DE102020113082A1 - Vorrichtung und Verfahren für eine an einem Unterboden eines Fahrzeugs angeordnete Batterie - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren für eine an einem Unterboden eines Fahrzeugs angeordnete Batterie Download PDF

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Abstract

Verfahren und Vorrichtung (100) für eine an einem Unterboden eines Fahrzeugs angeordnete Batterie (102), wobei die Vorrichtung (100) ein Luftkissen (106) und wenigstens einen Luftdrucksensor (110) umfasst, wobei das Luftkissen (106) an einer Seite der Batterie (102) anordenbar ist, die einer Fahrbahn (206) zugewandt ist, auf der das Fahrzeug bewegbar ist, wobei der wenigstens eine Luftdrucksensor (110) ausgebildet ist, einen Luftdruck im Luftkissen (106) zu erfassen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren für eine an einem Unterboden eines Fahrzeugs angeordnete Batterie.
  • Eine Traktionsbatterie, die an einem Unterboden eines Fahrzeugs angeordnet ist, kann durch Umwelteinflüsse beschädigt werden. Für einen sicheren Betrieb des Fahrzeugs ist es erforderlich, Beschädigungen der Traktionsbatterie zu vermeiden oder zu erkennen.
  • Die DE 10 2010 050 826 A1 offenbart ein Elektrofahrzeug mit einer Unterbodenbatterie, wobei die Unterbodenbatterie zwischen zwei Längsschwellern angeordnet ist, wobei im Bereich der Längsschweller jeweils ein Airbag-Modul angeordnet ist, welches bei einem Seitencrash auslöst und die Unterbodenbatterie vor Beschädigungen schützt.
  • Die DE 10 2017 220 724 A1 offenbart ein Elektrofahrzeug mit einer im Heckbereich angeordneten Batterie, wobei an der Batterie ein aufblasbares Prallkissen angeordnet ist, welches die Batterie bei einem Auffahrunfall schützt.
  • Die DE 10 2018 004 750 A1 offenbart eine Ladeeinrichtung zum induktiven Aufladen einer Batterie eines Elektrofahrzeugs, wobei beim Aufladen der Batterie eine Ladeplatte unter dem Elektrofahrzeug angeordnet ist, und wobei am Unterboden des Elektrofahrzeugs oder an der Ladeplatte ein ausblasbares Luftkissen vorgesehen ist.
  • Die US 2011/250477 A1 offenbart ein Elektrofahrzeug mit einer Unterbodenbatterie, wobei mehrere Airbag-Module vorgesehen sind, welche unter vordefinierten Bedingungen auslösen und die Unterbodenbatterie vor Beschädigungen schützen.
  • Wünschenswert ist es die Sicherheit des Fahrzeugs weiter zu verbessern.
  • Dies wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche erreicht.
  • Eine Vorrichtung für eine an einem Unterboden eines Fahrzeugs angeordnete Batterie, sieht vor, dass die Vorrichtung ein Luftkissen und wenigstens einen Luftdrucksensor umfasst, wobei das Luftkissen an einer Seite der Batterie anordenbar ist, die einer Fahrbahn zugewandt ist, auf der das Fahrzeug bewegbar ist, wobei der wenigstens eine Luftdrucksensor ausgebildet ist, einen Luftdruck im Luftkissen zu erfassen. Betrachtet wird eine Traktionsbatterie für ein Elektrofahrzeug, wobei die Traktionsbatterie am Unterboden des Elektrofahrzeugs angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist an der der Fahrbahn zugewandten Seite der Traktionsbatterie ein Luftkissen angeordnet, wobei der Luftdruck des Luftkissens durch mindestens einen Sensor überwachbar ist. Dadurch wird ein Eindringen eines Gegenstandes in das Luftkissen ausgehend von der Fahrbahn detektierbar. Dies kann ein Hinweis darauf sein, dass der Gegenstand möglicherweise auch die Batterie selbst beschädigt hat.
  • Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung eine Überwachungseinrichtung, die ausgebildet ist, abhängig vom Luftdruck, den der wenigstens eine Luftdrucksensor erfasst, ein Eindringen eines Gegenstandes ausgehend von der Fahrbahn zu erkennen. Das Eindringen eines Gegenstandes ausgehend von der Fahrbahn wird dadurch in einem Steuergerät, z.B. einem Airbag-Steuergerät oder Batteriesteuergerät, detektierbar, das die Überwachungseinrichtung implementiert.
  • Die Überwachungseinrichtung kann ausgebildet sein, das Eindringen des Gegenstandes ausgehend von der Fahrbahn zu erkennen, wenn eine Luftdruckänderung in einer Zeitperiode einen Schwellwert überschreitet. Dies ermöglicht eine Lastfalldifferenzierung durch Algorithmen im Steuergerät.
  • Vorzugsweise ist auf der der Fahrbahn zugewandten Seite des Luftkissens eine Unterbodenplatte des Fahrzeugs angeordnet. Diese bietet einen zusätzlichen Schutz vor lokaler Intrusion.
  • Auf einer der Fahrbahn abgewandten Seite des Luftkissens kann wenigstens eine Kühleinrichtung für wenigstens ein Batteriemodul des Fahrzeugs angeordnet sein. Dadurch ist eine mögliche Beschädigung der Kühleinrichtung durch den Gegenstand erkennbar.
  • Auf einer der Fahrbahn abgewandten Seite des Luftkissens kann wenigstens ein Batteriemodul des Fahrzeugs angeordnet sein. Dies ermöglicht einen Einsatz des Luftkissens bei einem modularen Batterieaufbau.
  • Es kann vorgesehen sein, dass ein erster Luftdrucksensor zum Erfassen eines ersten Luftdrucks in einem ersten Bereich des Luftkissens angeordnet ist und ein zweiter Luftdrucksensor zum Erfassen eines zweiten Luftdrucks in einem vom ersten Bereich des Luftkissens beabstandeten zweiten Bereich des Luftkissens angeordnet ist, wobei die Überwachungseinrichtung ausgebildet ist, ein Eindringen eines Gegenstands in das Luftkissen abhängig vom ersten Luftdruck und vom zweiten Luftdruck zu erkennen, insbesondere wenn eine Differenz zwischen dem ersten Luftdruck und dem zweiten Luftdruck einen Differenzschwellwert überschreitet.
  • Die Vorrichtung kann einen Blasebalg umfassen, der ausgebildet ist, das Luftkissen mit Luft insbesondere bis zu einem vorgegebenen oder vorgebbaren Luftdruck aufzublasen. Der Schwellwert oder der Differenzschwellwert kann diesem Luftdruck entsprechen, vorzugsweise abzüglich einer Toleranz.
  • In einem Aspekt ist ein Fahrzeug vorgesehen, dass die Batterie und die Vorrichtung umfasst.
  • Das Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs sieht vor, dass für eine an einem Unterboden eines Fahrzeugs angeordnete Batterie mit wenigstens einem Luftdrucksensor ein Luftdruck in einem Luftkissen erfasst wird, wobei das Luftkissen an einer Seite der Batterie angeordnet ist, die einer Fahrbahn zugewandt ist, auf der das Fahrzeug bewegbar ist, wobei abhängig vom Luftdruck, den der wenigstens eine Luftdrucksensor erfasst, ein Eindringen eines Gegenstandes ausgehend von der Fahrbahn erkannt wird, und wobei wenigstens ein Sollwert zum Betreiben des Fahrzeugs abhängig davon bestimmt wird, ob das Eindringen des Gegenstandes erkannt wird oder nicht.
  • Vorzugsweise wird das Eindringen des Gegenstandes ausgehend von der Fahrbahn erkannt, wenn eine Luftdruckänderung in einer Zeitperiode einen Schwellwert überschreitet. Damit wird ein Druckabfall, der durch das Eindringen eines Gegenstands verursacht ist, zuverlässig erkannt.
  • Vorzugweise wird ein erster Luftdruck von einem ersten Luftdrucksensor in einem ersten Bereich des Luftkissens erfasst und ein zweiter Luftdruck von einem zweiten Luftdrucksensor in einem vom ersten Bereich des Luftkissens beabstandeten zweiten Bereich des Luftkissens erfasst, wobei ein Eindringen eines Gegenstands in das Luftkissen abhängig vom ersten Luftdruck und vom zweiten Luftdruck erkannt wird, insbesondere wenn eine Differenz zwischen dem ersten Luftdruck und dem zweiten Luftdruck einen Differenzschwellwert überschreitet. Die ist eine besonders effektive Überwachung.
  • Vorzugsweise wird ein Blasebalg angesteuert, wobei das Luftkissen mit Luft insbesondere bis zu einem vorgegebenen oder vorgebbaren Luftdruck aufgeblasen wird. Damit ist das System variabel einsetzbar.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt
    • 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung,
    • 2 eine Detailansicht,
    • 3 Schritte in einem Verfahren.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 100 für eine an einem Unterboden eines Fahrzeugs angeordnete Batterie 102 mit einer optionalen Kühleinrichtung 104. Im Beispiel umfasst die Batterie 102 mehrere Batteriemodule, von denen ein erstes Batteriemodul 102a, ein zweites Batteriemodule 102b und ein drittes Batteriemodul 102c dargestellt ist. Die wenigstens eine Kühleinrichtung 104 umfasst im Bereich des ersten Batteriemodul 102a eine erste Kühleinrichtung 104a, im Bereich des zweiten Batteriemoduls 102b eine zweite Kühleinrichtung 104b und im Bereich des dritten Batteriemoduls 102c eine dritte Kühleinrichtung 104c.
  • Die Vorrichtung 100 umfasst ein Luftkissen 106. Das Luftkissen 106 ist im Beispiel an einer Seite der Batterie 102 angeordnet, die einer Fahrbahn zugewandt ist, auf der das Fahrzeug bewegbar ist. Die Batteriemodule 102a, 102b, 102c sind im Beispiel im Fahrzeug auf einer der Fahrbahn abgewandten Seite des Luftkissens 106 angeordnet. Auf der der Fahrbahn abgewandten Seite des Luftkissen 106 kann die wenigstens eine Kühleinrichtung 104 angeordnet sein. Im Beispiel sind die erste Kühleinrichtung 104a, die zweite Kühleinrichtung 104b und die dritte Kühleinrichtung 104c zwischen dem jeweiligen Batteriemodul 102a, 102b, 102c und dem Luftkissen angeordnet. Im Beispiel ist auf der der Fahrbahn zugewandten Seite des Luftkissen 106 eine Unterbodenplatte 108 des Fahrzeugs angeordnet.
  • Die Vorrichtung 100 umfasst wenigstens einen Luftdrucksensor 110. Der wenigstens eine Luftdrucksensor 110 ist ausgebildet, einen Luftdruck im Luftkissen 106 zu erfassen. In 1 sind zwei Luftdrucksensoren 110 dargestellt, die voneinander beabstandet angeordnet sind.
  • Die Vorrichtung 100 umfasst eine Überwachungseinrichtung 112, die ausgebildet ist, abhängig vom Luftdruck, den der wenigstens eine Luftdrucksensor 110 erfasst, das Eindringen eines Gegenstandes ausgehend von der Fahrbahn zu erkennen.
  • Die Vorrichtung 100 kann einen Blasebalg 114 umfassen, der ausgebildet ist, das Luftkissen 106 mit Luft insbesondere bis zu einem vorgegebenen oder vorgebbaren Luftdruck aufzublasen.
  • Die Überwachungseinrichtung 112 kann ausgebildet sein, den Blasebalg 114 anzusteuern, beispielsweise um diesen auf den vorgegebenen Luftdruck aufzublasen. Das Luftkissen 106 und/oder der Blasebalg 114 kann aus Polypropylen oder Gummi gefertigt sein.
  • In 2 ist eine Detailansicht der Vorrichtung 100 dargestellt, mit der ein Eindringen eines Gegenstandes 202 erkennbar ist. Zwischen dem ersten Batteriemodul 102a und dem zweiten Batteriemodul 102b und zwischen dem zweiten Batteriemodul 102b und dem dritten Batteriemodul 102c ist je ein Unterbodenschweller 204 angeordnet. Die Überwachungseinrichtung 112 ist in einem Beispiel ausgebildet, ein Eindringen eines Gegenstandes 202 insbesondere zwischen den Unterbodenschwellern 204 ausgehend von der Fahrbahn 206 zu erkennen.
  • Die Überwachungseinrichtung 112 ist im Beispiel ausgebildet, das Eindringen des Gegenstandes 202 ausgehend von der Fahrbahn 206 zu erkennen, wenn eine Luftdruckänderung in einer Zeitperiode einen Schwellwert überschreitet. Die Überwachungseinrichtung 112 ist im Beispiel dazu ausgebildet, die Luftdruckänderung aus zwei Luftdruckmesswerten zu bestimmen, die von einem der Luftdrucksensoren 110 zu unterschiedlichen Zeiten erfasst werden.
  • In einem Aspekt ist vorgesehen, dass ein erster Luftdrucksensor 110 zum Erfassen eines ersten Luftdrucks in einem ersten Bereich des Luftkissens 106 angeordnet ist und ein zweiter Luftdrucksensor 110 zum Erfassen eines zweiten Luftdrucks in einem vom ersten Bereich des Luftkissens 106 beabstandeten zweiten Bereich des Luftkissens 106 angeordnet ist.
  • Die Überwachungseinrichtung 112 ist in diesem Aspekt ausgebildet, ein Eindringen des Gegenstands 202 in das Luftkissen 106 abhängig vom ersten Luftdruck und vom zweiten Luftdruck zu erkennen. Die Überwachungseinrichtung ist vorzugsweise ausgebildet, ein Eindringen zu erkennen wenn eine Differenz zwischen dem ersten Luftdruck und dem zweiten Luftdruck einen Differenzschwellwert überschreitet.
  • Ein Fahrzeug kann die Batterie 102 und die Vorrichtung 100 umfassen.
  • Ein Verfahren zum Betreiben des Fahrzeugs ist in 3 dargestellt.
  • In einem Schritt 302 wir der Blasebalg 114 angesteuert, wobei das Luftkissen 106 mit Luft insbesondere bis zu einem vorgegebenen oder vorgebbaren Luftdruck aufgeblasen wird.
  • In einem Schritt 304 wird der Luftdruck im Luftkissen 106 erfasst.
  • In einem Aspekt wird der erste Luftdruck vom ersten Luftdrucksensor 110 erfasst und der zweite Luftdruck vom zweiten Luftdrucksensor 110 erfasst. Die Luftdrucksensoren sind im Beispiel in voneinander beabstandeten Bereichen angeordnet.
  • Das Luftkissen 106 ist an der Seite der Batterie 102 angeordnet, die der Fahrbahn 206 zugewandt ist, auf sich das Fahrzeug befindet.
  • In einem Schritt 306 wird abhängig vom Luftdruck, den der wenigstens eine Luftdrucksensor 110 erfasst, ein Eindringen eines Gegenstandes 202 ausgehend von der Fahrbahn 206 erkannt.
  • In einem Aspekt wird das Eindringen des Gegenstandes 202 ausgehend von der Fahrbahn 206 erkannt, wenn die Luftdruckänderung in der Zeitperiode den Schwellwert überschreitet.
  • In einem anderen Aspekt wird das Eindringen des Gegenstands 202 in das Luftkissen 106 abhängig vom ersten Luftdruck und vom zweiten Luftdruck erkannt. Das Eindringen wird im Beispiel erkannt, wenn die Differenz zwischen dem ersten Luftdruck und dem zweiten Luftdruck den Differenzschwellwert überschreitet.
  • In einem Schritt 308 wird wenigstens ein Sollwert zum Betreiben des Fahrzeugs abhängig davon bestimmt, ob das Eindringen des Gegenstandes 202 erkannt wird oder nicht. Der Sollwert kann eine Ansteuerung einer Multifunktionsanzeige des Fahrzeugs zur Information an einen Fahrer auslösen oder einen Betrieb des Fahrzeugs direkt beeinflussen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102010050826 A1 [0003]
    • DE 102017220724 A1 [0004]
    • DE 102018004750 A1 [0005]
    • US 2011250477 A1 [0006]

Claims (13)

  1. Vorrichtung (100) für eine an einem Unterboden eines Fahrzeugs angeordnete Batterie (102), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (100) ein Luftkissen (106) und wenigstens einen Luftdrucksensor (110) umfasst, wobei das Luftkissen (106) an einer Seite der Batterie (102) anordenbar ist, die einer Fahrbahn (206) zugewandt ist, auf der das Fahrzeug bewegbar ist, wobei der wenigstens eine Luftdrucksensor (110) ausgebildet ist, einen Luftdruck im Luftkissen (106) zu erfassen.
  2. Vorrichtung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (100) eine Überwachungseinrichtung (112) umfasst, die ausgebildet ist, abhängig vom Luftdruck, den der wenigstens eine Luftdrucksensor (110) erfasst, ein Eindringen eines Gegenstandes (202) ausgehend von der Fahrbahn (206) zu erkennen.
  3. Vorrichtung (100) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinrichtung (112) ausgebildet ist, das Eindringen des Gegenstandes (202) ausgehend von der Fahrbahn (206) zu erkennen, wenn eine Luftdruckänderung in einer Zeitperiode einen Schwellwert überschreitet.
  4. Vorrichtung (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der der Fahrbahn (206) zugewandten Seite des Luftkissens (106) eine Unterbodenplatte des Fahrzeugs angeordnet ist.
  5. Vorrichtung (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer der Fahrbahn (206) abgewandten Seite des Luftkissens (106) wenigstens eine Kühleinrichtung (104a, 104b, 104c) für wenigstens ein Batteriemodul (102a, 102b, 102c) des Fahrzeugs angeordnet ist.
  6. Vorrichtung (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer der Fahrbahn (206) abgewandten Seite des Luftkissens (106) wenigstens ein Batteriemodul (102a, 102b, 102c) des Fahrzeugs angeordnet ist.
  7. Vorrichtung (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Luftdrucksensor (110) zum Erfassen eines ersten Luftdrucks in einem ersten Bereich des Luftkissens (106) angeordnet ist und ein zweiter Luftdrucksensor (110) zum Erfassen eines zweiten Luftdrucks in einem vom ersten Bereich des Luftkissens (106) beabstandeten zweiten Bereich des Luftkissens (106) angeordnet ist, wobei die Überwachungseinrichtung (112) ausgebildet ist, ein Eindringen eines Gegenstands (202) in das Luftkissen (106) abhängig vom ersten Luftdruck und vom zweiten Luftdruck zu erkennen, insbesondere wenn eine Differenz zwischen dem ersten Luftdruck und dem zweiten Luftdruck einen Differenzschwellwert überschreitet.
  8. Vorrichtung (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (100) einen Blasebalg (114) umfasst, der ausgebildet ist, das Luftkissen (106) mit Luft insbesondere bis zu einem vorgegebenen oder vorgebbaren Luftdruck aufzublasen.
  9. Fahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug eine Batterie (102) und eine Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 umfasst.
  10. Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass für eine an einem Unterboden eines Fahrzeugs angeordnete Batterie (102) mit wenigstens einem Luftdrucksensor (110) ein Luftdruck in einem Luftkissen (106) erfasst wird (304), wobei das Luftkissen (106) an einer Seite der Batterie (102) angeordnet ist, die einer Fahrbahn (206) zugewandt ist, auf der das Fahrzeug bewegbar ist, wobei abhängig vom Luftdruck, den der wenigstens eine Luftdrucksensor (110) erfasst, ein Eindringen eines Gegenstandes (202) ausgehend von der Fahrbahn (206) erkannt wird (306), und wobei wenigstens ein Sollwert zum Betreiben des Fahrzeugs abhängig davon bestimmt wird, ob das Eindringen des Gegenstandes (202) erkannt wird oder nicht (308).
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Eindringen des Gegenstandes (202) ausgehend von der Fahrbahn (206) erkannt wird (306), wenn eine Luftdruckänderung in einer Zeitperiode einen Schwellwert überschreitet.
  12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Luftdruck von einem ersten Luftdrucksensor (110) in einem ersten Bereich des Luftkissens (106) erfasst wird (304) und ein zweiter Luftdruck von einem zweiten Luftdrucksensor (110) in einem vom ersten Bereich des Luftkissens (106) beabstandeten zweiten Bereich des Luftkissens (106) erfasst wird (304), wobei ein Eindringen eines Gegenstands (202) in das Luftkissen (106) abhängig vom ersten Luftdruck und vom zweiten Luftdruck erkannt wird (306), insbesondere wenn eine Differenz zwischen dem ersten Luftdruck und dem zweiten Luftdruck einen Differenzschwellwert überschreitet.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Blasebalg (114) angesteuert wird, wobei das Luftkissen (106) mit Luft insbesondere bis zu einem vorgegebenen oder vorgebbaren Luftdruck aufgeblasen wird (302).
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