DE102022131910A1 - Energy storage housing for an electrical energy storage device and method - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Energiespeichergehäuse (14, 16) für einen elektrischen Energiespeicher (12) eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs (10), mit zumindest einem ersten Gehäuseteil (14) und einem zweiten Gehäuseteil (16), wobei in einem zusammengebauten Zustand des ersten Gehäuseteils (14) und des zweiten Gehäuseteils (16) ein Innenraum (18) zum Aufnehmen von zumindest einer Batteriezelle (20) gebildet ist, wobei am ersten Gehäuseteil (14) und/oder am zweiten Gehäuseteil (16) eine Erfassungseinrichtung (28) zum Erfassen eines mechanischen Ereignisses (26) auf das erste Gehäuseteil (14) und/oder das zweite Gehäuseteil (16) ausgebildet ist, wobei die Erfassungseinrichtung (28) zum Erfassen eines energiespeichergehäuseexternen mechanischen Ereignisses (26) ausgebildet ist, wobei die Erfassungseinrichtung (26) zusätzlich dazu ausgebildet ist, eine Bewertung des erfassten mechanischen Ereignisses (26) durchzuführen. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren.

Figure DE102022131910A1_0000
The invention relates to an energy storage housing (14, 16) for an electrical energy storage device (12) of an at least partially electrically operated motor vehicle (10), with at least a first housing part (14) and a second housing part (16), wherein in an assembled state of the first housing part (14) and the second housing part (16) an interior space (18) for accommodating at least one battery cell (20) is formed, wherein a detection device (28) for detecting a mechanical event (26) on the first housing part (14) and/or the second housing part (16) is formed on the first housing part (14) and/or on the second housing part (16), wherein the detection device (28) is designed to detect a mechanical event (26) external to the energy storage housing, wherein the detection device (26) is additionally designed to carry out an evaluation of the detected mechanical event (26). The invention further relates to a method.
Figure DE102022131910A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein Energiespeichergehäuse für einen elektrischen Energiespeicher eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Erfassen eines mechanischen Ereignisses in einem Energiespeichergehäuse.The invention relates to an energy storage housing for an electrical energy storage device of an at least partially electrically operated motor vehicle according to the preamble of patent claim 1. Furthermore, the invention relates to a method for detecting a mechanical event in an energy storage housing.

Heutige elektrische Energiespeicher, welche insbesondere in der Form eines Hochvolt-Speichers ausgebildet sind, sind beispielsweise mittig im Fahrzeugboden oder Unterflurbereich an einer Fahrzeugkarosserie integriert. Neben den unterschiedlichen inneren Aufbauten, insbesondere der Zellgeometrie, Deformationsstrukturen sowie Kontaktierungssysteme besitzen diese Hochvolt-Speicher in der Regel einen entsprechenden Gehäuseaufbau. Ein erstes Gehäuseteil, welches auch als Gehäuseoberteil bezeichnet werden kann, ist dabei oftmals in Richtung des Fahrzeuginnenraums positioniert. Ein zweites Gehäuseteil, welches auch als Gehäuseunterteil bezeichnet werden kann, befindet sich im Fahrzeugunterflurbereich und schützt gegen äußere Einwirkungen. Aufgrund von Fahrten über Gegenstände, beispielsweise Gestein, Bordstein, Fahrbahntrennelementen oder dergleichen können Deformationen im zweiten Gehäuseteil entstehen, welche Auswirkungen auf das Innere, insbesondere auf die entsprechenden Hochvolt-Komponenten, nach sich ziehen kann. Eine Gefährdung von Insassen sowie eine unmittelbare Fahrzeugimmobilität sind bei der Entwicklung des Kraftfahrzeugs jedoch auszuschließen. Im Rahmen von Inspektionen, Werkstattaufenthalten oder TÜV-Besuchen werden optische Kontrollen durch einen Prüfer durchgeführt und mit Grenzmusterkatalogen gegenübergestellt, auf deren Basis Reparaturen angeordnet werden können. Eine direkte Kontrolle während oder nach einem Überfahrereignis ist nicht vorgesehen. Eine Benachrichtigung des Fahrzeugführers durch Kontrolllampen findet überwiegend über Temperatursensoren aufgrund eines thermischen Ereignisses statt.Today's electrical energy storage devices, which are particularly designed in the form of a high-voltage storage device, are integrated, for example, in the middle of the vehicle floor or underfloor area on a vehicle body. In addition to the different internal structures, in particular the cell geometry, deformation structures and contact systems, these high-voltage storage devices usually have a corresponding housing structure. A first housing part, which can also be referred to as the upper housing part, is often positioned towards the vehicle interior. A second housing part, which can also be referred to as the lower housing part, is located in the vehicle underfloor area and protects against external influences. Driving over objects such as rocks, curbs, road dividing elements or the like can cause deformations in the second housing part, which can have an impact on the interior, in particular on the corresponding high-voltage components. However, any danger to occupants and immediate vehicle immobility must be ruled out during the development of the motor vehicle. During inspections, workshop visits or MOT visits, an inspector carries out visual checks and compares them with limit sample catalogues, on the basis of which repairs can be ordered. Direct checks during or after a drive-over event are not planned. The driver is notified by control lamps primarily via temperature sensors due to a thermal event.

Die US 2018/030 1765 A1 beschreibt eine Batterie mit modularem Aufbau, die elektrische Energie speichert, umfassend ein Batteriegehäuse, eine Modulbaugruppe mit mindestens zwei Batteriemodulen, von denen jedes mindestens eine positive und mindestens eine negative Elektrode aufweist, und ein Druckmittel. Ein Verfahren zum Sicherheitsbetrieb der Batterie umfasst die Ausstattung der Batterie mit mindestens einem Sicherheitsmittel, das eine Verringerung des auf die Batteriemodule ausgeübten mechanischen Drucks auslöst, wenn ein Defekt in mindestens einem der Batteriemodule vorliegt.The US 2018/030 1765 A1 describes a battery with a modular structure that stores electrical energy, comprising a battery housing, a module assembly with at least two battery modules, each of which has at least one positive and at least one negative electrode, and a pressure means. A method for safe operation of the battery includes equipping the battery with at least one safety means that triggers a reduction in the mechanical pressure exerted on the battery modules if there is a defect in at least one of the battery modules.

Die US 2006/026 7545 A1 beschreibt einen mittelgroßen beziehungsweise großen Batteriesatz mit einer Vielzahl von Batteriezellen, die geladen und entladen werden können, mit hoher Dichte übereinandergestapelt und elektrisch miteinander verbunden sind. Wenn die Batteriezellen aufgrund eines anormalen Betriebs des Batteriepakets oder einer Verschlechterung des Batteriepakets, die durch das Laden und Entladen der Batteriezellen über einen langen Zeitraum verursacht wird, anschwellen, konzentriert sich die Spannung aufgrund der Dickenänderung der anschwellenden Batteriezellen auf einen vorbestimmten Bereich des Batteriepakets, wodurch die physikalische Veränderung des Batteriepakets verursacht wird und die Trennung eines elektrischen Verbindungselements des Batteriepakets mechanisch durch die physikalische Veränderung des Batteriepakets erreicht wird.The US 2006/026 7545 A1 describes a medium-sized or large-sized battery pack having a plurality of battery cells that can be charged and discharged, stacked at high density, and electrically connected to one another. When the battery cells swell due to abnormal operation of the battery pack or deterioration of the battery pack caused by charging and discharging the battery cells over a long period of time, the stress due to the change in thickness of the swelling battery cells concentrates on a predetermined region of the battery pack, thereby causing the physical change of the battery pack, and the separation of an electrical connection element of the battery pack is mechanically achieved by the physical change of the battery pack.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Energiespeichergehäuse sowie ein Verfahren zu schaffen, mittels welchen ein sicherer Betrieb eines elektrischen Energiespeichers eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs realisiert werden kann.The object of the present invention is to provide an energy storage housing and a method by means of which a safe operation of an electrical energy storage device of an at least partially electrically operated motor vehicle can be realized.

Diese Aufgabe wird durch ein Energiespeichergehäuse sowie durch ein Verfahren gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by an energy storage housing and by a method according to the independent patent claims. Advantageous embodiments are specified in the subclaims.

Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Energiespeichergehäuse für einen elektrischen Energiespeicher eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs, mit zumindest einem ersten Gehäuseteil und einem zweiten Gehäuseteil, wobei in einem zusammengebauten Zustand des ersten Gehäuseteils und des zweiten Gehäuseteils ein Innenraum zum Aufnehmen von zumindest einer Batteriezelle gebildet ist.One aspect of the invention relates to an energy storage housing for an electrical energy storage device of an at least partially electrically operated motor vehicle, with at least a first housing part and a second housing part, wherein in an assembled state of the first housing part and the second housing part an interior space for receiving at least one battery cell is formed.

Es ist dabei vorgesehen, dass am ersten Gehäuseteil und/oder am zweiten Gehäuseteil eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines mechanischen Ereignisses auf das erste Gehäuseteil und/oder das zweite Gehäuseteil ausgebildet ist, wobei die Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines energiespeichergehäuseexternen mechanischen Ereignisses ausgebildet ist, wobei die Erfassungseinrichtung zusätzlich dazu ausgebildet ist, eine Bewertung des erfassten mechanischen Ereignisses durchzuführen.It is provided that a detection device for detecting a mechanical event on the first housing part and/or the second housing part is formed on the first housing part and/or the second housing part, wherein the detection device is designed to detect a mechanical event external to the energy storage housing, wherein the detection device is additionally designed to carry out an evaluation of the detected mechanical event.

Insbesondere können das erste Gehäuseteil und das zweite Gehäuseteil einstückig oder auch mehrstückig ausgebildet sein. Es sind auch Gussvarianten des Gehäuses beziehungsweise der Gehäuseteil möglichIn particular, the first housing part and the second housing part can be designed in one piece or in multiple pieces. Cast versions of the housing or the housing part are also possible

Insbesondere ist somit vorgesehen, dass mechanische Ereignisse, welche extern auf das Energiespeichergehäuse wirken, ebenfalls miterfasst werden können. Diese mechanischen Ereignisse betreffen insbesondere Überfahrereignisse mit mechanischen Auswirkungen auf das Energiespeichergehäuse. Unter Auswirkungen können beispielsweise elastisch-plastischer Verformungen (im direkten Überfahrereignis) als auch bleibende Verformungen (plastisch) nach dem eigentlichen Ereignis angesehen werden. Insbesondere handelt es sich dabei nicht um thermische Ereignisse, sondern beispielsweise um so genannte Impacts, welche eine mechanische Deformation des Energiespeichergehäuses verursachen. Diese können wiederum Auswirkungen auf den Innenraum und somit auch auf die Batteriezellen haben, so dass eine entsprechende Erfassung notwendig ist, um einen sicheren Betrieb gewährleisten zu können. Das erste Gehäuseteil kann beispielsweise auch als Gehäuseoberteil bezeichnet werden und das zweite Gehäuseteil kann als Gehäuseunterseite bezeichnet werden.In particular, it is intended that mechanical events that act externally on the energy storage housing are also These mechanical events particularly concern over-driving events with mechanical effects on the energy storage housing. Effects can be seen as, for example, elastic-plastic deformations (in the direct over-driving event) as well as permanent deformations (plastic) after the actual event. In particular, these are not thermal events, but rather, for example, so-called impacts, which cause mechanical deformation of the energy storage housing. These can in turn have effects on the interior and thus also on the battery cells, so that appropriate recording is necessary in order to be able to ensure safe operation. The first housing part can, for example, also be referred to as the upper part of the housing and the second housing part can be referred to as the lower part of the housing.

Insbesondere kann somit eine objektive Einschätzung von Strukturfestigkeit im Unterflurbereich, insbesondere von relevanten Ereignissen während des Fahrbetriebs realisiert werden. Ferner kann eine Verortung des Ereignisses am Gehäuse durchgeführt werden. Des Weiteren kann eine frühzeitige Warnung beziehungsweise Information des Fahrzeugführers über potentielle Beschädigungen des elektrischen Energiespeichers im Falle von kritischen Ereignissen, insbesondere nicht nur bei Thermal Runaways, zur Vermeidung von unmittelbarer Immobilität, realisiert werden. Des Weiteren kann auch eine Dokumentation von Einschlägen, beispielsweise Zeitpunkt, Ort, Höhe des Ereignisses, für werkstattvorbereitende Maßnahmen gegebenenfalls die Abschaltung des Hochvolt-Speichers oder Komponenten davon realisiert werden. Ferner können auch entsprechende Fahrzeugkontrollmessungen auf Basis des erfassten mechanischen Ereignisses durchgeführt werden, so dass eine Überprüfung stattfinden kann, ob eine Beschädigung des Innenraums, und beispielsweise der Hochvolt-Komponenten im Innenraum, zu verzeichnen ist.In particular, an objective assessment of structural strength in the underfloor area, particularly of relevant events during driving, can be carried out. Furthermore, the location of the event on the housing can be carried out. Furthermore, an early warning or information of the driver about potential damage to the electrical energy storage unit can be carried out in the event of critical events, in particular not only in the case of thermal runaways, in order to avoid immediate immobility. Furthermore, documentation of impacts, for example the time, location, height of the event, for workshop preparatory measures and, if necessary, the shutdown of the high-voltage storage unit or components thereof can also be carried out. Furthermore, corresponding vehicle control measurements can also be carried out on the basis of the recorded mechanical event, so that a check can be carried out to determine whether there is any damage to the interior, and for example to the high-voltage components in the interior.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform ist das zweite Gehäuseteil im verbauten Zustand des Energiespeichergehäuses einer Umgebung des Kraftfahrzeugs, insbesondere einem Boden, zugewandt. Insbesondere ist somit das zweite Gehäuseteil als Unterflurteil des Kraftfahrzeugs ausgebildet. Insbesondere dort können entsprechende mechanische Belastungen beziehungsweise Ereignisse auftreten, welche nun zuverlässig erfasst werden können. Das erste Gehäuseteil ist beispielsweise im verbauten Zustand insbesondere einem Innenraum des Kraftfahrzeugs zugewandt. Weiterhin vorteilhaft ist, wenn die Erfassungseinrichtung nur an dem zweiten Gehäuseteil ausgebildet ist. Insbesondere ist somit die Erfassungseinrichtung lediglich am zweiten Gehäuseteil, insbesondere in Richtung des Bodens ausgebildet. Somit können entsprechend Beschädigungen, welche auf Basis eines Überfahrens von Gegenständen zu verzeichnen ist, zuverlässig erfasst werden.According to an advantageous embodiment, the second housing part faces an environment of the motor vehicle, in particular a floor, when the energy storage housing is installed. In particular, the second housing part is thus designed as an underfloor part of the motor vehicle. In particular, corresponding mechanical loads or events can occur there, which can then be reliably detected. For example, the first housing part faces an interior of the motor vehicle in the installed state. It is also advantageous if the detection device is only formed on the second housing part. In particular, the detection device is thus only formed on the second housing part, in particular in the direction of the floor. Damage that can be recorded as a result of driving over objects can therefore be reliably detected.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltungsform sieht vor, dass die Erfassungseinrichtung dazu ausgebildet ist, eine Position des mechanischen Ereignisses und/oder eine Art des mechanischen Ereignisses und/oder eine Qualität des mechanischen Ereignisses zu bewerten. Insbesondere kann eine relative Position am Energiespeichergehäuse bestimmt werden. Als mechanisches Ereignis kann insbesondere eine Hindernisüberfahrt beziehungsweise ein Impaktereignis angesehen werden. Des Weiteren kann als Art beispielsweise ein Steinschlag oder eine Pollerüberfahrt oder auch andere Arten von mechanischen Ereignissen detektiert werden. Unter der Qualität kann beispielsweise eine Eindringtiefe des mechanischen Ereignisses oder auch eine Größe des mechanischen Ereignisses verstanden werden. Insbesondere kann somit auch bewertet werden, ob das mechanische Ereignis einen Einfluss auf die Funktionsfähigkeit des Energiespeichers hat oder nicht.A further advantageous embodiment provides that the detection device is designed to evaluate a position of the mechanical event and/or a type of mechanical event and/or a quality of the mechanical event. In particular, a relative position on the energy storage housing can be determined. A mechanical event can be considered to be, in particular, an obstacle crossing or an impact event. Furthermore, a type can be detected, for example, as a rockfall or a bollard crossing or other types of mechanical events. The quality can be understood, for example, as a penetration depth of the mechanical event or a size of the mechanical event. In particular, it can thus also be assessed whether the mechanical event has an influence on the functionality of the energy storage device or not.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltungsform sieht vor, dass die Erfassungseinrichtung als Drahteinrichtung zum Erfassen eines elektrischen Widerstands ausgebildet ist. Insbesondere kann somit eine Widerstandsmessung über Drahtlängenänderung bereitgestellt werden, wodurch eine zuverlässige Deformation beziehungsweise das mechanische Ereignis erfasst werden kann.A further advantageous embodiment provides that the detection device is designed as a wire device for detecting an electrical resistance. In particular, a resistance measurement can thus be provided via a change in wire length, whereby a reliable deformation or the mechanical event can be detected.

Weiterhin vorteilhaft ist, wenn die Erfassungseinrichtung als Dehnungsmessstreifen ausgebildet ist. Beim Dehnungsmessstreifen handelt es sich um ein bereits im Stand der Technik etabliertes Verfahren, auf Basis dessen zuverlässig eine Deformation des ersten Gehäuseteils und/oder des zweiten Gehäuseteils erfasst werden kann. Somit kann auf sichere Art und Weise das mechanische Ereignis detektiert werden.It is also advantageous if the detection device is designed as a strain gauge. The strain gauge is a method that is already established in the state of the art and can be used to reliably detect a deformation of the first housing part and/or the second housing part. The mechanical event can therefore be detected in a safe manner.

Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Erfassungseinrichtung als Leiterfolie ausgebildet ist. Insbesondere können somit beispielsweise entsprechende Änderungen auf der Leiterfolie, insbesondere elektrische Änderungen, auf der Leiterfolie erfasst werden, wodurch ebenfalls zuverlässig auf das mechanische Ereignis, und beispielsweise auch auf einen genauen Ort des mechanischen Ereignisses an dem Energiespeichergehäuse, geschlossen werden kann.Furthermore, it has proven to be advantageous if the detection device is designed as a conductor foil. In particular, corresponding changes on the conductor foil, in particular electrical changes, can be detected on the conductor foil, which also makes it possible to reliably determine the mechanical event and, for example, also the exact location of the mechanical event on the energy storage housing.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltungsform sieht vor, dass die Erfassungseinrichtung auf Basis eines optischen Verfahrens das mechanische Ereignis detektiert. Insbesondere kann beispielsweise ein lichtgeflutetes Kabel und die Detektion des Brechungsindex hierbei genutzt werden, um ein entsprechendes mechanisches Ereignis und eine entsprechende Auswirkung auf das Energiespeichergehäuse erfassen zu können.A further advantageous embodiment provides that the detection device detects the mechanical event on the basis of an optical method. In particular, for example, a light-flooded cable and the detection of the refractive index can be used to detect a corresponding mechanical event and a corresponding effect on the energy storage housing.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform weist das Energiespeichergehäuse zumindest eine Warneinrichtung auf und die Warneinrichtung ist dazu ausgebildet, in Abhängigkeit von dem erfassten mechanischen Ereignis eine Warnnachricht an einen Nutzer des Kraftfahrzeugs zu erzeugen. Beispielsweise können kleine mechanische Ereignisse, wie beispielsweise kleine Steinschläge, nicht zu einer Warnnachricht führen, während das Überfahren eines großen Steins und somit eines großen mechanischen Ereignisses auf das Energiespeichergehäuse entsprechend detektiert werden kann und an den Nutzer übertragen werden kann. Somit kann ein Nutzer gewarnt werden, dass beispielsweise eine entsprechende potentielle Einschränkung des Energiespeichers vorliegt.According to a further advantageous embodiment, the energy storage housing has at least one warning device and the warning device is designed to generate a warning message to a user of the motor vehicle depending on the detected mechanical event. For example, small mechanical events, such as small stone impacts, may not lead to a warning message, while driving over a large stone and thus a large mechanical event on the energy storage housing can be detected accordingly and transmitted to the user. A user can thus be warned that, for example, there is a corresponding potential restriction of the energy storage device.

Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Energiespeichergehäuse eine elektronische Recheneinrichtung aufweist, welche dazu ausgebildet ist, das erfasste mechanische Ereignis an eine kraftfahrzeugexterne elektronische Recheneinrichtung zu übertragen. Beispielsweise kann das erfasste mechanische Ereignis dann an eine Werkstatt übertragen werden, so dass bereits vorbereitende Maßnahmen für einen entsprechenden Werkstattbesuch, beispielsweise das Nachbestellen von entsprechenden Bauteilen, durchgeführt werden kann.Furthermore, it has proven to be advantageous if the energy storage housing has an electronic computing device which is designed to transmit the recorded mechanical event to an electronic computing device external to the motor vehicle. For example, the recorded mechanical event can then be transmitted to a workshop so that preparatory measures for a corresponding workshop visit, for example reordering corresponding components, can already be carried out.

Die Warneinrichtung sowie die elektronische Recheneinrichtung können beispielsweise auch als Teil des Batteriemanagementsystems des elektrischen Energiespeichers bereitgestellt werden. Insbesondere kann somit die Warneinrichtung beziehungsweise eine entsprechende Kommunikationseinrichtung im Energiespeicher vorgesehen sein, welche mit der Erfassungseinrichtung kontaktiert ist, wobei dann wiederum das mechanische Ereignis über die Erfassungseinrichtung des Energiespeichergehäuses detektiert werden kann, und über die Warneinrichtung beziehungsweise elektronische Recheneinrichtung des Energiespeichers wiederum die entsprechenden weiteren Maßnahmen eingeleitet werden können.The warning device and the electronic computing device can also be provided, for example, as part of the battery management system of the electrical energy storage device. In particular, the warning device or a corresponding communication device can be provided in the energy storage device, which is in contact with the detection device, whereby the mechanical event can then be detected via the detection device of the energy storage housing, and the corresponding further measures can be initiated via the warning device or electronic computing device of the energy storage device.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft auch einen Energiespeicher mit einem Energiespeichergehäuse nach dem vorhergehenden Aspekt.A further aspect of the invention also relates to an energy storage device with an energy storage housing according to the preceding aspect.

Ferner betrifft die Erfindung auch ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Energiespeicher nach dem vorhergehenden Aspekt. Das Kraftfahrzeug ist dabei insbesondere als zumindest teilweise elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug oder als vollelektrisch betriebenes Kraftfahrzeug ausgebildet.Furthermore, the invention also relates to a motor vehicle with an electrical energy storage device according to the preceding aspect. The motor vehicle is designed in particular as an at least partially electrically operated motor vehicle or as a fully electrically operated motor vehicle.

Die elektronische Recheneinrichtung weist beispielsweise Prozessoren, Schaltkreise, insbesondere integrierte Schaltkreise, sowie weitere elektronische Bauteile auf, um die entsprechenden Schritte durchführen zu können.The electronic computing device comprises, for example, processors, circuits, in particular integrated circuits, as well as other electronic components in order to be able to carry out the corresponding steps.

Ein nochmals weiterer Aspekt der Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Erfassen eines mechanischen Ereignisses an einem Energiespeichergehäuse nach dem vorhergehenden Aspekt eines elektrischen Energiespeichers eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs, wobei mittels einer Erfassungseinrichtung ein energiespeichergehäusexternes mechanisches Ereignis als das mechanische Ereignis erfasst wird und das mechanische Ereignis bewertet wird.Yet another aspect of the invention also relates to a method for detecting a mechanical event on an energy storage housing according to the preceding aspect of an electrical energy storage device of an at least partially electrically operated motor vehicle, wherein a mechanical event external to the energy storage housing is detected as the mechanical event by means of a detection device and the mechanical event is evaluated.

Das Verfahren wird insbesondere mittels des Energiespeichers nach dem vorhergehenden Aspekt durchgeführt.The method is carried out in particular by means of the energy storage device according to the preceding aspect.

Vorteilhafte Ausgestaltungsformen des Energiespeichergehäuses sind als vorteilhafte Ausgestaltungsformen des elektrischen Energiespeichers, des Kraftfahrzeugs sowie des Verfahrens anzusehen. Das Energiespeichergehäuse, der elektrische Energiespeicher sowie das Kraftfahrzeug weisen insbesondere gegenständliche Merkmale auf, um entsprechende Verfahrensschritte durchführen zu können.Advantageous embodiments of the energy storage housing are to be regarded as advantageous embodiments of the electrical energy storage device, the motor vehicle and the method. The energy storage housing, the electrical energy storage device and the motor vehicle in particular have material features in order to be able to carry out corresponding method steps.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. 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.Further features of the invention emerge from the claims, the figures and the description of the figures. The features and combinations of features mentioned above in the description as well as the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and/or shown alone in the figures can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own.

Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

  • 1 eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform eines Kraftfahrzeugs mit einer Ausführungsform eines elektrischen Energiespeichers mit einer Ausführungsform eines Energiespeichergehäuses;
  • 2 eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform eines elektrischen Energiespeichers bei einem Impaktereignis;
  • 3 eine schematische Perspektivansicht gemäß einer Ausführungsform eines Gehäuseteils einer Ausführungsform des Energiespeichergehäuses; und
  • 4 eine weitere schematische Perspektivansicht gemäß einer Ausführungsform eines Gehäuseteils einer Ausführungsform des Energiespeichergehäuses.
The invention will now be explained in more detail using a preferred embodiment and with reference to the drawings.
  • 1 a schematic side view of an embodiment of a motor vehicle with an embodiment of an electrical energy storage device with an embodiment of an energy storage housing;
  • 2 a schematic sectional view of an embodiment of an electrical energy storage device during an impact event;
  • 3 a schematic perspective view according to an embodiment of a housing part of an embodiment of the energy storage housing; and
  • 4 a further schematic perspective view according to an embodiment of a housing part of an embodiment of the energy storage housing.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, identical or functionally equivalent elements are provided with the same reference symbols.

1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform eines Kraftfahrzeugs 10. Das Kraftfahrzeug 10 ist als zumindest teilweise elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug beziehungsweise als vollelektrisch betriebenes Kraftfahrzeug 10 ausgebildet. Das Kraftfahrzeug 10 weist hierzu einen elektrischen Energiespeicher 12 auf. Der elektrische Energiespeicher 12 ist dabei insbesondere in Form einer Traktionsbatterie beziehungsweise als Hochvolt-Speicher ausgebildet. Ein Energiespeichergehäuse 14, 16 weist zumindest ein erstes Gehäuseteil 14 sowie ein zweites Gehäuseteil 16 auf. In einem Innenraum 18 (2) des Energiespeichergehäuses 14, 16 ist insbesondere zumindest eine Batteriezelle 20 beziehungsweise eine Vielzahl von Batteriezellen 20 ausgebildet. Das erste Gehäuseteil 14 ist insbesondere einem Innenraum des Kraftfahrzeugs 10 zugewandt und das zweite Gehäuseteil 16 ist insbesondere einem Boden 22 des Kraftfahrzeugs 10 zugewandt. Insbesondere ist somit das zweite Gehäuseteil 16 als Unterflurteil ausgebildet. Der elektrische Energiespeicher 12 kann beispielsweise eine elektronische Recheneinrichtung 24 in Form eines Batteriemanagementsystems aufweisen. 1 shows a schematic side view of an embodiment of a motor vehicle 10. The motor vehicle 10 is designed as an at least partially electrically operated motor vehicle or as a fully electrically operated motor vehicle 10. The motor vehicle 10 has an electrical energy storage device 12 for this purpose. The electrical energy storage device 12 is designed in particular in the form of a traction battery or as a high-voltage storage device. An energy storage housing 14, 16 has at least a first housing part 14 and a second housing part 16. In an interior 18 ( 2 ) of the energy storage housing 14, 16, in particular at least one battery cell 20 or a plurality of battery cells 20 is formed. The first housing part 14 faces in particular an interior of the motor vehicle 10 and the second housing part 16 faces in particular a floor 22 of the motor vehicle 10. In particular, the second housing part 16 is thus formed as an underfloor part. The electrical energy storage device 12 can, for example, have an electronic computing device 24 in the form of a battery management system.

2 zeigt eine schematische Schnittansicht gemäß einer Ausführungsform des elektrischen Energiespeichers 12. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist insbesondere das zweite Gehäuseteil 16 gezeigt. Ferner ist insbesondere ein mechanisches Ereignis 26 gezeigt, welches im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Verbiegung des zweiten Gehäuseteils 16 verursacht. 2 shows a schematic sectional view according to an embodiment of the electrical energy storage device 12. In the present embodiment, the second housing part 16 is shown in particular. Furthermore, a mechanical event 26 is shown in particular, which in the present embodiment causes a bending of the second housing part 16.

Insbesondere ist somit erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Energiespeichergehäuse 14, 16 eine Erfassungseinrichtung 28 aufweist, welche zum Erfassen des mechanischen Ereignisses 26 auf das erste Gehäuseteil 14 und/oder auf das zweite Gehäuseteil 16 ausgebildet ist, wobei die Erfassungseinrichtung 28 zusätzlich dazu ausgebildet ist, das energiespeichergehäuseexterne mechanische Ereignis 26 zu erfassen und eine Bewertung des erfassten mechanischen Ereignisses 26 durchzuführen.In particular, it is thus provided according to the invention that the energy storage housing 14, 16 has a detection device 28 which is designed to detect the mechanical event 26 on the first housing part 14 and/or on the second housing part 16, wherein the detection device 28 is additionally designed to detect the mechanical event 26 external to the energy storage housing and to carry out an evaluation of the detected mechanical event 26.

Insbesondere kann beispielsweise die Erfassungseinrichtung 28 dazu ausgebildet sein, eine Position des mechanischen Ereignisses 26 und/oder eine Art des mechanischen Ereignisses 26 und/oder eine Qualität des mechanischen Ereignisses 26, insbesondere relativ zum Energiespeichergehäuse 14, 16, zu bewerten.In particular, for example, the detection device 28 can be designed to evaluate a position of the mechanical event 26 and/or a type of the mechanical event 26 and/or a quality of the mechanical event 26, in particular relative to the energy storage housing 14, 16.

3 zeigt eine schematische Perspektivansicht einer Ausführungsform des zweiten Gehäuseteils 16. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist insbesondere ein Blick auf die Erfassungseinrichtung 28 gezeigt. Insbesondere ist gezeigt, dass die Erfassungseinrichtung 28 im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Drahteinrichtung zum Erfassen eines elektrischen Widerstands ausgebildet ist. Hierbei kann insbesondere eine so genannte Längenmessung durchgeführt werden, auf Basis derer wiederum der elektrische Widerstand bestimmt werden kann. Hierbei kann vorgesehen sein, dass dann beispielsweise auch bestimmt werden kann, an welchen der Drahteinrichtungen wiederum die Deformation beziehungsweise das mechanische Ereignis 26 stattgefunden hat, so dass auf einen Ort geschlossen werden kann. Ferner kann auch auf Basis der entsprechenden Änderung des Widerstandswerts eine Bewertung durchgeführt werden bezüglich der Qualität, beispielsweise der Eindringtiefe oder ähnlichem. 3 shows a schematic perspective view of an embodiment of the second housing part 16. In the present embodiment, a view of the detection device 28 is shown in particular. In particular, it is shown that the detection device 28 in the present embodiment is designed as a wire device for detecting an electrical resistance. In this case, a so-called length measurement can be carried out, on the basis of which the electrical resistance can in turn be determined. It can be provided that, for example, it can then also be determined on which of the wire devices the deformation or the mechanical event 26 took place, so that a location can be determined. Furthermore, an assessment of the quality, for example the penetration depth or the like, can also be carried out on the basis of the corresponding change in the resistance value.

4 zeigt eine weitere schematische Perspektivansicht gemäß einer Ausführungsform des zweiten Gehäuseteils 16. Vorliegend ist insbesondere gezeigt, dass eine maschenartige Struktur der Erfassungseinrichtung 28 vorgesehen ist. Diese maschenartige Struktur erlaubt es wiederum verbessert, die Position und auch die Art des mechanischen Ereignisses 26 bestimmen zu können. 4 shows a further schematic perspective view according to an embodiment of the second housing part 16. In the present case, it is shown in particular that a mesh-like structure of the detection device 28 is provided. This mesh-like structure in turn allows the position and also the type of the mechanical event 26 to be determined in an improved manner.

Alternativ oder ergänzend zur Drahteinrichtung kann die Erfassungseinrichtung 28 auch als Dehnungsmessstreifen ausgebildet sein. Ferner kann auch die Erfassungseinrichtung 28 als Leiterfolie und/oder auf Basis eines optischen Verfahrens kann das mechanische Ereignis 26 detektiert werden.Alternatively or in addition to the wire device, the detection device 28 can also be designed as a strain gauge. Furthermore, the detection device 28 can also be designed as a conductor foil and/or the mechanical event 26 can be detected on the basis of an optical method.

Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass das Energiespeichergehäuse 14, 16 zumindest eine Warneinrichtung aufweist und die Warneinrichtung dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von dem erfassten mechanischen Ereignis 26 eine Warnnachricht an einen Nutzer des Kraftfahrzeugs 10 zu erzeugen. Beispielsweise kann die Warneinrichtung mit in dem Batteriemanagementsystem beziehungsweise der elektronischen Recheneinrichtung 24 bereitgestellt werden. Ferner kann auch die elektronische Recheneinrichtung 24 dazu ausgebildet sein, das erfasste mechanische Ereignis 26 an eine kraftfahrzeugexterne elektronische Recheneinrichtung zu übertragen, welche beispielsweise bei einer Werkstatt ausgebildet ist, so dass bereits frühzeitig bei einer entsprechenden mechanischen Beschädigung 26 die Werkstatt auf die Ankunft des Kraftfahrzeugs 10 vorbereitet ist.Furthermore, it can be provided that the energy storage housing 14, 16 has at least one warning device and the warning device is designed to generate a warning message to a user of the motor vehicle 10 depending on the detected mechanical event 26. For example, the warning device can be provided in the battery management system or the electronic computing device 24. Furthermore, the electronic computing device 24 can also be designed to transmit the detected mechanical event 26 to an electronic computing device external to the motor vehicle, which is designed, for example, in a workshop, so that in the event of corresponding mechanical damage, the warning message can be sent at an early stage. 26 the workshop is prepared for the arrival of the motor vehicle 10.

Insbesondere ist somit vorgesehen, dass Überfahrereignisse, welche eine Verformung an dem zweiten Gehäuseteil 16 verursachen, entsprechend erfasst werden können. Durch den Impact auf der Fahrzeugunterseite erfolgt die Beanspruchung von bestimmten innenliegenden Hochvolt-Komponenten. Durch die Vermessung des zweiten Gehäuseteils 16 während des Betriebs können rechtzeitig Informationen gesammelt werden und dem Fahrzeugführer zur Verfügung gestellt werden. Mögliche Messsysteme sind dabei die Widerstandsmessung über Drahtlängenänderung, Dehnungsmessstreifen, Leiterfolie oder optische Verfahren, beispielsweise lichtgeflutete Kabel und die Detektion des Brechungsindex. Hierzu wird am zweiten Gehäuseteil 16 insbesondere an einer Innenseite 30 des zweiten Gehäuseteils 16 die Erfassungseinrichtung 28 flächig bestückt. Im Falle von Deformationen am zweiten Gehäuseteil 16 erlaubt die Messung eine objektive Beurteilung von erlaubten Eindringtiefen, welche gefahrlos vom Energiespeichergehäuse 14, 16 ertragen werden können. Kritische Eindringtiefen, beispielsweise analog einem Grenzmusterkatalog, können direkt gespeichert und an potentielle Werkstätten übermittelt werden. Eine Vorbereitung des Werkstattaufenthalts ist dabei möglich. Des Weiteren wird der Fahrzeugführer über die Höhe des Impacts informiert, gewarnt und gegebenenfalls zu einem Fahrzeugstillstand aufgefordert.In particular, it is thus provided that driving over events that cause deformation of the second housing part 16 can be recorded accordingly. The impact on the underside of the vehicle puts stress on certain internal high-voltage components. By measuring the second housing part 16 during operation, information can be collected in good time and made available to the driver. Possible measuring systems are resistance measurement via wire length changes, strain gauges, conductor foil or optical methods, for example light-flooded cables and the detection of the refractive index. For this purpose, the detection device 28 is fitted over the surface of the second housing part 16, in particular on an inner side 30 of the second housing part 16. In the event of deformations on the second housing part 16, the measurement allows an objective assessment of permissible penetration depths that the energy storage housing 14, 16 can safely tolerate. Critical penetration depths, for example analogous to a limit sample catalog, can be saved directly and transmitted to potential workshops. It is possible to prepare for the workshop visit. The driver is also informed about the level of the impact, warned and, if necessary, asked to stop the vehicle.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1010
KraftfahrzeugMotor vehicle
1212
elektrischer Energiespeicherelectrical energy storage
1414
erstes Gehäuseteilfirst housing part
1616
zweites Gehäuseteilsecond housing part
1818
Innenrauminner space
2020
BatteriezelleBattery cell
2222
BodenFloor
2424
elektronische Recheneinrichtungelectronic computing device
2626
mechanisches Ereignismechanical event
2828
ErfassungseinrichtungRecording device
3030
Innenseiteinside

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 20180301765 A1 [0003]US 20180301765 A1 [0003]
  • US 20060267545 A1 [0004]US 20060267545 A1 [0004]

Claims (10)

Energiespeichergehäuse (14, 16) für einen elektrischen Energiespeicher (12) eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs (10), mit zumindest einem ersten Gehäuseteil (14) und einem zweiten Gehäuseteil (16), wobei in einem zusammengebauten Zustand des ersten Gehäuseteils (14) und des zweiten Gehäuseteils (16) ein Innenraum (18) zum Aufnehmen von zumindest einer Batteriezelle (20) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass am ersten Gehäuseteil (14) und/oder am zweiten Gehäuseteil (16) eine Erfassungseinrichtung (28) zum Erfassen eines mechanischen Ereignisses (26) auf das erste Gehäuseteil (14) und/oder das zweite Gehäuseteil (16) ausgebildet ist, wobei die Erfassungseinrichtung (28) zum Erfassen eines energiespeichergehäuseexternen mechanischen Ereignisses (26) ausgebildet ist, wobei die Erfassungseinrichtung (26) zusätzlich dazu ausgebildet ist, eine Bewertung des erfassten mechanischen Ereignisses (26) durchzuführen.Energy storage housing (14, 16) for an electrical energy storage device (12) of an at least partially electrically operated motor vehicle (10), with at least a first housing part (14) and a second housing part (16), wherein in an assembled state of the first housing part (14) and the second housing part (16) an interior space (18) for receiving at least one battery cell (20) is formed, characterized in that a detection device (28) for detecting a mechanical event (26) on the first housing part (14) and/or the second housing part (16) is formed on the first housing part (14) and/or on the second housing part (16), wherein the detection device (28) is designed to detect a mechanical event (26) external to the energy storage housing, wherein the detection device (26) is additionally designed to carry out an evaluation of the detected mechanical event (26). Energiespeichergehäuse (14, 16) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Gehäuseteil (16) im verbauten Zustand des Energiespeichergehäuses (12) einer Umgebung des Kraftfahrzeugs (10), insbesondere einem Boden (22), zugewandt ist.Energy storage housing (14, 16) according to Claim 1 , characterized in that the second housing part (16) in the installed state of the energy storage housing (12) faces an environment of the motor vehicle (10), in particular a floor (22). Energiespeichergehäuse (14, 16) ach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung (28) dazu ausgebildet ist, eine Position des mechanischen Ereignisses (26) und/oder eine Art des mechanischen Ereignisses (26) und/oder eine Qualität des mechanischen Ereignisses (26) zu bewerten.Energy storage housing (14, 16) ach Claim 1 or 2 , characterized in that the detection device (28) is designed to evaluate a position of the mechanical event (26) and/or a type of the mechanical event (26) and/or a quality of the mechanical event (26). Energiespeichergehäuse (14, 16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung (28) als Drahteinrichtung zum Erfassen eines elektrischen Widerstands ausgebildet ist.Energy storage housing (14, 16) according to one of the preceding claims, characterized in that the detection device (28) is designed as a wire device for detecting an electrical resistance. Energiespeichergehäuse (14, 16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung (28) als Dehnungsmessstreifen ausgebildet ist.Energy storage housing (14, 16) according to one of the preceding claims, characterized in that the detection device (28) is designed as a strain gauge. Energiespeichergehäuse (14, 16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung (28) als Leiterfolie ausgebildet ist.Energy storage housing (14, 16) according to one of the preceding claims, characterized in that the detection device (28) is designed as a conductor foil. Energiespeichergehäuse (14, 16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung (28) auf Basis eines optischen Verfahrens das mechanische Ereignis (26) detektiert.Energy storage housing (14, 16) according to one of the preceding claims, characterized in that the detection device (28) detects the mechanical event (26) on the basis of an optical method. Energiespeichergehäuse (14, 16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Energiespeichergehäuse (14, 16) zumindest eine Warneinrichtung aufweist und die Warneinrichtung dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von dem erfassten mechanischen Ereignis (26) eine Warnnachricht an einen Nutzer des Kraftfahrzeugs (10) zu erzeugen.Energy storage housing (14, 16) according to one of the preceding claims, characterized in that the energy storage housing (14, 16) has at least one warning device and the warning device is designed to generate a warning message to a user of the motor vehicle (10) depending on the detected mechanical event (26). Energiespeichergehäuse (14, 16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Energiespeichergehäuse (14, 16) eine elektronische Recheneinrichtung aufweist, welche dazu ausgebildet ist, das erfasste mechanische Ereignis (26) an eine kraftfahrzeugexterne elektronische Recheneinrichtung zu übertragen.Energy storage housing (14, 16) according to one of the preceding claims, characterized in that the energy storage housing (14, 16) has an electronic computing device which is designed to transmit the detected mechanical event (26) to an electronic computing device external to the motor vehicle. Verfahren zum Erfassen eines mechanischen Ereignisses (26) an einem Energiespeichergehäuse (14, 16) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 eines elektrischen Energiereicheres (12) eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs (10), wobei mittels einer Erfassungseinrichtung (28) ein energiespeichergehäuseexternes mechanisches Ereignis (26) als das mechanische Ereignis (26) erfasst wird und das mechanische Ereignis (26) bewertet wird.Method for detecting a mechanical event (26) on an energy storage housing (14, 16) according to one of the Claims 1 until 9 an electrical energy storage unit (12) of an at least partially electrically operated motor vehicle (10), wherein a mechanical event (26) external to the energy storage housing is detected as the mechanical event (26) by means of a detection device (28) and the mechanical event (26) is evaluated.
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