DE102012110733B4 - Verfahren zum Steuern der Zufuhr von Strom und/oder Treibstoff in einem Kraftfahrzeug sowie Kraftfahrzeug mit einer solchen Steuereinheit sowie entsprechende Batterie - Google Patents

Verfahren zum Steuern der Zufuhr von Strom und/oder Treibstoff in einem Kraftfahrzeug sowie Kraftfahrzeug mit einer solchen Steuereinheit sowie entsprechende Batterie Download PDF

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Abstract

Kraftfahrzeug mit einer Steuereinheit zum Steuern der Zufuhr von Strom und/oder Treibstoff im Kraftfahrzeug, wobei ein Aufprallsensor vorgesehen ist, welcher einen Aufprall des Fahrzeugs erkennt und die Steuereinheit darauf hin die Zufuhr von Strom und/oder Treibstoff innerhalb des Fahrzeugs unterbricht, wobei im Fahrzeug ein elastisch verformbarer Hohlraum und mit diesem verbunden zumindest ein Drucksensor vorgesehen und das Signal dieses Drucksensors der Steuereinheit zugeführt und zum Erkennen eines Aufpralls und zum Steuern der Zufuhr von Strom und/oder Treibstoff verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der elastische Hohlraum entsprechend im Fahrzeug in der Nähe oder um die besonders empfindlichen Komponenten angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie Verfahren zum Steuern der Zufuhr von Strom und/oder Treibstoff in einem entsprechenden Fahrzeug.
  • Neue Fahrzeugkonzepte wie z.B. Elektrofahrzeuge oder neue Kraftstoffarten bringen zusätzliche Komponenten ins Fahrzeug, die bei einem Unfall besondere Schutzmaßnahmen erfordern. Bei einem Elektrofahrzeug entfällt z.B. der Verbrennungsmotor und wird durch Hochvoltkomponenten ersetzt. Dringen Fremdkörper während des Betriebs in diese Komponenten ein, kann es zu Kurzschlüssen mit Brandgefahr kommen. Zusätzlich zur klassischen Crash Sensorik wird daher ein Schutzmechanismus benötigt, der frühzeitig auch das Eindringen kleiner oder schmaler Objekte erkennt.
  • Bei neuen insbesondere hoch explosiven Kraftstoffarten z.B. Wasserstoff ist eine rechtzeitige Abschaltung der Verteilung im Fahrzeug z.B. durch die Schließung von Ventilen im oder am Behälter bei Beschädigung der Fahrzeughülle erforderlich.
  • Hochvoltbatterien sind bzgl. Beschädigungen sehr sensibel. Analoges gilt für die entsprechenden Zuleitungen, seien es nun Hochspannungsleitungen oder Kraftstoffleitungen.
  • Die DE 34 17 328 C2 offenbart einen Tastschalter an der Innenseite der Karosserie, welcher auf eine Verformung der Karosserie anspricht und die Batterie vom Bordnetz des Fahrzeugs trennt.
  • Aus der DE 102 03 408 A1 , DE 199 09 123 A1 , DE 103 61 647 A1 , oder DE 10 2011 010 230 A1 oder US 5 557 569 A ist bekannt, die Abschaltung von Kraftstoffpumpen und Batterien im Fahrzeug heute durch Auswertung der für den Insassenschutz vorhandenen Crash Sensoren zu erreichen. Hierzu stehen bspw. Beschleunigungs- Drehraten- und Satellitensignale im Fahrzeugaußenbereich zur Verfügung. Diese Sensierungsmethoden werden in der Applikation auf den Schutz des Insassen fokussiert, bei dem es auf eine Erkennung signifikanter Fahrzeugverzögerung ankommt.
  • Aufprallsituationen mit kleinen Objekten z.B. Pfahl oder Heckaufprälle, die in das Fahrzeug weit entfernt von einem Satelliten eindringen, werden erst bei signifikanter Verzögerung z.B. durch Aufprall auf dem Motor von den zentralen Sensoren erkannt. Die Erkennung solcher Szenarien ist daher erst relativ spät möglich. Wird der schwere Motor mit hoher Steifigkeit durch leichte Elektronikkomponenten ersetzt, ist eine schnelle Erkennung noch schwieriger, so dass weitere Maßnahmen zum Schutz erforderlich sind.
  • Zudem sind beispielweise aus der EP 0 937 612 A2 Aufprallsensoren auf Basis eines elastisch verformbaren Hohlraums, beispielsweise eines elastischen Gummischlauchs, und mit diesem verbunden zumindest ein Drucksensor bekannt. Diese werden beispielsweise zum Erkennen eines Fußgängeraufpralls im Frontraum des Fahrzeugs verwendet und werden auch als PPS pSat bezeichnet.
  • Aus der DE 100 62 427 A1 ist ein Aufprallerkennungssystem zu entnehmen, bei welchem wenigstens zwei Druckkammern in unterschiedlichen Bereichen in der Außenzone des Fahrzeugs vorgesehen und über Verbindungsleitungen miteinander verbunden sind, wobei durch Differenzdrucksensoren ein Aufprall erkannt wird. Ähnliches wird auch durch die DE 10 2006 048 876 A1 beschrieben.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zum Steuern der Zufuhr von Strom und/oder Treibstoff in einem Kraftfahrzeug vorzustellen. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sind aus den Unteransprüchen, wobei auch Kombinationen und Weiterbildungen einzelner Merkmale miteinander denkbar sind.
  • Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, das Konzept der Aufprallsensierung durch einen elastisch verformbaren Hohlraum und mit diesem verbunden zumindest ein Drucksensor auch für diese Steuerung anzuwenden. Dazu kann der elastische Hohlraum entsprechend im Fahrzeug in der Nähe oder um die besonders empfindlichen Komponenten angeordnet werden.
  • So ist also im Fahrzeug ein elastisch verformbarer Hohlraum und mit diesem verbunden zumindest ein Drucksensor vorgesehen und das Signal dieses Drucksensors der Steuereinheit zugeführt und zum Erkennen eines Aufpralls und zum Steuern der Zufuhr von Strom und/oder Treibstoff verwendet wird.
  • So kann bspw. in der Nähe einer Hochspannungsbatterie zumindest zwischen dieser Hochvoltbatterie und der nächstliegenden Fahrzeugaußenseite, vorzugsweise an mehreren Seiten, zumindest ein solcher elastisch verformbarer Hohlraum mit zumindest einem Drucksensor vorgesehen sein.
  • Analog kann in der Nähe eines Treibstofftanks zumindest zwischen diesem Treibstofftank und der nächstliegenden Fahrzeugaußenseite, vorzugsweise an mehreren Seiten, zumindest ein solcher elastisch verformbarer Hohlraum mit zumindest einem Drucksensor vorgesehen sein.
  • Zudem kann in der Nähe einer Hochspannungsleitung zumindest zwischen dieser Hochspannungsleitung und der nächstliegenden Fahrzeugaußenseite, vorzugsweise an mehreren Seiten, zumindest ein solcher elastisch verformbarer Hohlraum mit zumindest einem Drucksensor vorgesehen sein.
  • Analog kann in der Nähe einer Kraftstoffleitung zumindest zwischen dieser Kraftstoffleitung und der nächstliegenden Fahrzeugaußenseite, vorzugsweise an mehreren Seiten, zumindest ein solcher elastisch verformbarer Hohlraum mit zumindest einem Drucksensor vorgesehen sein.
  • Zudem können die Kraftstoffleitung und/oder Hochspannungsleitung zumindest abschnittsweise von einem elastisch verformbaren Hohlraum umschlossen im Inneren eines solchen elastisch verformbaren Hohlraums geführt sein, so dass eine allseitige Aufprallerkennung erfolgt und die Leitung zudem noch durch den Hohlraum auch geschützt wird. Es kann also die Form des Hohlraums auch entsprechend an die Form der sensiblen Komponente angepasst werden, um möglichst entsprechend dessen Ausmaßen auch einen Aufprall zu erfassen. Da Dämpfungselemente den Druck aber auch gut an relativ dünne Schläuche weiterleiten, reicht teils auch ein dünner Schlauch hinter einem entsprechenden Dämpfungsschaum aus, um großflächig einen Aufprall zu erkennen.
  • Vor der oder um die zu schützenden Komponenten herum wird also ein sogenannter PPS pSat angebracht bzw. verlegt, der ein Eindringen von Objekten in den sicherheitsrelevanten Bereich erkennt und rechtzeitig Signale erzeugt, die zu schützenden Komponenten in den sicheren Zustand bringen.
  • Ist bspw. die zu schützende Elektrokomponente im Frontbereich (Motorraum), erfolgt eine Verlegung des Sensors der Länge nach in dessen Nähe, also bspw. hinter der Crashbox.
  • Ist bspw. die zu schützende Elektrokomponenten im Heckbereich (Kofferraum), erfolgt eine Verlegung des Sensors der Länge nach im hinteren Querträger.
  • Im Falle einer zu überwachenden Batterie wird das Signal einer Monitoring Einheit zur Verfügung gestellt, die Stöße an der Hülle der Batterie in einem nicht flüchtigen Speicher ablegt. Zusätzlich zum Hohlraum mit Drucksensor kann hier ein Beschleunigungssatellit oder Beschleunigungssensor integriert werden, der auch kleinere Stöße registriert und im Speicher ablegt. Die Integration von Inertialsensoren ermöglicht ein komplettes Überwachen des Batteriehandlings.
  • Hochvoltbatterien sind bzgl. Beschädigungen sehr sensibel. Gerade beim Austausch der Batterien insbesondere zu Ladezwecken, wie sie von einigen Herstellern vorgesehen sind, können Beschädigungen beim Handling auftreten, die sowohl Sicherheitsrisiken darstellen, als auch die Lebensdauer verkürzen können.
  • Eine weitere Ausgestaltung dieser Erfindung ist daher, den elastischen Hohlraum um die Batterie anzuordnen, also bspw. den Schlauch zu „wickeln“. Mit der Batterie wird auch der Hohlraum Schlauch ausgebaut beim „Akkuwechsel“ und vorzugsweise der Wechsel und Handlingsprozess diagnostiziert. Dazu ist die Batterie mit dem elastisch verformbaren Hohlraum mit Drucksensor so baulich verbunden, also bspw. aus eine normalerweise untrennbare Baueinheit ausgestaltet, dass bei einem Ausbau der Batterie der Hohlraum mit Drucksensor ebenfalls ausgebaut wird. Vorzugsweise versorgt auch im vom Fahrzeug getrennten Zustand die Energie der Batterie die Sensorik und werden Signale des Drucksensors und/oder eines ggfs. weiteren Sensors ausgewertet, bspw. durch ein ebenfalls an der Batterie angeordnete Steuereinheit, um einen Aufprall zu erkennen, vorzugsweise auch als Ereignis in einem Protokoll abzuspeichern oder zusätzliche Schutzmaßnahmen zu ergreifen.
  • Um eine fehlerhafte Erzeugung des Signals aufgrund eines einzelnen fehlerhaften Drucksensors zu vermeiden, kann für die Erzeugung des Signals das Vorhandensein von signifikanten Sensormesswerten auf mindestens einem zweiten Sensor vorgesehen werden.
  • Ein solcher zweiter Sensor kann sein:
    1. a) ein zweiter Drucksensor ebenfalls am Hohlraum
    2. b) Ein (zusätzlicher oder bereits anderweitig vorhandener) Beschleunigungssensor
  • Zur Erhöhung der Verfügbarkeit der Erzeugung des Signals (z. B. bei defekten Sensoren oder defektem Druckschlauch) können die Sensoren a) und b) logisch verodert werden.
  • Zur Erhöhung der Sicherheit gegen fehlerhafte Erzeugung des Signals (z. B. bei mehreren defekten Sensoren) können die Sensoren a) und b) verundet werden.
  • Befindet sich der Sensor b) an einem Einbauort, an dem er in einem Crash beschädigt werden kann, bevor es zur Erkennung des Eindringens von Objekten in den sicherheitsrelevanten Bereich durch den Hohlraum kommt, dann kann dieser Sensor die Erkennung durch den PPS pSat eventuell nicht mehr bestätigen, so dass dann die zu schützenden Komponenten eventuell nicht in den sicheren Zustand gebracht werden können. Hierfür ist es vorteilhaft, die signifikanten Sensormesswerte oder einen entsprechenden Sensor-Status für den Sensor b) über eine einstellbare Zeit zu halten und damit eine etwas spätere Erkennung durch den PPS pSat zu bestätigen.

Claims (9)

  1. Kraftfahrzeug mit einer Steuereinheit zum Steuern der Zufuhr von Strom und/oder Treibstoff im Kraftfahrzeug, wobei ein Aufprallsensor vorgesehen ist, welcher einen Aufprall des Fahrzeugs erkennt und die Steuereinheit darauf hin die Zufuhr von Strom und/oder Treibstoff innerhalb des Fahrzeugs unterbricht, wobei im Fahrzeug ein elastisch verformbarer Hohlraum und mit diesem verbunden zumindest ein Drucksensor vorgesehen und das Signal dieses Drucksensors der Steuereinheit zugeführt und zum Erkennen eines Aufpralls und zum Steuern der Zufuhr von Strom und/oder Treibstoff verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der elastische Hohlraum entsprechend im Fahrzeug in der Nähe oder um die besonders empfindlichen Komponenten angeordnet ist.
  2. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die besonders empfindliche Komponente eine Hochspannungsbatterie ist und in der Nähe dieser Hochspannungsbatterie zumindest zwischen dieser Hochvoltbatterie und der nächstliegenden Fahrzeugaußenseite zumindest ein solcher elastisch verformbarer Hohlraum mit zumindest einem Drucksensor vorgesehen ist.
  3. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die besonders empfindliche Komponente ein Treibstofftank ist und, in der Nähe dieses Treibstofftanks zumindest zwischen diesem Treibstofftank und der nächstliegenden Fahrzeugaußenseite zumindest ein solcher elastisch verformbarer Hohlraum mit zumindest einem Drucksensor vorgesehen ist.
  4. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die besonders empfindliche Komponente eine Hochspannungsleitung ist und in der Nähe dieser Hochspannungsleitung zumindest zwischen dieser Hochspannungsleitung und der nächstliegenden Fahrzeugaußenseite zumindest ein solcher elastisch verformbarer Hohlraum mit zumindest einem Drucksensor vorgesehen ist.
  5. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die besonders empfindliche Komponente eine Kraftstoffleitung ist und in der Nähe dieser Kraftstoffleitung zumindest zwischen dieser Kraftstoffleitung und der nächstliegenden Fahrzeugaußenseite zumindest ein solcher elastisch verformbarer Hohlraum mit zumindest einem Drucksensor vorgesehen ist.
  6. Kraftfahrzeug nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffleitung und/oder Hochspannungsleitung zumindest abschnittsweise von einem elastisch verformbaren Hohlraum umschlossen im Inneren eines solchen elastisch verformbaren Hohlraums geführt ist.
  7. Verfahren zum Steuern der Zufuhr von Strom und/oder Treibstoff in einem Kraftfahrzeug gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei mittels eines Aufprallsensors ein Aufprall des Fahrzeugs erkannt und die Zufuhr von Strom und/oder Treibstoff innerhalb des Fahrzeugs unterbrochen wird, wobei im Fahrzeug ein elastisch verformbarer Hohlraum und mit diesem verbunden zumindest ein Drucksensor vorgesehen und das Signal dieses Drucksensors zum Erkennen eines Aufpralls und zum Steuern der Zufuhr von Strom und/oder Treibstoff verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zumindest ein Beschleunigungssensor vorgesehen ist und die Steuereinheit zum Steuern der Zufuhr von Strom und/oder Treibstoff im Kraftfahrzeug anhand des Signals des Beschleunigungssensors das Aufprallsignal des Drucksensors plausibilisiert.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Signale des Drucksensors und/oder Beschleunigungssensors neben einer Auslöseschwelle zur Unterbrechung der Zufuhr auch mit einer demgegenüber niedrigeren Warnschwelle verglichen werden und ein Überschreiten dieser Warnschwelle bereits in der Steuereinheit gespeichert wird.
  9. Batterie für ein Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie einen elastisch verformbaren Hohlraum mit zumindest einem Drucksensor zur Sensierung des Drucks im Hohlraum so baulich verbunden aufweist, dass bei einem Ausbau der Batterie der Hohlraum mit Drucksensor ebenfalls ausgebaut wird und auch im vom Fahrzeug getrennten Zustand aus der Energie der Batterie versorgt und Signale des Drucksensors und/oder eines ggfs. weiteren Sensors ausgewertet werden.
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