des Sensorelements mit der zu prüfenden Bauteilkomponente des Hochvoltspeichers entspricht.
Eine weitere einfache und zuverlässige Realisierungsmöglichkeit für die verwendete Auswertevorrichtung ist gegeben, wenn diese Auswertevorrichtung eine Kapazitätsmessvorrichtung zur Messung der elektrischen Kapazität des Sensorelements mittels des ersten Messkontakts und des zweiten Messkontakts beinhaltet. Dabei wird in anderen Worten die Kapazität des Sensorelements mittels der zwei Messkontakte ermittelt, um den Grad der Verformung des Gehäuses des Hochvoltspeichers aus der aufgrund der Verformung veränderten Kapazität abzuleiten. Hierfür ist die Auswertevorrichtung so ausgestaltet, dass sie eine erste Warnmeldung ausgibt, falls die gemessene Kapazität von einem Ausgangswert, der einem nicht-deformierten Zustand des Gehäuses entspricht, auf einen Wert abgefallen ist, der zwar unterhalb eines ersten Kapazitätsschwellenwerts liegt, aber auch oberhalb eines zweiten Kapazitätsschwellenwerts liegt, andererseits jedoch eine zweite Warnmeldung auszugeben, falls die gemessene Kapazität von dem Ausgangswert auf einen Wert abgefallen ist, der unterhalb des zweiten Kapazitätsschwellenwerts liegt.
Die erste Warnmeldung ist eine Warnung vor einer Deformation des Gehäuses ohne mechanischen Kontakt des Sensorelements mit einer zu prüfenden Bauteilkomponente des Hochvoltspeichers, während die zweite Warnmeldung eine Warnung vor einer Deformation des Gehäuses mit einem mechanischen Kontakt des Sensorelements mit der zu prüfenden Bauteilkomponente des Hochvoltspeichers ist.
Zusätzlich zur Auswertung der vorgenannten Messgrößen kann auch die Zeitdauer berücksichtigt werden, in der beispielsweise eine Kontaktierung zwischen dem Gehäuse des Hochvoltspeichers und einer Bauteilkomponente stattfindet. So kann beispielsweise eine Kontaktzeit zwischen 10 ms und 30/40 ms als mittlere Deformation und damit mittlere Beschädigung angesehen werden, während bei einer noch längeren Kontaktzeit von einem Defekt ausgegangen werden kann.
Daher können mehrere Stufen von Belastung des Hochvoltspeichers erfasst und kommuniziert werden: normale Erschütterungen während des Fahrbetriebs, bei denen keine Grenzwerte unter- oder überschritten werden; Deformationen des Gehäuses des Hochvoltspeichers, die gelegentlich beispielsweise bei Berührung mit einem Bordstein entstehen können; und ernsthafte Beschädigungen des Gehäuses des Hochvoltspeichers, die entsprechende Maßnahmen seitens des Fahrers oder des Fahrzeugservice erfordern.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft außerdem einen Hochvoltspeicher für ein Kraftfahrzeug, der eine Erfassungsvorrichtung gemäß vorstehender Beschreibung enthält. Ferner bezieht sich ein weiterer Aspekt der Erfindung auf ein Kraftfahrzeug, welches mit einem solchen Hochvoltspeicher ausgerüstet ist. Dementsprechend ergeben sich auch gleiche oder ähnliche Vorteile wie die in Verbindung mit dem vorstehend Beschriebenen, weshalb zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehenden Ausführungen im Zusammenhang mit der Erfassungsvorrichtung verwiesen wird.
Einige vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren beispielhaft erläutert.
Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Erfassungsvorrichtung in einer beispielhaften Anordnung an einem Hochvoltspeicher, der in ein Kraftfahrzeug eingebaut ist;
2 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hochvoltspeichers mit darin angebrachtem Sensorelement;
3 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hochvoltspeichers mit darin angebrachtem Sensorelement;
4A und 4B eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Erfassungsvorrichtung in einer Situation einer mechanischen Deformation des Gehäuses ohne Kontaktierung einer Bauteilkomponente sowie den entsprechenden Verlauf des Messwerts der Erfassungsvorrichtung;
5A und 5B die erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Erfassungsvorrichtung in einer Situation einer mechanischen Deformation des Gehäuses mit Kontaktierung der Bauteilkomponente sowie den entsprechenden Verlauf des Messwerts der Erfassungsvorrichtung;
6A und 6B eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Erfassungsvorrichtung in einer Situation einer mechanischen Deformation des Gehäuses ohne Kontaktierung einer Bauteilkomponente sowie den entsprechenden Verlauf des Messwerts der Erfassungsvorrichtung; und
7A und 7B die zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Erfassungsvorrichtung in einer Situation einer mechanischen Deformation des Gehäuses mit Kontaktierung der Bauteilkomponente sowie den entsprechenden Verlauf des Messwerts der Erfassungsvorrichtung.

In 1 ist ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug 10 dargestellt, bei dem ein Hochvoltspeicher 20 eingebaut ist, der mit einer erfindungsgemäßen Erfassungsvorrichtung 24 versehen ist. Der Hochvoltspeicher 20 befindet sich in einem Gehäuse 22, welches ein Zellmodul 23 enthält. In dem Gehäuse 22 ist außerdem die Erfassungsvorrichtung 24 vorgesehen, die ein Sensorelement 30 mit zwei Messkontakten 31, 32 und eine Auswertevorrichtung 40 umfasst. Das in diesem Beispiel als Folie aus einem dielektrischen Elastomersensor ausgebildete Sensorelement 30 ist zwischen dem Zellmodul 23 und dem Boden des Gehäuses 22 angeordnet. Über den ersten Messkontakt 31 und den zweiten Messkontakt 32 können elektrische Signale als elektrische Messgröße vom Sensorelement 30 abgegriffen und einer Auswertevorrichtung 40 zugeführt werden. Das Sensorelement 30 ist so beschaffen, dass die elektrische Messgröße sich je nach dem Grad der Deformation des Bodens des Gehäuses 22 und damit je nach dem Grad der Deformation des Sensorelements 30 selbst ändert. Die Auswertevorrichtung 40 ist dabei so ausgestaltet, dass sie die jeweils ausgegebenen Messgrößen analysieren und den Deformationsgrad daraus ableiten kann. Beispiele für konkrete Ausgestaltungen der Auswertevorrichtung 40 sowie des Sensorelements 30 werden später beschrieben. Die Auswertevorrichtung 40 ist ferner so ausgelegt, dass sie ein Warnsignal bzw. eine Warnmeldung ausgeben kann, falls sie eine entsprechende Deformation festgestellt hat. Die Warnmeldung kann beispielsweise optisch über ein entsprechendes Display 54 und/oder akustisch über einen geeigneten Lautsprecher 56 einem Fahrer des Kraftfahrzeugs 10 zur Kenntnis gebracht werden. Außerdem kann die Warnmeldung in einem Steuergerät 58 für den Hochvoltspeicher 20 oder für das gesamte Kraftfahrzeug 10 eingespeist werden, wo es gespeichert und für eine weitergehende Analyse oder Reparaturanweisung - beispielsweise in einer Werkstatt oder einem Servicezentrum - verwendet werden kann.
In 2 ist eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hochvoltspeichers 20 in einer Situation dargestellt, in der ein Fremdkörper 9 zwar von unten her den Boden des Gehäuses 22 nach oben gedrückt hat, jedoch ohne dass das Gehäuse 22 und das daran befestigte Sensorelement 30 das oberhalb angeordnete Zellmodul 23 berührt bzw. kontaktiert.
In 3 ist eine zweite Ausführungsform des Hochvoltspeichers 20 in einer Situation dargestellt, in der ein Fremdkörper 9 den Boden des Gehäuses 22 so weit nach oben gedrückt hat, dass das Gehäuse 22 auf das darüber befindliche Zellmodul 23 drückt bzw. dieses sogar deformiert. Bei dieser zweiten Ausführungsform ist das Sensorelement 30 nicht nur auf dem Boden des Gehäuses 22 angeordnet, sondern auch auf der Unterseite des Zellmoduls 23 - entweder als ein einziges Sensorelement oder als zwei gesonderte, jedoch miteinander verschaltete Teilkomponenten des Sensorelements. Bei der in 3 dargestellten Situation wird somit das Sensorelement 30 und damit auch die von ihm abgegebenen elektrischen Signale noch stärker durch die Deformation beeinflusst.
4A zeigt eine erste Ausführungsform der Auswertevorrichtung 40 und damit der Erfassungsvorrichtung 24 in einer der 2 entsprechenden Situation einer „leichten“ Deformation. Die Auswertevorrichtung 40 enthält eine Widerstandsmessvorrichtung 42 und misst den zwischen den zwei Messkontakten 31 und 32 auftretenden elektrischen Widerstand. Wie in 4B schematisch dargestellt, weist der von der Widerstandsmessvorrichtung 42 gemessene Widerstand R_M anfangs - also ohne Deformation - einen Wert von R_0 auf. Wenn zu einem Zeitpunkt t_E das Ereignis einer leichten Deformation des Gehäuses 22 und damit auch des Sensorelements 30 auftritt, steigt der Widerstand auf einen Wert R' an, der zwischen einem definierten unteren Widerstandsschwellenwert R_G1 und einem definierten oberen Widerstandsschwellenwert R_G2 liegt. Somit gilt für den gemessenen Widerstand R': R_G2 > R' > R_G1. Die Auswertevorrichtung 40 folgert aus der Tatsache, dass der ermittelte Widerstand R' in dem angegebenen Bereich liegt, dass eine leichte Deformation stattgefunden hat, und gibt eine entsprechende erste Warnmeldung an den Fahrer des Kraftfahrzeugs 10 aus. Eine solche erste Warnmeldung kann beispielsweise die Mitteilung sein, die eingetretene Deformation bei nächster Gelegenheit oder beim nächsten Service untersuchen bzw. reparieren zu lassen, ohne dass dies Auswirkungen auf die gegenwärtige Fahrt zu haben braucht.
Wenn dagegen bei der ersten Ausführungsform der Erfassungsvorrichtung 24 die in 3 dargestellte „starke“ Deformation auftritt, was in 5A schematisch dargestellt ist, steigt der von der Widerstandsmessvorrichtung 42 gemessene Widerstand R_M noch stärker an, so dass der Widerstand R" gemäß Darstellung in 5B oberhalb des oberen Widerstandsschwellenwerts R_G2 liegt. Somit gilt: R'' > R_G2. aus dieser Tatsache schließt die Auswertevorrichtung 40, dass eine starke Deformation eingetreten ist, und gibt eine entsprechende zweite Warnmeldung an den Fahrer des Kraftfahrzeugs 10 aus. Eine solche zweite Warnmeldung kann beispielsweise die Aufforderung enthalten, umgehend eine Werkstatt aufzusuchen oder sogar den Motor sofort abzustellen, da eine die Funktionsfähigkeit des Hochvoltspeichers beeinträchtigende Beschädigung eingetreten sein kann.
6A zeigt eine zweite Ausführungsform der Auswertevorrichtung 40 und damit der Erfassungsvorrichtung 24 in einer der 2 entsprechenden Situation einer leichten Deformation. Die Auswertevorrichtung 40 umfasst eine Kapazitätsmessvorrichtung 46, die über die zwei Messkontakte 31 und 32 die Kapazität C_M des Sensorelements 30 misst. Gemäß Darstellung in 6B weist die Kapazität C_M des Sensorelements 30 in nicht-deformiertem Zustand einen Wert von C_0 auf. Bei Auftreten einer leichten Deformation sinkt die Kapazität auf einen Wert C' ab, der oberhalb eines unteren Kapazitätsschwellenwerts C_G1 und gleichzeitig unterhalb eines oberen Kapazitätsschwellenwerts C_G2 liegt. Somit gilt: C_G2 > C' > C_G1. Die Auswertevorrichtung 40 wertet das Vorhandensein des gemessenen Kapazitätswerts in dem genannten Bereich als Hinweis auf die Tatsache, dass eine leichte Deformation stattgefunden hat, und gibt ein entsprechendes erstes Warnsignal an den Fahrer des Kraftfahrzeugs 10 aus.
Falls die Deformation so stark ist, dass eine Kontaktierung bzw. Deformation des Zellmoduls 23 stattgefunden hat, wie es in 7A schematisch dargestellt ist, sinkt infolge der entsprechend starken Deformation des Sensorelements 30 der gemessene Kapazitätswert C'' noch stärker ab, so dass er unterhalb des unteren Kapazitätsschwellenwerts C_G1 liegt und es gilt: C'' < C_G1. Aus diesem Messwert zieht die Auswertevorrichtung 40 den Schluss, dass es sich bei dem Ereignis um eine starke Deformation gehandelt haben muss, und gibt eine entsprechende zweite Warnmeldung an den Fahrer des Kraftfahrzeugs 10 aus.
Gemäß den Darstellungen in den 4B, 5B, 6B und 7B werden die Widerstandswerte bzw. Kapazitätswerte kontinuierlich erfasst. Es versteht sich, dass die jeweiligen Messungen beispielsweise auch periodisch, also diskontinuierlich, vorgenommen werden können.
Gemäß vorstehender Beschreibung ist die Auswertevorrichtung 40 als Teil der Erfassungsvorrichtung 24 ebenfalls innerhalb des Gehäuses 22 des Hochvoltspeichers 20 untergebracht. Es versteht sich, dass die Auswertevorrichtung 40 auch außerhalb des Gehäuses 22 angeordnet sein kann. Ferner ist es denkbar, dass auch das Sensorelement 30 auf der Außenseite des Gehäuses 22 befestigt sein kann.
Die Anbringung des Sensorelements 30 wurde vorstehend als flächig beschrieben. Alternativ kann das Sensorelement 30 oder können jeweilige Sensorelemente 30 partiell vorgesehen sein, wie beispielsweise an kritischen Bauteilbereichen oder abhängig von kritischen Trefferzonen. Falls nur an einer kritischen Teilkomponente innerhalb des Hochvoltspeichers ein Sensorelement angebracht ist (und damit nicht am Boden des Gehäuses 22), ist folglich nur eine Detektion einer starken Deformation mit entsprechender Kontaktierung möglich.
Ferner kann die Sensorik auch als eigenes Teilsystem innerhalb der jeweiligen Komponenten des Hochvoltspeichers ausgestaltet sein - beispielsweise als ein mehrlagiger Gehäuseboden.
Es ist festzuhalten, dass die unter Bezug auf einzelne Ausführungsformen bzw. Varianten beschriebenen Merkmale der Erfindung, wie beispielsweise Art und Ausgestaltung der einzelnen Sensorelemente oder Auswertevorrichtungen sowie deren räumliche Anordnung, auch bei anderen Ausführungsformen vorhanden sein können, außer wenn es anders angegeben ist oder sich aus technischen Gründen von selbst verbietet. Von derartigen, in Kombination beschriebenen, Merkmalen einzelner Ausführungsformen müssen außerdem nicht notwendigerweise immer alle Merkmale in einer betreffenden Ausführungsform realisiert sein.

Claims

Erfassungsvorrichtung (24) zum Erfassen einer Deformation eines Gehäuses (22) eines Hochvoltspeichers (20) eines Kraftfahrzeugs (10), umfassend: ein an dem Gehäuse (22) anbringbares Sensorelement (30), das mit einem ersten Messkontakt (31) und mit einem zweiten Messkontakt (32) zum Gewinnen und Ausgeben einer vom Sensorelement (30) erfassten elektrischen Messgröße versehen und so ausgestaltet ist, dass die jeweils gewonnene,elektrische Messgröße abhängig vom Deformationsgrad des Gehäuses (22) ist; und eine Auswertevorrichtung (40) zum Analysieren der ausgegebenen elektrischen Messgröße und zum Ausgeben einer entsprechenden, auf der elektrischen Messgröße basierenden Warnmeldung; wobei das Sensorelement (30) an oder bei einer hinsichtlich einer Kollision mit dem deformierten Gehäuse (22) zu überwachenden Bauteilkomponente (23) des Hochvoltspeichers (20) anbringbar ist; und wobei die Auswertevorrichtung (40) eine Widerstandsmessvorrichtung (42) zur Messung des zwischen dem ersten Messkontakt (31) und dem zweiten Messkontakt (32) vorhandenen elektrischen Widerstands (R_M) umfasst; wobei die Auswertevorrichtung (40) ausgelegt ist, eine erste Warnmeldung auszugeben, falls der gemessene Widerstand (R_M) von einem Ausgangswert (R_0), der einem nicht-deformierten Zustand des Gehäuses (22) entspricht, auf einen Wert (R') angestiegen ist, der oberhalb eines ersten Widerstandsschwellenwerts (R_G1) liegt, aber unterhalb eines zweiten Widerstandsschwellenwerts (R_G2) liegt, jedoch eine zweite Warnmeldung auszugeben, falls der gemessene Widerstand (R_M) von dem Ausgangswert (R_0) auf einen Wert (R'') angestiegen ist, der oberhalb des zweiten Widerstandsschwellenwerts (R_G2) liegt, wobei die erste Warnmeldung einer Warnung vor einer Deformation des Gehäuses (22) ohne mechanischen Kontakt des Sensorelements (30) mit einer zu prüfenden Bauteilkomponente (23) des Hochvoltspeichers (20) entspricht, während die zweite Warnmeldung einer Warnung vor einer Deformation des Gehäuses (22) mit einem mechanischen Kontakt des Sensorelements (30) mit der zu prüfenden Bauteilkomponente (23) des Hochvoltspeichers (20) entspricht.
Erfassungsvorrichtung (24) zum Erfassen einer Deformation eines Gehäuses (22) eines Hochvoltspeichers (20) eines Kraftfahrzeugs (10), umfassend: ein an dem Gehäuse (22) anbringbares Sensorelement (30), das mit einem ersten Messkontakt (31) und mit einem zweiten Messkontakt (32) zum Gewinnen und Ausgeben einer vom Sensorelement (30) erfassten elektrischen Messgröße versehen und so ausgestaltet ist, dass die jeweils gewonnene elektrische Messgröße abhängig vom Deformationsgrad des Gehäuses (22) ist; und eine Auswertevorrichtung (40) zum Analysieren der ausgegebenen elektrischen Messgröße und zum Ausgeben einer entsprechenden, auf der elektrischen Messgröße basierenden Warnmeldung; wobei das Sensorelement (30) an oder bei einer hinsichtlich einer Kollision mit dem deformierten Gehäuse (22) zu überwachenden Bauteilkomponente (23) des Hochvoltspeichers (20) anbringbar ist; und wobei die Auswertevorrichtung (40) eine Kapazitätsmessvorrichtung (46) zur Messung der elektrischen Kapazität (C_M) des Sensorelements (30) mittels des ersten Messkontakts (31) und des zweiten Messkontakts (32) umfasst; wobei die Auswertevorrichtung (40) ausgelegt ist, eine erste Warnmeldung auszugeben, falls die gemessene Kapazität (C_M) von einem Ausgangswert (C_0), der einem nicht-deformierten Zustand des Gehäuses (22) entspricht, auf einen Wert (C') abgefallen ist, der oberhalb eines ersten Kapazitätsschwellenwerts (C_G1) liegt, aber unterhalb eines zweiten Kapazitätsschwellenwerts (C_G2) liegt, jedoch eine zweite Warnmeldung auszugeben, falls die gemessene Kapazität (C_M) von dem Ausgangswert (C_0) auf einen Wert (C'') abgefallen ist, der unterhalb des ersten Kapazitätsschwellenwerts (C_G1) liegt, wobei die erste Warnmeldung einer Warnung vor einer Deformation des Gehäuses (22) ohne mechanischen Kontakt des Sensorelements (30) mit einer zu prüfenden Bauteilkomponente (23) des Hochvoltspeichers (20) entspricht, während die zweite Warnmeldung einer Warnung vor einer Deformation des Gehäuses (22) mit einem mechanischen Kontakt des Sensorelements (30) mit der zu prüfenden Bauteilkomponente (23) des Hochvoltspeichers (20) entspricht.
Erfassungsvörrichtung (24) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Sensorelement (30) an der Innenseite des Gehäuses (22) anbringbar ist
Erfassungsvorrichtung (24) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Sensorelement (30) als Folie ausgestaltet ist, welche die Ableitung der vom Deformationsgrad des Gehäuses (22) abhängigen elektrischen Messgröße ermöglicht.
Hochvoltspeicher (20) für ein Kraftfahrzeug (10), umfassend eine Erfassungsvorrichtung (24) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
Kraftfahrzeug (10), umfassend einen Hochvoltspeicher (20) gemäß Anspruch 5.