JP2018046013A - トラクションバッテリ、およびそのようなバッテリを有する車両 - Google Patents

Abstract

【課題】トラクションバッテリ、およびそのようなバッテリを有する車両を提供する。
【解決手段】本発明は、以下の特徴、すなわち、電気エネルギを蓄積するためのセルモジュール（１１）を含むこと、セルモジュール（１１）を入れておくためのハウジングを含むこと、およびセルモジュール（１１）に作用する機械負荷を測定することを目的とするセンサ（１２）を含むこと、といった特徴を有するトラクションバッテリ（１０）を提供する。本発明はまた、対応する車両を利用可能にする。
【選択図】図５

Description

本発明は、トラクションバッテリに関する。本発明はまた、対応する車両に関する。

電気車両を駆動するために使用される様々なトラクションバッテリが公知である。同じ汎用型のトラクションバッテリは、通常は車両の床下にある共通のバッテリハウジングに配置される複数のバッテリモジュールからなる。安全上の理由から、衝突事故などの外部負荷に起因する損傷に対して、バッテリまたはバッテリモジュールを監視する必要がある。

（特許文献１）は、電気要素用のラッピングフィルムに関する。ラッピングフィルムは、ラッピングフィルムの伸長状態を検出するための少なくとも１つの力センサを有する。

（特許文献２）は、電気化学エネルギ蓄積セルを開示しており、この電気化学エネルギ蓄積セルは、第１の極性の少なくとも第１の電極と第２の極性の少なくとも第２の電極とを有する電極アセンブリと、電極アセンブリを少なくとも部分的に囲むフィルム状の包囲体とを含む。安全性を高めるために、包囲体は、少なくとも部分的に導電構造であり、導電性の態様で電極アセンブリの少なくとも１つの第１の電極に接続された少なくとも第１の機能層と、エネルギ蓄積セルの通常の動作状態において、包囲体の層方向に、包囲体の第１の機能層を電極アセンブリから分離する少なくとも１つの電気絶縁層とを有する。

最後に、（特許文献３）は、バッテリセルの気密性をチェックする装置に関し、この装置は、バッテリセルの質量、体積、寸法、または厚さが含まれるバッテリセルのパラメータの第１の評価値を検出し、所定の時間経過後にバッテリセルのパラメータの第２の評価値を検出する検出装置と、第２の評価値を第１の評価値と比較する比較装置と、第２の評価値および第１の評価値が、所定の閾値を超えて異なる場合に、バッテリセルは気密性でないと判断し、または第２の評価値および第１の評価値が、所定の閾値未満だけ異なる場合に、バッテリセルは気密性であると判断したりする判断装置とを含み、（特許文献３）は、さらに、方法、コンピュータプログラム、コンピュータプログラム製品、燃料電池、バッテリモジュール、バッテリ、バッテリシステム、および車両に関する。

独国特許出願公開第１０ ２０１２ ２０７ ９９９Ａ１号明細書 独国特許出願公開第１０ ２０１２ ０１７ １８４Ａ１号明細書 独国特許出願公開第１０ ２０１４ ２２３ ３５９Ａ１号明細書

本発明は、独立請求項によるトラクションバッテリおよび対応する車両を提供する。

この場合に、本発明による手法は、先行技術の通りに、車両の事故後にエアバッグシステムが着火した場合に、前記車両の高電圧システムのスイッチを切ることと、バッテリをその状態とは無関係に解体することとを実現することを基本としている。この場合に、バッテリの状態に関する前述の評価は、たかだか機能的電気または熱基準によるが、視覚的検知基準にはよらないと考えられる。

その結果、エアバッグまたはシートベルトの始動を伴う事故の後、この決まった手順により、すべてのトラクションバッテリが、満足のいかない形で交換される。しかし、特に、最新のリチウムイオンバッテリのそのような交換により、車両保持者または車両保持者の保険会社に高いコストが課される。本発明は、この点において、適切なセンサシステムが、バッテリを交換する必要性についてのより有益な指示を提供できると認識しているが、対応する問題解決策は、従来技術で公知ではないと思われる。

したがって、本発明の一実施形態は、バッテリ（モジュール）の負荷を測定するために、複数のセンサがバッテリハウジングに組み込まれるとする。これらのセンサは、バッテリハウジング、特に、床下および側壁に平面的に取り付けることができる。センサは、例えば、共通フィルムに配置することができる。この場合に、「測定」という用語は、広い意味で解釈されるべきであり、この広い意味とは、基本的に、例えば、歪みゲージを用いた２ｋＮの力、または形状の正確な変化の定量化ではなくて、むしろ、例えば、バッテリハウジングの外側面を介した外部接触力のトポロジの定性的検出を指す。

この問題解決策の利点は、バッテリセルモジュールの負荷についての情報が、適切なハードウェアおよびソフトウェアを使用していつでも得られる点にある。これは、その結果として、不必要な修理評価、交換評価、または廃棄評価の代わりに、事故後のバッテリの再使用を可能にし、したがって、節約に対する高い潜在能力を付与する。このようにして、同時に、バッテリの効率のよい構造のための強力な開発ツールがもたらされる。

本発明のさらに有益な改良形態が、従属特許請求項に明示される。その結果、個々のバッテリモジュールの負荷を検出するために、そのようなセンサシステムが、個々のバッテリモジュールに取り付けられるようにすることが可能である。

本発明の例示的な実施形態が図面に示され、下記にさらに詳細に説明される。

本発明によるバッテリの長手方向断面図を示している。 セルモジュールを装備した開状態のバッテリハウジングの平面図を示している。 センサを設けられたセルモジュールの斜視図を示している。 センサ単独の斜視図を示している。 本発明による車両の部分透過斜視図を示している。 損傷を受けていない車両の長手方向断面図を示している。 事故後の車両の長手方向断面図を示している。 本発明の第１の変形型の分解図を示している。 本発明の第２の変形型の分解図を示している。 本発明の第３の変形型の部分断面図を示している。

図１および図２は、本発明によるトラクションバッテリ（１０）の基本構造を共同して示している。この場合に、図２による平面図は、図３に示すように、一体化したフィルムセンサ（１２）を装備した個々のセルモジュール（１１）を示している。図４に示すこのセンサ（１２）は、互いに平行に配置された導体トラックが印刷された２つのきわめて薄い可撓性ポリエステルフィルムからなる。半導電性の態様で内側にコーティングを施された２つのフィルムは、それらの導体トラックが交点で互いに接触し、したがって、言わばマトリクス状の個々の測定点を画定するように重なり合っている。この場合に、マトリクスの各点は、無負荷状態で最も大きくなる可変抵抗を有する。

図５は、車両（３０）のトラクションバッテリ（２０）の提供された取付け位置にあるこの触感フィルムを示している。ハウジングの床下および側壁に組み込まれたセンサ（１２）は、この場合に、支持セルモジュール（１１）の機械負荷または変形を検出するように機能する。このために、電子マルチプレクサは、各交点が電圧に接続されるように構成され、したがって、それぞれの交点で得られる電流強さは、この点に作用する機械圧力によって決まる。

車両（３０）が損傷を受けていないと、その結果、図６に示すように、マトリクス状のフィルムセンサ（１２）全体にわたって実質的に一様な圧力分布が形成される。図７に示す衝突試験後の状況は異なっており、可動クラッシュバリア（４０）が車両（３０）の後部に衝突した結果として、トラクションバッテリ（２０）にかなりの機械負荷がかかるように、この場合では、前記クラッシュバリア（４０）が、車両（３０）の電気モータ（２１）を移動させている。これは、その結果として、正常な状態とは大きく異なる、一様でない圧力分布をもたらし、この一様でない圧力分布は、トラクションバッテリ（２０）の状態評価の基礎として使用することができる。このために、車両（３０）は、センサデータを、例えば、エアバッグによってもたらされるさらなる影響可変要素と併せて知的監視するのを可能にするロジック回路（図には示していない）を含むことができる。

この場合に、センサは、本発明の範囲から逸脱することなく、例えば、バッテリハウジング（１７）のフロントパネル（１３）、壁（１４）、ベース部（１５）に、または適切な角部（１６）になど、様々な形でセルモジュール（１１）から位置的に離すことができる。これは、例として、図８、９、１０から明白であり、図示した構成の変形型の幅広い選択が想定される。

１０ トラクションバッテリ
１１ セルモジュール
１２ センサ
１３ フロントパネル
１４ 壁
１５ ベース部
１６ 角部
１７ ハウジング
２０ トラクションバッテリ
２１ 電気モータ
３０ 車両
４０ 可動クラッシュバリア

Claims (10)

1. 電気エネルギを蓄積するためのセルモジュール（１１）を含むことと、
   前記セルモジュール（１１）を入れておくためのハウジング（１７）を含むことと、
   前記セルモジュール（１１）から位置的に離れ、前記セルモジュール（１１）に作用する機械負荷を測定することを目的とするセンサ（１２）を含むことと、
   を特徴とするトラクションバッテリ（１０、２０）。
2. 前記センサ（１２）は、前記セルモジュール（１１）の変形に基づいて、前記負荷を検出するように構成されることを特徴とする、請求項１に記載のトラクションバッテリ（１０、２０）。
3. 前記センサ（１２）は、前記ハウジング（１７）に、特に、前記ハウジング（１７）の床下（１５）または側壁（１４）に組み込まれることを特徴とする、請求項１または２に記載のトラクションバッテリ（１０、２０）。
4. 前記センサ（１２）は、前記セルモジュール（１１）間に配置されることを特徴とする、請求項１または２に記載のトラクションバッテリ（１０、２０）。
5. 前記センサ（１２）は、フィルムセンサ（１２）であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のトラクションバッテリ（１０、２０）。
6. 前記フィルムセンサ（１２）はそれぞれ、２つのフィルム、特に、ポリエステルフィルムを含むことと、
   前記フィルムはそれぞれ、片側に導体トラックを有することと、
   を特徴とする、請求項５に記載のトラクションバッテリ（１０、２０）。
7. 各前記フィルムの前記導体トラックは、互いに平行に配置されることと、
   前記フィルムは、前記導体トラックが、交点で互いに接触するように重ね合わせて配置されることと、
   を特徴とする、請求項６に記載のトラクションバッテリ（１０、１２）。
8. 前記フィルムは、半導電性の態様で、内側の少なくとも前記交点にコーティングを施されることを特徴とする、請求項７に記載のトラクションバッテリ（１０、２０）。
9. 前記フィルムセンサ（１２）はまた、電子マルチプレクサを含むことと、
   前記マルチプレクサは、各前記交点が電圧に接続されるように構成され、その結果、前記電圧によってもたらされる、前記それぞれの交点での電流強さは、前記交点に作用する機械圧力によって決まることと、
   を特徴とする、請求項８に記載のトラクションバッテリ（１０、２０）。
10. 車両（３０）を駆動するための電気モータ（２１）を含むことと、
    前記電気モータ（２１）に電気接続される、請求項１〜９のいずれか１項に記載のトラクションバッテリ（１０、２０）を含むことと、
    を特徴とする車両（３０）。

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