DE102022129938A1

DE102022129938A1 - Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Energiespeichers eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs sowie elektrischer Energiespeicher

Info

Publication number: DE102022129938A1
Application number: DE102022129938.4A
Authority: DE
Inventors: Fridtjof Stein; Dietmar Zechmann; Johannes Plaum; Jonas Torzewski
Original assignee: Daimler Truck AG
Current assignee: Daimler Truck Holding AG
Priority date: 2022-11-11
Filing date: 2022-11-11
Publication date: 2022-12-29

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Energiespeichers (12) eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs (10), bei welchem ein thermisches Ereignis bei einem ersten Batteriemodul (14) des elektrischen Energiespeichers (12) oder bei einem zweiten Batteriemodul (16) des elektrischen Energiespeichers (12) mittels einer Erfassungseinrichtung (20) erfasst wird, wobei in Abhängigkeit von dem detektierten thermischen Ereignis das erste Batteriemodul (14) oder das zweite Batteriemodul (16) mittels einer Auswurfeinrichtung (22) des elektrischen Energiespeichers (12) aus dem Kraftfahrzeug (10) ausgeworfen wird. Ferner betrifft die Erfindung einen elektrischen Energiespeicher (12).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Energiespeichers eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Ferner betrifft die Erfindung einen elektrischen Energiespeicher.
Aus dem Stand der Technik sind bereits Kraftfahrzeuge bekannt, welche zumindest teilweise elektrisch oder vollelektrisch betrieben sind. Hierzu weisen diese Kraftfahrzeuge, beispielsweise Lastkraftwagen, entsprechende elektrische Energiespeicher auf, welche aus unterschiedlichen Batteriemodulen ausgebildet sind. Ferner ist bekannt, dass zukünftig auch diese Fahrzeuge beispielsweise autonom unterwegs sein können. Diese elektrischen Energiespeicher beziehungsweise Batteriemodule haben eine gewisse Wahrscheinlichkeit, dass bei einem thermischen Ereignis diese in Brand geraten können. Sollte so etwas beispielsweise während der Fahrt geschehen, so ist damit eine ausgesprochene hohe Gefahr für andere Verkehrsteilnehmer, für den Fahrer, falls vorhanden, sowie für die Ladung und die Infrastruktur verbunden.
Die CN 11 209 259 A bezieht sich auf das technische Gebiet der Notfallrettung von Elektroautos und offenbart eine automatische Batterieauswurfvorrichtung für ein Elektroauto. Die automatische Batterieauswurfvorrichtung umfasst einen Batteriekasten, wenn der Batteriekasten spontan brennt, kann ein Motor gesteuert werden, um über ein mobiles Terminal zu arbeiten, der Motor arbeitet, um eine Schraubenstange zu drehen, die Schraubenstange dreht sich, um eine L-förmige Platte abzusenken, die L-förmige Platte senkt sich, um eine Montageplatte abzusenken, so dass der Batteriekasten auf eine Montageplatte von einer Automobilkarosserie getrennt wird und unter der Automobilkarosserie positioniert wird. Wenn der Batteriekasten unter der Fahrzeugkarosserie positioniert ist, wird ein thermisches Bimetallblech erhitzt, um ausreichend gebogen zu werden, und drückt eine Auslösestange, um sich nach links zu bewegen, die Auslösestange bewegt sich nach links, um einen Kollisionsschalter auszulösen, und dann wird ein elektromagnetisches Ventil geöffnet. Nachdem das elektromagnetische Ventil geöffnet ist, tritt Druckluft in einem Druckspeicherbehälter durch ein Luftauslassrohr in einen Lufthohlraum ein, um einen Kolben zu bewegen, der Kolben bewegt sich, um den Batteriekasten durch eine Schubstange und eine vertikale Stange zu bewegen, der Batteriekasten wird aus der Montageplatte durch momentanen Schub der Druckluft herausgeschoben, um von der Fahrzeugkarosserie weg zu sein, und daher wird der Batteriekasten daran gehindert, die Fahrzeugkarosserie vollständig zu verbrennen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren sowie einen elektrischen Energiespeicher zu schaffen, bei welchem die Sicherheit im Fahrbetrieb erhöht werden kann.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren sowie durch einen elektrischen Energiespeicher gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Energiespeichers eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs, bei welchem ein thermisches Ereignis bei einem ersten Batteriemodul des elektrischen Energiespeichers oder bei einem zweiten Batteriemodul des elektrischen Energiespeichers mittels einer Erfassungseinrichtung erfasst wird.
Es ist dabei vorgesehen, dass in Abhängigkeit von dem detektierten thermischen Ereignis das erste Batteriemodul oder das zweite Batteriemodul mittels einer Auswurfeinrichtung des elektrischen Energiespeichers aus dem Kraftfahrzeug ausgeworfen wird.
Somit kann die Sicherheit im Straßenverkehr erhöht werden. Insbesondere beschäftigt sich somit die Erfindung mit dem Problem, dass eine Batterie in einem Fahrzeug, beispielsweise einem Lastkraftwagen, Personenkraftwagen, Van oder Bus, zumeist baulich an einem schwer zugänglichen Ort verbaut ist. Ein Brand eines elektrischen Energiespeichers ist somit sehr schlecht zu löschen. Andere Bauteile des Kraftfahrzeugs werden durch die Hitzeentwicklung dabei schnell in Mitleidenschaft gezogen. Fahrer oder Fahrgäste oder auch die Ladung ist dabei sehr gefährdet.
Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass der elektrische Energiespeicher so verbaut ist, dass im Falle eines Brandes ein Batteriemodul beziehungsweise die gesamten Batteriemodule ausgeworfen werden können. Typischerweise besteht der elektrische Energiespeicher dabei aus mehreren, auswerfbaren Batteriemodulen. Insbesondere können somit die nicht-defekten Module noch weitere Fahrmanöver nach dem Abwurf ermöglichen. Das Kraftfahrzeug stellt dabei sicher, dass der Auswurf so geschieht, dass keine Gefährdung anderer Verkehrsteilnehmer geschieht und möglichst minimale Auswirkungen auf die Infrastruktur entstehen.
Dazu wird insbesondere ein Fahrmanöverkatalog abgefahren, der zum einen einen möglichst sicheren Halt, zum Beispiel auf einem Standstreifen, ermöglicht, sowie dann auch nach dem Abwurf des brennenden Batteriemoduls sich das Kraftfahrzeug entfernt, um nicht ebenfalls Feuer zu fangen.
Ferner können auch entsprechende Eigenlöschaktivitäten begonnen werden. Beispielsweise sollte ein Fahrer im Kraftfahrzeug vorhanden sein, so kann dem Fahrer eine Quarzlöschdecke oder ein Feuerlöscher zur Verfügung gestellt werden. Sollte das Kraftfahrzeug autonom ausgebildet sein, so kann beispielsweise Löschschaum oder eine Quarzlöschdecke beim Abwurf oder kurz danach auf das ausgeworfene Batteriemodul appliziert werden.
Ferner kann beispielsweise in einem absoluten Notfall oder bei einer gefährlichen Ladung, zum Beispiel bei einem Tanklastzug, ein Abwurf auch während der Fahrt durchgeführt werden. Statt Batterien sind auch andere Energieträgermodule, wie beispielsweise Wasserstoffkartuschen, Benzinkartuschen oder nukleare Treibstoffe möglich.
Insbesondere ermöglicht somit die Erfindung die Minimierung des Sach-/Personen-/Ladungsschadens beim Auftreten eines Batteriebrandes bei einem fahrenden Kraftfahrzeug.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform wird der Auswurf autonom durchgeführt.
Weiterhin vorteilhaft ist, wenn der autonome Auswurf erst dann durchgeführt wird, wenn ein sicheres Abwerfen der Batteriemodule erfasst wird.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltungsform sieht vor, dass erst nach einem Durchführen eines Sicherheitsmanövers des Kraftfahrzeugs ein sicheres Abwerfen erfasst wird.
Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn nach dem Abwerfen des Batteriemoduls automatisiert ein Löschmanöver mittels einer Löscheinrichtung des elektrischen Energiespeichers durchgeführt wird.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen elektrischen Energiespeicher für ein zumindest teilweise elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug, mit zumindest einem ersten Batteriemodul, einem zweiten Batteriemodul, einer Erfassungseinrichtung und einer Auswurfeinrichtung, wobei der elektrische Energiespeicher zum Durchführen eines Verfahrens nach dem vorhergehenden Aspekt ausgebildet ist. Insbesondere wird das Verfahren mittels des elektrischen Energiespeichers durchgeführt.
Weiterhin betrifft die Erfindung auch ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Energiespeicher nach dem vorhergehenden Aspekt. Das Kraftfahrzeug ist dabei als zumindest teilweise elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug oder als vollelektrisch betriebenes Kraftfahrzeug ausgebildet. Ferner kann das Kraftfahrzeug dabei auch als zumindest teilweise autonomes oder vollautonomes Kraftfahrzeugs ausgebildet sein.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Dabei zeigen:

1 eine schematische Draufsicht auf eine Ausführungsform eines Kraftfahrzeugs in einer Straßensituation; und
2 eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform eines Kraftfahrzeugs.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform eines Kraftfahrzeugs 10 in einer entsprechenden Straßensituation. Das Kraftfahrzeug 10 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel insbesondere als Lastkraftwagen ausgebildet. Dies ist rein beispielhaft und keinesfalls abschließend. Das Kraftfahrzeug 10 kann auch beispielsweise Personenkraftwagen, Van oder Bus ausgebildet sein. Das Kraftfahrzeug 10 weist zumindest einen elektrischen Energiespeicher 12 auf. Der elektrische Energiespeicher 12 weist zumindest ein erstes Batteriemodul 14 sowie ein zweites Batteriemodul 16 auf. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der elektrische Energiespeicher 12 zumindest noch ein drittes Batteriemodul 18 auf. Ferner weist der elektrische Energiespeicher 12 zumindest eine Erfassungseinrichtung 20 auf. Des Weiteren ist vorgesehen, dass der elektrische Energiespeicher 12 zumindest eine Auswurfeinrichtung 22 aufweist.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist insbesondere vorgesehen, dass bei einem thermischen Ereignis bei dem ersten Batteriemodul 14 oder dem zweiten Batteriemodul 16 oder im vorliegenden Ausführungsbeispiel auch bei dem dritten Batteriemodul 18 dieses Ereignis mittels der Erfassungseinrichtung 20 erfasst wird. In Abhängigkeit von dem detektierten thermischen Ereignis wird dann das erste Batteriemodul 14 oder das zweite Batteriemodul 16 mittels der Auswurfeinrichtung 22 aus dem Kraftfahrzeug 10 ausgeworfen.
Die 1 zeigt insbesondere, dass der elektrische Energiespeicher 12 auch mehr als drei Batteriemodule 14, 16, 18 aufweisen kann. Insbesondere verbleibt jedoch zumindest ein Batteriemodul 14, 16, 18 im elektrischen Energiespeicher 12, um beispielsweise weitere Notmanöver durchführen zu können.
In der 1 ist insbesondere gezeigt, dass beispielsweise in der Position P1 das Kraftfahrzeug 10 beziehungsweise die Erfassungseinrichtung 20 das thermische Ereignis detektiert. Es wird dann ein Notmanöver 24 durchgeführt, und beispielsweise das Kraftfahrzeug 10 auf einen Standstreifen 26 manövriert eine Position P2. Es erfolgt dann der Auswurf der „defekten“ Batteriemodule 14, 16, 18. Es kann dann ein Rückwärtsfahren 28 initiiert werden, so dass beispielsweise sich das Kraftfahrzeug 10 von den defekten Batteriemodulen 14, 16, 18 entfernt.
Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass die Batteriemodule 14, 16, 18 sowohl lateral ausgeworfen werden können, mit anderen Worten seitlich zum Kraftfahrzeug 10 ausgeworfen werden können, wie dies in der 1 gezeigt ist. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass beispielsweise die Batteriemodule 14, 16, 18 vom Fahrzeug weg ausgeworfen werden können. Der Nachteil dabei ist, dass eine zusätzliche Auswerfmechanik notwendig ist. Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass ein Auswurf auch vertikal durchgeführt wird. Dies hat den Vorteil, dass die Gravitation genutzt werden kann, um die Batteriemodule 14, 16, 18 auszuwerfen. Hierzu ist jedoch insbesondere ein zusätzliches Rückwärtsfahrmanöver 28 notwendig.
2 zeigt eine weitere schematische Seitenansicht einer Ausführungsform des Kraftfahrzeugs 10. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist beispielsweise gezeigt, wie ein vertikaler Auswurf durchgeführt ist. Der Brand wird in der ersten Position P1 detektiert und es kann zusätzlich ein Notruf abgesetzt werden. Es erfolgt dann wiederum das sichere Fahrmanöver in die zweite Position P2. Dort stoppt das Kraftfahrzeug 10 und führt den Abwurf der Batteriemodule 14, 16, 18 durch. Sollte beispielsweise ein vertikaler Auswurf durchgeführt werden, so kann zusätzlich eine Niveauregulierung durchgeführt werden, so dass das Kraftfahrzeug 10 erhöht wird, um die ausgeworfenen Batteriemodule 14, 16, 18 zuverlässig überfahren zu können. Die Niveauanhebung kann dabei auch vor dem eigentlichen Abwurf durchgeführt werden. Es erfolgt dann wiederum das Rückwärtsfahren 28, um sich von den Batteriemodulen 14, 16, 18 zu entfernen. Es kann dann weiterhin vorgesehen sein, dass über eine Löschvorrichtung 30 ein Löschen der Batteriemodule 14, 16, 18 durchgeführt wird. Die Löschdurchführung wird dabei von Umgebungserfassungs-Sensorik bei einem autonomen Kraftfahrzeug 10 automatisch oder ferngesteuert von einem Backend aus zielführend ausgelöst beziehungsweise gesteuert. Alternativ kann die Löschdurchführung auch über eine das Brenngut abgeworfene Löschdecke durchgeführt werden. Selbige wird mitgeführt und beim Rückwärtsrangieren zielgerecht ausgerollt.
Bezugszeichenliste

10: Kraftfahrzeug
12: elektrischer Energiespeicher
14: erstes Batteriemodul
16: zweites Batteriemodul
18: drittes Batteriemodul
20: Erfassungseinrichtung
22: Auswurfeinrichtung
24: Notmanöver
26: Standstreifen
28: Rückfahrmanöver
30: Löschvorrichtung
P1: erste Position
P2: zweite Position

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

CN 11209259 A [0003]

Claims

Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Energiespeichers (12) eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs (10), bei welchem ein thermisches Ereignis bei einem ersten Batteriemodul (14) des elektrischen Energiespeichers (12) oder bei einem zweiten Batteriemodul (16) des elektrischen Energiespeichers (12) mittels einer Erfassungseinrichtung (20) erfasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von dem detektierten thermischen Ereignis das erste Batteriemodul (14) oder das zweite Batteriemodul (16) mittels einer Auswurfeinrichtung (22) des elektrischen Energiespeichers (12) aus dem Kraftfahrzeug (10) ausgeworfen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Auswurf autonom durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der autonome Auswurf erst dann durchgeführt wird, wenn ein sicheres Abwerfen des Batteriemoduls (14, 16, 18) erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass erst nach einem Durchführen eines Sicherheitsfahrmanövers (24) des Kraftfahrzeugs (10) ein sicheres Abwerfen erfasst wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Abwerfen des Batteriemoduls (14, 16, 18) automatisiert ein Löschmanöver mittels einer Löscheinrichtung (30) des elektrischen Energiespeichers (12) durchgeführt wird.
Elektrischer Energiespeicher (12) für ein zumindest teilweise elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug (10), mit zumindest einem ersten Batteriemodul (14), einem zweiten Batteriemodul (16), einer Erfassungseinrichtung (20) und einer Auswurfeinrichtung (22), wobei der elektrische Energiespeicher (12) zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ausgebildet ist.