DE102020208539A1 - Method and system for monitoring damage to a fiber-reinforced plastic component on a motor vehicle and for averting danger if the component is damaged - Google Patents

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Christian Eigen
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schadensüberwachung eines Faserkunststoffverbundbauteils (130) an einem Kraftfahrzeug (100), wobei für die Schadensüberwachung verschiedene Sensorsignale aus wenigstens drei Überwachungsebenen (1, 2, 3) verwendet werden, nämlich- von wenigstens einem allgemeinen Fahrzeugsensor (11, 12), der am Kraftfahrzeug (100) angeordnet ist,- von wenigstens einem Sensor (21), der an einem Verkleidungs- oder Abdeckungsbauteil (120) für das Faserkunststoffverbundbauteil (130) angeordnet ist, und- von wenigstens einem Sensor (31), der direkt am Faserkunststoffverbundbauteil (130) angeordnet ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Gefahrenabwehr bei Beschädigung des Faserkunststoffverbundbauteils (130) sowie ein System zur Schadensüberwachung und insbesondere auch zur Gefahrenabwehr.The invention relates to a method for monitoring damage to a fiber-reinforced plastic component (130) on a motor vehicle (100), with different sensor signals from at least three monitoring levels (1, 2, 3) being used for damage monitoring, namely - from at least one general vehicle sensor (11, 12 ) which is arranged on the motor vehicle (100), - at least one sensor (21) which is arranged on a lining or covering component (120) for the fiber-reinforced plastic component (130), and- at least one sensor (31) which is arranged directly on the fiber-reinforced plastic component (130). The invention also relates to a method for averting danger in the event of damage to the fiber-reinforced plastic component (130) and a system for monitoring damage and, in particular, also for averting danger.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schadensüberwachung eines Faserkunststoffverbundbauteils an einem Kraftfahrzeug und ein Verfahren zur Gefahrenabwehr bei Beschädigung eines Faserkunststoffverbundbauteils an einem Kraftfahrzeug. Die Erfindung betrifft ferner ein System zur Schadensüberwachung eines Faserkunststoffverbundbauteils an einem Kraftfahrzeug und insbesondere auch zur Gefahrenabwehr bei Beschädigung des Faserkunststoffverbundbauteils.The invention relates to a method for monitoring damage to a fiber-reinforced plastic component on a motor vehicle and a method for averting danger in the event of damage to a fiber-reinforced plastic component on a motor vehicle. The invention also relates to a system for monitoring damage to a fiber-reinforced plastic component on a motor vehicle and, in particular, also for averting danger if the fiber-reinforced plastic component is damaged.

Ein Faserkunststoffverbundbauteil (FKV-Bauteil) im Sinne der Erfindung ist ein zumindest teilweise aus faserverstärktem Kunststoff, insbesondere aus CFK oder GFK, gefertigtes Kraftfahrzeugbauteil. Solche Faserkunststoffverbundbauteile können unbemerkt beschädigt werden, was dann irgendwann ohne Vorankündigung zu einem plötzlichen Versagen des Bauteils führen kann.A fiber-reinforced plastic component (FRP component) within the meaning of the invention is a motor vehicle component made at least partially from fiber-reinforced plastic, in particular CFRP or GRP. Such fiber-reinforced plastic components can be damaged unnoticed, which can then at some point lead to a sudden failure of the component without prior notice.

Die DE 10 2013 002 585 A1 beschreibt einen Faserverbund-Fahrwerkslenker mit einem luftdicht abgeschlossen Innenraum und einem im Innenraum angeordneten Drucksensor, der ein von dem Innendruck abhängiges Signal an eine Steuereinheit abgibt. Durch die Druckerfassung ist eine kontinuierliche Überwachung des Fahrwerkslenkers und die Feststellung eines Bruches oder Risses möglich.the DE 10 2013 002 585 A1 describes a fiber composite suspension arm with an airtight interior space and a pressure sensor arranged in the interior space, which emits a signal dependent on the internal pressure to a control unit. By measuring the pressure, it is possible to continuously monitor the chassis control arm and identify a break or crack.

Die DE 10 2015 213 342 B3 beschreibt ein Strukturbauteil in einem Fahrzeug, wobei das Strukturbauteil ein Faserverbundkunststoffteil ist. In dem Strukturbauteil ist zumindest ein Sensorelement zur Überwachung eines Schädigungszustands integriert. Der Sensor ist in Signalverbindung mit einem Bordcomputer. Im Bordcomputer werden die Sensor-Signale ausgewertet und ermittelt, ob eine Materialschädigung vorliegt.the DE 10 2015 213 342 B3 describes a structural component in a vehicle, the structural component being a fiber-reinforced plastic part. At least one sensor element for monitoring a state of damage is integrated in the structural component. The sensor is in signal communication with an on-board computer. The sensor signals are evaluated in the on-board computer and it is determined whether the material has been damaged.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Schadensüberwachung eines Faserkunststoffverbundbauteils anzugeben, welches eine besonders zuverlässige Überwachung sowie eine deutlich robustere, d. h. gegen Störungen unempfindlichere, Schadensdetektion, also eine höhere Schadensdetektions- bzw. Erkennungsgüte, ermöglicht.Proceeding from this state of the art, the invention is based on the object of specifying a method for monitoring damage to a fiber-reinforced plastic component, which enables particularly reliable monitoring and a significantly more robust, i. H. damage detection that is less sensitive to interference, i.e. a higher damage detection or recognition quality.

Die Aufgabe wird gelöst durch das erfindungsgemäße Verfahren des Patentanspruchs 1. Mit nebengeordneten Patentansprüchen erstreckt sich die Erfindung auch auf ein Verfahren zur Gefahrenabwehr und auf ein System zur Schadensüberwachung und insbesondere auch zur Gefahrenabwehr. Zusätzliche Merkmale der Erfindung ergeben sich analog für alle Erfindungsgegenstände aus den abhängigen Patentansprüchen, der nachfolgenden Erfindungsbeschreibung und den Figuren.The object is achieved by the method according to the invention of patent claim 1. With the subordinate patent claims, the invention also extends to a method for averting danger and to a system for monitoring damage and in particular also for averting danger. Additional features of the invention result analogously for all objects of the invention from the dependent patent claims, the following description of the invention and the figures.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Schadensüberwachung eines Faserkunststoffverbundbauteils an einem Kraftfahrzeug ist dadurch gekennzeichnet, dass für die Schadensüberwachung des betreffenden Faserkunststoffverbundbauteil verschiedene bzw. unterschiedliche Sensorsignale (d. h. Sensorinformationen bzw. Messdaten), aus wenigstens drei Überwachungsebenen herangezogen bzw. verwendet werden, nämlich

  • - von allgemeinen Fahrzeugsensoren bzw. wenigstens einem allgemeinen Fahrzeugsensor des Kraftfahrzeugs, die/der zu einer ersten Überwachungsebene gehören/gehört,
  • - von wenigstens einem Sensor, der an (wenigstens) einem Verkleidungs- oder Abdeckungsbauteil für das betreffende Faserkunststoffverbundbauteil angeordnet ist und zu einer zweiten Überwachungsebene gehört, und
  • - von wenigstens einem Sensor, der direkt am betreffenden Faserkunststoffverbundbauteil angeordnet ist und zu einer dritten Überwachungsebene gehört.
The method according to the invention for monitoring damage to a fiber-reinforced plastic component on a motor vehicle is characterized in that different sensor signals (ie sensor information or measurement data) from at least three monitoring levels are used to monitor damage to the fiber-reinforced plastic component in question
  • - of general vehicle sensors or at least one general vehicle sensor of the motor vehicle, which belong to a first monitoring level,
  • - of at least one sensor, which is arranged on (at least) one cladding or covering component for the fiber-reinforced plastic component in question and belongs to a second monitoring level, and
  • - At least one sensor which is arranged directly on the relevant fiber-reinforced plastic component and belongs to a third monitoring level.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass die verwendeten Sensorsignale, insbesondere in einem Steuergerät des Kraftfahrzeugs, automatisch ausgewertet bzw. analysiert werden, indem diese mit Sollwerten, Referenzwerten, Vergleichswerten oder dergleichen verglichen werden und dass dann bei relevanten Abweichungen bzw. Veränderungen der Sensorsignale wenigstens eines Sensors, unabhängig davon zu welcher Überwachungsebene (Level) der Sensor gehört, auf eine Beschädigung oder zumindest auf eine mögliche Beschädigung des Faserkunststoffverbundbauteils geschlossen wird. Die Überwachung erstreckt sich damit nicht nur auf Sensorsignale bzw. Sensorinformationen, die direkt vom betreffenden Faserkunststoffverbundbauteil stammen. Stattdessen wird durch das zusätzliche Betrachten weiterer Überwachungsebenen die Schadensdetektions- bzw. Erkennungsgüte erheblich gesteigert.It is preferably provided that the sensor signals used, in particular in a control unit of the motor vehicle, are automatically evaluated or analyzed by comparing them with target values, reference values, comparative values or the like and that then, in the event of relevant deviations or changes in the sensor signals of at least one sensor, regardless of which monitoring level (level) the sensor belongs to, damage or at least possible damage to the fiber-reinforced plastic component is concluded. The monitoring thus extends not only to sensor signals or sensor information that originate directly from the fiber-reinforced plastic component in question. Instead, the damage detection or identification quality is significantly increased by additionally considering further monitoring levels.

Insbesondere ist vorgesehen, dass die unterschiedlichen Sensorsignale aller (drei) Überwachungsebenen in eine ganzheitliche Überwachungsstrategie einfließen, also quasi fusioniert werden, indem diese bspw. in Hinblick auf ihre Relevanz bzw. Aussagefähigkeit bezüglich einer (möglichen) Schädigung des zu überwachenden Faserkunststoffverbundbauteils priorisiert, gewichtet und/oder ebenenübergreifend zu Clustern bzw. Gruppen zusammengefasst werden.In particular, it is envisaged that the different sensor signals from all (three) monitoring levels will flow into a holistic monitoring strategy, i.e. be merged, so to speak, by prioritizing, weighting and /or combined across levels into clusters or groups.

Zu den allgemeinen Fahrzeugsensoren können wenigstens ein Beschleunigungssensor, insbesondere ein Crashsensor, wenigstens ein Bremsüberwachungssensor, insbesondere ein ABS-Sensor, und/oder wenigstens ein Lagesensor, der insbesondere eine Raumlage des Kraftfahrzeugs erfasst, gehören. Hierbei handelt es sich um Sensoren, die an einem modernen Kraftfahrzeug bereits vorhanden und deren Sensorsignale in einem Fahrzeugsteuergerät ohnehin verfügbar sind. Potentiell kann für das erfindungsgemäße Verfahren auf alle in einem Fahrzeugsteuergerät eines modernen Kraftfahrzeugs verfügbaren Sensorsignale von Fahrzeugsensoren zugegriffen werden.The general vehicle sensors can include at least one acceleration sensor, in particular a crash sensor, at least one brake monitoring sensor, in particular an ABS sensor, and/or at least one position sensor, the Special detected a spatial position of the motor vehicle include. These are sensors that are already present on a modern motor vehicle and whose sensor signals are available in a vehicle control unit anyway. For the method according to the invention, all sensor signals from vehicle sensors that are available in a vehicle control device of a modern motor vehicle can potentially be accessed.

Als Sensoren am Verkleidungs- oder Abdeckungsbauteil werden bevorzugt Dehnungsmessstreifen verwendet, die insbesondere großflächig auf bzw. am Verkleidungs- oder Abdeckungsbauteil angebracht sind. Diese gewährleisten eine zuverlässige direkte Überwachung des Verkleidungs- oder Abdeckungsbauteils. Bei dem Verkleidungs- oder Abdeckungsbauteil handelt es sich insbesondere um ein schalenartiges flächig ausgebildetes Bauteil.Strain gauges are preferably used as sensors on the cladding or covering component, which are attached in particular over a large area to or on the cladding or covering component. These ensure reliable direct monitoring of the trim or cover component. The cladding or covering component is in particular a shell-like, flat component.

Als Sensoren am zu überwachenden Faserkunststoffverbundbauteil werden bevorzugt Lambwellen-Sensoren, insbesondere piezoelektrische bzw. piezoresistive Lambwellen-Sensoren, verwendet. Diese Lambwellen-Sensoren können ja nach Aufbau rein sensorisch oder aktorisch-sensorisch betrieben werden. Bevorzugt werden die Lambwellen-Sensoren auf das zu überwachende Faserkunststoffverbundbauteil aufgeklebt. Lambwellen eignen sich sehr gut zur Überwachung von Faserkunststoffverbundbauteilen, wozu im Weiteren auf entsprechende Fachliteratur verwiesen wird. Bevorzugt erfolgt eine Auswertung bzw. Analyse hinsichtlich potentieller Schäden am Faserkunststoffverbundbauteil durch einen Vergleich von im Fahrbetrieb vorgenommenen Messungen mit vor dem Einbau des Faserkunststoffverbundbauteils (also im schadfreien i. O.-Zustand) aufgezeichneten Base-Lines.Lamb wave sensors, in particular piezoelectric or piezoresistive Lamb wave sensors, are preferably used as sensors on the fiber-reinforced plastic component to be monitored. Depending on their design, these Lamb wave sensors can be operated purely as sensors or as actuators and sensors. The lamb wave sensors are preferably glued onto the fiber-reinforced plastic component to be monitored. Lamb waves are very well suited for monitoring fiber-reinforced plastic components, for which reference is made to the relevant specialist literature below. An evaluation or analysis with regard to potential damage to the fibre-reinforced plastic component is preferably carried out by comparing measurements taken during driving with base lines recorded before the installation of the fibre-reinforced plastic component (ie in a damage-free OK condition).

Bei dem zu überwachenden Faserkunststoffverbundbauteil kann es sich bspw. um ein Fahrwerksbauteil handeln. Bei dem zu überwachenden Faserkunststoffverbundbauteil kann es sich auch um ein Batteriegehäuseteil handeln, insbesondere an einem Elektro- oder Hybridfahrzeug. Bevorzugt handelt es sich bei dem zu überwachenden Faserkunststoffverbundbauteil um einen Drucktank zur Speicherung von Brennstoff, insbesondere zur Speicherung von Wasserstoff (H2) für einen Brennstoffzellenantrieb oder zur Speicherung von Erdgas (CNG) für einen Erdgasantrieb. Ein solcher Drucktank weist für gewöhnlich eine Innenhülle (Liner) und eine Ummantelung, insbesondere eine Umwicklung, die aus einem Faserkunststoffverbund gebildet ist, auf.The fiber-reinforced plastic component to be monitored can be a chassis component, for example. The fiber-reinforced plastic component to be monitored can also be a battery housing part, in particular on an electric or hybrid vehicle. The fiber-reinforced plastic component to be monitored is preferably a pressure tank for storing fuel, in particular for storing hydrogen (H 2 ) for a fuel cell drive or for storing natural gas (CNG) for a natural gas drive. Such a pressure tank usually has an inner shell (liner) and a casing, in particular a wrapping, which is formed from a fiber-reinforced plastic composite.

Ein Ziel der erfindungsgemäßen Schadensüberwachung ist es, automatisch eine unbemerkte Beschädigung am zu überwachenden Faserkunststoffverbundbauteil (wie bspw. ein Riss oder Bruch), die zu einem Versagen führen kann, möglichst frühzeitig zu erkennen bzw. zu detektieren (Health-/Safety-Monitoring), sodass hierauf im Zuge einer Gefahrenabwehr reagiert werden kann. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Schadensüberwachung eignet sich grundsätzlich aber auch dazu, alterungsbedingte Veränderungen, die ebenfalls zu einem Bauteilversagen führen können, zu erkennen.One aim of the damage monitoring according to the invention is to automatically recognize or detect as early as possible unnoticed damage to the fiber-reinforced plastic component to be monitored (such as a crack or break) which can lead to failure (health/safety monitoring), so that a reaction to this can be made in the course of averting danger. However, the method according to the invention for monitoring damage is basically also suitable for detecting changes caused by aging, which can also lead to component failure.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Gefahrenabwehr bei Beschädigung eines Faserkunststoffverbundbauteils an einem Kraftfahrzeug weist folgende Schritte auf, die bevorzugt, insbesondere durch ein Steuergerät, automatisch ausgeführt werden:

  • - permanente bzw. dauerhafte Schadensüberwachung des Faserkunststoffverbundbauteils, zumindest im Fahrbetrieb, mit dem oben beschriebenen Verfahren zur Schadensüberwachung (Health-/Safety-Monitoring);
  • - Ausgeben einer Warnmeldung (bspw. über eine optische Anzeigeeinrichtung, wie z. B. ein Display im Fahrzeugcockpit, und/oder über eine akustische Anzeigeeinrichtung), sobald bei der Schadensüberwachung eine Beschädigung des Faserkunststoffverbundbauteils detektiert wurde oder eine Beschädigung zumindest nicht (mehr) ausgeschlossen werden kann.
The method according to the invention for averting danger in the event of damage to a fiber-reinforced plastic component on a motor vehicle has the following steps, which are preferably carried out automatically, in particular by a control unit:
  • - permanent or permanent damage monitoring of the fiber-reinforced plastic component, at least when driving, with the method for damage monitoring described above (health/safety monitoring);
  • - Outputting a warning message (e.g. via a visual display device, such as a display in the vehicle cockpit, and/or via an acoustic display device) as soon as damage to the fiber-reinforced plastic component has been detected during damage monitoring or damage is at least not (or no longer) excluded can be.

Infolge der Warnmeldung kann das betreffende Faserkunststoffverbundbauteil, insbesondere in einer Fachwerkstatt, inspiziert und/oder ausgetauscht werden. Bei Nichtbeachtung der Warnmeldung kann wenigstens eine der folgenden Maßnahmen (automatisch) veranlasst werden:

  • - Erhöhen der Warnstufe, indem bspw. die Farbe eines zur Warnung angezeigten Symbols verändert wird (bspw. erst gelb, dann rot) und/oder die Lautstärke eines Warnsignals erhöht wird etc., wobei auch mehrere Warnstufen vorgesehen sein können, die in zeitlicher Abfolge (von bspw. 5 bis 90 Tage) durchlaufen werden;
  • - Verhindern einer Betankung (insbesondere für den Fall, dass es sich bei dem Faserkunststoffverbundbauteil um einen Drucktank handelt), bspw. durch Schließen einer Befüllleitung oder dergleichen mittels eines Schaltventils, oder gegebenenfalls auch Verhindern eines Ladevorgangs (bei einem Elektro- oder Hybridfahrzeug);
  • - Verhindern des weiteren Fahrzeugbetriebs, insbesondere durch Ausschalten bzw. Abstellen des Fahrzeugantriebs und/oder Verhindern des Fahrzeugstarts.
As a result of the warning message, the fiber-reinforced plastic component in question can be inspected and/or replaced, in particular in a specialist workshop. If the warning message is ignored, at least one of the following measures can be (automatically) initiated:
  • - Increasing the warning level, for example by changing the color of a warning symbol displayed (e.g. first yellow, then red) and/or increasing the volume of a warning signal, etc., with several warning levels also being provided, which are in chronological order (e.g. from 5 to 90 days);
  • - Preventing refueling (in particular if the fiber-reinforced plastic component is a pressure tank), e.g. by closing a filling line or the like using a switching valve, or possibly also preventing a charging process (in the case of an electric or hybrid vehicle);
  • - Preventing further vehicle operation, in particular by switching off or switching off the vehicle drive and/or preventing the vehicle from starting.

Wird bei der Schadensüberwachung eine besonders kritische Beschädigung detektiert, die insbesondere über einem definierten Schwellenwert liegt, so kann wenigstens eine der zuvor genannten Maßnahmen auch sofort veranlasst werden.If particularly critical damage is detected during damage monitoring, in particular above a defined threshold value lies, at least one of the aforementioned measures can also be initiated immediately.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Gefahrenabwehr wird sozusagen die im erfindungsgemäßen Verfahren zur Schadensüberwachung enthaltene Überwachungsstrategie um eine Warn- und/oder Abschaltstrategie ergänzt.In the method according to the invention for averting danger, the monitoring strategy contained in the method for monitoring damage according to the invention is, so to speak, supplemented by a warning and/or switch-off strategy.

Das erfindungsgemäße System zur Schadensüberwachung eines Faserkunststoffverbundbauteils an einem Kraftfahrzeug und insbesondere auch zur Gefahrenabwehr bei Beschädigung des (überwachten) Faserkunststoffverbundbauteils umfasst wenigstens drei Überwachungsebenen, die gebildet werden durch

  • - allgemeine Fahrzeugsensoren bzw. wenigstens einen allgemeinen Fahrzeugsensor,
  • - wenigstens einen Sensor, der an (wenigstens) einem Verkleidungs- oder Abdeckungsbauteil für das betreffende Faserkunststoffverbundbauteil angeordnet ist, und
  • - wenigstens einen Sensor, der direkt am betreffenden Faserkunststoffverbundbauteil angeordnet ist.
The system according to the invention for monitoring damage to a fiber-reinforced plastic component on a motor vehicle and in particular also for averting danger in the event of damage to the (monitored) fiber-reinforced plastic component comprises at least three monitoring levels, which are formed by
  • - general vehicle sensors or at least one general vehicle sensor,
  • - at least one sensor, which is arranged on (at least) one cladding or covering component for the fiber-reinforced plastic component in question, and
  • - At least one sensor which is arranged directly on the relevant fiber-reinforced plastic component.

Das erfindungsgemäße System umfasst bevorzugt auch ein Steuergerät, welches dazu ausgebildet ist, das erfindungsgemäße Verfahren zur Schadensüberwachung und insbesondere auch das erfindungsgemäße Verfahren zur Gefahrenabwehr ausführen zu können. Bevorzugt ist dieses Steuergerät mit den Sensoren und insbesondere auch mit (wenigstens) einer Anzeigeeinrichtung oder dergleichen verbunden, bspw. über ein Bussystem des Kraftfahrzeugs. Bevorzugt ist das Steuergerät mit einem entsprechenden, insbesondere softwarebasierten, Algorithmus ausgestattet.The system according to the invention preferably also includes a control unit which is designed to be able to carry out the method according to the invention for damage monitoring and in particular also the method according to the invention for averting danger. This control device is preferably connected to the sensors and in particular also to (at least) one display device or the like, for example via a bus system of the motor vehicle. The control device is preferably equipped with a corresponding, in particular software-based, algorithm.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft und in nicht einschränkender Weise mit Bezug auf die Figuren näher erläutert. Die in den Figuren gezeigten und/oder nachfolgend erläuterten Merkmale können, auch unabhängig von konkreten Merkmalskombinationen, allgemeine Merkmale der Erfindung sein und die Erfindung entsprechend weiterbilden.

  • 1 zeigt schematisch ein Kraftfahrzeug mit einem zu überwachenden Faserkunststoffverbundbauteil.
  • 2 veranschaulicht eine Abfolge möglicher Maßnahmen, die bei einer detektierten Beschädigung des Faserkunststoffverbundbauteils am Kraftfahrzeug der 1 veranlasst werden können.
The invention is explained in more detail below by way of example and in a non-limiting manner with reference to the figures. The features shown in the figures and/or explained below can also be general features of the invention, independently of specific combinations of features, and develop the invention accordingly.
  • 1 shows schematically a motor vehicle with a fiber-reinforced plastic component to be monitored.
  • 2 illustrates a sequence of possible measures that can be taken when damage is detected to the fiber-reinforced plastic component on the motor vehicle 1 can be initiated.

Das in 1 gezeigte Kraftfahrzeug 100, wobei es sich beispielhaft um einen Personenkraftwagen handelt, weist ein zu überwachendes Faserkunststoffverbundbauteil 130 auf, wobei es sich beispielhaft um einen Drucktank handelt. Für eine Onboard-Schadensüberwachung des Faserkunststoffverbundbauteils bzw. Drucktanks 130 werden unterschiedliche Sensorsignale aus drei Überwachungsebenen herangezogen. Eine erste übergeordnete fahrzeugseitige Überwachungsebene 1 umfasst allgemeine Fahrzeugsensoren, zu denen wenigstens ein Beschleunigungssensor (Crashsensor) 11, der insbesondere auch in unmittelbarer Nähe des zu überwachenden Faserkunststoffverbundbauteils bzw. Drucktanks 130 angeordnet sein kann, wenigstens ein Bremsüberwachungssensor 12 sowie gegebenenfalls auch wenigstens ein nicht gezeigter Lagesensor gehören können. Zur zweiten Überwachungsebene 2 gehören Sensoren 21, die an einem schalenartigen Verkleidungs- bzw. Abdeckungsbauteil 120 des Faserkunststoffverbundbauteils bzw. Drucktanks 130 angeordnet sind. Hierbei handelt es sich bspw. um Dehnungsmessstreifen. Das Verkleidungs- bzw. Abdeckungsbauteil 120 kann Bestandteil einer Unterbodenverkleidung sein. Zur dritten Überwachungsebene 3 gehören Sensoren 31, die direkt am Faserkunststoffverbundbauteil bzw. Drucktank 130 angeordnet sind. Hierbei handelt es sich bevorzugt um Lambwellen-Sensoren.This in 1 Motor vehicle 100 shown, which is, for example, a passenger car, has a fiber-reinforced plastic component 130 to be monitored, which is, for example, a pressure tank. Different sensor signals from three monitoring levels are used for onboard damage monitoring of the fiber-reinforced plastic component or pressure tank 130 . A first superordinate vehicle-side monitoring level 1 comprises general vehicle sensors, for which at least one acceleration sensor (crash sensor) 11, which can also be arranged in particular in the immediate vicinity of the fiber-reinforced plastic composite component or pressure tank 130 to be monitored, at least one brake monitoring sensor 12 and, if appropriate, at least one position sensor (not shown). can belong. The second monitoring level 2 includes sensors 21 which are arranged on a shell-like cladding or cover component 120 of the fiber-reinforced plastic component or pressure tank 130 . These are, for example, strain gauges. The lining or covering component 120 can be part of an underbody lining. The third monitoring level 3 includes sensors 31 which are arranged directly on the fiber-reinforced plastic component or pressure tank 130 . These are preferably Lamb wave sensors.

Die Sensoren 11, 12, 21 und 31 sind, bspw. über ein Fahrzeugbussystem, mit einem Steuergerät 140 verbunden, welches fortlaufend die Sensorsignale auswertet bzw. analysiert, um eine etwaige Beschädigung des Faserkunststoffverbundbauteils bzw. Drucktanks 130 zu detektieren bzw. auszuschließen. Bei dem Steuergerät 140 handelt es sich bevorzugt um ein zentrales Steuergerät des Kraftfahrzeugs 100 (Fahrzeugsteuergerät). Mit dem Steuergerät 140 können in analoger Weise auch mehrere Faserkunststoffverbundbauteile überwacht werden.The sensors 11, 12, 21 and 31 are connected, for example via a vehicle bus system, to a control unit 140 which continuously evaluates or analyzes the sensor signals in order to detect or rule out any damage to the fiber-reinforced plastic component or pressure tank 130. Control unit 140 is preferably a central control unit of motor vehicle 100 (vehicle control unit). In an analogous manner, several fiber-reinforced plastic components can also be monitored with the control device 140 .

Falls eine Beschädigung des Faserkunststoffverbundbauteils bzw. Drucktanks 130 detektiert wird, bspw. infolge einer Kollision, kann über eine optische und/oder akustische Anzeigeeinrichtung 150 eine Warnmeldung ausgegeben werden (erste Warnstufe). Falls auf diese Warnmeldung nicht reagiert wird, können durch das Steuergerät 140 weitere Maßnahmen veranlasst werden, wie in 2 veranschaulicht.If damage to the fiber-reinforced plastic component or pressure tank 130 is detected, for example as a result of a collision, a warning message can be output via a visual and/or acoustic display device 150 (first warning level). If there is no response to this warning message, further measures can be taken by control unit 140, as shown in 2 illustrated.

Wie oben bereits erwähnt, ist eine Fusion unterschiedlicher Sensorsignale möglich. Eine solche Fusion bietet eine deutliche Erhöhung der Schadensdetektions- bzw. Erkennungsgüte. Die Sensoren verschiedener Ebenen können ein unterschiedliches Ansprechverhalten aufweisen. Bei einer Kollision kann bspw. der Sensor (Crashsensor) 11 der ersten Überwachungsebene 1 vor den Sensoren (Dehnungsmessstreifen) 21 der zweiten Überwachungsebene 2 ansprechen und die Sensoren 21 am Verkleidungs- bzw. Abdeckungsbauteil (Unterbodenverkleidung) 120 der zweiten Überwachungsebene 2 können vor den am Drucktank 130 angeordneten Sensoren (Lambwellen-Sensoren) 31 der dritten Überwachungsebene 3 ansprechen. Abhängig von der Kollisionseinwirkung (Impact-Schwere) kann damit eine abgestufte Warn- und/oder Abschaltstrategie verfolgt werden.As already mentioned above, a fusion of different sensor signals is possible. Such a fusion offers a significant increase in the damage detection or recognition quality. Sensors at different levels can have different response characteristics. In a collision, for example, the sensor (crash sensor) 11 of the first monitoring level 1 in front of the sensors (strain gauges) 21 of the second monitoring ment level 2 and the sensors 21 on the cladding or covering component (underbody paneling) 120 of the second monitoring level 2 can respond before the sensors (Lamb wave sensors) 31 of the third monitoring level 3 arranged on the pressure tank 130 . Depending on the impact of the collision (impact severity), a graded warning and/or shutdown strategy can be pursued.

Durch auf die jeweilige Sensoren abgestimmte Ansprechschwellen kann eine fein abgestufte Sicherheitsarchitektur geschaffen werden. Diese Sicherheitsarchitektur kombiniert dabei die beschriebene Sensorik mit der Fahrzeugelektronik in Form von Steuergeräten, Bussystemen, Anzeigeeinrichtungen und/oder Aktoren (wie bspw. Schaltventile an einem Drucktank). Abhängig von der Impact-Schwere sind verschiedene Maßnahmen bzw. Handlungsoptionen möglich, vom Aufleuchten einer Warnlampe im zentralen Sichtfeld des Fahrers, über immer wiederkehrende Service-Aufforderungen, die vor Fahrzeugstart quittiert werden müssen, bis hin zum Absperren von Drucktanks und/oder einem unterbundenen Fahrzeugstart.A finely graded safety architecture can be created by response thresholds matched to the respective sensors. This safety architecture combines the sensors described with the vehicle electronics in the form of control devices, bus systems, display devices and/or actuators (such as switching valves on a pressure tank). Depending on the severity of the impact, various measures or options for action are possible, from a warning lamp lighting up in the driver's central field of vision, to recurring service requests that have to be acknowledged before the vehicle starts, to shutting off pressure tanks and/or preventing the vehicle from starting .

BezugszeichenlisteReference List

11
erste Überwachungsebenefirst level of surveillance
1111
Sensor(en)sensor(s)
1212
Sensor(en)sensor(s)
22
zweite Überwachungsebenesecond level of surveillance
2121
Sensor(en)sensor(s)
33
dritte Überwachungsebenethird level of surveillance
3131
Sensor(en)sensor(s)
100100
Kraftfahrzeugmotor vehicle
120120
Verkleidungs- bzw. AbdeckungsbauteilPaneling or covering component
130130
Faserkunststoffverbundbauteil (Drucktank)Fiber-reinforced plastic component (pressure tank)
140140
Steuergerätcontrol unit
150150
Anzeigeeinrichtungdisplay device

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102013002585 A1 [0003]DE 102013002585 A1 [0003]
  • DE 102015213342 B3 [0004]DE 102015213342 B3 [0004]

Claims (8)

Verfahren zur Schadensüberwachung eines Faserkunststoffverbundbauteils (130) an einem Kraftfahrzeug (100), dadurch gekennzeichnet, dass für die Schadensüberwachung des Faserkunststoffverbundbauteils (130) verschiedene Sensorsignale aus wenigstens drei Überwachungsebenen (1, 2, 3) verwendet werden, nämlich - von wenigstens einem allgemeinen Fahrzeugsensor (11, 12), der am Kraftfahrzeug (100) angeordnet ist, - von wenigstens einem Sensor (21), der an einem Verkleidungs- oder Abdeckungsbauteil (120) für das Faserkunststoffverbundbauteil (130) angeordnet ist, und - von wenigstens einem Sensor (31), der direkt am Faserkunststoffverbundbauteil (130) angeordnet ist.Method for monitoring damage to a fiber-reinforced plastic component (130) on a motor vehicle (100), characterized in that different sensor signals from at least three monitoring levels (1, 2, 3) are used to monitor damage to the fiber-reinforced plastic component (130), namely - from at least one general vehicle sensor (11, 12) which is arranged on the motor vehicle (100), - by at least one sensor (21) which is arranged on a lining or covering component (120) for the fiber-reinforced plastic component (130), and - by at least one sensor ( 31) which is arranged directly on the fiber-reinforced plastic component (130). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zu den allgemeinen Fahrzeugsensoren wenigstens ein Beschleunigungssensor (11), wenigstens ein Bremsüberwachungssensor (12) und/oder wenigstens ein Lagesensor gehören.procedure after claim 1 , characterized in that the general vehicle sensors include at least one acceleration sensor (11), at least one brake monitoring sensor (12) and/or at least one position sensor. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Sensoren (21) am Verkleidungs- oder Abdeckungsbauteil (120) Dehnungsmessstreifen verwendet werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that strain gauges are used as sensors (21) on the lining or covering component (120). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Sensoren (31) am Faserkunststoffverbundbauteil (130) Lambwellen-Sensoren verwendet werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that Lamb wave sensors are used as sensors (31) on the fiber-reinforced plastic component (130). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zu überwachende Faserkunststoffverbundbauteil (130) ein Drucktank zur Speicherung von Brennstoff ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the fiber-reinforced plastic component (130) to be monitored is a pressure tank for storing fuel. Verfahren zur Gefahrenabwehr bei Beschädigung eines Faserkunststoffverbundbauteils (130) an einem Kraftfahrzeug (100), mit den Schritten: - permanente Schadensüberwachung des Faserkunststoffverbundbauteils (130) mit einem Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche; - Ausgeben einer Warnmeldung, sobald bei der Schadensüberwachung eine Beschädigung des Faserkunststoffverbundbauteils (130) detektiert wurde oder eine Beschädigung nicht ausgeschlossen werden kann.Method for averting danger in the event of damage to a fiber-reinforced plastic component (130) on a motor vehicle (100), with the steps: - permanent damage monitoring of the fiber-reinforced plastic component (130) with a method according to any one of the preceding claims; - Issuing a warning message as soon as damage to the fiber-reinforced plastic component (130) has been detected during the damage monitoring or damage cannot be ruled out. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei Nichtbeachtung der Warnmeldung wenigstens eine der folgenden Maßnahmen veranlasst wird: - Erhöhen der Warnstufe; - Verhindern einer Betankung; - Verhindern des weiteren Kraftfahrzeugbetriebs.procedure after claim 6 , characterized in that if the warning message is ignored, at least one of the following measures is initiated: - increasing the warning level; - preventing refueling; - Prevent further motor vehicle operation. System zur Schadensüberwachung eines Faserkunststoffverbundbauteils (130) an einem Kraftfahrzeug (100) und insbesondere auch zur Gefahrenabwehr bei Beschädigung des Faserkunststoffverbundbauteils (130), wobei das System wenigstens drei Überwachungsebenen (1, 2, 3) umfasst, die gebildet werden durch - allgemeine Fahrzeugsensoren (11, 12), - wenigstens einen Sensor (21), der an einem Verkleidungs- oder Abdeckungsbauteil (120) für das betreffende Faserkunststoffverbundbauteil (130) angeordnet ist, und - wenigstens einen Sensor (31), der direkt am betreffenden Faserkunststoffverbundbauteil (130) angeordnet ist, und wobei das System ferner ein Steuergerät (140) umfasst, welches dazu ausgebildet ist, ein Verfahren zur Schadensüberwachung und insbesondere auch zur Gefahrenabwehr gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.System for monitoring damage to a fiber-reinforced plastic component (130) on a motor vehicle (100) and in particular also for averting danger if the fiber-reinforced plastic component (130) is damaged, the system comprising at least three monitoring levels (1, 2, 3) which are formed by - general vehicle sensors (11, 12), - At least one sensor (21) which is arranged on a cladding or covering component (120) for the relevant fiber-reinforced plastic component (130), and - at least one sensor (31) which is arranged directly on the fiber-reinforced plastic component (130) in question, and wherein the system further comprises a control unit (140) which is designed to implement a method for monitoring damage and in particular also for averting danger according to one of the preceding claims to execute.
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