DE102021127856A1 - Fahrzeug-Bodengruppe - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Fahrzeug-Bodengruppe (10) mit einer Traktionsbatterie (30) mit mehreren Batteriezellen (34), und einer an die Traktionsbatterie (30) unmittelbar anliegenden Kühlplatte (40) mit durch ein flüssiges Kühlmittel durchströmten Kühlkanälen (42). Der Kühlplatte (40) ist ein Leckage-Mikrofon (60,62) zugeordnet, das mit einer elektronischen Leckage-Auswertungseinheit (20) verbunden ist, die die von dem Mikrofon (60,62) gewandelten Signale auswertet.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Fahrzeug-Bodengruppe eines Fahrzeugs mit einem elektrischen Traktionsantrieb und einer elektrischen Traktionsbatterie.
  • Die Traktionsbatterie eines elektromotorisch angetriebenen Kraftfahrzeugs wird in der Regel flächig in der Bodengruppe des Fahrzeugs angeordnet. Durch die Anordnung der Traktionsbatterie in der Bodengruppe ist die Traktionsbatterie grundsätzlich der Gefahr von Beschädigungen von der Unterseite aus ausgesetzt. Dies gilt ebenso für eine unterseitig an die Traktionsbatterie angrenzende Kühlplatte, die der Kühlung der Traktionsbatterie dient und die hierzu Kühlkanäle aufweist, die von einem flüssigen Kühlmittel durchströmt werden.
  • Aus DE 10 2018 129 158 A1 ist bekannt, im Bereich der Traktionsbatterie oder unterhalb der Traktionsbatterie verschiedenartige Sensoren anzuordnen, die ein Beschädigungsereignis detektieren sollen, beispielsweise durch einen Piezoalement-Sensor, einen Drucksensor oder einen Körperschall-Sensor. Falls auf diese Weise ein Beschädigungsereignis festgestellt wird, werden durch eine Auswertungseinheit entsprechende Maßnahmen ergriffen. Zur Vermeidung von ständigen Fehlalarmen darf die Auswertungseinheit allerdings nur eindeutige Beschädigungsereignisse kritisch bewerten. Hierbei besteht die Gefahr, dass insbesondere kleinere Beschädigungsereignisse und daraus resultierende kleinere Beschädigungen insbesondere der Kühlplatte unbemerkt bleiben. Schon eine kleinere Leckage eines Kühlkanals der Kühlplatte kann sich jedoch massiv nachteilig auswirken, bevor die Leckage beispielsweise durch einen Druckabfall im Kühlkreis überhaupt bemerkt werden kann.
  • Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine Fahrzeug-Bodengruppe mit einer verbesserten Beschädigungsdetektion zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einer Fahrzeug-Bodengruppe mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
  • Die erfindungsgemäße Fahrzeug-Bodengruppe weist eine flächige Traktionsbatterie mit mehreren Batteriezellen auf. An der Unterseite der Traktionsbatterie liegt unmittelbar eine Kühlplatte an, die die Traktionsbatterie aktiv kühlt und die zu diesem Zweck mehrere Kühlkanäle aufweist, durch die ein flüssiges Kühlmittel strömt bzw. zirkuliert.
  • Der Kühlplatte ist akustisch ein Leckage-Mikrofon zugeordnet, das über eine Signalverbindung mit einer elektronischen Auswertungseinheit verbunden ist, die die empfangenen akustischen Signale, die von dem Mikrofon zu elektrischen Signalen gewandelt werden, auf eine Leckage der Kühlplatte hin auswertet. Auf diese Weise wird also eine funktionale Beschädigung der Kühlplatte detektiert, nicht notwendigerweise jedoch das Schadensereignis selbst detektiert. Hierdurch ist es möglich, insbesondere auch eine kleinere Beschädigung mit der Wirkung einer relativ kleinen Leckage der Kühlplatte festzustellen, so dass insbesondere bei einer kleineren Beschädigung bereits in einem relativ frühen Stadium entsprechende Maßnahmen ergriffen werden können. Unter einer akustischen Zuordnung wird vorliegend nicht notwendigerweise verstanden, dass das Leckage-Mikrofon unmittelbar an der Kühlplatte angebracht sein muss, sondern nur in ausreichender akustischer Nähe zur Kühlplatte angeordnet ist.
  • Durch das Vorsehen einer die Kühlplatte überwachenden Leckageüberwachung ist eine Echtzeitüberwachung der Kühlfunktion möglich. Grundsätzlich kann hierdurch der Aufwand für den mechanischen Schutz der eingebauten Traktionsbatterie entsprechend verringert werden, was wiederum Gewichts- und Kostenvorteile zur Folge hat.
  • Vorzugsweise weist die Auswertungseinheit einen Leckagegeräusch-Detektor auf, der ein von der Kühlplatte kommendes kontinuierliches Leckagegeräusch erkennt und der bei Vorliegen des kontinuierlichen Leckagegeräusches über ein definiertes Detektions-Zeitintervall eine Leckage-Meldung ausgibt. Die Auswertungseinheit kann ein Detektions-Zeitintervall beispielsweise dann starten, wenn gute Rahmenbedingungen für eine akustische Leckagedetektion vorliegen, beispielsweise bei Fahrzeugstillstand. Das Detektions-Zeitintervall ist vorzugsweise mindestens 1 Sekunde lang.
  • Vorzugsweise ist unterhalb der Kühlplatte eine separate Batterieschutzplatte vorgesehen, auf der obenseitig das Leckage-Mikrofon befestigt ist. Besonders bevorzugt ist die Batterieschutzplatte vertikal beabstandet zu der Kühlplatte angeordnet. Das Leckage-Mikrofon ist also durch eine Luftstrecke beabstandet zu der Kühlplatte vorgesehen, so dass der von dem Leckage-Mikrofon empfangene Luftschall-Anteil entsprechend groß ist. Da die Batterieschutzplatte nicht notwendigerweise ein tragendes Teil der Fahrzeugkarosserie ist, ist das an der Batterieschutzplatte angeordnete Leckage-Mikrofon in einem gewissen Maße mechanisch entkoppelt vom Körperschall der Fahrzeugkarosserie. Auf diese Weise wird die Detektion des Leckagegeräusches erleichtert.
  • Vorzugsweise besteht die Batterieschutzplatte aus zwei faserverstärkten Kunststoffschichten, zwischen denen ein komprimierbarer Schaumkörper angeordnet ist. Diese Ausbildung der Batterieschutzplatte bietet bei geringem Eigengewicht zum Einen einen guten mechanischen Schutz für die Traktionsbatterie, da die Batterieschutzplatte gute stoßabsorbierende Eigenschaften hat, und bietet zum Anderen eine gute materialbedingte akustische Entkopplung gegenüber der Fahrzeug-Karosserie, so dass ein auf der Batterieschutzplatte montiertes Leckage-Mikrofon nur relativ wenig Körperschall aufnimmt.
  • Vorzugsweise weist die Traktionsbatterie ein lasttragendes Gehäuse auf, und ist steif mit der Fahrzeugkarosserie verbunden, beispielsweise verschraubt. Daher ist ein zu dem Traktionsbatterie-Gehäuse beabstandet angeordnetes Leckage-Mikrofon besonders vorteilhaft.
  • Vorzugsweise ist in dem lasttragenden Gehäuse der Traktionsbatterie eine vertikale Stützwand angeordnet, und ist zwischen dem Traktionsbatterie-Gehäuse und der Batterieschutzplatte ein mit der Stützwand ausgerichtetes vertikales Stützelement vorgesehen, das das Traktionsbatterie-Gehäuse und die Batterieschutzplatte in einem definierten Abstand hält. Das Stützelement fluchtet also im Wesentlichen vertikal mit der vertikalen Stützwand des Traktionsbatterie-Gehäuses.
  • Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Die Figur zeigt schematisch eine Fahrzeug-Bodengruppe eines Kraftfahrzeugs, das durch einen elektrischen Traktionsmotor angetrieben wird, wobei die Bodengruppe eine flächige Traktionsbatterie enthält.
  • In der Figur ist eine Fahrzeug-Bodengruppe 10 eines Kraftfahrzeugs dargestellt, das einen elektrischen Traktionsantrieb aufweist. Die elektrische Energie zur Speisung des Traktionsmotors ist in einer Traktionsbatterie 30 der Bodengruppe 10 gespeichert. Die Traktionsbatterie 30 ist flächig ausgebildet und liegt im Wesentlichen in einer Horizontalebene. Die Traktionsbatterie 30 weist mehrere Batteriezellen 34 in einem steifen, quaderförmigen und lasttragend ausgebildeten Traktionsbatterie-Gehäuse 32 auf. Innerhalb des lasttragenden Gehäuses 32 ist mittig eine vertikale, steife und lasttragende Stützwand 33 angeordnet. Das Traktionsbatterie-Gehäuse 32 ist im verbauten Zustand fest mit der tragenden Fahrzeug-Karosserie verbunden, beispielsweise verschraubt.
  • An der Unterseite der Traktionsbatterie 30 ist eine Kühlplatte 40 mit mehreren durch ein flüssiges Kühlmittel 44 durchströmten Kühlkanälen 42 angeordnet. Die Kühlplatte 40 kann separat von der Bodenwand 31 des Traktionsbatterie-Gehäuses 32 ausgebildet sein, kann jedoch alternativ auch selbst die Bodenplatte des Traktionsbatterie-Gehäuses 32 bilden.
  • Unterhalb des der Traktionsbatterie 30 ist eine separate Batterieschutzplatte 50 vorgesehen, die aus zwei faserverstärkten Kunststoffschichten 52,54 gebildet ist, zwischen denen ein plastisch komprimierbarer Schaumkörper 56 vorgesehen ist. Die Batterieschutzplatte 50 ist vertikal beabstandet zu der Traktionsbatterie 30 bzw. ihrer Kühlplatte 40 angeordnet, so dass ein mit Luft gefüllter Zwischenraum gebildet ist. In vertikaler Ausrichtung mit der vertikalen Traktionsbatterie-Gehäuse-Stützwand 33 ist ein Stützelement 48 vorgesehen, das die Kühlplatte 40 und die Batterieschutzplatte 50 vertikal in einem definierten Abstand zueinander beabstandet hält. Das Stützelement 48 stützt sich auf der Oberseite 53 der oberen Kunststoffschicht 52 ab. Die Unterseite 55 der unteren Kunststoffschicht 52 der Batterieschutzplatte 50 bildet die Unterseite der Bodengruppe 10.
  • Ein Leckage-Mikrofon 62 ist auf der Oberseite 53 der Batterieschutzplatte 50 fixiert, beispielsweise verklebt. Das Leckage-Mikrofon ist über eine Signalleitung 22 mit einer Leckage-Auswertungseinheit 20 verbunden, die einen Leckagegeräusch-Detektor 21 aufweist, der ein von der Kühlplatte 40 kommendes kontinuierliches Leckagegeräusch erkennt und der bei Vorliegen eines Leckagegeräusches eine Leckage-Meldung ausgibt. Unter einem relevanten Leckagegeräusch wird ein positiv festgestelltes dauerhaftes Leckagegeräusch in einem Detektions-Zeitintervall von beispielsweise mindestens 1 Sekunde verstanden. Die Leckage-Auswertungseinheit 20 kann derart ausgebildet sein, dass sie in regelmäßigen Abständen, also quasikontinuierlich, ein Detektions-Zeitintervall startet. Ferner kann zusätzlich oder alternativ vorgesehen sein, dass die Leckage-Auswertungseinheit 20 dann ein Detektions-Zeitintervall startet, wenn hierfür die Randbedingungen günstig sind, beispielsweise bei Fahrzeugstillstand.
  • Alternativ oder ergänzend kann ein Leckage-Mikrofon 60 in einer Nische 43 zwischen zwei Kühlkanälen 42 der Kühlplatte 40 angeordnet sein. Dieses Leckage-Mikrofon 60 ist ebenfalls über eine entsprechende Signalleitung 24 mit der Leckage-Auswertungseinheit 20 verbunden.
  • Sobald die Leckage-Auswertungseinheit 20 bzw. der Leckagegeräusch-Detektor 21 ein Leckagegeräusch positiv erkennt, erfolgt eine Leckage-Meldung, so dass einerseits eine Warnmeldung an ein HMI ausgegeben werden und/oder andererseits in die Fahrzeugsteuerung mit entsprechenden Schutzmaßnahmen eingegriffen werden kann.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102018129158 A1 [0003]

Claims (8)

  1. Fahrzeug-Bodengruppe (10) mit einer Traktionsbatterie (30) mit mehreren Batteriezellen (34), und einer an die Traktionsbatterie (30) unmittelbar angrenzenden Kühlplatte (40) mit durch ein flüssiges Kühlmittel durchströmten Kühlkanälen (42), dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlplatte (40) ein Leckage-Mikrofon (60,62) zugeordnet ist, das mit einer elektronischen Leckage-Auswertungseinheit (20) verbunden ist, die die von dem Mikrofon (60,62) gewandelten Signale auswertet.
  2. Fahrzeug-Bodengruppe (10) nach Anspruch 1, wobei die Leckage-Auswertungseinheit (20) einen Leckagegeräusch-Detektor (21) aufweist, der ein Leckagegeräusch erkennt und der bei Vorliegen eines Leckagegeräusches eine Leckage-Meldung ausgibt.
  3. Fahrzeug-Bodengruppe (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Leckage-Mikrofon (60) unmittelbar an der Kühlplatte (40) befestigt ist.
  4. Fahrzeug-Bodengruppe (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei unterhalb der Kühlplatte (40) eine separate Batterieschutzplatte (50) vorgesehen ist, auf der obenseitig das Leckage-Mikrofon (62) angeordnet ist.
  5. Fahrzeug-Bodengruppe (10) nach Anspruch 4, wobei die Batterieschutzplatte (50) aus zwei faserverstärkten Kunststoffschichten (52,54) gebildet ist, zwischen denen ein komprimierbarer Schaumkörper (56) angeordnet ist.
  6. Fahrzeug-Bodengruppe (10) nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Batterieschutzplatte (50) vertikal beabstandet ist zu der Kühlplatte (40).
  7. Fahrzeug-Bodengruppe (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Traktionsbatterie (30) ein lasttragendes Gehäuse (32) aufweist.
  8. Fahrzeug-Bodengruppe (10) nach Anspruch 7, wobei in dem lasttragenden Gehäuse (32) eine vertikale Stützwand (33) angeordnet ist und zwischen dem Traktionsbatterie-Gehäuse (32) und der Batterieschutzplatte (50) ein mit der Stützwand (33) ausgerichtetes vertikales Stützelement (48) vorgesehen ist, das das Traktionsbatterie-Gehäuse (32) und die Batterieschutzplatte (50) in einem definierten Abstand zueinander hält.
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