DE102021109135A1 - Single-layer deformation detection device for an energy store - Google Patents

Single-layer deformation detection device for an energy store Download PDF

Info

Publication number
DE102021109135A1
DE102021109135A1 DE102021109135.7A DE102021109135A DE102021109135A1 DE 102021109135 A1 DE102021109135 A1 DE 102021109135A1 DE 102021109135 A DE102021109135 A DE 102021109135A DE 102021109135 A1 DE102021109135 A1 DE 102021109135A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
deformation
detection device
vehicle
change
strain gauge
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102021109135.7A
Other languages
German (de)
Inventor
Felix Bilger
Clemens Bergmann
Ralph Niessen
Florian Achatz
Philipp Alexander Roth
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Priority to DE102021109135.7A priority Critical patent/DE102021109135A1/en
Publication of DE102021109135A1 publication Critical patent/DE102021109135A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B60L50/64Constructional details of batteries specially adapted for electric vehicles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0046Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to electric energy storage systems, e.g. batteries or capacitors
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/0052Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes measuring forces due to impact
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/249Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders specially adapted for aircraft or vehicles, e.g. cars or trains

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Deformationsdetektionsvorrichtung und ein -verfahren für eine in eine Fahrzeugträgerstruktur eines Kraftfahrzeugs integrierte Energiespeicherbaugruppe mit einem Energiespeicher und einer Gehäusestruktur, aufweisend ein Dehnungsmesselement, das an einem äußeren Gehäusestrukturelement ausgebildet ist, und eine Auswerteeinheit, die dazu eingerichtet ist, eine Veränderung einer elektrischen Betriebskenngröße zu erfassen.The invention relates to a deformation detection device and a method for an energy storage assembly that is integrated into a vehicle support structure of a motor vehicle and has an energy storage device and a housing structure, having a strain gauge element that is formed on an outer housing structure element, and an evaluation unit that is set up to detect a change in an electrical to capture operating parameters.

Description

Die Erfindung betrifft eine Deformationsdetektionsvorrichtung für eine in eine Fahrzeugträgerstruktur eines Kraftfahrzeugs integrierte Energiespeicherbaugruppe, sowie ein Fahrzeuginformationssystem mit einer solchen Deformationsdetektionsvorrichtung. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Detektion einer Deformation einer Energiespeicherbaugruppe.The invention relates to a deformation detection device for an energy storage assembly integrated into a vehicle support structure of a motor vehicle, and to a vehicle information system with such a deformation detection device. Furthermore, the invention relates to a method for detecting a deformation of an energy storage assembly.

Für strukturintegrierte Hochvoltspeicher, eine typische Bauform einer Energiespeicherbaugruppe in einem Kraftfahrzeug, ist in Fahrzeughochrichtung der zur Verfügung stehende Bauraum stark begrenzt. Um in diesem begrenzten Bauraum eine ausreichende Menge an Energiespeicherzellen anzuordnen, ist es erforderlich, den Bauraum insbesondere in Fahrzeughochrichtung bestmöglich auszunutzen. Gleichzeitig muss aber eine ausreichende Robustheit des Hochvoltspeichers gegenüber mechanischer Beanspruchung von außen sichergestellt sein, insbesondere auch gegenüber nicht über gesamtfahrzeugbestimmte Wirkketten eingeleiteten Beanspruchungen. Dieser Zielkonflikt wird normalerweise über eine mechanische Schadenskette aufgelöst, bei der im Falle einer mechanischen Überbeanspruchung des Gesamtfahrzeugs Peripherie- und/oder Opferbauteile gezielt versagen, um durch den damit erzielten Energieabbau tragende Strukturbauteile zu schützen.For structure-integrated high-voltage storage, a typical design of an energy storage assembly in a motor vehicle, the space available in the vertical direction of the vehicle is severely limited. In order to arrange a sufficient number of energy storage cells in this limited installation space, it is necessary to make the best possible use of the installation space, particularly in the vertical direction of the vehicle. At the same time, however, sufficient robustness of the high-voltage battery must be ensured against mechanical stress from the outside, in particular against stresses that are not introduced via functional chains that are determined for the entire vehicle. This conflict of objectives is normally resolved via a chain of mechanical damage in which, in the event of mechanical overload of the entire vehicle, peripheral and/or sacrificial components fail in a targeted manner in order to protect load-bearing structural components through the energy reduction achieved.

Aus der DE 10 2018 200 919 A1 ist zudem eine Erfassungsvorrichtung zum Erfassen einer mechanischen Verformung eines Hochvoltspeichers eines Kraftfahrzeugs bekannt, umfassend: ein Sensorelement, das eine elektrische Messgröße erfasst, wobei das Sensorelement im Wesentlichen flächig ausgebildet ist und mindestens partiell 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.From the DE 10 2018 200 919 A1 a detection device for detecting a mechanical deformation of a high-voltage battery of a motor vehicle is also known, comprising: a sensor element that detects an electrical measured variable, the sensor element being essentially flat and being attached at least partially to a first component of the high-voltage battery; and an evaluation device for analyzing the electrical measured variable between the sensor element and a second component of the high-voltage battery and for outputting a corresponding warning message based on the electrical measured variable, with at least one area of the surface of the second component being electrically conductive.

Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Deformationsdetektion für eine Energiespeicherbaugruppe zu verbessern.Against this background, it is an object of the invention to improve deformation detection for an energy storage assembly.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Deformationsdetektionsvorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1, ein Fahrzeuginformationssystem mit den Merkmalen von Anspruch 9 sowie ein Verfahren zur Detektion einer Deformation einer Energiespeicherbaugruppe mit den Merkmalen von Anspruch 10. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.This object is achieved by a deformation detection device having the features of claim 1, a vehicle information system having the features of claim 9 and a method for detecting a deformation of an energy storage assembly having the features of claim 10. The dependent claims relate to advantageous developments of the invention.

Gemäß einem Aspekt wird eine Deformationsdetektionsvorrichtung für eine in eine Fahrzeugträgerstruktur eines Kraftfahrzeugs integrierte Energiespeicherbaugruppe mit einem Energiespeicher und einer Gehäusestruktur offenbart. Die Deformationsdetektionsvorrichtung weist zumindest auf:

  1. (a) eine Sensiereinrichtung mit wenigstens einem flächigen Dehnungsmesselement, das mit einem äußeren Gehäusestrukturelement der Energiespeicherbaugruppe, insbesondere bezüglich seiner gesamten flächigen Erstreckung, fest verbunden und dazu ausgebildet ist, bei einer Deformation entlang und/oder orthogonal zu seiner Erstreckungsfläche seinen elektrischen Widerstand, insbesondere messbar, zu ändern. Unter einem flächigen Dehnungsmesselement ist insbesondere ein Dehnungsmesselement zu verstehen, das sich hinsichtlich zweier Raumachsen sehr viel weiter erstreckt als hinsichtlich der dritten Raumachse, und beispielsweise als Blech, Folie oder anderes dünnes Bauteil ausgebildet ist.
  2. (b) eine Auswerteeinheit, die dazu eingerichtet ist, eine Veränderung des elektrischen Widerstands des Dehnungsmesselements zu erfassen. Das Erfassen kann insbesondere mittelbar erfolgen, indem eine am Dehnungsmesselement anliegende Spannung erfasst und ausgewertet wird.
According to one aspect, a deformation detection device for an energy storage assembly integrated in a vehicle support structure of a motor vehicle with an energy storage and a housing structure is disclosed. The deformation detection device has at least:
  1. (a) a sensing device with at least one flat strain gauge element, which is firmly connected to an outer housing structure element of the energy storage assembly, in particular with respect to its entire flat extent, and is designed to have its electrical resistance, in particular measurable, in the event of a deformation along and/or orthogonally to its extension surface , to change. A flat strain gauge element is to be understood in particular as a strain gauge element that extends much further with respect to two spatial axes than with respect to the third spatial axis, and is designed, for example, as a sheet metal, foil or other thin component.
  2. (b) an evaluation unit that is set up to detect a change in the electrical resistance of the strain gauge element. The detection can in particular take place indirectly by detecting and evaluating a voltage applied to the strain gauge element.

Damit ist eine Erfassung jeglicher relevanten Deformation des Energiespeichers, speziell seiner unteren Gehäusestruktur, möglich. Anders als bei den bekannten Lösungen kann daher nicht nur ein schwerwiegender Defekt detektiert werden, sondern auch leichte Deformationen, die eine fein gegliederte Reaktionslogik auf unterschiedliche Grade der Beschädigung der unteren Gehäusestruktur und ggf. auch des Energiespeichers selbst ermöglicht.It is thus possible to record any relevant deformation of the energy store, specifically its lower housing structure. In contrast to the known solutions, not only a serious defect can be detected, but also slight deformations, which enables a finely structured reaction logic to different degrees of damage to the lower housing structure and possibly also to the energy store itself.

Die Energiespeicherbaugruppe ist vorliegend insbesondere eine elektrische Traktionsbatterie mit mehreren Batteriemodulen und/oder -zellen, die mit einem Batteriemanagementsystem in einem lasttragfähigen Gehäuse aufgenommen sind.In the present case, the energy storage assembly is in particular an electric traction battery with a plurality of battery modules and/or cells, which are accommodated with a battery management system in a load-bearing housing.

Unter dem Begriff „in eine Fahrzeugträgerstruktur integrierter Energiespeicher“ ist insbesondere ein Energiespeicher zu verstehen, dessen Gehäuse neben den Funktionen eines Schutzes der Energiespeicherzellen und des Batteriemanagements vor Umgebungseinflüssen und der Umgebung vor der gespeicherten elektrischen und/oder thermischen Energie auch dazu ausgebildet und eingerichtet ist, Lasten aus einem Gewicht und/oder einer Fahrdynamik und/oder einem Crashkontakt des Fahrzeugs zu tragen und/oder aufzunehmen und/oder gegen andere Trägerkomponenten abzustützen.The term "energy storage device integrated into a vehicle support structure" is to be understood in particular as an energy storage device whose housing, in addition to the functions of protecting the energy storage cells and battery management from environmental influences and the environment from the stored electrical and/or thermal energy, is also designed and set up to To carry loads from a weight and / or a driving dynamics and / or a crash contact of the vehicle and / or absorb and / or brace against other carrier components.

Unter einem äußeren Gehäusestrukturelement ist vorliegend insbesondere ein Bestandteil einer unteren Gehäusestruktur des Energiespeichers zu verstehen. Insbesondere ist das äußere Gehäusestrukturelement schalen- und/oder wannenförmig und/oder schubfeldartig ausgebildet. Gemäß einer Ausführung ist das Dehnungsmesselement in Form einer gedruckten und aufgeklebten Leiterbahn, insbesondere auf einem dünnen Blech oder einer Folie, auf das äußere Gehäusestrukturelement aufgebracht.In the present case, an outer housing structure element is to be understood in particular as a component part of a lower housing structure of the energy store. In particular, the outer housing structural element is designed in the form of a shell and/or trough and/or in the manner of a sliding panel. According to one embodiment, the strain gauge element is applied to the outer structural element of the housing in the form of a printed conductor track that is glued on, in particular on a thin metal sheet or foil.

Gemäß einer Ausführung ist zwischen dem Energiespeicher der Energiespeicherbaugruppe einerseits und andererseits dem äußeren Gehäusestrukturelement, an dem die Sensiereinrichtung angeordnet ist, ein Dämpfungsmaterial, wie beispielsweise ein geeigneter ausgehärteter Schaum, zur Lastaufnahme im Deformationsfall vorgesehen. Beispielsweise nimmt das Dämpfungsmaterial einen großen Teil oder den gesamten Raum zwischen dem Energiespeicher und dem äußeren Gehäusestrukturelement ein. Durch die Lastaufnahmefähigkeit des Dämpfungsmaterials kann ein Abstand zwischen dem Energiespeicher und dem äußeren Gehäusestrukturelement in Fahrzeughochrichtung verkleinert werden.According to one embodiment, a damping material, such as a suitable hardened foam, is provided between the energy store of the energy store assembly on the one hand and the outer housing structure element on which the sensing device is arranged on the other hand, for absorbing loads in the event of deformation. For example, the damping material occupies a large part or all of the space between the energy store and the outer housing structural element. Due to the load-bearing capacity of the damping material, a distance between the energy store and the outer housing structure element can be reduced in the vertical direction of the vehicle.

Bei dem Energiespeicher selbst handelt es sich insbesondere um einen Hochvoltspeicher im Fahrzeug, beispielsweise im Sinne einer Traktionsbatterie. Der Energiespeicher weist insbesondere mehrerer, zueinander in Reihe und/oder parallel verschaltete, elektrochemische Batteriezellen auf und/oder kann aus mehreren, zueinander in Reihe und/oder parallel verschalteten Batteriemodulen mit jeweils mehreren Batteriezellen aufgebaut sein.The energy store itself is in particular a high-voltage store in the vehicle, for example in the sense of a traction battery. The energy storage device has, in particular, several electrochemical battery cells connected in series and/or parallel to one another and/or can be constructed from several battery modules connected in series and/or parallel to one another, each having a plurality of battery cells.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Fahrzeuginformationssystem offenbart, das insbesondere eine Deformationsdetektionsvorrichtung gemäß einer Ausführung der Erfindung und ein Ausgabemittel aufweist, welches zur Ausgabe von Informationen an wenigstens einen Fahrzeugnutzer eingerichtet und ausgebildet ist. Das Ausgabemittel ist zudem dazu eingerichtet, bei einem Überschreiten einer Änderungsschwelle einer mittels der Auswerteeinrichtung erfassten elektrischen Spannung der Sensiereinrichtung an einen Fahrzeuginsassen, insbesondere einen Fahrer und/oder einen anderen Insassen, und/oder eine Fahrzeugumgebung eine, insbesondere zuverlässig wahrnehmbare, Warnmeldung auszugeben.According to a further aspect of the invention, a vehicle information system is disclosed which in particular has a deformation detection device according to an embodiment of the invention and an output means which is set up and designed to output information to at least one vehicle user. The output means is also set up to output a warning message, in particular one that can be reliably perceived, to a vehicle occupant, in particular a driver and/or another occupant, and/or a vehicle environment when a change threshold of an electrical voltage of the sensing device detected by the evaluation device is exceeded.

Dadurch können die Schadensfolgen einer Beschädigung der Energiespeicherbaugruppe minimiert werden, speziell hinsichtlich Personenschäden, ggf. aber auch hinsichtlich Sachschäden, insbesondere indem mit der Warnmeldung ein unmittelbarer Werkstattbesuch oder ein schnellstmögliches Abstellen des Fahrzeugs auf einer leeren Freifläche oder ein sofortiges Verlassen des beschädigten Fahrzeugs angeraten wird.As a result, the consequences of damage to the energy storage assembly can be minimized, especially with regard to personal injury, but possibly also with regard to property damage, in particular by advising the warning message to visit the workshop immediately or to park the vehicle in an empty open space as quickly as possible or to leave the damaged vehicle immediately.

Insbesondere wird dabei die Warnmeldung nach einer entsprechenden Ansteuerung mittels der Auswerteeinheit mittels des Ausgabemittels ausgegeben. Insbesondere repräsentiert die Überschreitung der Änderungsschwelle eine vermutete Überschreitung einer mechanischen Grenzbeanspruchbarkeit der Energiespeicherbaugruppe, weshalb der Grenzwert in der gewählten Höhe festgelegt ist.In particular, the warning message is output by means of the output means after a corresponding activation by means of the evaluation unit. In particular, exceeding the change threshold represents a presumed exceeding of a mechanical load limit of the energy storage assembly, which is why the limit value is set at the selected level.

Insbesondere ist das Ausgabemittel dazu eingerichtet, die Warnmeldung in einer Weise auszugeben, die eine Wahrnehmung der Meldung durch den/die vorgesehenen Empfänger sicherstellt, beispielsweise indem das Ausgabemittel aufweist:

  • - einen Bildschirm für eine optische Ausgabe einer Warnmeldung und/oder eine Warnlampe für eine optische Ausgabe eines Warnsignals, und/oder
  • - einen Lautsprecher für eine akustische Ausgabe eines Warnsignals und/oder einer Warnmeldung, und/oder
  • - eine, insbesondere in ein Lenkrad des Fahrzeugs integrierte, haptische Warnvorrichtung für eine haptische Ausgabe eines Warnsignals.
In particular, the output means is set up to output the warning message in a way that ensures that the message is perceived by the intended recipient(s), for example by the output means having:
  • - a screen for a visual output of a warning message and/or a warning lamp for a visual output of a warning signal, and/or
  • - a loudspeaker for an acoustic output of a warning signal and/or a warning message, and/or
  • - A haptic warning device, integrated in particular in a steering wheel of the vehicle, for a haptic output of a warning signal.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Kraftfahrzeug mit einer Energiespeicherbaugruppe offenbart, die Teil einer Fahrzeugträgerstruktur des Kraftfahrzeugs ist. Das Kraftfahrzeug weist insbesondere ein Fahrzeuginformationssystem gemäß einer Ausführung der Erfindung auf.According to another aspect of the invention, a motor vehicle is disclosed having an energy storage assembly that is part of a vehicle support structure of the motor vehicle. The motor vehicle has in particular a vehicle information system according to one embodiment of the invention.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Detektion einer Deformation einer Energiespeicherbaugruppe offenbart, wobei das Verfahren insbesondere dazu ausgebildet ist, mittels einer Deformationsdetektionsvorrichtung gemäß einer Ausführung der Erfindung durchgeführt zu werden. Das Verfahren weist zumindest die folgenden Verfahrensschritte auf:

  1. (i) Erfassen wenigsten einer an einer Sensiereinrichtung anliegenden elektrischen Spannung zum Überwachen eines elektrischen Widerstands der Sensiereinrichtung.
  2. (ii) Vergleichen einer sensierten Änderung der elektrischen Spannung mit einer Änderungsschwelle, die repräsentativ für eine potentiell schädliche Deformation der Energiespeicherbaugruppe ist.
  3. (iii) Ausgeben einer Warnung an einen Fahrzeuginsassen und/oder die Fahrzeugumgebung, falls die Änderungsschwelle überschritten ist.
According to a further aspect of the invention, a method for detecting a deformation of an energy storage assembly is disclosed, the method being designed in particular to be carried out using a deformation detection device according to an embodiment of the invention. The method has at least the following method steps:
  1. (i) detecting at least one electrical voltage applied to a sensing device to monitor an electrical resistance of the sensing device.
  2. (ii) comparing a sensed change in electrical voltage to a change threshold representative of a potentially damaging deformation of the energy storage assembly.
  3. (iii) Issuing a warning to a vehicle occupant and/or the vehicle environment if the change threshold is exceeded.

Das Verfahren macht sich zunutze, dass sich bei jeder Verformung desjenigen Bereichs des äußeren Gehäusestrukturelements, mit welchem das Dehnungsmesselement flächig und fest verbunden ist, der elektrische Widerstand des Dehnungsmesselement ändert, und zwar in einer für die Auswerteeinheit in vorbestimmbarer Weise messbar. Die Widerstandsänderung ist über eine Änderung der elektrischen Spannung zwischen zwei Kontaktierstellen des Dehnungsmesselements erfassbar.The method makes use of the fact that the electrical resistance of the strain gauge element changes with each deformation of that area of the outer housing structure element to which the strain gauge element is connected flat and firmly, and this can be measured in a manner that can be predetermined in advance for the evaluation unit. The change in resistance can be detected via a change in the electrical voltage between two contact points of the strain gauge element.

Die Vorbestimmung zu erwartenden Spannungsänderungen erfolgt beispielsweise bei einer Bedatung eines Kennfelds für unterschiedliche Betriebszustände und/oder unterschiedliche Deformationen der Energiespeicherbaugruppe in der Fahrzeugentwicklung mittels Versuchen.The pre-determination of the voltage changes to be expected takes place, for example, when data is entered into a characteristic map for different operating states and/or different deformations of the energy storage assembly in vehicle development by means of tests.

Gemäß einer Ausführung ist die Auswerteeinheit dazu eingerichtet, in einem bestimmungsgemäßen Betriebszustand des Kraftfahrzeugs an das Dehnungsmesselement eine bekannte elektrische Spannung anzulegen und/oder eine, insbesondere unvorhergesehene, Veränderung der angelegten Spannung, insbesondere bei einer beliebigen Deformation, speziell bei einer Überschreitung einer mechanischen Grenzbeanspruchbarkeit der unteren Gehäusestruktur des fahrzeugstrukturintegrierten Bauteils, zu erfassen.According to one embodiment, the evaluation unit is set up to apply a known electrical voltage to the strain gauge element when the motor vehicle is in the intended operating state and/or to apply a, in particular unforeseen, change in the applied voltage, in particular in the event of any deformation, especially if a mechanical load limit of the strain gauge is exceeded lower housing structure of the vehicle structure-integrated component to detect.

Dadurch können auch kleinste Deformationen und/oder Verschiebungen des Dehnungsmesselements detektiert werden. Insbesondere verändert sich mit einer Deformation des äußeren Gehäusestrukturelements in einem Messbereich auch die Form des Dehnmesselements und damit dessen elektrischer Widerstand. Die Spannungsänderung kann mittels eines Spannungssensors durch die Auswerteeinheit gemessen werden.As a result, even the smallest deformations and/or displacements of the strain gauge element can be detected. In particular, with a deformation of the outer housing structure element in a measuring area, the shape of the strain gauge element and thus its electrical resistance also change. The change in voltage can be measured by the evaluation unit using a voltage sensor.

Insbesondere ist die Auswerteeinheit dazu eingerichtet, Ausprägungen einer elektrischen Spannung, die an dem Dehnmesselement anliegt, und insbesondere deren Änderung, zu erfassen und/oder auszuwerten.In particular, the evaluation unit is set up to detect and/or evaluate manifestations of an electrical voltage that is applied to the strain gauge element, and in particular the change therein.

Gemäß einer Ausführung ist die Auswerteeinheit dazu eingerichtet, bei Überschreiten einer Änderungsschwelle für die Veränderung des elektrischen Widerstands eines Dehnungsmesselements und/oder der angelegten Spannung als Messgröße, die für die Widerstandsänderung repräsentativ ist, eine Deformation zu detektieren. Dadurch können (tendenziell kleinere) Spannungsänderungen durch dynamische Lasten aus den regulären Fahrbetrieb von Schadensereignissen (mit tendenziell größeren Spannungsänderungen) differenziert werden.According to one embodiment, the evaluation unit is set up to detect a deformation when a change threshold for the change in the electrical resistance of a strain gauge element and/or the applied voltage as a measured variable that is representative of the change in resistance is exceeded. As a result, stress changes (which tend to be smaller) due to dynamic loads from regular driving operations can be differentiated from damage events (which tend to be larger stress changes).

Gemäß einer Ausführung ist die Auswerteeinheit dazu eingerichtet, eine dauerhafte Deformation zu detektieren, wenn sich anschließend an eine detektierte Änderung ein geänderter Messwert, insbesondere für die Spannung, insbesondere konstant, einstellt.According to one embodiment, the evaluation unit is set up to detect a permanent deformation if a changed measured value, in particular for the voltage, in particular constant, occurs after a detected change.

Das ermöglicht eine Unterscheidung elastischer und plastischer Verformungen des Dehnungsmesselements. Im Fall einer elastischen Verformung des Dehnungsmesselements kann gemäß einer Ausführung auch von einer allenfalls elastischen Verformung des äußeren Gehäusestrukturelements ausgegangen werden.This enables a distinction to be made between elastic and plastic deformations of the strain gauge element. In the case of an elastic deformation of the strain gauge element, it can also be assumed, according to one embodiment, that the outer housing structural element is at most elastically deformed.

Gemäß einer Ausführung weist die Auswerteeinheit eine Schadensbestimmungslogik auf, die dazu eingerichtet ist, unterschiedlich starken und/oder unterschiedlich lokalisierten und/oder unterschiedlich lang anhaltenden Veränderungen, insbesondere des elektrischen Widerstands des Dehnmesselements (aufgrund der unterschiedlichen und unterscheidbaren Spannungsänderungen) unterschiedliche Schadensklassen zuzuordnen.According to one embodiment, the evaluation unit has a damage determination logic that is set up to assign different damage classes to different degrees of severity and/or different localization and/or different lengths of time, in particular in the electrical resistance of the strain gauge element (due to the different and distinguishable voltage changes).

Insbesondere ist vorgesehen, dass verschiedene Änderungsschwellenwerte für die Spannung in der Auswerteeinheit hinterlegt sind und/oder eine umso höhere Schadensklasse zugeordnet wird, je höher eine überschrittene Änderungsschwelle ist.In particular, it is provided that different change threshold values for the voltage are stored in the evaluation unit and/or a higher damage class is assigned, the higher a change threshold is exceeded.

Das ermöglicht eine genauere Versagensprognose und damit einen für die Fahrzeugnutzer und/oder -umgebung sicheren Betrieb des Energiespeichers bei gleichzeitig geringem Bauraumbedarf in Fahrzeughochrichtung.This enables a more accurate failure prognosis and thus safe operation of the energy store for the vehicle user and/or the environment while at the same time requiring little installation space in the vertical direction of the vehicle.

Gemäß einer Ausführung ist an dem Dehnungsmesselement eine, insbesondere mechanische, Sollbruchstelle für dessen elektrische Leitfähigkeit angeordnet, die so ausgebildet ist, dass sie bei einer vorbestimmten Beanspruchbarkeitsgrenze eines Umgebungsschutzes des Energiespeichers auslöst, insbesondere unter Verlust der elektrischen Kontaktierungswirkung mechanisch versagt.According to one embodiment, a predetermined breaking point, in particular mechanical, for its electrical conductivity is arranged on the strain gauge element, which is designed in such a way that it triggers at a predetermined stress limit of an environmental protection of the energy store, in particular mechanically fails with loss of the electrical contacting effect.

Gemäß einer Ausführung ist die Sensiereinrichtung, insbesondere deren Dehnungsmesselement(e), auf einer Oberfläche einer Innenseite des äußeren Gehäusestrukturelements angeordnet. Dadurch kann eine Deformation des äußeren Gehäusestrukturelements unmittelbar und direkt erfasst werden.According to one embodiment, the sensing device, in particular its strain gauge element(s), is arranged on a surface of an inside of the outer housing structure element. As a result, a deformation of the outer housing structural element can be detected immediately and directly.

Insbesondere ist die Sensiereinrichtung, insbesondere deren Dehnungsmesselement(e), mit einer flächigen Auflageseite fest mit einer Oberfläche des äußeren Gehäusestrukturelements verbunden, insbesondere damit verklebt oder verschweißt. Gemäß unterschiedlichen Ausführungen kann ein Dehnungsmesselement und/oder dessen Leiterbahn(en) stattdessen auf das Gehäusestrukturelement gedruckt und/oder geätzt und/oder lithographiert und/oder gesputtert und/oder aufgedampft sein, mit den jeweiligen Vorteilen, die diese Fügeverfahren fachbekannt mit sich bringen.In particular, the sensing device, in particular its strain gauge element(s), is firmly connected with a flat contact side to a surface of the outer housing structural element, in particular glued or welded thereto. According to different embodiments, a strain gauge element and/or its conductor track(s) can instead be attached to the housing structure be printed and/or etched and/or lithographed and/or sputtered and/or vapor-deposited, with the respective advantages that these joining methods bring with them, as is known in the art.

Damit wird eine zuverlässige Übertragung jeglicher Deformationen des äußeren Gehäusestrukturelements auf die Sensiereinrichtung (und damit die erfassbare Deformation des Dehnungsmesselements) sichergestellt.This ensures reliable transmission of any deformation of the outer housing structure element to the sensing device (and thus the detectable deformation of the strain gauge element).

Gemäß einer Ausführung weist die Sensiereinrichtung wenigstens einen flächigen DMS-Sensor, i.e. Dehnungsmessstreifen, als Dehnungsmesselement auf.According to one embodiment, the sensing device has at least one flat strain gauge sensor, i.e. Strain gauges, as a strain gauge element.

Gemäß einer Ausführung weist das Dehnungsmesselement wenigstens eine Leiterbahn auf, die insbesondere auf eine nicht-leitende Trägerfolie oder auf ein elektrisch isoliertes Trägerblech, insbesondere Stahlblech, aufgebracht, insbesondere aufgedruckt, ist. Damit wird ein dünner Aufbau sichergestellt, insbesondere in Fahrzeughochrichtung.According to one embodiment, the strain gauge element has at least one conductor track, which is applied, in particular printed, in particular to a non-conductive carrier film or to an electrically insulated carrier sheet, in particular sheet steel. This ensures a thin structure, particularly in the vertical direction of the vehicle.

Gemäß einer Ausführung weist die die Sensiereinrichtung zwei oder mehr, insbesondere getrennt voneinander, mit der Auswerteeinheit verbundene Dehnungsmesselemente auf, deren Anordnungsbereich an dem äußeren Gehäusestrukturelement sich, insbesondere bezogen auf eine Erstreckung in einer horizontalen Fahrzeugebene, hinsichtlich einer Erstreckung entlang einer Fahrzeuglängsrichtung und/oder entlang einer Fahrzeugquerrichtung voneinander unterscheidet.According to one embodiment, the sensing device has two or more, in particular separately from one another, strain gauge elements connected to the evaluation unit, the arrangement area of which on the outer housing structural element is, in particular in relation to an extension in a horizontal vehicle plane, in terms of an extension along a vehicle longitudinal direction and/or along a vehicle lateral direction differs from each other.

Damit kann eine räumlich kleinteiligere Aussage über eine zuzuordnende Schadensklasse getroffen werden. Die zuzuordnende Schadenklasse kann dann auch von lokalen Unterschieden in der Beanspruchbarkeit des Energiespeichers ausgerichtet werden. Damit kann berücksichtigt werden, dass die gleiche Lasteinbringung an einer ersten Stelle eines Energiespeichers ggf. einen geringeren Schaden verursacht als an einer anderen Stelle.In this way, a spatially more detailed statement can be made about a damage class to be assigned. The damage class to be assigned can then also be based on local differences in the resilience of the energy storage device. It can thus be taken into account that the same load application at a first point of an energy store may cause less damage than at another point.

Gemäß einer Ausführung ist die Auswerteeinheit ein in der Energiespeicherbaugruppe angeordnetes Steuergerät. Insbesondere kann die Auswerteeinheit als logischer und/oder körperlicher Teil eines Batteriemanagementsystems ausgebildet sein. Dadurch kann ein minimaler Bauraum- und/oder Integrationsbedarf der Deformationsdetektionsvorrichtung sichergestellt werden.According to one embodiment, the evaluation unit is a control device arranged in the energy storage assembly. In particular, the evaluation unit can be designed as a logical and/or physical part of a battery management system. This ensures that the deformation detection device requires minimal installation space and/or integration.

Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren.

  • 1 zeigt in einer schematischen Schnittansicht eine Energiespeicherbaugruppe mit einer beispielhaften Ausführung einer Deformationsdetektionsvorrichtung mit einem Dehnungsmesselement.
  • 2 zeigt in einer schematischen Schnittansicht eine Energiespeicherbaugruppe mit einer beispielhaften Ausführung einer Deformationsdetektionsvorrichtung mit mehreren Dehnungsmesselementen.
  • 3 zeigt ein Ablaufdiagramm mit Schritten eines Verfahrens zur Detektion einer Deformation der Energiespeicherbaugruppe aus 1.
Further advantages and application possibilities of the invention result from the following description in connection with the figures.
  • 1 shows a schematic sectional view of an energy storage assembly with an exemplary embodiment of a deformation detection device with a strain gauge element.
  • 2 shows a schematic sectional view of an energy storage assembly with an exemplary embodiment of a deformation detection device with multiple strain gauges.
  • 3 FIG. 12 shows a flowchart with steps of a method for detecting a deformation of the energy storage assembly 1 .

In 1 ist ein Ausschnitt eines Kraftfahrzeugs 1 dargestellt, das mit einer nicht dargestellten elektrischen Traktionsmaschine beispielsweise batterieelektrisch (BEV) oder plugin-hybrid (PHEV) ausgebildet ist. Als Traktionsbatterie für die elektrische Antriebsmaschine weist das Kraftfahrzeug 1 eine Energiespeicherbaugruppe 2 auf, die ein Teil einer Fahrzeugträgerstruktur 4 des Kraftfahrzeugs ist, hier des Fahrzeugunterbodens. Die Energiespeicherbaugruppe 2 weist einen Energiespeicher 12 mit einer Vielzahl von Batteriezellen 14, hier Rundzellen, auf, sowie eine Gehäusestruktur 16 mit einer Gehäusewanne 18 und einem Gehäusedeckel 20, der durch eine Fahrzeugbodenbauteil der Fahrzeugträgerstruktur 4 ausgebildet wird. Die Gehäusewanne 18 und das Fahrzeugbodenbauteil der Fahrzeugträgerstruktur 4 sind gegeneinander fluiddicht abgedichtet, sodass der Energiespeicher insofern von der Umgebung entkoppelt ist.In 1 a section of a motor vehicle 1 is shown, which is designed with an electric traction machine (not shown), for example battery-electric (BEV) or plug-in hybrid (PHEV). As a traction battery for the electric drive motor, the motor vehicle 1 has an energy storage assembly 2, which is part of a vehicle support structure 4 of the motor vehicle, here the vehicle underbody. The energy storage assembly 2 has an energy storage 12 with a plurality of battery cells 14, round cells here, and a housing structure 16 with a housing trough 18 and a housing cover 20, which is formed by a vehicle floor component of the vehicle support structure 4. The housing trough 18 and the vehicle floor component of the vehicle support structure 4 are sealed against one another in a fluid-tight manner, so that the energy store is decoupled from the environment in this respect.

Zudem weist das Kraftfahrzeug 1 ein Fahrzeuginformationssystem 6 auf. Das Fahrzeuginformationssystem 6 weist eine Deformationsdetektionsvorrichtung 8 für die Energiespeicherbaugruppe 2 und ein Ausgabemittel 10 für die Deformationsdetektionsvorrichtung 8 auf.In addition, the motor vehicle 1 has a vehicle information system 6 . The vehicle information system 6 has a deformation detection device 8 for the energy storage assembly 2 and an output means 10 for the deformation detection device 8 .

Die Deformationsdetektionsvorrichtung 8 weist eine Sensiereinrichtung 21 mit einem flächigen Dehnungsmesselement 22 und einer elektrischen Anbindung 23 auf. Das Dehnungsmesselement 22 ist an der Oberfläche einer Innenseite eines Gehäusestrukturelements, hier einer Bodenplatte der Gehäusewanne 18 ausgebildet, und mit der Bodenplatte mittels einer dünnen Klebeschicht 25 verklebt ist.The deformation detection device 8 has a sensing device 21 with a flat strain gauge element 22 and an electrical connection 23 . The strain gauge element 22 is formed on the surface of an inside of a housing structural element, here a base plate of the housing trough 18, and is glued to the base plate by means of a thin adhesive layer 25.

Das flächige Dehnungsmesselement 22 ist mit einem sehr dünnen Blech ausgebildet, auf das als DMS-Sensor verteilt auf die flächige Erstreckung eine Leiterbahn so aufgebracht ist, dass Deformationen an beliebigen Teilen der gesamten Erstreckungsfläche des Dehnungsmesselements 22 detektiert werden können. Die Darstellung mit einer zweischichtigen Anordnung des Spannungsabgriffs mittels der elektrischen Anbindung dient nur der Veranschaulichung. Die Leiterbahn kann in einer einzigen Ebene angeordnet sein und ist das vorliegend auch.The flat strain gauge element 22 is formed with a very thin metal sheet, on which a conductor track is applied as a DMS sensor distributed over the flat extension in such a way that deformations on any parts of the entire extension area of the strain gauge element 22 can be detected. The representation with a two-layer arrangement of the voltage tap by means of the electrical connection is only for illustration. The trace can be in a single be arranged on a plane and is the present also.

Zwischen dem Dehnungsmesselement 22 und einem Zellkontaktiersystem 24 ist ein Dämpfungsmaterial 30 angeordnet, hier ein geeigneter, ausgehärteter Schaum zur Lastaufnahme im Deformationsfall. Sowohl das Dehnungsmesselement 22 als auch die Klebeschicht 25 sind vorliegend im Verhältnis zu der Stärke der Lage aus dem Dämpfungsmaterial 30 viel dünner, als sie hier anschaulich dargestellt sind.A damping material 30 is arranged between the strain gauge element 22 and a cell contacting system 24, in this case a suitable, hardened foam for absorbing loads in the event of deformation. Both the strain gauge element 22 and the adhesive layer 25 are much thinner in relation to the thickness of the layer made of the damping material 30 than they are illustrated here.

Die Deformationsdetektionsvorrichtung 8 weist ferner eine Auswerteeinheit 26 auf, die dazu eingerichtet ist, eine Veränderung einer an dem Dehnungsmesselement 22 anliegenden elektrischen Spannung V zu erfassen.The deformation detection device 8 also has an evaluation unit 26 which is set up to detect a change in an electrical voltage V present at the strain measuring element 22 .

Eine solche Veränderung kann insbesondere aus einer Deformation D Dehnungsmesselements 22 resultieren, die wiederum durch eine Krafteinwirkung F von außerhalb des Fahrzeugs, typischerweise bei einem Aufsetzen des Fahrzeugbodens auf ein spitzes oder kantiges Hindernis, hervorgerufen wird.Such a change can result in particular from a deformation D of strain gauge element 22, which in turn is caused by a force F from outside the vehicle, typically when the vehicle floor is placed on a pointed or angular obstacle.

Das ermöglicht eine Erfassung relevanter Deformationen D des Energiespeicherbaugruppe 2, speziell der Gehäusewanne 18. Anders als bei den bekannten Lösungen kann dabei nicht nur ein schwerwiegender Defekt detektiert werden, sondern auch leichte Deformationen, die ggf. nicht unmittelbar zu einem sicherheitskritischen Versagen der Energiespeicherbaugruppe 2 führen, aber mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit ein späteres Versagen nach sich ziehen, sodass eine Detektion wünschenswert ist, um einen späteren Schaden nötigenfalls durch eine Überprüfung der Integrität der Energiespeicherbaugruppe 2, beispielsweise eine Sichtprüfung in der Werkstatt, abwenden zu können.This enables relevant deformations D of the energy storage assembly 2, especially the housing trough 18, to be detected. In contrast to the known solutions, not only a serious defect can be detected, but also slight deformations that may not immediately lead to a safety-critical failure of the energy storage assembly 2 , but lead to a later failure with a certain probability, so that a detection is desirable in order to be able to avert later damage if necessary by checking the integrity of the energy storage assembly 2, for example a visual inspection in the workshop.

Die hier gezeigte Verwendung eines DMS-basierten Sensors 22 als Dehnmesselement kann helfen, Bauraum in einer Fahrzeughochrichtung z einzusparen.The use shown here of a DMS-based sensor 22 as a strain gauge element can help to save installation space in a vehicle vertical direction z.

Vorliegend wird in einem bestimmungsgemäßen Betriebszustand des Kraftfahrzeugs 1 zwischen an das Dehnungsmesselement 22 eine elektrische Spannung vorbestimmter und damit bekannter Höhe angelegt. Mit einer Deformation des Dehnungsmesselements 22, die aufgrund der festen Verklebung 25 im Wesentlichen proportional und/oder gleichförmig zu einer Deformation des Bodenblechs der Gehäusewanne 18 erfolgt, wird die Leiterbahn des Dehnungsmesselements 22 plastisch und/oder elastisch gedehnt - und zwar sowohl bei einer Deformation in einer Richtung der Erstreckungsfläche des Dehnungsmesselements 22 als auch bei einer Deformation aus dieser Fläche heraus, sprich dazu rechtwinkelig.In the present case, when motor vehicle 1 is in a specified operating state, an electrical voltage of a predetermined and therefore known level is applied to strain gauge element 22 . With a deformation of the strain gauge element 22, which occurs essentially proportionally and/or uniformly to a deformation of the base plate of the housing trough 18 due to the firm adhesion 25, the conductor track of the strain gauge element 22 is stretched plastically and/or elastically - both with a deformation in a direction of the extension surface of the strain gauge element 22 as well as during a deformation out of this surface, ie at right angles to it.

Mit der Dehnung ändert sich der innere elektrische Widerstand in der Leiterbahn des Dehnungsmesselements 22. Diese Widerstandsänderung kann mittels eines Spannungssensors 34 erfasst und durch die Auswerteeinheit 26 gemessen werden. Dadurch können auch kleinste Deformationen D des Dehnungsmesselements 22 detektiert werden.The internal electrical resistance in the conductor track of the strain gauge element 22 changes with the strain. This change in resistance can be detected by means of a voltage sensor 34 and measured by the evaluation unit 26 . As a result, even the smallest deformations D of the strain gauge element 22 can be detected.

Vorliegend wird bei Überschreiten eines ersten Spannungs-Grenzwerts, der für eine bestimmte Stärke der Widerstandsänderung am Dehnungsmesselement 22 und damit für eine bestimmte Stärke und/oder Art der Deformation D steht, eine Deformation detektiert. Dadurch können Spannungsänderungen durch dynamische Lasten aus dem regulären Fahrbetrieb - bei denen dann keine Deformation detektiert wird - von Schadensereignissen differenziert werden.In the present case, a deformation is detected when a first voltage limit value is exceeded, which stands for a specific strength of the change in resistance at the strain gauge element 22 and thus for a specific strength and/or type of deformation D. As a result, stress changes caused by dynamic loads from regular driving - in which no deformation is then detected - can be differentiated from damage events.

Die Auswerteeinheit 26 kann so programmiert sein, dass sie ein Deformations-Flag nur dann setzt, wenn sich anschließend an eine detektierte Spannungsänderung ein neue, von der alten Spannung verschiedene Spannung einstellt. Das ermöglicht eine Unterscheidung elastischer und plastischer Verformungen des Dehnungsmesselements. The evaluation unit 26 can be programmed in such a way that it sets a deformation flag only if a new voltage that differs from the old voltage occurs after a detected voltage change. This enables a distinction to be made between elastic and plastic deformations of the strain gauge element.

Vorliegend weist die Auswerteeinheit 26 eine Schadensbestimmungslogik 36 auf, mittels welcher unterschiedlich starke Änderungen der erfassten Spannung V unterschiedlich starken Deformationen und damit unterschiedlichen Schadensklassen zugeordnet werden. Damit können auf unterschiedliche Schadensfälle unterschiedliche Reaktionen des Fahrzeuginformationssystems 6 angesteuert werden.In the present case, the evaluation unit 26 has a damage determination logic 36, by means of which changes in the detected voltage V of different magnitudes are assigned to deformations of different magnitudes and thus to different damage classes. In this way, different reactions of the vehicle information system 6 can be triggered in different cases of damage.

Das Ausgabemittel 10 ist dazu eingerichtet ist, bei einem Überschreiten eines Spannung-Grenzwerts V_G mit einer entsprechenden Ansteuerung durch die Auswerteeinheit 26 eine Warnmeldung an einen Fahrzeuginsassen und/oder eine Fahrzeugumgebung auszugeben, beispielsweise mittels einer kombinierten Audio- und Bildschirm-Warnmeldung M. Die Bildschirm-Warnmeldung enthält vorliegend eine Handlungsanweisung, die sich je nach dem Ort oder der Schwere der detektierten Deformation D unterscheiden kann.The output means 10 is set up to output a warning message to a vehicle occupant and/or a vehicle environment, for example by means of a combined audio and screen warning message M. The screen -Warning message contains instructions for action, which can differ depending on the location or the severity of the deformation D detected.

In 2 ist eine Energiespeicherbaugruppe 102 dargestellt, die sich von der Energiespeicherbaugruppe 2 der 1 darin unterscheidet, dass mehrere Dehnungsmesselemente 122, 123 ausgebildet sind, um eine örtlich feinere Detektion der Deformation D* zu ermöglichen, die aus der Krafteinwirkung F* resultiert.In 2 an energy storage assembly 102 is shown, which differs from the energy storage assembly 2 of 1 differs in that a plurality of strain gauge elements 122, 123 are designed in order to enable a locally finer detection of the deformation D*, which results from the action of the force F*.

Dazu weist die Deformationsdetektionsvorrichtung 108 eine Sensiereinrichtung 121 mit mehreren, elektrisch voneinander getrennten, Dehnungsmesselementen 122, 123 auf, deren Anordnungsbereich sich hinsichtlich einer Erstreckung entlang einer Fahrzeuglängsrichtung x und/oder entlang einer Fahrzeugquerrichtung y voneinander unterscheidet.For this purpose, deformation detection device 108 has a sensing device 121 with a plurality of strain gauge elements 122, 123, which are electrically separate from one another and whose arrangement area differs from one another with regard to an extension along a vehicle longitudinal direction x and/or along a vehicle transverse direction y.

Indem mittels Spannungssensoren 134, 135 die elektrischen Spannungen V1 des Dehnungsmesselements 122 und V2 des Dehnungsmesselements 123 getrennt überwacht und ausgewertet werden, kann eine räumlich kleinteiligere Aussage über eine zuzuordnende Schadensklasse getroffen werden, vorliegend auch die Aussage, dass die Deformation D* im Anordnungsbereich des Dehnungsmesselements 123 auftritt.By using voltage sensors 134, 135 to monitor and evaluate the electrical voltages V1 of the strain gauge element 122 and V2 of the strain gauge element 123 separately, a spatially more detailed statement can be made about a damage class to be assigned, in this case also the statement that the deformation D* in the arrangement area of the strain gauge element 123 occurs.

3 zeigt Verfahrensschritte eines beispielhaften Verfahrens zur Detektion einer Deformation der Energiespeicherbaugruppe 2 aus 1. 3 shows method steps of an exemplary method for detecting a deformation of the energy storage assembly 2 1 .

In dem Schritt S10 erfolgt ein Überwachen einer an dem Dehnungsmesselement 22 anliegenden elektrischen Spannung V.In step S10, an electrical voltage V applied to strain gauge element 22 is monitored.

In dem Schritt S20 erfolgt ein Vergleichen einer sensierten Änderung der elektrischen Spannung V mit einem Grenzwert V_G, der repräsentativ für eine potenziell schädliche Deformation D ist.In step S20, a sensed change in electrical voltage V is compared with a limit value V_G, which is representative of a potentially harmful deformation D.

Wenn der Grenzwert V_G überschritten ist, erfolgt in dem Schritt S30 ein Ausgeben einer Warnmeldung M an einen Fahrzeuginsassen und/oder die Fahrzeugumgebung.If the limit value V_G is exceeded, a warning message M is output to a vehicle occupant and/or the vehicle environment in step S30.

Wenn der Grenzwert V_G nicht überschritten ist, wird die elektrische Spannung V weiterhin im Sinne von Schritt S10 überwacht, und es erfolgt - ggf. mit einem vorbestimmten zeitlichen Versatz - eine erneute Durchführung von Schritt S20.If the limit value V_G is not exceeded, the electrical voltage V continues to be monitored in the sense of step S10, and step S20 is carried out again—possibly with a predetermined time offset.

BezugszeichenlisteReference List

11
Kraftfahrzeugmotor vehicle
2, 1022, 102
Energiespeicherbaugruppeenergy storage assembly
44
Fahrzeugträgerstrukturvehicle support structure
66
Fahrzeuginformationssystemvehicle information system
8, 1088, 108
Deformationsdetektionsvorrichtungdeformation detection device
1010
Ausgabemitteloutput means
1212
Energiespeicherenergy storage
1414
Batteriezellebattery cell
1616
Gehäusestrukturhousing structure
1818
Gehäusewannehousing tray
2020
Gehäusedeckelhousing cover
21, 12121, 121
Sensiereinrichtungsensing device
22, 122, 12322, 122, 123
Dehnungsmesselementstrain gauge element
2424
Zellkontaktierungssystemcell contacting system
25, 12525, 125
Klebeschichtadhesive layer
2626
Auswerteeinheitevaluation unit
3030
Dämpfungsmaterialcushioning material
34, 134, 13534, 134, 135
Spannungssensorvoltage sensor
3636
Schadensbestimmungslogik damage determination logic
D, D*D, D*
Deformationdeformation
F, F*f, f*
Krafteinwirkungapplication of force
MM
Warnmeldungwarning message
VV
elektrische Spannungelectrical voltage
V_GV_G
Grenzwert der elektrischen SpannungElectrical voltage limit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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.This list of documents cited by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102018200919 A1 [0003]DE 102018200919 A1 [0003]

Claims (10)

Deformationsdetektionsvorrichtung (8, 108) für eine Energiespeicherbaugruppe (2, 102) eines Kraftfahrzeugs (1), aufweisend: - eine Sensiereinrichtung (21, 121) mit wenigstens einem flächigen Dehnungsmesselement (22; 122, 123), das mit einem äußeren Gehäusestrukturelement (18) der Energiespeicherbaugruppe fest verbunden und dazu ausgebildet ist, bei einer Deformation (D, D*) seinen elektrischen Widerstand zu ändern, - eine Auswerteeinheit (26), die dazu eingerichtet ist, eine Veränderung des elektrischen Widerstands des Dehnungsmesselements zu erfassen.Deformation detection device (8, 108) for an energy storage assembly (2, 102) of a motor vehicle (1), having: - A sensing device (21, 121) with at least one flat strain gauge element (22; 122, 123), which is firmly connected to an outer housing structural element (18) of the energy storage assembly and is designed to measure its electrical resistance in the event of a deformation (D, D*). to change, - An evaluation unit (26) which is set up to detect a change in the electrical resistance of the strain gauge element. Deformationsdetektionsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Auswerteeinheit dazu eingerichtet ist, - in einem bestimmungsgemäßen Betriebszustand des Kraftfahrzeugs an die Sensiereinrichtung eine vorbestimmte elektrische Spannung anzulegen, und/oder - eine Veränderung der anliegenden Spannung (V; V1, V2) zu erfassen.Deformation detection device according to claim 1 , wherein the evaluation unit is set up to - apply a predetermined electrical voltage to the sensing device when the motor vehicle is in a specified operating state, and/or - detect a change in the applied voltage (V; V1, V2). Deformationsdetektionsvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Auswerteeinheit dazu eingerichtet ist, bei Überschreiten einer Änderungsschwelle (V_G) für die Veränderung des elektrischen Widerstands des Dehnungsmesselements eine Deformation (D, D*) zu detektieren.Deformation detection device according to one of the preceding claims, wherein the evaluation unit is set up to detect a deformation (D, D*) when a change threshold (V_G) for the change in the electrical resistance of the strain gauge element is exceeded. Deformationsdetektionsvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Auswerteeinheit dazu eingerichtet ist, eine dauerhafte Deformation zu detektieren, wenn sich anschließend an eine detektierte Änderung ein geänderter Messwert, insbesondere konstant, einstellt.Deformation detection device according to one of the preceding claims, wherein the evaluation unit is set up to detect a permanent deformation if a changed measured value, in particular constant, occurs subsequent to a detected change. Deformationsdetektionsvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Auswerteeinheit eine Schadensbestimmungslogik (36) aufweist, die dazu eingerichtet ist, unterschiedlichen Veränderungen unterschiedliche Schadensklassen zuzuordnen.Deformation detection device according to one of the preceding claims, wherein the evaluation unit has damage determination logic (36) which is set up to assign different damage classes to different changes. Deformationsdetektionsvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sensiereinrichtung auf einer Oberfläche einer Innenseite des äußeren Gehäusestrukturelements angeordnet ist.A deformation detection device according to any one of the preceding claims, wherein the sensing means is disposed on a surface of an inside of the outer case structural member. Deformationsdetektionsvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sensiereinrichtung mit einer flächigen Auflageseite fest mit einer Oberfläche des äußeren Gehäusestrukturelements verbunden ist.Deformation detection device according to one of the preceding claims, wherein the sensing device is firmly connected with a flat contact side to a surface of the outer housing structural element. Deformationsdetektionsvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sensiereinrichtung (32, 132) zwei oder mehr getrennt voneinander mit der Auswerteeinheit verbundene Dehnungsmesselemente (122, 123) aufweist, deren Anordnungsbereich an dem äußeren Gehäusestrukturelement sich hinsichtlich einer Erstreckung entlang einer Fahrzeuglängsrichtung (x) und/oder entlang einer Fahrzeugquerrichtung (y) voneinander unterscheidet.Deformation detection device according to one of the preceding claims, wherein the sensing device (32, 132) has two or more strain measuring elements (122, 123) connected separately from one another to the evaluation unit, the arrangement area of which on the outer housing structural element differs in terms of an extension along a vehicle longitudinal direction (x) and/or or differs from each other along a vehicle transverse direction (y). Fahrzeuginformationssystem (6), aufweisend eine Deformationsdetektionsvorrichtung (8, 108) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche und ein Ausgabemittel (10), das dazu eingerichtet ist, bei einem Überschreiten einer Änderungsschwelle (V_G) einer mittels der Auswerteeinrichtung erfassten elektrischen Spannung (V; V1, V2) der Sensiereinrichtung (21, 121) an einen Fahrzeuginsassen und/oder eine Fahrzeugumgebung eine Warnmeldung (M) auszugeben.Vehicle information system (6), having a deformation detection device (8, 108) according to one of the preceding claims and an output means (10) which is set up to, when a change threshold (V_G) is exceeded in an electrical voltage (V; V1, V2) the sensor device (21, 121) to output a warning message (M) to a vehicle occupant and/or a vehicle environment. Verfahren zur Detektion einer Deformation (D, D*) einer Energiespeicherbaugruppe (2, 102), aufweisend die Verfahrensschritte: - (S10) Erfassen wenigsten einer an einer Sensiereinrichtung (21, 121) anliegenden elektrischen Spannung (V; V1, V2), - (S20) Vergleichen einer sensierten Änderung der elektrischen Spannung mit einer Änderungsschwelle (V_G), die repräsentativ für eine potentiell schädliche Deformation (D, D*) der Energiespeicherbaugruppe ist, - (S30) Ausgeben einer Warnung (M) an einen Fahrzeuginsassen und/oder die Fahrzeugumgebung, falls die Änderungsschwelle überschritten ist.Method for detecting a deformation (D, D*) of an energy storage assembly (2, 102), having the method steps: - (S10) detecting at least one electrical voltage (V; V1, V2) present at a sensing device (21, 121), - (S20) comparing a sensed change in the electrical voltage with a change threshold (V_G), which is representative of a potentially harmful deformation (D, D*) of the energy storage assembly, - (S30) Outputting a warning (M) to a vehicle occupant and/or the vehicle environment if the change threshold is exceeded.
DE102021109135.7A 2021-04-13 2021-04-13 Single-layer deformation detection device for an energy store Pending DE102021109135A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021109135.7A DE102021109135A1 (en) 2021-04-13 2021-04-13 Single-layer deformation detection device for an energy store

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021109135.7A DE102021109135A1 (en) 2021-04-13 2021-04-13 Single-layer deformation detection device for an energy store

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102021109135A1 true DE102021109135A1 (en) 2022-10-13

Family

ID=83361537

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102021109135.7A Pending DE102021109135A1 (en) 2021-04-13 2021-04-13 Single-layer deformation detection device for an energy store

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102021109135A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022131910A1 (en) 2022-12-01 2024-06-06 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Energy storage housing for an electrical energy storage device and method

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017212273A1 (en) 2017-07-18 2019-01-24 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft DETECTION DEVICE FOR DETECTING A DEFORMATION OF A HOUSING OF A HIGH-VOLTAGE MEMORY OF A MOTOR VEHICLE
DE102018200919A1 (en) 2018-01-22 2019-07-25 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Detecting device for detecting a deformation of a housing of a high-voltage accumulator of a motor vehicle

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017212273A1 (en) 2017-07-18 2019-01-24 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft DETECTION DEVICE FOR DETECTING A DEFORMATION OF A HOUSING OF A HIGH-VOLTAGE MEMORY OF A MOTOR VEHICLE
DE102018200919A1 (en) 2018-01-22 2019-07-25 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Detecting device for detecting a deformation of a housing of a high-voltage accumulator of a motor vehicle

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022131910A1 (en) 2022-12-01 2024-06-06 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Energy storage housing for an electrical energy storage device and method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3392070A1 (en) Battery pack and electric vehicle
DE102018129158A1 (en) Safety device for a battery
EP1383667B2 (en) Device and method for detecting and processing forces due to weight that act upon a vehicle seat
DE102020119287A1 (en) Arrangement of a battery and electric vehicle
DE102017212273A1 (en) DETECTION DEVICE FOR DETECTING A DEFORMATION OF A HOUSING OF A HIGH-VOLTAGE MEMORY OF A MOTOR VEHICLE
DE102016117441A1 (en) Traction battery and vehicle with such
EP2758762A2 (en) Device for detecting the impact of an object on a vehicle
WO2019141698A1 (en) Detection device for detecting a deformation of a housing of a high-voltage store of a motor vehicle
DE102021109135A1 (en) Single-layer deformation detection device for an energy store
DE102019128263B4 (en) Pressure tank arrangement for a motor vehicle with collision detection (II)
DE102018215655A1 (en) High-voltage battery for a motor vehicle with a monitoring device for monitoring the tightness of a battery housing and motor vehicle
DE102021107733A1 (en) Small-sized deformation detection device for an energy store
DE102017218751B4 (en) Method and evaluation system for evaluating a further usability of a high-voltage storage device of a motor vehicle after a critical event
DE102021117216A1 (en) Vehicle comprising a battery system, method of using a vehicle
DE102018221331A1 (en) Device and method for detecting potential mechanical damage to a vehicle component of a motor vehicle
DE202019005110U1 (en) Sensor arrangement
DE102021122956B4 (en) Device with protection arrangement
EP2728752B1 (en) Electronic sensor unit for detecting a contact-free actuation of a door or hatch on a motor vehicle
DE102022131910A1 (en) Energy storage housing for an electrical energy storage device and method
DE102020108282A1 (en) Electrochemical cell and method for monitoring an electrochemical cell
DE102022124433A1 (en) Device for detecting a side impact in a commercial vehicle
DE102021115668A1 (en) Battery arrangement for an electric vehicle
DE102021003965A1 (en) Detection device for detecting a mechanical load on a housing of an electrical energy store, in particular for a motor vehicle
DE102022117853A1 (en) System for detecting damage to a battery system of a motor vehicle
DE102021122968B4 (en) Protective plate with damage detection, a battery system having this and associated damage detection method

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified