DE102021116864B3

DE102021116864B3 - Unterfahrschutzvorrichtung, Batterieanordnung, Kraftfahrzeug und Verfahren zum Erfassen eines Aufpralls eines Objekts mit einer Batterieanordnung

Info

Publication number: DE102021116864B3
Application number: DE102021116864.3A
Authority: DE
Inventors: Oliver Stoll; Julius Rausch; Frieder Uerlings
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2021-04-26
Filing date: 2021-06-30
Publication date: 2022-09-22
Anticipated expiration: 2041-07-01

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Unterfahrschutzvorrichtung (14) für ein Kraftfahrzeug (10), eine Batterieanordnung (12), ein Kraftfahrzeug (10) sowie ein Verfahren. Die Unterfahrschutzvorrichtung (14) umfasst ein flächiges Grundelement (26), eine längliche Verstärkungseinrichtung (28), die mit dem Grundelement (26) gekoppelt ist, und einen Druckschlauch (30). Der Druckschlauch (30) wird bei einer Krafteinwirkung in seinem Volumen sowie in seinem Schlauchdruck beeinflusst. Die Unterfahrschutzvorrichtung (14) umfasst zudem einen Drucksensor (32), der dazu ausgebildet ist, die Erhöhung des Schlauchdrucks zu erfassen und einen die Erhöhung des Schlauchdrucks beschreibenden Druckmesswert bereitzustellen. Der Druckschlauch ist zumindest teilweise entlang einer Längsrichtung der zumindest einen länglichen Verstärkungseinrichtung (28) angeordnet und mit einer Vorderseite (36) der Verstärkungseinrichtung (28) gekoppelt. Bei einer Krafteinwirkung (52) auf das Grundelement (26), die größer als eine vorgegebene Mindestkrafteinwirkung ist, wird eine Kraft auf einen Schlauchmantel (48) des Druckschlauchs (30) ausgeübt, was letztendlich zu einer Erfassung einer Druckerhöhung mittels des Drucksensors (32) führt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Unterfahrschutzvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, eine Batterieanordnung mit einer derartigen Unterfahrschutzvorrichtung, ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Batterieanordnung sowie ein Verfahren zum Erfassen eines Aufpralls eines Objekts auf einer derartigen Unterfahrschutzvorrichtung mit einer derartigen Batterieanordnung.
Bei einem Kraftfahrzeug, insbesondere einem Elektro- oder Hybridfahrzeug, befindet sich typischerweise eine Batterie, die als Hochvoltbatterie ausgebildet ist, in einem Unterbodenbereich des Kraftfahrzeugs. Unterhalb der Hochvoltbatterie ist ein Unterfahrschutz angeordnet, um die Batterie zu schützen.
Die DE 10 2018 129 158 A1 zeigt eine Sicherheitsvorrichtung für eine Batterie mit einem Unterbodenteil. Das Unterbodenteil weist Streben zur Versteifung des Unterbodenteils auf und zwischen dem Unterbodenteil und einem darüber angeordneten Batteriemodul sind drei Sensoren in Form von Druckschläuchen vorgesehen. Mittels der drei Sensoren kann erfasst werden, ob beispielsweise ein Poller das Unterbodenteil verformt.
In der DE 10 2014 203 255 A1 ist eine Vorrichtung zur Erfassung eines Seitenaufpralls eines Objekts auf einer Fahrzeugtür eines Kraftfahrzeugs gezeigt. Mittels eines in der Fahrzeugtür angeordneten Druckschlauchs und eines dazugehörigen Drucksensors kann der Aufprall des Objekts auf einer Außenseite der Fahrzeugtür detektiert werden.
Die DE 10 2006 040 216 A1 zeigt ein Kollisionsermittlungssystem für ein Fahrzeug, bei dem mittels eines Druckermittlungselements, wie beispielsweise einem Druckfühler, eine Verformung einer Fahrzeugtür bei einer Kollision des Fahrzeugs mit einem Objekt erfasst werden kann.
Die gattungsgebende EP 2 887 446 B1 zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erkennung von Batteriepackschäden, bei der ein Sensor in eine deformierbare Kühlleitung aufgenommen ist. Der Sensor überwacht eine Eigenschaft eines Kühlmittels, das in einem Kühlkanal der Kühlleitung enthalten ist. Die Eigenschaft des Kühlmittels kann eine Kühlmitteldurchflussrate oder ein Druck sein und der Sensor einen Durchflussratensensor beziehungsweise einen Drucksensor umfassen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lösung bereitzustellen, mittels derer ein Aufprall eines Objekts auf eine Unterfahrschutzvorrichtung eines Kraftfahrzeugs möglichst einfach und effizient erfasst werden kann, wobei die Unterfahrschutzvorrichtung eine hohe Steifigkeit aufweist und somit robuster gegenüber Verformungen ist.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Mögliche Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der folgenden Beschreibung und den Figuren angegeben.
Die erfindungsgemäße Unterfahrschutzvorrichtung für ein Kraftfahrzeug umfasst ein flächiges Grundelement. Das flächige Grundelement ist beispielsweise als Platte mit einer vorgegebenen Dicke ausgebildet. Mit anderen Worten weist das flächige Grundelement bevorzugt eine Länge und eine Breite auf, die jeweils im Vergleich zur Dicke des Grundelements groß ist. Das flächige Grundelement kann in einer bevorzugten Einbaulage im Kraftfahrzeug das Kraftfahrzeug in einer Fahrzeughochrichtung zu einem unterhalb des Kraftfahrzeugs angeordneten Fahrboden hin begrenzen. Ist dies der Fall bildet eine Oberfläche des flächigen Grundelements eine Außenfläche des Kraftfahrzeugs, die dem Fahrboden zugewandt ist.
Die Unterfahrschutzvorrichtung des Kraftfahrzeugs umfasst zumindest eine längliche Verstärkungseinrichtung. Die zumindest eine längliche Verstärkungseinrichtung weist eine Vorderseite und eine der Vorderseite gegenüberliegende Rückseite auf. Die Rückseite der Verstärkungseinrichtung ist mit dem flächigen Grundelement gekoppelt. Die längliche Verstärkungseinrichtung ist bevorzugt aus demselben Material hergestellt wie das flächige Grundelement. Eine Längsrichtung der länglichen Verstärkungseinrichtung ist in der bevorzugten Einbaulage der Unterfahrschutzvorrichtung im Kraftfahrzeug parallel zu einer Fahrzeuglängsrichtung des Kraftfahrzeugs ausgerichtet. Die Längsrichtung der Verstärkungseinrichtung ist parallel zur Oberfläche des flächigen Grundelements angeordnet. Die Vorderseite der länglichen Verstärkungseinrichtung kann alternativ als erste Seite der Verstärkungseinrichtung und die gegenüberliegende Rückseite als zweite Seite der länglichen Verstärkungseinrichtung bezeichnet werden, wobei die Verstärkungseinrichtung mit der zweiten Seite mit dem flächigen Grundelement gekoppelt ist. Die Verstärkungseinrichtung ist bevorzugt mit dem Grundelement verbunden, wobei diese Verbindung bevorzugt stoffschlüssig ausgebildet ist, beispielsweise durch Kleben oder eine Herstellung als einteiliges Bauteil.
Die Unterfahrschutzvorrichtung umfasst einen Druckschlauch mit einem vorgegebenen Schlauchvolumen und einem vorgegebenen Schlauchdruck innerhalb des Druckschlauchs. Der Druckschlauch ist dazu ausgebildet, das Schlauchvolumen bei einer auf einen Schlauchmantel des Druckschlauchs einwirkenden Kraft zu verkleinern und den Schlauchdruck im Druckschlauch zu erhöhen. Der Druckschlauch ist beispielsweise aus Silikon hergestellt. Der Druckschlauch ist elastisch verformbar, sodass beim Einwirken der Kraft auf den Druckschlauch dieser derart verformt wird, dass das Schlauchvolumen verkleinert wird. Hierbei kann eine vorgegebene Mindestkraft vorgegeben sein, wobei erst wenn die Kraft auf den Druckschlauch die vorgegebene Mindestkraft übersteigt, das Schlauchvolumen verkleinert und der Schlauchdruck erhöht wird. Der Druckschlauch ist als hermetisch abgeschlossenes Element ausgebildet und bildet somit ein hermetisch geschlossenes System innerhalb der Unterfahrschutzvorrichtung. Ein Innenraum des Druckschlauchs, das heißt ein das Schlauchvolumen bildender Raum im Druckschlauch, ist somit gas- und fluiddicht gegenüber einer Umgebung des Druckschlauchs abgeschlossen. Eine Druckänderung im Druckschlauch tritt beispielsweise immer dann auf, wenn beispielsweise mit einem Objekt gegen den Druckschlauch gedrückt wird.
Die Unterfahrschutzvorrichtung weist des Weiteren einen Drucksensor auf. Der Drucksensor ist dazu ausgebildet, die Erhöhung des Schlauchdrucks zu erfassen und einen die Erhöhung des Schlauchdrucks beschreibenden Druckmesswert bereitzustellen. Der Druckmesswert beziffert also den vom Drucksensor gemessenen Schlauchdruck. Der Drucksensor kann vorzugsweise jegliche Art von Druckänderung erfassen. Der Drucksensor ist also bevorzugt dazu ausgebildet, eine Änderung des Schlauchdrucks zu erfassen und den die Änderung des Schlauchdrucks beschreibenden Druckmesswert bereitzustellen. Es ist somit ebenfalls möglich, mithilfe des Drucksensors eine Erniedrigung des Schlauchdrucks zu erfassen und den entsprechenden Druckmesswert bereitzustellen. Bei einer elastischen Verformung des Druckschlauchs kann also auch eine nach einer nur temporären Erhöhung des Schlauchdrucks beobachtete Erniedrigung des Schlauchdrucks mittels des Drucksensors erfasst werden. Der Drucksensor kann als Absolutdrucksensor, Differenzdrucksensor, bidirektionaldifferentieller Drucksensor und/oder als Relativdrucksensor ausgebildet sein.
Der Druckschlauch erstreckt sich zumindest teilweise entlang einer Längsrichtung der zumindest einen länglichen Verstärkungseinrichtung und ist mit deren Vorderseite gekoppelt. Die dem flächigen Grundelement abgewandte Seite der länglichen Verstärkungseinrichtung, die beispielsweise als die erste Seite der Verstärkungseinrichtung bezeichnet wird, ist somit dem Druckschlauch zugewendet, da der Druckschlauch auf genau dieser Seite der Verstärkungseinrichtung angeordnet ist. Eine Längsrichtung des Druckschlauchs, das heißt dessen Ausdehnung in axialer Richtung des vorzugsweise zylinderförmigen Schlauchs, ist somit parallel zur Längsrichtung der zumindest einen länglichen Verstärkungseinrichtung angeordnet. Der Druckschlauch und die zumindest eine längliche Verstärkungseinrichtung sind hierbei bevorzugt fest miteinander verbunden.
Der Druckschlauch muss nicht über die vollständige Länge des Druckschlauchs mit der länglichen Verstärkungseinrichtung gekoppelt sein, sondern der Druckschlauch kann Teilbereiche aufweisen, die beispielsweise in Längsrichtung der Unterfahrschutzvorrichtung über die längliche Verstärkungseinrichtung hinausragen und in denen der Druckschlauch nicht mit der Vorderseite der Verstärkungseinrichtung gekoppelt ist. In den hinausragenden Teilbereichen ist der Druckschlauch bevorzugt freiliegend und mit keiner Komponente der Unterfahrschutzvorrichtung in Kontakt.
In der bevorzugten Einbaulage ist die Unterfahrschutzvorrichtung angrenzend an ein Batteriegehäuse oder eine andere Komponente des Kraftfahrzeugs angeordnet. Bei einer Krafteinwirkung auf das flächige Grundelement, die größer als eine vorgegebene Mindestkrafteinwirkung ist, wird dann die Kraft auf den Schlauchmantel des Druckschlauchs ausgeübt, da der Druckschlauch gegen das Batteriegehäuse beziehungsweise die andere Komponente des Kraftfahrzeugs gedrückt wird. Es kommt dann bei einer ausreichend großen Krafteinwirkung, die dadurch definiert ist, dass die Krafteinwirkung größer als die vorgegebene Mindestkrafteinwirkung ist, zu einer Verkleinerung des Schlauchvolumens und einer damit verbundenen Erhöhung des Schlauchdrucks. Denn bei dieser Krafteinwirkung auf das flächige Grundelement kommt es ebenfalls zu einer ausreichend großen Krafteinwirkung auf den Druckschlauch, die dazu führt, dass das Schlauchvolumen verkleinert wird.
Die Krafteinwirkung kann beispielsweise durch einen Aufprall eines Objekts auf die Unterfahrschutzvorrichtung auftreten, beispielsweise wenn die Unterfahrschutzvorrichtung in der bevorzugten Einbaulage im Kraftfahrzeug angeordnet ist und das Kraftfahrzeug über ein Objekt, wie beispielsweise einen Poller, fährt. Die Krafteinwirkung kommt also bei einem Aufprall eines Objekts auf die Unterfahrschutzvorrichtung zustande.
Die Unterfahrschutzvorrichtung ist also dazu ausgebildet, in der bevorzugten Einbaulage den Aufprall eines Objekts auf die Unterfahrschutzvorrichtung einfach und effizient zu erfassen, da bei dem Aufprall eine Erhöhung des Schlauchdrucks auftritt, die von der Unterfahrschutzvorrichtung detektiert wird. Mittels der Unterfahrschutzvorrichtung kann also der Aufprall des Objekts auf der Unterfahrschutzvorrichtung erfasst werden, wobei ein diesen Aufprall beschreibender Messwert in Form des Druckmesswerts bereitgestellt wird. Dieser Druckmesswert kann daraufhin beispielsweise für eine Einrichtung im Kraftfahrzeug bereitgestellt werden, die beispielsweise eine Warnmeldung oder eine Information an einen Fahrer des Kraftfahrzeugs ausgibt, der durch die Warnmeldung beziehungsweise die Information darauf hingewiesen wird, dass aufgrund des Aufpralls des Objekts eine Verformung der Unterfahrschutzvorrichtung beobachtet wurde, die beispielsweise prinzipiell eine Beschädigung einer oberhalb der Unterfahrschutzvorrichtung angeordneten Fahrzeugbatterie zur Folge haben könnte. Alternativ kann der bereitgestellte Druckmesswert dazu verwendet werden, einen Notstopp des Kraftfahrzeugs zu initiieren, der beispielsweise teilautonom oder vollautonom vom Kraftfahrzeug durchgeführt wird, da eine Beschädigung der Fahrzeugbatterie aufgrund des Aufpralls des Objekts aufgrund der festgestellten Schlauchdruckerhöhung zumindest vermutet wird. Dies alles setzt voraus, dass die Unterfahrschutzvorrichtung in der bevorzugten Einbaulage in einem Kraftfahrzeug verbaut wurde. Letztendlich bildet die Unterfahrschutzvorrichtung eine Vorrichtung, die dazu ausgebildet ist, eine Krafteinwirkung auf die Unterfahrschutzvorrichtung auf einfache Art und Weise sowie effizient zu erfassen.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die zumindest eine längliche Verstärkungseinrichtung ein längliches Hauptelement mit mehreren seitlich dazu angeordneten Rippenelementen aufweist. Die Rippenelemente sind parallel zur Vorderseite der länglichen Verstärkungseinrichtung angeordnet. Die Rippenelemente liegen somit in einer Ebene, in der auch die Vorder- und Rückseite der länglichen Verstärkungseinrichtung liegt.
Zur Erfindung gehören auch Ausgestaltungsformen, durch die sich zusätzliche Vorteile ergeben.
Gemäß einer Ausgestaltungsform sind die Rippenelemente auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten des länglichen Hauptelements angeordnet. Es kann alternativ vorgesehen sein, dass die Rippenelemente nur auf einer Seite des länglichen Hauptelements angeordnet sind. Die Rippenelemente sind bevorzugt parallel zueinander als einzelne längliche Rippen ausgestaltet, wobei die Rippenelemente bevorzugt senkrecht zur Längsrichtung des länglichen Hauptelements und somit zur Längsrichtung der länglichen Verstärkungseinrichtung angeordnet sind. Eine Längsausrichtung der einzelnen Rippenelemente ist dann bevorzugt senkrecht zur Längsrichtung der Verstärkungseinrichtung angeordnet. Alternativ können die Rippenelemente derart angeordnet sein, dass zwischen der Längsausrichtung der einzelnen Rippenelemente und der Längsrichtung der Verstärkungseinrichtung ein Winkel zwischen beispielsweise 45 Grad und 90 Grad oder ein beliebiger Winkel kleiner 90 Grad liegt. Alternativ können die einzelnen Rippenelemente mit unterschiedlichen Winkeln zur Längsrichtung der Verstärkungseinrichtung angeordnet sein, sodass die einzelnen Rippenelemente nicht parallel zueinander sind. Sowohl die Rippenelemente als auch das längliche Hauptelement sind jedoch bevorzugt in einer gemeinsamen Ebene angeordnet, sodass die Rippen nicht beispielsweise senkrecht zur Vorderseite oder zur Rückseite der Verstärkungseinrichtung angeordnet sind. Letztendlich weist die Verstärkungseinrichtung somit eine Art stangenförmiges zentrales Element, das längliche Hauptelement, auf, an dem seitlich kleinere Rippen in Form der Rippenelemente angebracht sind. Zwischen den einzelnen Rippenelementen ist bevorzugt ein Freiraum. Letztendlich ist die Verstärkungseinrichtung als eine Art rippenähnliches Verstärkungselement ausgebildet. Durch diese Ausgestaltung der Verstärkungseinrichtung wird erreicht, dass das flächige Grundelement derart verstärkt wird, dass die Unterfahrschutzvorrichtung eine höhere Steifigkeit aufweist und somit robuster gegenüber Verformungen ist. Es kann beispielsweise erreicht werden, dass beim Aufprall des Objekts mit einer Krafteinwirkung, die kleiner als die vorgegebene Mindestkrafteinwirkung ist, das Grundelement durch die Verstärkungseinrichtung bereits ausreichend verstärkt ist, dass der Aufprall keine plastische Verformung der Unterfahrschutzvorrichtung bewirkt.
Zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass die zumindest eine längliche Verstärkungseinrichtung eine gitterförmige Struktur, das heißt eine Gitterstrukturform, aufweist. Hierfür kann sie anstelle eines länglichen Hauptelements zum Beispiel mindestens zwei längliche Hauptelemente aufweisen, die bevorzugt parallel zueinander angeordnet sind. Beispielsweise senkrecht zu den zumindest zwei Hauptelementen sind mehrere Querelemente angeordnet. Die einzelnen Querelemente sind bevorzugt parallel zueinander ausgebildet. Ein Abstand zwischen zwei benachbarten Querelementen ist vorzugsweise kleiner als ein Abstand zwischen zwei benachbarten Hautelementen. Insgesamt bilden Haupt- und Querelemente eine Gitterstruktur. Die Querelemente können alternativ oder zusätzlich dazu zumindest teilweise in einem Winkel zwischen größer Null Grad und kleiner 90 Grad zu den Hauptelementen angeordnet sein.
Eine weitere Ausgestaltungsform sieht vor, dass die zumindest eine längliche Verstärkungseinrichtung zumindest ein seitlich vom länglichen Hauptelement abstehendes Zusatzelement aufweist. Seitlich zum länglichen Hauptelement ist bevorzugt beidseitig jeweils zumindest ein abstehendes Zusatzelement angeordnet. Bevorzugt weist das Hauptelement beidseitig mehrere, insbesondere parallel zueinander angeordnete, Zusatzelemente auf, die insbesondere senkrecht zum Hauptelement und somit zur Längsrichtung der Verstärkungseinrichtung angeordnet sind. Das zumindest eine Zusatzelement kann alternativ oder zusätzlich dazu in einem Winkel zwischen größer Null Grad und kleiner 90 Grad zum Hauptelement angeordnet sein.
Das zumindest eine Zusatzelement weist zumindest ein Seitenhauptelement auf. Dieses erstreckt sich in einer Längsrichtung des Zusatzelements. Bevorzugt entspricht die Längsrichtung des Zusatzelements einer Querrichtung der Verstärkungseinrichtung, die senkrecht zur Längsrichtung der Verstärkungsrichtung angeordnet ist. Das Seitenhauptelement ist also bevorzugt senkrecht zum Hauptelement angeordnet. Das zumindest eine Seitenhauptelement kann alternativ oder zusätzlich dazu in einem Winkel zwischen größer Null Grad und kleiner 90 Grad zum Hauptelement angeordnet sein. Bevorzugt weist das Zusatzelement mehrere parallel zueinander angeordnete Seitenhauptelemente auf.
Das zumindest eine Zusatzelement weist mehrere mit dem zumindest einen Seitenhauptelement verbundene parallel zur Längsrichtung der zumindest einen länglichen Verstärkungseinrichtung angeordnete Seitenrippenelemente auf. Die Seitenrippenelemente können wie die Rippenelemente des Hauptelements zum Seitenhauptelement angeordnet sein. Eine Längsausrichtung der einzelnen Rippenelemente ist bevorzugt parallel zur Längsrichtung der Verstärkungseinrichtung angeordnet. Die Seitenrippenelemente bildet bevorzugt zusammen mit den mehreren Seitenhauptelementen ein Gitter.
Das Zusatzelement liegt bevorzugt vollständig in einer Ebene parallel zur Vorderseite und Rückseite der Verstärkungseinrichtung.
Bevorzugt dient das zumindest eine Zusatzelement zur Verstärkung der Unterfahrschutzvorrichtung, indem ein jeweiliges Zusatzelement einer ersten Verstärkungseinrichtung mit genau einem Zusatzelement einer zweiten Verstärkungseinrichtung verbunden ist, wobei die erste und zweite Verstärkungseinrichtung benachbart zueinander angeordnet sind. Bevorzugt sind die verbundenen Zusatzelemente auf einer gleichen Position in der Längsrichtung der Verstärkungseinrichtungen an diesen angeordnet. Im Falle von mehreren Verstärkungseinrichtungen mit jeweils mehreren Zusatzelementen wird dann ein Gitter aus den mehreren Verstärkungseinrichtungen gebildet, dessen Längsstreben durch die Hauptelemente und dessen Querstreben durch die Zusatzelemente gebildet werden.
Zwischen zwei benachbarten Seitenrippenelementen ist bevorzugt ein Kanal für den Druckschlauch ausgebildet, sodass der Druckschlauch derart mit der Vorderseite der Verstärkungseinrichtung gekoppelt sein kann, dass er im Bereich des zumindest einen Zusatzelements mit dem zumindest einen Seitenhauptelement gekoppelt ist, indem er zwischen den benachbarten Seitenrippenelementen positioniert wird. Der Druckschlauch kann hierfür zum Beispiel zwischen den benachbarten Seitenrippenelementen einrasten. Insgesamt wird der Druckschlauch dann entlang der Längsrichtung der Verstärkungseinrichtung, bevorzugt seitlich zum Hauptelement jedoch zu diesem parallel positioniert und ist zwischen den benachbarten Seitenrippenelementen jeweils mit dem zumindest einen Seitenhauptelement und somit mit der Vorderseite der Verstärkungseinrichtung gekoppelt. Dies hat den Vorteil, dass mehrere Druckschläuche oder mehrere Teilbereiche eines Druckschlauchs beabstandet vom Hauptelement zur Druckerfassung vorgesehen sein können, wodurch der Druckschlauchverlauf besonders vielseitig und flexibel gestaltet werden kann.
Eine weitere Ausgestaltungsform sieht vor, dass der Druckschlauch formschlüssig mit der Vorderseite der länglichen Verstärkungseinrichtung verbunden ist. Bevorzugt ist der Druckschlauch formschlüssig mit der Vorderseite der länglichen Verstärkungseinrichtung in einem Bereich der Rippenelemente verbunden. Eine formschlüssige Verbindung ist eine Verbindung, die durch das Ineinandergreifen von mindestens zwei Verbindungspartnern entsteht. Dadurch können sich die Verbindungspartner auch ohne oder bei unterbrochener Kraftübertragung nicht voneinander lösen. Oftmals werden zwei Bauteile formschlüssig miteinander verbunden, indem ein drittes Teil als Verbindungselement wirkt, wie dies beispielsweise bei der Verbindung von zwei sich überlappender Blechränder mittels Nieten oder Schrauben der Fall ist. Für eine formschlüssige Verbindung können auf den Druckschlauch und/oder der länglichen Verstärkungseinrichtung zumindest ein entsprechendes Verbindungselement vorgesehen sein. Das zumindest eine Verbindungselement ist dazu ausgebildet, dass eine feste oder eine lösbare Verbindung zwischen dem Druckschlauch und der zumindest einen länglichen Verstärkungseinrichtung besteht. Hierfür kann beispielsweise das Verbindungselement am Druckschlauch befestigt und derart ausgebildet sein, dass es in die Freiräume zwischen den Rippen und/oder den Seitenrippenelementen greifen kann oder auf den Rippen und/oder den Seitenrippenelementen festgeklemmt werden kann. Es kann also eine ineinandergreifende Verzahnung zwischen dem Druckschlauch und der Verstärkungseinrichtung realisiert werden.
Alternativ oder zusätzlich dazu kann eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Druckschlauch und der Vorderseite der länglichen Verstärkungseinrichtung bestehen. Bevorzugt ist dann der Druckschlauch kraftschlüssig mit der Vorderseite der länglichen Verstärkungseinrichtung in einem Bereich der Rippenelemente verbunden. Alternativ oder zusätzlich dazu kann es vorgesehen sein, dass der Druckschlauch kraftschlüssig mit der Vorderseite der länglichen Verstärkungseinrichtung in einem Bereich des zumindest einen Seitenhauptelements des zumindest einen abstehenden Zusatzelements, insbesondere zwischen jeweils zwei benachbarten Seitenrippenelementen, verbunden ist. Eine kraftschlüssige Verbindung ist eine Verbindung, bei der eine Verschiebung von den miteinander verbundenen Elementen verhindert wird, solange eine durch Haftreibung bewirkte Gegenkraft nicht überschritten wird. Eine kraftschlüssige Verbindung kann daher alternativ als reibschlüssige Verbindung bezeichnet werden.
Relevant hinsichtlich des Verbindens des Druckschlauchs mit der Verstärkungseinrichtung ist, dass der Druckschlauch fest mit der Vorderseite der länglichen Verstärkungseinrichtung verbunden ist und somit nicht beispielsweise relativ zur Verstärkungseinrichtung beziehungsweise der einzelnen Rippenelemente und/oder der einzelnen Seitenrippenelemente sowie dem länglichen Hauptelement verschoben werden kann. Hierdurch wird erreicht, dass stets zuverlässig die Einwirkung einer extern auf die Unterfahrschutzvorrichtung einwirkenden Kraft detektiert wird, da ein beliebiges Bewegen des Druckschlauchs relativ zur Verstärkungseinrichtung unterbunden ist.
Eine zusätzliche Ausgestaltungsform sieht vor, dass der Druckschlauch mittels einer Klebeverbindung mit der Vorderseite der länglichen Verstärkungseinrichtung verbunden ist, insbesondere in einem Bereich der Rippenelemente und/oder in einem Bereich des zumindest einen Seitenhauptelements des zumindest einen abstehenden Zusatzelements, insbesondere zwischen jeweils zwei benachbarten Seitenrippenelementen. Es kann somit alternativ oder zusätzlich eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Druckschlauch und der Vorderseite der länglichen Verstärkungseinrichtung vorgesehen sein. Als stoffschlüssige Verbindung werden alle Verbindungen bezeichnet, bei denen die Verbindungspartner durch atomare oder molekulare Kräfte zusammengehalten werden, wobei es sich in der Regel um nicht lösbare Verbindungen handelt, die sich nur durch Zerstören der Verbindungsmittel trennen lassen. Zum Herstellen der Klebeverbindung wird ein Klebemittel auf den Druckschlauch und/oder die Vorderseite der länglichen Verstärkungseinrichtung, insbesondere auf die einzelnen Rippenelemente der Verstärkungseinrichtung, angebracht. Letztendlich wird hierdurch ebenfalls erreicht, dass der Druckschlauch relativ zur länglichen Verstärkungseinrichtung fest in der Unterfahrschutzvorrichtung befestigt ist und somit nicht verrutschen oder ungewollt verformt werden kann.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltungsform der Erfindung sieht vor, dass die Unterfahrschutzvorrichtung insgesamt mindestens fünf längliche Verstärkungseinrichtungen umfasst. Diese sind in einer Querrichtung der Unterfahrschutzvorrichtung in einem vorgegebenen Abstand nebeneinander angeordnet. Die einzelnen länglichen Verstärkungseinrichtungen sind bevorzugt parallel zueinander angeordnet. Die einzelnen länglichen Verstärkungseinrichtungen sind derart nebeneinander angeordnet, dass sie sich nicht gegenseitig berühren und/oder überschneiden. Der vorgegebene Abstand zwischen den Verstärkungseinrichtungen beträgt bevorzugt zwischen 20 und 25 Zentimeter. Alternativ kann er zwischen 5 und 20 Zentimeter liegen oder größer als 25 Zentimeter, zum Beispiel bis zu 50 Zentimeter, sein.
Zwischen den einzelnen Verstärkungsvorrichtungen bilden sich somit einzelne Kammern, in denen weder ein Druckschlauch noch eine Verstärkungseinrichtung angeordnet sind. In diesen Kammern befindet sich bevorzugt Luft.
In einer Hochrichtung der Unterfahrschutzvorrichtung betrachtet umfasst diese somit zunächst das flächige Grundelement, darauf angeordnet die zumindest fünf länglichen Verstärkungseinrichtungen und auf diesen wiederum angeordnet den Druckschlauch. In der bevorzugten Einbaulage befindet sich in der Hochrichtung oberhalb der Unterfahrschutzhochrichtung und somit oberhalb des Druckschlauchs das Batteriegehäuse beziehungsweise die weitere Komponente des Kraftfahrzeugs. Die einzelnen Kammern werden dann von einem Gehäuseboden des Batteriegehäuses oder einer Außenwand der anderen Komponente in der Hochrichtung begrenzt. Ist dies der Fall, stellen die einzelnen Kammern Hohlräume innerhalb des Kraftfahrzeugs dar. Bei den mindestens fünf beschriebenen länglichen Verstärkungseinrichtungen bilden sich somit mindestens vier derartige Kammern aus.
Die beiden äußeren Verstärkungseinrichtungen weisen jeweils nur auf der Seite des jeweiligen länglichen Hauptelements, die den anderen Verstärkungseinrichtungen zugewandt ist, Rippenelemente auf. Die äußeren Verstärkungseinrichtungen weisen somit in Richtung eines äußeren Randbereich der Unterfahrschutzvorrichtung jeweils nur das längliche Hauptelement auf, wohingegen nur an der zu einem Inneren der Unterfahrschutzvorrichtung gerichteten Seite der beiden äußeren Verstärkungseinrichtungen die Rippenelemente angeordnet sind. Die mindestens drei zwischen den äußeren beiden Verstärkungseinrichtungen angeordneten länglichen Verstärkungseinrichtungen weisen jeweils auf beiden Seiten des jeweiligen länglichen Hauptelements Rippenelemente auf. Insgesamt sind somit acht Seiten von Verstärkungseinrichtungen vorgesehen, die Rippenelemente aufweisen, wohingegen die beiden äußeren Verstärkungseinrichtungen ohne Rippenelemente ausgestaltet sind.
Mit jeder der Seiten mit Rippenelementen der mindestens fünf länglichen Verstärkungseinrichtungen ist genau ein einzelner Druckschlauch mit einem Drucksensor gekoppelt. Dies bedeutet, dass die beschriebenen Unterfahrschutzvorrichtung mindestens acht voneinander getrennte Druckschläuche aufweist, die jeweils mit einem Drucksensor gekoppelt sind, sodass insgesamt mindestens acht einzelne Drucksensoren vorgesehen sind. Die einzelnen Druckschläuche sind jeweils bevorzugt ohne Kurven an der Unterfahrschutzvorrichtung angeordnet und erstrecken sich lediglich entlang genau einer der länglichen Verstärkungseinrichtung im Bereich der jeweiligen Rippenelemente. Eine Gesamtlänge des jeweiligen Druckschlauchs entspricht daher bevorzugt zumindest einer Gesamtlänge einer länglichen Verstärkungseinrichtung. Mit einer derartigen Unterfahrschutzvorrichtung können in der bevorzugten Einbaulage insgesamt mindestens acht verschiedene Druckmesswerte bereitgestellt werden, die somit an mindestens acht verschiedenen Längsachsen der Unterfahrschutzvorrichtung eine Druckänderung erfassen können.
Alternativ dazu ist es möglich, dass die Unterfahrschutzvorrichtung genau einen Sensor umfasst, der die Druckänderung in genau diesem einen Druckschlauch bestimmt. Der genau eine Druckschlauch kann beispielsweise schlangenförmig über mehrere längliche Verstärkungseinrichtungen hinweg angeordnet sein.
Alternativ dazu kann die Unterfahrschutzvorrichtung insgesamt drei oder vier Verstärkungseinrichtungen umfassen, wobei dann zwischen den beiden äußeren Verstärkungseinrichtungen beispielsweise nur eine beziehungsweise zwei Verstärkungseinrichtungen angeordnet sind.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltungsform ist es vorgesehen, dass die Unterfahrschutzvorrichtung insgesamt mindestens drei längliche Verstärkungseinrichtungen umfasst, die in der Querrichtung der Unterfahrschutzvorrichtung im vorgegebenen Abstand zueinander angeordnet sind. Jede der mindestens drei Verstärkungseinrichtungen weist mehrere der seitlich vom länglichen Hauptelement abstehenden Zusatzelemente auf, die jeweils in der Längsrichtung der länglichen Verstärkungseinrichtung in einem vorgegebenen Längsabstand zueinander und beidseitig zum länglichen Hauptelement angeordnet sind. Jeweils zwei der abstehenden Zusatzelemente von benachbarten länglichen Verstärkungseinrichtungen sind miteinander verbunden. Die Zusatzelemente sind hierbei bevorzugt übergangslos miteinander verbunden, insbesondere derart, dass ein Übergang von einem dem Hauptelement abgewandten Ende des jeweiligen Zusatzelements der einen Verstärkungseinrichtung zum dem Hauptelement abgewandten Ende des jeweiligen Zusatzelements der benachbarten Verstärkungseinrichtung optisch und/oder haptisch unauffällig und insbesondere nur bei intensiver Untersuchung des Übergangs erkennbar ist.
Bevorzugt ist beidseitig des jeweiligen länglichen Hauptelements jeweils genau ein einzelner Druckschlauch vorgesehen, der insbesondere parallel zum jeweiligen länglichen Hauptelement verläuft. Jeder Druckschlauch ist zwischen jeweils zwei benachbarten Seitenrippenelementen mit dem jeweiligen Zusatzelements sowie mit einem eigenen Drucksensor gekoppelt. Zwischen zwei in Längsrichtung der Verstärkungseinrichtung benachbart angeordneten Zusatzelementen ist der jeweilige Druckschlauch nicht mit der Verstärkungseinrichtung gekoppelt, sondern liegt zum Beispiel frei zwischen der Verstärkungseinrichtung und dem Grundelement. Alternativ oder zusätzlich dazu kann der jeweilige Druckschlauch zumindest bereichsweise auf dem Grundelement aufliegen.
Die beschriebene Anordnung der Druckschläuche hat den Vorteil, dass diese jeweils nur bereichsweise oberhalb der Verstärkungseinrichtung angeordnet sind und somit bereits bei geringeren Krafteinwirkungen auf das Grundelement ein entsprechendes die Krafteinwirkung erkennendes Signal vom Drucksensor bereitgestellt werden kann, verglichen mit der Anordnung der Druckschläuche im Bereich der Rippenelemente der Hauptelemente. Dies vergrößert den Krafteinwirkungsbereich, bei dem mittels der Unterschutzvorrichtung prinzipiell eine Erhöhung eines Schlauchdrucks ermittelt werden kann.
Ferner sieht es ein Ausführungsbeispiel vor, dass beide äußeren Verstärkungseinrichtungen im Bereich der von der benachbarten Verstärkungseinrichtung abgewandten Zusatzelemente jeweils mit mindestens zwei Druckschläuchen gekoppelt sind, die beabstandet voneinander zwischen den jeweils zwei benachbarten Seitenrippenelementen angeordnet sind. Es kann also beispielsweise ein Randbereich der Unterfahrschutzvorrichtung vorgesehen sein, in dem zwar keine Verstärkungseinrichtung angeordnet ist, in dem jedoch das zumindest eine Zusatzelement angeordnet ist. Mittels der Kopplung des Druckschlauchs im Bereich des Zusatzelements kann beispielsweise im Randbereich und somit relativ weit vom Hauptteil entfernt zumindest ein weiterer Druckschlauch vorgesehen sein. Hierdurch wird ermöglicht, dass auch bei einer kleinen Anzahl von Verstärkungseinrichtungen dennoch an zahlreichen Orten in der Unterfahrschutzvorrichtung ein Druckschlauch positioniert sein kann.
Die erfindungsgemäße Batterievorrichtung mit einer Unterfahrschutzvorrichtung umfasst eine Batterie mit einem Batteriegehäuse und mindestens einem im Batteriegehäuse angeordneten Batteriemodul. Die Unterfahrschutzvorrichtung umfasst ein flächiges Grundelement; zumindest eine längliche Verstärkungseinrichtung mit einer Vorderseite und einer der Vorderseite gegenüberliegenden Rückseite, die mit dem flächigen Grundelement gekoppelt ist; einen Druckschlauch mit einem vorgegebenen Schlauchvolumen und einem vorgegebenen Schlauchdruck innerhalb des Druckschlauchs, wobei der Druckschlauch dazu ausgebildet ist, das Schlauchvolumen bei einer auf einen Schlauchmantel des Druckschlauchs einwirkenden Kraft zu verkleinern und den Schlauchdruck zu erhöhen; und einen Drucksensor, der dazu ausgebildet ist, die Erhöhung des Schlauchdrucks zu erfassen und einen die Erhöhung des Schlauchdrucks beschreibenden Druckmesswert bereitzustellen; wobei sich der Druckschlauch zumindest teilweise entlang einer Längsrichtung der zumindest einen länglichen Verstärkungseinrichtung erstreckt und mit deren Vorderseite gekoppelt ist. Das Batteriegehäuse weist einen Gehäuseboden auf, der parallel zum flächigen Grundelement der Unterfahrschutzvorrichtung angeordnet ist. In einem Hohlraum zwischen dem flächigen Grundelement und dem Gehäuseboden ist der Druckschlauch angeordnet. In dem Hohlraum ist zudem die zumindest eine längliche Verstärkungseinrichtung angeordnet, die mit dem flächigen Grundelement gekoppelt ist.
Die Batterieanordnung ist dazu ausgebildet, bei einer Krafteinwirkung auf das flächige Grundelement, die größer als eine vorgegebene Mindestkrafteinwirkung ist, die Kraft auf den Schlauchmantel des Druckschlauchs mittels Drücken des Druckschlauchs gegen den Gehäuseboden auszuüben. Sie ist also dazu ausgebildet, dass im Fall der ausreichenden Krafteinwirkung de Druckschlauch gegen den Gehäuseboden gedrückt wird. Die Batterieanordnung ist zudem dazu ausgebildet, die durch das Wirken der Kraft auf den Schlauchmantel bewirkte Erhöhung des Schlauchdrucks mittels des Drucksensors zu erfassen
In der bevorzugten Einbaulage der Unterfahrschutzvorrichtung im Kraftfahrzeug ist diese Teil der Batterieanordnung im Kraftfahrzeug. Es kommt dann in der bevorzugten Einbaulage zu einer Verformung des Druckschlauchs unter Krafteinwirkung, wenn das flächige Grundelement mit der länglichen Verstärkungseinrichtung insgesamt in Richtung des Batteriegehäuses gedrückt wird, wobei dann die entsprechende Krafteinwirkung durch die Verformung des Druckschlauchs mittels des Drucksensors erfasst werden kann. Hierdurch eignet sich die Batterieanordnung dazu, in einem Kraftfahrzeug mittels der Unterfahrschutzvorrichtung den Aufprall eines Objekts auf das flächige Grundelement zu erfassen und einen entsprechenden Messwert bereitzustellen.
Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Batterieanordnung wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Unterfahrschutzvorrichtung beschrieben worden sind.
Eine bevorzugte Ausgestaltungsform der Batterieanordnung sieht vor, dass die Unterfahrschutzvorrichtung eine Auswerteeinrichtung umfasst. Falls die Unterfahrschutzvorrichtung mindestens fünf Verstärkungseinrichtungen, acht Druckschläuche und acht Drucksensoren umfasst, ist die Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet, unter Anwendung eines Druckmesswertauswahlkriteriums auf die von jedem der Drucksensoren bereitgestellten Druckmesswerte eine lokale Verformung, die durch die Krafteinwirkung bedingt ist, zu bestimmen. Unter der Verformung eines Körpers, wie zum Beispiel der Unterfahrschutzvorrichtung, wird eine Änderung einer Form des Körpers infolge der Einwirkung einer äußeren Kraft verstanden. Alternativ kann die Verformung auch als Deformation oder Verzerrung bezeichnet werden. Hier wird die Unterfahrschutzvorrichtung durch die Krafteinwirkung auf die Unterfahrschutzvorrichtung, die größer als die vorgegebene Mindestkrafteinwirkung ist, verformt. Typischerweise werden bei dieser Krafteinwirkung das flächige Grundelement und gegebenenfalls zudem zumindest eine der länglichen Verstärkungseinrichtungen verformt, beispielsweise wenn das Objekt auf die Unterfahrschutzvorrichtung aufprallt.
Die Auswerteeinrichtung kann dazu ausgebildet sein, einen die lokale Verformung durch die Krafteinwirkung beziffernden Verformungswert durch Anwenden des Druckmesswertauswertekriteriums auf die von jedem der Drucksensoren bereitgestellten Druckmesswerte zu berechnen. Hierfür sind im Druckmesswertauswertekriterium entsprechende Vorschriften hinterlegt.
Der Verformungswert umfasst bevorzugt Informationen zu einem Verformungszustand der Unterfahrschutzvorrichtung. Der Verformungswert kann beispielsweise die Information umfassen, um welche Länge die Unterfahrschutzvorrichtung in Richtung der Krafteinwirkung deformiert wurde. Alternativ oder zusätzlich dazu kann es vorgesehen sein, dass aus dem Verformungswert die Berechnung dieser Länge der Deformation unter Anwendung eines entsprechenden Auswertekriteriums und/oder des Druckmesswertauswertekriteriums möglich ist. Die Länge der Deformation beziffert einen Abstand zwischen einer relativen Position des flächigen Grundelements in einer Ausgangssituation vor dem Aufprall des Objekts zur relativen Position des flächigen Grundelements im Bereich des Aufpralls des Objekts nach einem Stattfinden des Aufpralls des Objekts. Als relative Position wird hier die Position relativ zu zumindest einer anderen Komponenten der Batterieanordnung, wie zum Beispiel des Batteriegehäuses, und/oder in der bevorzugten Einbaulage der Batterieanordnung im Kraftfahrzeug die Position relativ zu einer batterieanordnungsexternen Komponente des Kraftfahrzeugs bezeichnet. Die Länge der Deformation gibt also an, wie weit das flächige Grundelement durch die Krafteinwirkung in einen Innenraum der Unterfahrschutzvorrichtung gedrückt wurde. Anders ausgedrückt kann unter der lokalen Verformung die Information verstanden werden, um wieviel der Unterfahrschutzvorrichtung nach innen deformiert wurde.
Die Länge der Deformation kann als abhängig von einer Stärke der Krafteinwirkung angesehen werden. Als Maß der Verformung kann daher beispielsweise eine lokale Stärke der Krafteinwirkung bestimmt und ausgewertet werden. Als lokale Stärke der Krafteinwirkung wird hier eine lokale Differenzierung der Krafteinwirkung in einer Querrichtung der Unterfahrschutzvorrichtung verstanden. Da bei der beschriebenen Ausgestaltung in der Querrichtung der Unterfahrschutzvorrichtung mehrere Druckschläuche vorgesehen sind, kann somit durch entsprechendes Auswerten der mehreren Druckmesswerte zumindest in der Querrichtung differenziert werden, wo die Krafteinwirkung erfolgt ist, das heißt wo der Aufprall des Objekts stattgefunden hat. Durch eine Kopplung der einzelnen Messdaten miteinander, das heißt beispielsweise durch ein miteinander Verrechnen der bereitgestellten Druckmesswerte gemäß einer entsprechende im Druckmesswertauswertekriterium hinterlegten Vorschrift, kann also beispielsweise auf einen Ort der Krafteinwirkung geschlossen werden. Diese Ortsinformation differenziert bevorzugt nur in der Längsrichtung der Unterfahrschutzvorrichtung. Alternativ oder zusätzlich kann die Anordnung von Drucksensoren in der Unterfahrschutzvorrichtung derart gewählt werden, dass in der Längsrichtung eine ortsabhängige Differenzierung der Krafteinwirkung möglich ist, insbesondere eine ortsabhängige Differenzierung der Verformung und somit letztendlich der Stärke der Krafteinwirkung auf das flächige Grundelement.
Die Bestimmung der lokalen Verformung durch die Krafteinwirkung basiert letztendlich auf der erfassten Volumenänderung in den Druckschläuchen, die anhand der Druckänderungen in den einzelnen Druckschläuchen gemessen wird. Hierdurch wird eine besonders zuverlässige sowie ortsaufgelöste Detektion des Aufpralls des Objekts ermöglicht.
Alternativ oder zusätzlich dazu ist die beschriebene Bestimmung der Verformung auch bei einer Unterfahrschutzvorrichtung mit weniger als fünf Verstärkungseinrichtungen und/oder weniger als acht Druckschläuchen und/oder beispielsweise minimal zwei Drucksensoren möglich.
Generell kann unabhängig von einer Anzahl von Druckschläuchen und Drucksensoren stets die Auswerteeinrichtung als Komponente der Unterfahrschutzvorrichtung und/oder des Batterieanordnung vorgesehen sein. Falls nur ein Drucksensor in der Unterfahrschutzvorrichtung vorgesehen ist, kann das Druckmesswertauswertekriterium von der Auswerteeinrichtung auf den einen vom Drucksensor bereitgestellten Druckmesswert angewendet werden, um dadurch ebenfalls die Verformung durch die Krafteinwirkung auf das flächige Grundelement zu bestimmen.
Das Druckmesswertauswahlkriterium kann alternativ oder zusätzlich Vorschriften dazu enthalten, mit welcher Deformationstiefe aufgrund der erfolgten Krafteinwirkung bei den bereitgestellten Druckmesswerten zu rechnen ist.
Eine weitere Ausgestaltungsform sieht vor, dass die Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet ist, beim Anwenden des Druckmesswertauswertekriteriums Druckmesswerte der Drucksensoren von jeweils zwei benachbarten Druckschläuchen jeweils miteinander zu vergleichen. Es können also die Druckmesswerte von jeweils direkt nebeneinander angeordneten Druckschläuchen miteinander verglichen werden. Wenn zum Beispiel ein Objekt mittig zwischen zwei Druckschläuchen auf die Unterfahrschutzvorrichtung aufprallt und daher die Krafteinwirkung beispielsweise mittig in einer der Kammern zwischen zwei Verstärkungsvorrichtungen erfolgt, werden zwei in etwa gleich großen Druckmesswert in den benachbarten Drucksensoren gemessen. Wird jedoch in einem der zwei benachbarten Druckschläuche eine deutlich größere Druckerhöhung beobachtet als im benachbarten anderen Druckschlauch, wobei dies jeweils mittels der entsprechenden Drucksensoren festgestellt wird, kann darauf geschlossen werden, dass der Aufprall des Objekts näher an dem Druckschlauch stattgefunden hat, der die größere Druckerhöhung festgestellt hat. Wenn es also offensichtlich lokal zu einer größeren Volumenänderung in einem der Druckschläuche kommt als in anderen Druckschläuchen, kann auf eine sich dort lokal stärker auswirkende Krafteinwirkung geschlossen werden. Hierdurch wird letztendlich auf einfache Art und Weise eine genaue Lokalisierung des Aufpralls eines Objekts ermöglicht.
Die mittels des Auswertens der bereitgestellten Druckmesswerte gewonnenen Informationen können beispielsweise bei der Ermittlung einer Reaktion auf den erfassten Aufprall des Objekts berücksichtigt werden, sodass beispielsweise entschieden werden kann, ob ein sofortiger Notstopp des Kraftfahrzeugs notwendig ist oder ob eine Information oder Warnung an den Fahrer zumindest vorerst ausreicht. Hierdurch wird letztendlich ein zuverlässiges Abschätzen der Konsequenz des Aufpralls des Objekts auf die Unterfahrschutzvorrichtung, die Batterieanordnung sowie das Kraftfahrzeug als Ganzes ermöglicht.
Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug weist eine Batterieanordnung auf, wie sie oben beschrieben wurde. Insbesondere weist das Kraftfahrzeug eine Unterfahrschutzvorrichtung auf, wie sie oben beschrieben wurden. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, oder als Personenbus oder Motorrad ausgestaltet.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dazu ausgebildet, einen Aufprall eines Objekts auf der Unterfahrschutzvorrichtung eines Kraftfahrzeugs zu erfassen. Das Verfahren ist daher zum Erfassen des Aufpralls des Objekts mit einer Batterieanordnung vorgesehen, wie sie oben beschrieben wurde. Wenn bei einem Aufprall des Objekts die Krafteinwirkung auf die Unterfahrschutzvorrichtung größer als die vorgegebene Mindestkrafteinwirkung ist, wird die Kraft auf den Schlauchmantel des Druckschlauchs ausgeübt und die dadurch bewirkte Änderung des Schlauchdrucks mittels des Drucksensors erfasst. Dadurch wird letztendlich der der Erhöhung des Schlauchdrucks zugeordnete Druckmesswert bestimmt und bereitgestellt.
Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs sowie des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Unterfahrschutzvorrichtung und/oder der erfindungsgemäßen Batterieanordnung beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs und Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.
Zu der Erfindung gehört auch die Auswerteeinrichtung für die Batterieanordnung und/oder die Unterfahrschutzvorrichtung. Die Auswerteeinrichtung kann eine Datenverarbeitungsvorrichtung oder eine Prozessoreinrichtung aufweisen, die dazu eingerichtet ist, eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens und/oder der erfindungsgemäßen Batterieanordnung durchzuführen. Die Prozessoreinrichtung kann hierzu zumindest einen Mikroprozessor und/oder zumindest einen Mikrocontroller und/oder zumindest einen FPGA (Field Programmable Gate Array) und/oder zumindest einen DSP (Digital Signal Processor) aufweisen. Des Weiteren kann die Prozessoreinrichtung Programmcode aufweisen, der dazu eingerichtet ist, bei Ausführen durch die Prozessoreinrichtung die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens und/oder der erfindungsgemäßen Batterieanordnung durchzuführen. Der Programmcode kann in einem Datenspeicher der Prozessoreinrichtung gespeichert sein.
Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen. Die Erfindung umfasst also auch Realisierungen, die jeweils eine Kombination der Merkmale mehrerer der beschriebenen Ausführungsformen aufweisen, sofern die Ausführungsformen nicht als sich gegenseitig ausschließend beschrieben wurden.
Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:

1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer Batterieanordnung und einer Unterfahrschutzvorrichtung;
2 eine Draufsicht auf eine Unterfahrschutzvorrichtung mit fünf Verstärkungseinrichtungen mit Rippenelementen;
3 einen Querschnitt einer Unterfahrschutzvorrichtung in einer bevorzugten Einbaulage;
4 einen Querschnitt einer Unterfahrschutzvorrichtung in einer bevorzugten Einbaulage bei einem Aufprall eines Objekts;
5 eine Draufsicht auf einen Ausschnitt einer Verstärkungseinrichtung mit gitterförmiger Struktur;
6 eine perspektivische Darstellung eines Ausschnitts einer Unterfahrschutzvorrichtung mit einer Verstärkungseinrichtung mit Zusatzelementen; und
7 eine Draufsicht auf eine Unterfahrschutzvorrichtung mit drei Verstärkungseinrichtungen mit Zusatzelementen.

Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs 10 mit einer Batterieanordnung 12. Die Batterieanordnung 12 umfasst eine Unterfahrschutzvorrichtung 14 und eine Batterie 16, die als Hochvoltbatterie ausgebildet ist. Die Batterie 16 umfasst wiederum ein Batteriegehäuse 18 mit einem Gehäuseboden 18a und mehreren im Batteriegehäuse 18 angeordneten Batteriemodulen 20. Jedes dieser Batteriemodule 20 umfasst wiederum mehrere Batteriezellen 22, von denen exemplarisch nur drei dargestellt sind.
Die Unterfahrschutzvorrichtung 14 ist, wie in 1 veranschaulicht, in einer Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) unterhalb der Batterie 16 angeordnet. Die Unterfahrschutzvorrichtung 14 ist weiterhin unterseitig am Kraftfahrzeug 10 befestigt, zum Beispiel verschraubt. Die Unterfahrschutzvorrichtung 14 ist zudem flächig ausgebildet und kann sich zum Beispiel über einen Großteil der Fläche zwischen zwei Radachsen 24 des Kraftfahrzeugs 10 in einer Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) und über einen Großteil einer Fahrzeugbreite in einer Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung) erstrecken.
2 zeigt eine Draufsicht auf die Unterfahrschutzvorrichtung 14. Die Unterfahrschutzvorrichtung 14 umfasst ein flächiges Grundelement 26, zumindest eine längliche Verstärkungseinrichtung 28 sowie zumindest einen Druckschlauch 30. Hier sind insgesamt fünf längliche Verstärkungseinrichtungen 28 gezeigt, die in einem vorgegebenen Abstand parallel zueinander angeordnet sind, wobei diese parallele Anordnung in einer Querrichtung der Unterfahrschutzvorrichtung 14 ausgerichtet ist, die in einer bevorzugten Einbaulage der Unterfahrschutzvorrichtung 14 im Kraftfahrzeug 10 der Fahrzeugquerrichtung, also der y-Richtung entspricht. Eine Längsrichtung der jeweiligen länglichen Verstärkungseinrichtungen 28 entspricht einer Unterfahrschutzlängsrichtung und in der bevorzugten Einbaulage im Kraftfahrzeug 10 der Fahrzeuglängsrichtung, also der x-Richtung.
Die Unterfahrschutzvorrichtung 14 weist hier insgesamt acht Druckschläuche 30 auf. Alternativ zu den hier dargestellten mehreren Druckschläuchen 30 kann ein einzelner Druckschlauch 30 vorgesehen sein, der jeweils an einem in x-Richtung oberen oder unteren Ende der länglichen Verstärkungseinrichtung 28 verbunden ist. Dies ergibt einen sich schlangenförmig über die gesamt Unterfahrschutzvorrichtung 14 erstreckenden Druckschlauch 30.
Die Unterfahrschutzvorrichtung 14 weist zudem zumindest einen Drucksensor 32 auf. Hier sind insgesamt acht Drucksensoren 32 skizziert, wobei jedem einzelnen der skizzierten Druckschläuche 30 ein einzelner Drucksensor 32 zugeordnet ist. Die Unterfahrschutzvorrichtung 14 weist zudem eine Auswerteeinrichtung 34 auf.
In 2 ist weiterhin gezeigt, dass die beiden äußeren Verstärkungseinrichtungen 28, das heißt die in y-Richtung erste und letzte Verstärkungseinrichtung 28, jeweils nur auf einer Seite des jeweiligen länglichen Hauptelements 40 Rippenelemente 42 aufweist. Demgegenüber weisen die drei mittleren Verstärkungseinrichtungen 28 jeweils beidseitig die Rippenelemente 42 auf.
Zwischen den einzelnen Verstärkungseinrichtungen 28 befinden sich hier vier leere Räume, die im Folgenden als Kammern bezeichnet werden und mit Luft gefüllt sind. In 2 ist zudem ein Bereich A der Unterfahrschutzvorrichtung 14 markiert.
In 3 ist ein Querschnitt der Unterfahrschutzvorrichtung 14 im Bereich A skizziert. Aus diesem Querschnitt wird der genaue Aufbau der Unterfahrschutzvorrichtung 14 in einer Hochrichtung der Unterfahrschutzvorrichtung 14, die in der bevorzugten Einbaulage der Fahrzeughochrichtung, das heißt der z-Richtung, entspricht, skizziert. Es wird deutlich, dass die längliche Verstärkungseinrichtung 28 eine Vorderseite 36 und eine der Vorderseite 36 gegenüberliegende Rückseite 38 aufweist. Die Rückseite 38 der Verstärkungseinrichtung 28 ist mit dem flächigen Grundelement 26 gekoppelt, wobei diese beispielsweise direkt miteinander verbunden sind, beispielsweise durch eine Klebeverbindung. Alternativ können die Verstärkungseinrichtung 28 und das flächige Grundelement 26 als ein einzelnes Bauteil ausgebildet sein. Die längliche Verstärkungseinrichtung 28 und das flächige Grundelement 26 sind bevorzugt aus einem Faserverbundwerkstoff, insbesondere umfassend Glas und/oder Karbon, ausgebildet.
Die längliche Verstärkungseinrichtung 28 weist ein längliches Hauptelement 40 mit mehreren seitlich dazu angeordneten Rippenelementen 42 auf. Die Rippenelemente 42 sind parallel zur Vorderseite 36 und Rückseite 38 der länglichen Verstärkungseinrichtung 28 sowie auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten 44 des länglichen Hauptelements 40 angeordnet. Die einzelnen Rippenelemente 42 sind hierbei bevorzugt senkrecht zur Längsrichtung des länglichen Hauptelements 40, das heißt senkrecht zur x-Richtung und somit in y-Richtung ausgebildet. In z-Richtung oberhalb der länglichen Verstärkungseinrichtung 28 sind hier zwei Druckschläuche 30 angeordnet. Diese Druckschläuche 30 sind entweder formschlüssig oder mittels einer Klebeverbindung mit der Vorderseite 36 der länglichen Verstärkungseinrichtung 28 im Bereich der Rippenelemente 42 verbunden. Zur Ausgestaltung der formschlüssigen Verbindung kann beispielsweise eine Aussparung in einer Oberfläche der Rippenelemente 42 vorgesehen sein, in die der Druckschlauch 30 passgenau eingelegt werden kann. Hierbei ist letztendlich relevant, dass der Druckschlauch 30 fest mit der Verstärkungseinrichtung 28 im Bereich der Rippenelemente 42 verbunden ist, sodass der Druckschlauch 30 nicht relativ zu den restlichen Komponenten der Unterfahrschutzvorrichtung 14 verschoben werden kann.
Die Druckschläuche 30 weisen jeweils ein vorgegebenes Schlauchvolumen 46 und einen vorgegebenen Schlauchdruck innerhalb des Druckschlauchs 30 auf. Jeder der Druckschläuche 30 ist dazu ausgebildet, das Schlauchvolumen 46 bei einer auf einen Schlauchmantel 48 des Druckschlauchs 30 wirkenden Kraft zu verkleinern und den Schlauchdruck zu erhöhen. Diese Erhöhung des Schlauchdrucks kann mittels des Drucksensors 32 erfasst werden. Dieser stellt daraufhin einen die Erhöhung des Schlauchdrucks beschreibenden Druckmesswert bereit.
In der Hochrichtung der Unterfahrschutzvorrichtung 14 wird diese vom Gehäuseboden 18a des Batteriegehäuses 18 begrenzt. Der Gehäuseboden 18a kann unmittelbar an die Druckschläuche 30 angrenzen. Es kann jedoch auch ein vorgegebener Abstand zwischen dem Gehäuseboden 18a und den Druckschläuchen 30 vorgesehen sein, so wie es hier in 3 skizziert ist. Zwischen dem flächigen Grundelement 26 mit der darauf angeordneten länglichen Verstärkungseinrichtung 28 sowie den Druckschläuchen 30 und dem Gehäuseboden 18a ist somit ein Hohlraum 50 ausgebildet.
Aus 2 und 3 in einer Zusammenschau wird deutlich, dass sich der Druckschlauch 30 zumindest teilweise entlang der Längsrichtung der länglichen Verstärkungseinrichtung 28 erstreckt und mit deren Vorderseite 36 gekoppelt und bevorzugt verbunden ist.
In 4 ist der in 3 skizzierte Querschnitt vom Bereich A erneut skizziert, jedoch dieses Mal in einer Situation, in der eine Krafteinwirkung 52 auf die Unterfahrschutzvorrichtung 14 beobachtet wird, und zwar indem ein Objekt 54 gegen das flächige Grundelement 26 gedrückt wird. Es kommt hier also zu einem Aufprall des Objekts 54 auf der Unterfahrschutzvorrichtung 14. Dieser Aufprall bewirkt hier eine plastische Verformung des Grundelements 26 sowie der darauf angeordneten länglichen Verstärkungseinrichtung 28. Die Krafteinwirkung 52 ist größer als eine vorgegebene Mindestkrafteinwirkung, sodass die Kraft auf den Schlauchmantel 48 des Druckschlauchs 30 ausgeübt wird, da der Druckschlauch 30 beziehungsweise hier beide Druckschläuche 30 durch die Verformung des Grundelements 26 sowie der Verstärkungseinrichtung 28 gegen den Gehäuseboden 18a des Batteriegehäuses 18 gedrückt werden. Dies führt zu einer Verformung des Druckschlauchs 30, das heißt zu einer Verkleinerung des Schlauchvolumens und einer damit verbundenen Erhöhung des Schlauchdrucks, der wiederum von dem Drucksensor 32 erfasst wird, sodass ein entsprechender Druckmesswert bereitgestellt wird.
Die Auswerteeinrichtung 34 ist dazu ausgebildet, unter Anwendung eines Druckmesswertauswertkriteriums auf die von dem Drucksensor 32 beziehungsweise den insgesamt acht in 2 dargestellten einzelnen Drucksensoren 32 bereitgestellten Druckmesswerten eine lokale Verformung durch die Krafteinwirkung 52, beispielsweise durch Bestimmen einer Stärke der Krafteinwirkung 52, zu bestimmen. Beim Anwenden des Druckmesswertauswertekriteriums werden hierbei die Druckmesswerte der Drucksensoren 32 von jeweils zwei benachbarten Druckschläuchen 30 jeweils miteinander verglichen. Befinden sich diese Druckschläuche 30, die zueinander benachbart sind, beispielsweise auf zwei Kammerseiten einer jeweiligen Kammer, würden zwei Druckmesswerte erwartet, die in etwa gleich groß sind, wenn das Objekt 54 genau mittig im Bereich dieser Kammer gegen das flächige Grundelement 26 drücken würde. Falls sich das Objekt 54, wie in 4 skizziert, direkt unterhalb des Hauptelements 40 befindet, würde auf den in 4 dargestellten benachbarten Druckschläuchen 30 jeweils eine in etwa gleich große Druckänderung beobachtet werden. Ist der Aufprall des Objekts 54 jedoch nicht in etwa mittig zwischen zwei Drucksensoren 32 werden von den benachbarten Drucksensoren 32 unterschiedlich hohe Druckmesswerte bereitgestellt. Dies ermöglicht letztendlich, dass durch ein Vergleichen der Druckmesswerte von benachbarten Druckschläuchen 30 mit entsprechenden Drucksensoren 32 eine in y-Richtung und somit in der Querrichtung der Unterfahrschutzvorrichtung 14 des Kraftfahrzeugs 10 eine lokal differenzierte Erfassung des Aufpralls des Objekts 54 erfolgt.
In 5 ist ein Ausschnitt einer länglichen Verstärkungseinrichtung 28 mit einer gitterförmigen Struktur, das heißt einer Gitterstrukturform, skizziert. Eine derartige Verstärkungseinrichtung 28 kann alternativ oder zusätzlich zu den in 2 bis 4 gezeigten Verstärkungseinrichtungen 28 in der Unterfahrschutzvorrichtung 14 vorgesehen sein. Die längliche Verstärkungseinrichtung 28 mit der gitterförmigen Struktur weist mindestens zwei längliche Hauptelemente 40, und zwar insgesamt drei längliche Hauptelemente 40, auf, die parallel zueinander angeordnet sind. Senkrecht zu den Hauptelementen 40 sind mehrere Querelemente 56 angeordnet, von denen in 5 nur eines markiert ist. Die einzelnen Querelemente 56 sind parallel zueinander ausgebildet. Insgesamt bilden die Hauptelemente 40 und die Querelemente 56 eine Gitterstruktur. Zwischen je zwei benachbart angeordneten Hauptelementen 40 kann je ein Druckschlauch 30 angeordnet sein, dessen Längsrichtung parallel zur Längsrichtung der Hauptelemente 40 angeordnet sein kann, das heißt in x-Richtung. Der Druckschlauch 30 ist dann in einem Bereich der Querelemente 56 auf der Vorderseite 36 der Verstärkungseinrichtung 28 angeordnet. Der Bereich der Querelemente 56 kann somit dem Bereich der Rippenelemente 42 entsprechen. Die zuvor beschriebenen Rippenelemente 42 werden hier in 5 also durch die Querelemente 56 ersetzt.
6 zeigt in einer perspektivischen Darstellung einen Ausschnitt der Unterfahrschutzvorrichtung 14, bei der die Verstärkungseinrichtung 28 zusätzlich zu dem Hauptelement 40 mit den Rippenelementen 42 mehrere Zusatzelemente 60 aufweist. Das jeweilige Zusatzelement 60 ist seitlich vom länglichen Hauptelement 40 als abstehendes Element ausgebildet, wobei es bevorzugt in einem rechten Winkel zum Hauptelement 40 vom Hauptelement 40 in eine Umgebung der Verstärkungseinrichtung 28 ragt. Das Zusatzelement 60 weist jeweils zumindest ein Seitenhauptelement 62 auf, bevorzugt mehrere parallel zueinander angeordnete Seitenhauptelemente 62. Zudem weist es jeweils mehrere mit dem zumindest einen Seitenhauptelement 62 verbundene parallel zur Längsrichtung (x-Richtung) der zumindest einen länglichen Verstärkungseinrichtung 28 angeordnete Seitenrippenelemente 64 auf. Die Seitenrippenelemente 64 erstrecken sich in ihrer Längsrichtung jeweils bevorzugt parallel zur Längsrichtung des Hauptelements 40.
Die mehreren Zusatzelemente 60 einer Verstärkungseinrichtung 28 sind bevorzugt jeweils gleich ausgebildet, sodass eine durch eines der Seitenrippenelemente 64 in der Längsrichtung der Verstärkungseinrichtung 28 verlaufende Gerade, durch entsprechende Seitenrippenelemente 64 der in dieser Längsrichtung benachbart angeordneten Zusatzelemente 60 verläuft. Zwischen jeweils zwei Seitenrippenelementen 64 wird somit ein Kanal gebildet, der sich parallel zum Hauptelement 40 entlang der Längsrichtung der Verstärkungseinrichtung 28 erstreckt. In diesem Kanal kann der Druckschlauch 30 mit der Vorderseite 36 der Verstärkungseinrichtung 28 gekoppelt sein. Denn der Druckschlauch ist an den entsprechenden Bereichen der Seitenhauptelement 62 zwischen den zwei den Kanal begrenzenden Seitenrippenelementen 64 mit der Verstärkungseinrichtung 28 gekoppelt.
Der Druckschlauch 30 kann formschlüssig mit der Vorderseite 36 der länglichen Verstärkungseinrichtung 28 in einem jeweiligen Bereich des Seitenhauptelements 62 des zumindest einen abstehenden Zusatzelements 60 verbunden sein, insbesondere zwischen den jeweils zwei benachbarten Seitenrippenelementen 64. Der Druckschlauch 30 kann dort mittels der Klebeverbindung mit der Vorderseite 36 der länglichen Verstärkungseinrichtung 28 verbunden sein.
In 7 ist eine Draufsicht auf die Unterfahrschutzvorrichtung 14 skizziert, die drei Verstärkungseinrichtungen 28, wie sie in 6 gezeigt sind, aufweist. Die drei Verstärkungseinrichtungen 28 weisen also Zusatzelemente 60 auf. Alternativ können mehr als drei Verstärkungseinrichtungen 28 mit Zusatzelementen 60 vorgesehen sein. Die drei Verstärkungseinrichtungen 28 sind in einer Querrichtung der Unterfahrschutzvorrichtung 14, also in der y-Richtung, in einem vorgegebenen Abstand zueinander angeordnet. Zwischen den einzelnen Verstärkungseinrichtungen 28 ist also ein Hohlraum vorgesehen. Jede der Verstärkungseinrichtungen 28 weist mehrere der seitlich vom länglichen Hauptelement 40 abstehenden Zusatzelemente 60 auf.
Hier sind insgesamt sieben Zusatzelemente 60 pro Verstärkungseinrichtungen 28 vorgesehen. Diese sind jeweils in der Längsrichtung der länglichen Verstärkungseinrichtung 28 in einem vorgegebenen Längsabstand zueinander und beidseitig zum länglichen Hauptelement 40 angeordnet. Der Längsabstand kann dem Abstand zwischen den Verstärkungseinrichtungen 28 entsprechen. Jeweils zwei der abstehenden Zusatzelemente 60 von benachbarten länglichen Verstärkungseinrichtungen 28 sind übergangslos, miteinander verbunden. In 7 ist daher kein Übergang zwischen den einzelnen Zusatzelementen 60 zu erkennen. Insgesamt bildet sich daher ein Gitter aus den Hauptelementen 40 in der Längsrichtung und den Seitenhauptelementen 62 in der Querrichtung.
Beidseitig neben dem jeweiligen länglichen Hauptelement 40 ist im Bereich der Zusatzelemente 60 kann jeweils genau ein einzelner Druckschlauch 30 mit der Verstärkungseinrichtungen 28 gekoppelt sein. Alternativ dazu kann ein Druckschlauch 30 schlangenlinienförmig in der Unterfahrschutzvorrichtung 14 platziert sein. Der einzelne Druckschlauch 30 beziehungsweise ein Teil des Druckschlauchs 30 verläuft parallel zum jeweiligen länglichen Hauptelement 40 und ist zwischen jeweils zwei benachbarten Seitenrippenelementen 64 mit den Seitenhauptelementen 62 des jeweiligen Zusatzelement 60 gekoppelt. Bevorzugt ist jeder einzelne Druckschlauch 30 mit einem eigenen Drucksensor 32 gekoppelt. Alternativ dazu können mehrere Druckschläuche 30 mit einem gemeinsamen Drucksensor 32 gekoppelt sein.
Die beiden äußeren Verstärkungseinrichtungen 28 sind im Bereich der Zusatzelemente 60, der den anderen Verstärkungseinrichtungen 28 abgewandt ist, jeweils mit mindestens zwei Druckschläuchen 30 gekoppelt, die beabstandet voneinander zwischen den jeweils zwei benachbarten Seitenrippenelementen 64 angeordnet sind. Am Randbereich der Unterfahrschutzvorrichtung 14 in der Querrichtung sind also jeweils zwei Druckschläuche 30 nebeneinander angeordnet. Die entsprechenden Zusatzelemente 60 reichen bevorzugt bis zum seitlichen Rand des Batteriegehäuses 18 in der Querrichtung.
Kommt es nun zu einem Aufprall des Objekts 54 auf der Unterfahrschutzvorrichtung 14, wobei dieser die plastische Verformung des Grundelements 26 bewirkt und die Krafteinwirkung 52 größer als die vorgegebene Mindestkrafteinwirkung ist, wird beispielsweise zumindest einer der Druckschläuche 30 gegen den Gehäuseboden 18a des Batteriegehäuses 18 gedrückt. Dies führt zu einer Verformung des Druckschlauchs 30, das heißt zu einer Verkleinerung des Schlauchvolumens und einer damit verbundenen Erhöhung des Schlauchdrucks, der wiederum von dem Drucksensor 32 erfasst wird, sodass ein entsprechender Druckmesswert bereitgestellt wird.
Alternativ oder zusätzlich dazu können beim Aufprall des Objekts das Grundelements 26 sowie das Zusatzelement 60 und/oder das Hauptelement 40 plastisch verformt werden, wobei auch dann an der entsprechenden Stelle der Unterfahrschutzvorrichtung 14 der Druckschlauch 30 gegen den Gehäuseboden 18a des Batteriegehäuses 18 gedrückt und letztendlich der entsprechende Druckmesswert bereitgestellt werden kann. Des Weiteren kann der Druckmesswert analog zu dem oben beschriebenen Vorgehen ausgewertet werden.
Insgesamt zeigen die Beispiele einen Unterfahrschutz mit Rippenverstärkung, das heißt die Unterfahrschutzvorrichtung 14 mit den länglichen Verstärkungseinrichtungen 28, die jeweils die Rippenelemente 42 aufweisen. Die einzelnen Druckschläuche 30 sind formschlüssig und optional über eine Klebeverbindung am Unterfahrschutz selbst befestigt, und zwar an der länglichen Verstärkungseinrichtung 28. Eine Verformung und Deformation der Unterfahrschutzvorrichtung 14 im Bereich des flächigen Grundelements 26 und der darauf angeordneten länglichen Verstärkungseinrichtung 28 führen zu einer Druckänderung im Druckschlauch 30, die messbar ist. Dies ist bedingt durch eine durch die Druckänderung bedingte Volumenänderung im Druckschlauch 30. Bei Kopplung der Messdaten können eine Impakttiefe beziehungsweise eine Deformationstiefe ermittelt werden, da mittels Anwendung des Druckmesswertauswertekriteriums durch die Auswerteeinrichtung 34 letztendlich die lokale Verformung der Unterfahrschutzvorrichtung 14 durch die Krafteinwirkung 52 bestimmt wird.
Die Unterfahrschutzvorrichtung 14 weist also einen einen Außenquerschnitt aufweisenden Druckschlauch 30 zur Erfassung von auf diesen einwirkenden Krafteinwirkungen 52 auf und zumindest ein Teil der länglichen Verstärkungseinrichtung 28 mit dem Rippenelement 42 ist längs der Erstreckung des Druckschlauchs 30 und dessen Außenquerschnitt zumindest teilweise umfassend angeordnet. Alternativ oder zusätzlich dazu können mehrere längliche Verstärkungseinrichtungen ein Gitter bilden, auf dem der Druckschlauch 30 im Bereich der Zusatzelemente 60 angeordnet ist. Der wenigstens eine Druckschlauch 30 bildet unter optionaler Verwendung weiterer Schlauch- und/oder Rohrleitungselemente ein hermetisch abgeschlossenes System, wobei der Drucksensor 32 dafür vorgesehen ist, eventuelle Druckschwankungen in diesem hermetisch geschlossenen System zu erfassen. Die Auswerteeinrichtung 34 ist dazu ausgebildet, anhand der durch den wenigstens einen Drucksensor 32 erfassten Druckschwankungen auf die Krafteinwirkung 52 auf die Unterfahrschutzvorrichtung 14 zu schließen.

Claims

Unterfahrschutzvorrichtung (14) für ein Kraftfahrzeug (10), umfassend - ein flächiges Grundelement (26); - zumindest eine längliche Verstärkungseinrichtung (28) mit einer Vorderseite (36) und einer der Vorderseite (36) gegenüberliegenden Rückseite (38), die mit dem flächigen Grundelement (26) gekoppelt ist; - einen Druckschlauch (30) mit einem vorgegebenen Schlauchvolumen (46) und einem vorgegebenen Schlauchdruck innerhalb des Druckschlauchs (30), wobei der Druckschlauch (30) dazu ausgebildet ist, das Schlauchvolumen (46) bei einer auf einen Schlauchmantel (48) des Druckschlauchs (30) einwirkenden Kraft zu verkleinern und den Schlauchdruck zu erhöhen; und - einen Drucksensor (32), der dazu ausgebildet ist, die Erhöhung des Schlauchdrucks zu erfassen und einen die Erhöhung des Schlauchdrucks beschreibenden Druckmesswert bereitzustellen; wobei sich der Druckschlauch (30) zumindest teilweise entlang einer Längsrichtung der zumindest einen länglichen Verstärkungseinrichtung (28) erstreckt und mit deren Vorderseite (36) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine längliche Verstärkungseinrichtung (28) ein längliches Hauptelement (40) mit mehreren seitlich dazu angeordneten Rippenelementen (42) aufweist, wobei die Rippenelemente (42) parallel zur Vorderseite (36) und Rückseite (38) der länglichen Verstärkungseinrichtung (28) angeordnet sind.
Unterfahrschutzvorrichtung (14) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Rippenelemente (42) auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten (44) des länglichen Hauptelements (40) angeordnet sind.
Unterfahrschutzvorrichtung (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zumindest eine längliche Verstärkungseinrichtung (28) zumindest ein seitlich vom länglichen Hauptelement (40) abstehendes Zusatzelement (60) aufweist, das zumindest ein Seitenhauptelement (62) und mehrere mit dem zumindest einen Seitenhauptelement (62) verbundene parallel zur Längsrichtung der zumindest einen länglichen Verstärkungseinrichtung (28) angeordnete Seitenrippenelemente (64) aufweist.
Unterfahrschutzvorrichtung (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Druckschlauch (30) formschlüssig mit der Vorderseite (36) der länglichen Verstärkungseinrichtung (28) verbunden ist, insbesondere in einem Bereich der Rippenelemente (42) und/oder in einem Bereich des zumindest einen Seitenhauptelements (62) des zumindest einen abstehenden Zusatzelements (60), insbesondere zwischen jeweils zwei benachbarten Seitenrippenelementen (64).
Unterfahrschutzvorrichtung (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Druckschlauch (30) mittels einer Klebeverbindung mit der Vorderseite (36) der länglichen Verstärkungseinrichtung (28) verbunden ist, insbesondere in einem Bereich der Rippenelemente (42) und/oder in einem Bereich des zumindest einen Seitenhauptelements (62) des zumindest einen abstehenden Zusatzelements (60), insbesondere zwischen jeweils zwei benachbarten Seitenrippenelementen (64).
Unterfahrschutzvorrichtung (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Unterfahrschutzvorrichtung (14) insgesamt mindestens fünf längliche Verstärkungseinrichtungen (28) umfasst, die in einer Querrichtung der Unterfahrschutzvorrichtung (14) in einem vorgegebenen Abstand zueinander angeordnet sind, wobei die beiden äußeren Verstärkungseinrichtungen (28) jeweils nur auf der Seite des jeweiligen länglichen Hauptelements (40), die den anderen Verstärkungseinrichtungen (28) zugewandt ist, Rippenelemente (42) aufweisen, und die mindestens drei zwischen den äußeren beiden Verstärkungseinrichtungen (28) angeordneten länglichen Verstärkungseinrichtungen (28) jeweils auf beiden Seiten (44) des jeweiligen länglichen Hauptelements (40) Rippenelemente (42) aufweisen, wobei mit jeder der Seiten (44) mit Rippenelementen (42) der mindestens fünf länglichen Verstärkungseinrichtungen (28) genau ein einzelner Druckschlauch (30) mit einem eigenen Drucksensor (32) gekoppelt ist.
Unterfahrschutzvorrichtung (14) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei die Unterfahrschutzvorrichtung (14) insgesamt mindestens drei längliche Verstärkungseinrichtungen (28) umfasst, die in einer Querrichtung der Unterfahrschutzvorrichtung (14) in einem vorgegebenen Abstand zueinander angeordnet sind, wobei jede der Verstärkungseinrichtungen (28) mehrere der seitlich vom länglichen Hauptelement (40) abstehenden Zusatzelemente (60) aufweist, die jeweils in der Längsrichtung der länglichen Verstärkungseinrichtung (28) in einem vorgegebenen Längsabstand zueinander und beidseitig zum länglichen Hauptelement (40) angeordnet sind, wobei jeweils zwei der abstehenden Zusatzelemente (60) von benachbarten länglichen Verstärkungseinrichtungen (28), insbesondere übergangslos, miteinander verbunden sind und insbesondere beidseitig des jeweiligen länglichen Hauptelements (40) jeweils genau ein einzelner Druckschlauch (30) verläuft, der zwischen jeweils zwei benachbarten Seitenrippenelementen (64) mit dem jeweiligen Zusatzelements (60) sowie mit einem eigenen Drucksensor (32) gekoppelt ist.
Unterfahrschutzvorrichtung (14) nach Anspruch 7, wobei die beiden äußeren Verstärkungseinrichtungen (28) im Bereich der der benachbarten Verstärkungseinrichtung (28) abgewandten Zusatzelemente (60) jeweils mit mindestens zwei Druckschläuchen (30) gekoppelt sind, die beabstandet voneinander zwischen den jeweils zwei benachbarten Seitenrippenelementen (64) angeordnet sind.
Batterieanordnung (12) mit einer Unterfahrschutzvorrichtung (14), wobei die Unterfahrschutzvorrichtung (14) umfasst: - ein flächiges Grundelement (26); - zumindest eine längliche Verstärkungseinrichtung (28) mit einer Vorderseite (36) und einer der Vorderseite (36) gegenüberliegenden Rückseite (38), die mit dem flächigen Grundelement (26) gekoppelt ist; - einen Druckschlauch (30) mit einem vorgegebenen Schlauchvolumen (46) und einem vorgegebenen Schlauchdruck innerhalb des Druckschlauchs (30), wobei der Druckschlauch (30) dazu ausgebildet ist, das Schlauchvolumen (46) bei einer auf einen Schlauchmantel (48) des Druckschlauchs (30) einwirkenden Kraft zu verkleinern und den Schlauchdruck zu erhöhen; und - einen Drucksensor (32), der dazu ausgebildet ist, die Erhöhung des Schlauchdrucks zu erfassen und einen die Erhöhung des Schlauchdrucks beschreibenden Druckmesswert bereitzustellen; wobei sich der Druckschlauch (30) zumindest teilweise entlang einer Längsrichtung der zumindest einen länglichen Verstärkungseinrichtung (28) erstreckt und mit deren Vorderseite (36) gekoppelt ist und die Batterieanordnung (12) eine Batterie (16) mit einem Batteriegehäuse (18) und mindestens einem im Batteriegehäuse (18) angeordneten Batteriemodul (20) aufweist, wobei das Batteriegehäuse (18) einen Gehäuseboden (18a) aufweist, der parallel zum flächigen Grundelement (26) angeordnet ist, wobei in einem Hohlraum (50) zwischen dem flächigen Grundelement (26) und dem Gehäuseboden (18a) der Druckschlauch (30) angeordnet und die Batterieanordnung (12) dazu ausgebildet ist, bei einer Krafteinwirkung (52) auf das flächige Grundelement (26), die größer als eine vorgegebene Mindestkrafteinwirkung ist, die Kraft auf den Schlauchmantel (48) des Druckschlauchs (30) mittels Drücken des Druckschlauchs (30) gegen den Gehäuseboden (18a) auszuüben und die dadurch bewirkte Erhöhung des Schlauchdrucks mittels des Drucksensors (32) zu erfassen.
Batterieanordnung (12) nach dem vorhergehenden Anspruch mit einer Unterfahrschutzvorrichtung (14) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Unterfahrschutzvorrichtung (14) eine Auswerteeinrichtung (34) umfasst, die dazu ausgebildet ist, unter Anwenden eines Druckmesswertauswertekriteriums auf die von jedem der Drucksensoren (32) bereitgestellten Druckmesswerte eine lokale Verformung der Unterfahrschutzvorrichtung (14) aufgrund der Krafteinwirkung (52) zu bestimmen.
Batterieanordnung (12) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Auswerteeinrichtung (34) dazu ausgebildet ist, beim Anwenden des Druckmesswertauswertekriteriums die Druckmesswerte der Drucksensoren (32) von jeweils zwei benachbarten Druckschläuchen (30) jeweils miteinander zu vergleichen.
Kraftfahrzeug (10) mit einer Batterieanordnung (12) nach einem der Ansprüche 9 bis 11.
Verfahren zum Erfassen eines Aufpralls eines Objekts (54) mit einer Batterieanordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei, wenn beim Aufprall des Objekts (54) die Krafteinwirkung (52) auf die Unterfahrschutzvorrichtung (14) größer als die vorgegebene Mindestkrafteinwirkung ist, die Kraft auf den Schlauchmantel (48) des Druckschlauchs (30) ausgeübt wird und die dadurch bewirkte Änderung des Schlauchdrucks mittels des Drucksensors (32) erfasst wird.