DE102020112351A1 - Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs sowie entsprechendes Kraftfahrzeug - Google Patents

Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs sowie entsprechendes Kraftfahrzeug Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs (1), wobei zumindest zeitweise eine Bauteildiagnose eines Kraftfahrzeugbauteils des Kraftfahrzeugs (1) durchgeführt wird. Dabei ist vorgesehen, dass für die Bauteildiagnose eine Auswerteeinrichtung (8) einen mittels eines elektrischen Leiters (12) an dem Kraftfahrzeugbauteil ausgebildeten, eine Spule (10) und einen Kondensator (11) aufweisenden Schwingkreis (9) über eine induktive Kopplung zum Schwingen anregt und aus einer Rückantwort des Schwingkreises (9) auf einen Zustand des Kraftfahrzeugbauteils schließt. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Kraftfahrzeug (1).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs, wobei zumindest zeitweise eine Bauteildiagnose eines Kraftfahrzeugbauteils des Kraftfahrzeugs durchgeführt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin ein entsprechendes Kraftfahrzeug.
  • Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift DE 10 2018 200 910 A1 bekannt. Diese beschreibt eine Erfassungsvorrichtung zum Erfassen einer mechanischen Verformung eines Hochvoltspeichers eines Kraftfahrzeugs, umfassend: Ein Sensorelement, das eine elektrische Messgröße erfasst, wobei das Sensorelement im Wesentlichen flächig ausgebildet ist und mindestens partiell in einem ersten Bauteil des Hochvoltspeichers aufgebracht ist, und eine Auswertevorrichtung zum Analysieren der elektrischen Messgröße zwischen dem Sensorelement und einem zweiten Bauteil des Hochvoltspeichers und zum Ausgeben einer entsprechenden, auf der elektrischen Messgröße basierenden Warnmeldung, wobei zumindest ein Bereich der Oberfläche des zweiten Bauteils elektrisch leitfähig ist.
  • Weiterhin offenbart die Druckschrift DE 10 2012 207 999 A1 eine Hüllfolie für ein galvanisches Element. Die Hüllfolie weist mindestens einen Kraftsensor zum Erfassen eines Dehnungszustands der Hüllfolie auf.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs vorzuschlagen, welches gegenüber bekannten Verfahren Vorteile aufweist, insbesondere eine einfache, kostengünstige und zuverlässige Vorgehensweise zum Durchführen der Bauteildiagnose des Kraftfahrzeugbauteils ermöglicht.
  • Dies wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass für die Bauteildiagnose eine Auswerteeinrichtung einen mittels eines elektrischen Leiters an dem Kraftfahrzeugbauteil ausgebildeten, eine Spule und einen Kondensator aufweisenden Schwingkreis über eine induktive Kopplung zum Schwingen anregt und aus einer Rückantwort des Schwingkreises auf einen Zustand des Kraftfahrzeugbauteils schließt.
  • Das Verfahren dient zum Betreiben des Kraftfahrzeugs. Das Kraftfahrzeug verfügt über das wenigstens eine Kraftfahrzeugbauteil, beispielsweise ein Karosseriebauteil, für welches zumindest zeitweise die Bauteildiagnose vorgenommen werden soll. Das Kraftfahrzeuganbauteil kann beispielsweise ein Außenspiegel, ein Unterboden oder ein Unterfahrschutz des Kraftfahrzeugs sein. Unter der Bauteildiagnose ist die Feststellung des Zustands des Kraftfahrzeugbauteils zu verstehen. Beispielsweise kann mittels der Bauteildiagnose festgestellt werden, ob das Kraftfahrzeugbauteil beschädigt und/oder verformt ist und/oder welche Feuchtigkeit es aufweist, also beispielsweise ob eine Flüssigkeit an und/oder auf dem Kraftfahrzeugbauteil vorliegt.
  • Zur Durchführung der Bauteildiagnose könnte nun ein Sensor verwendet werden, beispielsweise ein Messstreifen und/oder ein Feuchtigkeitssensor, der an die Auswerteeinrichtung elektrisch angeschlossen ist. Zum einen ist jedoch die Applikation eines Dehnmessstreifens beziehungsweise Feuchtigkeitssensors an oder auf dem Kraftfahrzeugbauteil aufwendig und kostenträchtig. Zum anderen können im Betrieb des Kraftfahrzeugs Beschädigungen des Sensors auftreten, insbesondere durch äußere mechanische Einflüsse, beispielsweise Vibrationen, Nagetiere oder dergleichen.
  • Zudem ist der Sensor üblicherweise konduktiv an die Auswerteeinrichtung angeschlossen, also über eine elektrische Leitung. Insbesondere falls es sich bei dem Kraftfahrzeugbauteil um ein Kraftfahrzeuganbauteil handelt, welches außenseitig an dem Kraftfahrzeug angeordnet ist, muss die elektrische Leitung in einen Innenraum des Kraftfahrzeugs zu der dort vorliegenden Auswerteeinrichtung geführt werden.
  • Aus diesem Grund ist es vorgesehen, die Bauteildiagnose über eine drahtlose Verbindung vorzunehmen. Der Sensor besteht hierzu aus dem elektrischen Schwingkreis, welcher zumindest die Spule und den Kondensator aufweist. Der Schwingkreis ist mittels des elektrischen Leiters an dem Kraftfahrzeugbauteil ausgebildet, zum Beispiel auf dem Kraftfahrzeugbauteil. Hierunter ist zu verstehen, dass der gesamte Schwingkreis, also auch die Spule und der Kondensator, von dem elektrischen Leiter ausgebildet sind. Der Kondensator liegt insbesondere in Form eines Plattenkondensators vor, weist also zwei beabstandet zueinander angeordnete Elektroden beziehungsweise Platten auf. Die Elektroden sind bevorzugt parallel zueinander angeordnet.
  • Schlussendlich bestehen also auch die Spule und der Kondensator ausschließlich aus dem elektrischen Leiter, welcher beispielsweise als Leiterbahn vorliegt. Ein solcher, in Form des Schwingkreises vorliegender Sensor, ist einfach und kostengünstig an dem Kraftfahrzeugbauteil herstellbar. Beispielsweise kann der Leiter in Form einer leitfähigen Farbe, insbesondere eines leitfähigen Lacks auf das Kraftfahrzeugbauteil aufgetragen werden. Es ist jedoch selbstverständlich auch möglich, dass der Leiter einen Draht aufweist oder in Form des Drahts vorliegt, welcher an dem Kraftfahrzeugbauteil befestigt und/oder in das Kraftfahrzeugbauteil eingebracht ist.
  • Zur Durchführung der Bauteildiagnose wird der Schwingkreis zum Schwingen angeregt, nämlich über die induktive Kopplung. Das bedeutet, dass die Auswerteeinrichtung eine weitere Spule aufweist oder zumindest an die weitere Spule elektrisch angeschlossen ist. Die Auswerteeinrichtung beaufschlagt die weitere Spule mit einem Wechselstrom mit einer definierten Frequenz, welche auch als Anregungsfrequenz bezeichnet werden kann. Der Wechselstrom wird induktiv von der weiteren Spule auf die Spule und mithin den Schwingkreis übertragen, welcher so zum Schwingen angeregt wird. In dem Schwingkreis wird hierbei elektrische Energie zwischen dem magnetischen Feld der Spule und dem elektrischen Feld des Kondensators periodisch ausgetauscht. Der Schwingkreis kann auch als elektrischer Schwingkreis oder als elektrischer Resonanzkreis bezeichnet werden.
  • Während oder nach dem Beaufschlagen der weiteren Spule mit dem Wechselstrom wird die Rückantwort des Schwingkreises ausgewertet, welche über die Spule induktiv auf die weitere Spule übertragen wird und somit von der Auswerteeinrichtung ausgewertet werden kann. Aus der Rückantwort des Schwingkreises wird auf den Zustand des Kraftfahrzeugbauteils geschlossen. Dies ist möglich, weil die Rückantwort wesentlich von dem Zustand des Kraftfahrzeugbauteils abhängt. Hierzu ist der Kondensator zustandssensitiv ausgebildet. Das bedeutet, dass der Kondensator derart an dem Kraftfahrzeugbauteil ausgebildet ist, dass seine Kapazität maßgeblich von dem Zustand des Kraftfahrzeugbauteils abhängig. Beispielsweise ändert sich die Kapazität des Kondensators bei einer Verformung des Kraftfahrzeugbauteils und/oder in Abhängigkeit von der Feuchtigkeit des Kraftfahrzeugbauteils.
  • Vorzugsweise ist der Kondensator derart angeordnet und/oder ausgebildet, dass sich bei einer Verformung des Kraftfahrzeugbauteils ein Abstand zwischen zwei Elektroden beziehungsweise Platten des Kondensators ändert, welche von dem elektrischen Leiter ausgebildet sind. Aufgrund der Abstandsänderung der Elektroden ändert sich auch die Kapazität des Kondensators, sodass aus der Kapazität auf die Verformung beziehungsweise ein Ausmaß der Verformung geschlossen werden kann. Zusätzlich oder alternativ ist der Kondensator derart angeordnet und/oder ausgebildet, dass die Feuchtigkeit des Kraftfahrzeugbauteils eine Dielektrizitätszahl des zwischen den Elektroden beziehungsweise Platten vorliegenden Dielektrikums des Kondensators beeinflusst. Entsprechend ändert sich die Kapazität des Kondensators mit der Feuchtigkeit des Kraftfahrzeugbauteils, sodass anhand der Kapazität die Feuchtigkeit ermittelt werden kann.
  • Die beschriebene Vorgehensweise ermöglicht ein einfaches und kontaktloses Ermitteln des Zustands des Kraftfahrzeugbauteils. Zudem ist der Sensor in Form des Schwingkreises kostengünstig herstellbar, weil er beispielsweise lediglich aus einer leitfähigen Farbe oder einem leitfähigen Lack besteht, welche beziehungsweise welcher auf das Kraftfahrzeugbauteil aufgetragen wird.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass aus der Rückantwort des Schwingkreises eine elektrische Kapazität des Kondensators bestimmt und aus der Kapazität auf den Zustand des Kraftfahrzeugbauteils geschlossen wird. Hierauf wurde vorstehend bereits hingewiesen. Die elektrische Kapazität des Kondensators hängt maßgeblich von dem Zustand des Kraftfahrzeugbauteils ab. Hierzu ist der Kondensator entsprechend angeordnet und/oder ausgebildet. In anderen Worten ist der Kondensator also derart angeordnet und/oder ausgebildet, dass sich seine Kapazität bei einer Veränderung des Zustands des Kraftfahrzeugbauteils ändert, sodass also die Kapazität als Funktion des Zustands vorliegt. Hierdurch ist eine genaue Ermittlung des Zustands oder zumindest das Erkennen einer Änderung des Zustands möglich.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass als Spule eine von einer Wicklung des elektrischen Leiters an dem Kraftfahrzeugbauteil ausgebildete Luftspule verwendet wird, und/oder dass der Kondensator von zwei beabstandet zueinander angeordneten Elektroden des elektrischen Leiters gebildet wird. Die Spule verfügt also über die Wicklung, welche wenigstens eine Windung aufweist. Die Wicklung wird von dem elektrischen Leiter gebildet beziehungsweise stellt einen Teil des elektrischen Leiters dar. Die Spule ist eine Luftspule, die von der Wicklung gebildet ist. Unter der Luftspule ist eine Spule zu verstehen, welche keinen Spulenkern aufweist, insbesondere keinen metallischen, beispielsweise weichmagnetischen, Spulenkern. Vielmehr ist die Spule allein von dem an dem Kraftfahrzeugbauteil angeordneten elektrischen Leiter ausgebildet.
  • Zusätzlich oder alternativ verfügt der Kondensator über die beiden Elektroden, welche beabstandet voneinander angeordnet sind. Die Elektroden werden vollständig von dem elektrischen Leiter gebildet. Die beiden Elektroden sind besonders bevorzugt ausschließlich über die Spule elektrisch aneinander angebunden, stehen also nicht unmittelbar, sondern lediglich mittelbar über die Spule konduktiv miteinander in Verbindung. Besonders bevorzugt sind die Elektroden beabstandet parallel zueinander angeordnet. Der elektrische Leiter bildet also zwei Elektroden aus, welche jeweils gerade verlaufen, insbesondere durchgehend gerade, und mit Abstand parallel zueinander verlaufen. Auch der Kondensator wird ausschließlich von dem an dem Kraftfahrzeugbauteil angeordneten elektrischen Leiter gebildet. Insgesamt liegt also eine äußerst einfache Ausgestaltung des Sensors beziehungsweise des Schwingkreises vor. Diese kann kostengünstig an dem Kraftfahrzeugbauteil ausgebildet werden.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Schwingkreis mit einer Anregungsfrequenz zum Schwingen angeregt wird und die Anregungsfrequenz derart eingestellt wird, dass in dem Schwingkreis Resonanz auftritt, wobei die Kapazität des Kondensators aus der einer Resonanzfrequenz entsprechenden Anregungsfrequenz und einer Induktivität der Spule berechnet wird. Hierzu wird vorzugsweise die weitere Spule mit dem die Anregungsfrequenz aufweisenden Wechselstrom beaufschlagt, sodass eine entsprechende Schwingung in dem Schwingkreis auftritt.
  • Die Anregungsfrequenz wird von der Auswerteeinrichtung angepasst, bis festgestellt wird, dass die Resonanz vorliegt. Beispielsweise wird die Anregungsfrequenz hierbei derart angepasst, dass der in der weiteren Spule fließende Strom eine minimale Stromstärke aufweist. Die Anregungsfrequenz wird also bevorzugt verändert, bis die minimale Stromstärke in der weiteren Spule festgestellt wird.
  • Tritt in dem Schwingkreis die Resonanz auf, so entspricht die Anregungsfrequenz der Resonanzfrequenz des Schwingkreises. Aus der Resonanzfrequenz kann zusammen mit der Induktivität der Spule die Kapazität des Kondensators berechnet werden, nämlich anhand der Beziehung fo = 1 / (2π (LC)1/2), wobei f0 die Resonanzfrequenz, L die Induktivität und C die Kapazität bezeichnet. Durch Umstellen der Beziehung wird der Zusammenhang C = 1 / ((2π·f0)2·L) erhalten.
  • Entsprechend ist bei dem Vorliegen der Resonanz in dem Schwingkreis unmittelbar die Kapazität des Kondensators bekannt, aus welcher schlussendlich auf den Zustand des Kraftfahrzeugbauteils geschlossen werden kann. Die beschriebene Vorgehensweise ist schaltungstechnisch einfach umsetzbar und ermöglicht die Ermittlung der Kapazität des Kondensators mit hoher Genauigkeit.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass als Zustand des Kraftfahrzeugbauteils eine Feuchtigkeit und/oder eine Dehnung verwendet wird. Mithilfe des beschriebenen Verfahrens können also ein Wassereintritt und/oder ein Wasseraustritt sowie - zusätzlich oder alternativ - die Verformung des Kraftfahrzeugbauteils auf einfache Art und Weise festgestellt werden. Wird die Feuchtigkeit als Zustand des Kraftfahrzeugbauteils verwendet, soll also aus der Kapazität des Kondensators die Feuchtigkeit ermittelt werden, so ist es hinreichend, einen Kondensator dort anzuordnen, wo auf das Vorliegen der Feuchtigkeit geprüft werden soll.
  • Soll hingegen die Dehnung ermittelt werden, so ist es vorteilhaft, wenn der Schwingkreis mehrere Kondensatoren aufweist oder der Kondensator über mehrere Teilkondensatoren verfügt, die in dem Schwingkreis angeordnet sind. Die mehreren Kondensatoren beziehungsweise die Teilkondensatoren sind unterschiedlich ausgerichtet, beispielsweise schließen ihre Elektroden Winkel miteinander ein, welche größer als 0° und kleiner als 180° sind.
  • Bevorzugt liegen wenigstens zwei Teilkondensatoren vor, deren Elektroden senkrecht aufeinander stehen, also ein Kreuz- beziehungsweise Karomuster miteinander bilden. Auch kann es vorgesehen sein, dass drei Teilkondensatoren Bestandteil des Kondensators und mithin des Schwingkreises sind, welche jeweils um 60° gegeneinander angewinkelt sind. Hierdurch ist eine Verformung des Kraftfahrzeugbauteils äußerst zuverlässig feststellbar, insbesondere kann die Verformung beziehungsweise Dehnung nach ihrer Richtung aufgelöst sein.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug zur Durchführung des Verfahrens gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung, wobei das Kraftfahrzeug dazu vorgesehen und ausgebildet ist, zumindest zeitweise eine Bauteildiagnose eines Kraftfahrzeugbauteils des Kraftfahrzeugs durchzuführen. Dabei ist vorgesehen, dass das Kraftfahrzeug eine Auswerteeinrichtung aufweist, die dazu vorgesehen und ausgebildet ist, für die Bauteildiagnose einen mittels eines elektrischen Leiters an dem Kraftfahrzeugbauteil ausgebildeten, eine Spule und einen Kondensator aufweisenden Schwingkreis über eine induktive Kopplung zum Schwingen anzuregen und aus einer Rückantwort des Schwingkreises auf einen Zustand des Kraftfahrzeugbauteils zu schließen.
  • Auf die Vorteile einer derartigen Ausgestaltung des Kraftfahrzeugs beziehungsweise einer derartigen Vorgehensweise wurde bereits hingewiesen. Sowohl das Kraftfahrzeug als auch das Verfahren zu seinem Betreiben können gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der elektrische Leiter aus einem auf das Kraftfahrzeugbauteil aufgetragenen leitfähigen Lack oder aus einem in das Kraftfahrzeugbauteil eingebrachten Draht besteht. Der leitfähige Lack enthält beispielsweise zur Herstellung der Leitfähigkeit Metallpartikel und/oder Kohlenstoffpartikel oder dergleichen. Der Lack ist zur Herstellung des elektrischen Leiters auf das Kraftfahrzeugbauteil aufgetragen. Er kann eine Außenschicht des Kraftfahrzeugbauteils darstellen, also das Kraftfahrzeugbauteil nach außen abschließen. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der Lack unter einer Deckschicht vorliegt, welche nach dem Lack auf das Kraftfahrzeugbauteil aufgebracht ist. In diesem Fall stellt die Deckschicht die Außenschicht dar.
  • Alternativ liegt der elektrische Leiter in Form des Drahts vor. Auch dieser kann grundsätzlich auf das Kraftfahrzeugbauteil aufgebracht sein, also auf einer Oberfläche des Kraftfahrzeugbauteils vorliegen. Besonders bevorzugt ist der Draht jedoch in das Kraftfahrzeugbauteil eingebracht, liegt also in dem Kraftfahrzeugbauteil vor. Besteht das Kraftfahrzeugbauteil aus einem Faserverbundwerkstoff, so kann der Draht als Bestandteil der Fasern vorliegen, welche in einer Matrix des Faserverbundwerkstoffs eingebettet sind. Beispielsweise wird der Draht hierbei in die Fasern des Faserverbundwerkstoffs eingeflochten. Dies ermöglicht eine besonders schnelle und einfache Herstellung des Sensors.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der elektrische Leiter auf einen Träger aufgebracht und gemeinsam mit dem Träger in das Kraftfahrzeugbauteil einlaminiert ist. Als Träger dient beispielsweise eine Folie, ein Blatt oder ein Blech. Die Folie oder das Blatt bestehen beispielsweise aus Papier, Kunststoff oder dergleichen. Das Blech ist insbesondere ein Metallblech, beispielsweise ein Aluminiumblech. Der elektrische Leiter wird nun zunächst auf dem Träger ausgebildet. Anschließend wird der Träger in das Kraftfahrzeugbauteil einlaminiert, sodass nachfolgend auch der elektrische Leiter in dem Kraftfahrzeugbauteil aufgenommen ist. Hierdurch wird eine besonders hohe Robustheit des Sensors gegenüber äußeren Einflüssen erzielt.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Kondensator von zwei beabstandet zueinander angeordneten Elektroden des elektrischen Leiters gebildet ist. Hierauf wurde vorstehend bereits hingewiesen. Die Elektroden sind zwei Abschnitte des elektrischen Leiters, welche jeweils gerade verlaufen, insbesondere jeweils durchgehend. Die Elektroden verlaufen bevorzugt parallel zueinander, weisen also einen durchgehend gleichen Abstand zueinander auf. Hierdurch sind eine besonders einfache Herstellung des Kondensators und eine hohe Messgenauigkeit realisiert.
  • Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der Kondensator mehrere elektrisch parallel oder in Reihe geschaltete Teilkondensatoren aufweist. Die Kondensatoren sind jeweils von dem elektrischen Leiter gebildet und weisen jeweils zwei beabstandet zueinander angeordnete Elektroden auf. Die Teilkondensatoren sind beispielsweise nebeneinander angeordnet, nämlich beabstandet voneinander. Zusätzlich oder alternativ können sie in unterschiedlichen Schichten übereinander angeordnet sein. In letzterem Fall sind sie bevorzugt zudem unterschiedlich ausgerichtet, um eine richtungsabhängige Ermittlung der Dehnung des Kraftfahrzeugbauteils vorzunehmen.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Kraftfahrzeugbauteil ein Unterboden oder ein Unterfahrschutz des Kraftfahrzeugs ist. Diese Elemente des Kraftfahrzeugs sind üblicherweise nur mittels einer Sichtprüfung auf Schäden untersuchbar. Eine Bauteildiagnose des Unterbodens beziehungsweise des Unterfahrschutzes während eines Betriebs des Kraftfahrzeugs ist normalerweise nicht möglich. Vielmehr muss das Kraftfahrzeug für eine solche Diagnose angehoben werden, insbesondere mittels einer Hebebühne.
  • Die beschriebene Ausgestaltung des Kraftfahrzeugs beziehungsweise das beschriebene Verfahren ermöglichen hingegen eine Diagnose des Unterbodens beziehungsweise des Unterfahrschutzes während des Betriebs des Kraftfahrzeugs, insbesondere während eines Fahrbetriebs, während sich also das Kraftfahrzeug mit einer von null verschiedenen Geschwindigkeit bewegt. Hierdurch sind Beschädigungen des Kraftfahrzeugbauteils besonders frühzeitig erkennbar, sodass eine Werkstatt aufgesucht werden kann.
  • Der Unterboden schließt beispielsweise das Kraftfahrzeug nach unten, also in Richtung eines Untergrunds, auf welchem das Kraftfahrzeug angeordnet ist, ab. Der Unterfahrschutz kann Bestandteil einer Batterie, insbesondere einer Traktionsbatterie, des Kraftfahrzeugs sein. Der Unterfahrschutz ist derart ausgestaltet, dass er eine Beschädigung der Batterie durch äußere Einflüsse unterbindet oder zumindest verringert. Insgesamt wird mit der beschriebenen Ausgestaltung des Kraftfahrzeugs eine hohe Genauigkeit bei der Ermittlung des Zustands des Kraftfahrzeugs erzielt.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt:
    • 1 eine schematische Darstellung eines Bereichs eines Kraftfahrzeugs, nämlich eines Unterfahrschutzes einer Traktionsbatterie des Kraftfahrzeugs, mit einer Auswerteeinrichtung und einem Schwingkreis, sowie
    • 2 eine schematische Darstellung der Auswerteeinrichtung und des Schwingkreises.
  • Die 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Bereichs eines Kraftfahrzeugs 1, nämlich einen Bereich einer Traktionsbatterie 2 des Kraftfahrzeugs 1. Gezeigt ist insbesondere ein Teil eines Batteriegehäuses 3 der Traktionsbatterie 2. Das Batteriegehäuse 3 weist ein oder mehrere Aufnahmefächer 4 für Zellmodule der Traktionsbatterie 2 auf. Jedes Zellmodul umfasst eine oder mehrere Batteriezellen, welche zur Zwischenspeicherung von elektrischer Energie vorgesehen und ausgebildet sind. Jedes Aufnahmefach 4 ist nach unten von einem Boden 5 des Batteriegehäuses 3 begrenzt.
  • In dem Boden 5 sind Kühlmittelkanäle 6 ausgebildet, welche hier lediglich exemplarisch gekennzeichnet sind. Die Kühlmittelkanäle 6 werden während eines Betriebs des Kraftfahrzeugs 1 zumindest zeitweise von einem Kühlmittel durchströmt, um die in dem Batteriegehäuse 3 angeordneten Zellmodule beziehungsweise Batteriezellen zu kühlen. Zusätzlich weist das Batteriegehäuse 3 einen Unterfahrschutz 7 auf, welcher den Boden 5 und insbesondere die Kühlmittelkanäle 6 vor äußeren Einflüssen schützt. Der Unterfahrschutz 7 verhindert oder verringert zumindest Beschädigungen, welche durch äußere Einflüsse hervorgerufen werden könnten.
  • Die Traktionsbatterie 2 stellt ein Kraftfahrzeugbauteil des Kraftfahrzeugs 1 dar. Um eine Bauteildiagnose der Traktionsbatterie 2 zu ermöglichen, liegen eine Auswerteeinrichtung 8 sowie ein Schwingkreis 9 vor. Der Schwingkreis 9 umfasst eine Spule 10 sowie einen Kondensator 11, die von einem elektrischen Leiter 12 gebildet sind. Der Leiter 12 liegt beispielsweise in Form einer Lackspur aus leitfähigem Lack oder dergleichen vor. Die Auswerteeinrichtung 8 ist an eine weitere Spule 13 elektrisch angeschlossen. Die Spule 10 und die weitere Spule 13 sind induktiv miteinander gekoppelt.
  • Es ist nun vorgesehen, den Schwingkreis 9 mittels der Auswerteeinrichtung 8 zum Schwingen anzuregen. Hierzu beaufschlagt die Auswerteeinrichtung 8 die weitere Spule 13 mit einem Wechselstrom mit einer bestimmten Anregungsfrequenz. Aufgrund der induktiven Kopplung der Spulen 10 und 13 stellt sich eine Schwingung des Schwingkreises 9 ein. Anschließend wird aus einer Rückantwort des Schwingkreises 9 auf einen Zustand der Traktionsbatterie 2 geschlossen.
  • Die 2 zeigt eine schematische Darstellung der Auswerteeinrichtung 8 sowie des Schwingkreises 9. Es ist erkennbar, dass der Kondensator 11 zwei Elektroden 14 aufweist, welche parallel beabstandet zueinander ausgebildet sind, nämlich von dem Leiter 12. Auch die Spule 10 ist von dem Leiter 12 ausgebildet. Der Kondensator 11 ist hierbei derart angeordnet und/oder ausgebildet, dass seine Kapazität einen Hinweis auf den Zustand des Kraftfahrzeugbauteils beziehungsweise der Traktionsbatterie 2 gibt.
  • In der hier gezeigten Darstellung ist der Kondensator 11 derart ausgebildet, dass seine Kapazität von einer Feuchtigkeit der Traktionsbatterie 2 beeinflusst wird, welche durch einen Wassertropfen 15 angedeutet ist. Aus einer Rückantwort des sich in Schwingung befindenden Schwingkreises 9 berechnet die Auswerteeinrichtung 8 die elektrische Kapazität des Kondensators 9 aus der Anregungsfrequenz sowie der bekannten Induktivität der Spule 13. Aus der Kapazität kann anschließend auf den Zustand der Traktionsbatterie 2 geschlossen werden.
  • Beispielsweise ist es vorgesehen, bei einem auf eine Beschädigung und/oder übermäßige Feuchtigkeit hinweisenden Zustand der Traktionsbatterie 2 einen Warnhinweis an einen Benutzer des Kraftfahrzeugs 1 auszugeben, bevorzugt über einen Bildschirm des Kraftfahrzeugs 1. Der Hinweis ist derart ausgestaltet, dass er den Benutzer des Kraftfahrzeugs 1 zu einem Werkstattbesuch auffordert.
  • Beispielsweise wird auf einen Fehler des Kraftfahrzeugbauteils beziehungsweise der Traktionsbatterie 2 und/oder auf eine unzulässige Feuchtigkeit erkannt, sobald die Kapazität des Kondensators außerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt. Die beschriebene Ausgestaltung des Kraftfahrzeugs 1 beziehungsweise die beschriebene Vorgehensweise ermöglich ein besonders einfaches und zuverlässiges Feststellen des Zustands des Kraftfahrzeugbauteils.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Kraftfahrzeug
    2
    Traktionsbatterie
    3
    Batteriegehäuse
    4
    Aufnahmefach
    5
    Boden
    6
    Kühlmittelkanal
    7
    Unterfahrschutz
    8
    Auswerteeinrichtung
    9
    Schwingkreis
    10
    Spule
    11
    Kondensator
    12
    Leiter
    13
    Spule
    14
    Elektrode
    15
    Wassertropfen
  • 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
    • DE 102018200910 A1 [0002]
    • DE 102012207999 A1 [0003]

Claims (10)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs (1), wobei zumindest zeitweise eine Bauteildiagnose eines Kraftfahrzeugbauteils des Kraftfahrzeugs (1) durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass für die Bauteildiagnose eine Auswerteeinrichtung (8) einen mittels eines elektrischen Leiters (12) an dem Kraftfahrzeugbauteil ausgebildeten, eine Spule (10) und einen Kondensator (11) aufweisenden Schwingkreis (9) über eine induktive Kopplung zum Schwingen anregt und aus einer Rückantwort des Schwingkreises (9) auf einen Zustand des Kraftfahrzeugbauteils schließt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Rückantwort des Schwingkreises (9) eine elektrische Kapazität des Kondensators (11) bestimmt und aus der Kapazität auf den Zustand des Kraftfahrzeugbauteils geschlossen wird.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Spule (10) eine von einer Wicklung des elektrischen Leiters (12) an dem Kraftfahrzeugbauteil ausgebildete Luftspule verwendet wird, und/oder dass der Kondensator (11) von zwei beabstandet zueinander angeordneten Elektroden (14) des elektrischen Leiters (12) gebildet wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingkreis (9) mit einer Anregungsfrequenz zum Schwingen angeregt wird und die Anregungsfrequenz derart eingestellt wird, dass in dem Schwingkreis (9) Resonanz auftritt, wobei die Kapazität des Kondensators (11) aus der einer Resonanzfrequenz entsprechenden Anregungsfrequenz und einer Induktivität der Spule (13) berechnet wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Zustand des Kraftfahrzeugbauteils eine Feuchtigkeit und/oder eine Dehnung verwendet wird.
  6. Kraftfahrzeug (1), insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, das dazu vorgesehen und ausgebildet ist, zumindest zeitweise eine Bauteildiagnose eines Kraftfahrzeugbauteils des Kraftfahrzeugs (1) durchzuführen, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug (1) eine Auswerteeinrichtung (8) aufweist, die dazu vorgesehen und ausgebildet ist, für die Bauteildiagnose einen mittels eines elektrischen Leiters (12) an dem Kraftfahrzeugbauteil ausgebildeten, eine Spule (10) und einen Kondensator (11) aufweisenden Schwingkreis (9) über eine induktive Kopplung zum Schwingen anzuregen und aus einer Rückantwort des Schwingkreises (9) auf einen Zustand des Kraftfahrzeugbauteils zu schließen.
  7. Kraftfahrzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Leiter (12) aus einem auf das Kraftfahrzeugbauteil aufgetragenen leitfähigen Lack oder aus einem in das Kraftfahrzeugbauteil eingebrachten Draht besteht.
  8. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Leiter (12) auf einen Träger aufgebracht und gemeinsam mit dem Träger in das Kraftfahrzeugbauteil einlaminiert ist.
  9. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator (11) von zwei beabstandet zueinander angeordneten Elektroden (14) des elektrischen Leiters (12) gebildet ist.
  10. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeugbauteil ein Unterboden oder ein Unterfahrschutz (7) des Kraftfahrzeugs (1) ist.
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