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DE102018211162A1 - Fahrzeug mit einem Hochvoltspeicher sowie Verfahren zum Erzeugen eines akustischen Warnsignals - Google Patents

Fahrzeug mit einem Hochvoltspeicher sowie Verfahren zum Erzeugen eines akustischen Warnsignals Download PDF

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DE102018211162A1
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Jochen Zeyher
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Abstract

Fahrzeug, mit einem Hochvoltspeicher, der zur Speicherung elektrischer Energie vorgesehen ist, wobei- der Hochvoltspeicher ein Hochvoltspeichergehäuse aufweist, in dem mehrere elektrische Speicherzellen angeordnet sind, und- in dem Hochvoltspeichergehäuse eine Einrichtung vorgesehen ist, durch die Gas, das aus einer oder mehreren Speicherzellen in das Innere des Hochvoltspeichergehäuses entweicht, aus dem Hochvoltspeichergehäuse nach außen in die Umgebung entweichen kann, wobei die Einrichtung einen rein mechanischen, akustischen Signalerzeuger aufweist, der dazu vorgesehen ist, beim Hindurchströmen von Gas durch die Einrichtung ein akustisches Warnsignal zu erzeugen, wobei das Warnsignal durch das bloße Hindurchströmen des Gases erzeugt wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 2.
  • Hybridfahrzeuge bzw. Elektrofahrzeuge weisen einen Hochvoltspeicher auf, der üblicherweise durch eine Vielzahl von Batteriezellen, die in einem Hochvoltspeichergehäuse untergebracht sind, gebildet ist. Bei schweren Unfällen kann es zu Beschädigungen einzelner Batteriezellen kommen, was zu Kurzschlüssen und hohen elektrischen Strömen führen kann. Im Extremfall kann es zu einem starken Temperatur- und Druckanstieg im Inneren der Batteriezellen und evtl. zum Austritt heißer bzw. brennender Gase aus einzelnen Batteriezellen kommen. Sollte es zu derartigen Beschädigungen bzw. Störungen im Inneren des Hochvoltspeichergehäuses kommen, bei denen heißes oder brennendes Gas aus einzelnen Batteriezellen austritt, so müssen die Fahrzeuginsassen umgehend gewarnt werden.
  • Die durch einen Fehlerfall, wie beispielsweise einen Kurzschluss, einer Zellalterung, einer Zellchemiebelastung durch Einbringen von Fremdpartikeln, usw. hervorgerufene thermische Energie in den Zellen verbleibt jedoch in der Batterie. Die thermische Mehrbelastung ruft ein stetiges Beanspruchen der Zellchemie hervor. Diese Mehrbeanspruchung kann in dem schlimmsten Fall zu einer irreversiblen Schädigung der Zelle führen. So eine Schädigung kann zum Beispiel das Öffnen der Zelle und den Austritt von Elektrolyt bedeuten.
  • Aufgrund der thermischen Kopplung aller Zellen ist ein so genannter „thermischer Event“ nicht auszuschließen. Der thermische Event bedeutet, dass aufgrund der Energiefreisetzung einer Zelle, alle benachbarten Zellen eine thermische Mehrbeanspruchung erfahren und ihrerseits zum Freisetzen von Energie, zum Beispiel durch Elektrolytaustritt, angeregt werden. Im Falle von Elektrolytaustritt ist leicht mit Brandentwicklung und dem Austritt von giftigen, lebensgefährlichen Gasen zu rechnen, was natürlich einen zu vermeidenden Zustand einer Lithium-Ionen-Batterie darstellt.
  • Es ist bekannt, derartige Gefahrenzustände durch Sensoren, wie z. B. Temperatursensoren, elektrische Spannungssensoren etc., zu detektieren und mittels einer Auswerteelektronik zu erkennen. Derartige Sicherheits- bzw. Warnkonzepte sind jedoch mit einem hohen technischen Absicherungsaufwand verbunden.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Fahrzeug mit einem Hochvoltspeicher zu schaffen bzw. ein Verfahren anzugeben, bei dem bzw. mit dem derartige sicherheitskritische Zustände in einfacher Weise detektiert und den Fahrzeuginsassen mitgeteilt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 bzw. 2 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, Gas, welches aus Batteriezellen in das Innere des Hochvoltspeichergehäuses austritt, in die Umgebung auszuleiten und einen rein mechanischen, akustischen Signalerzeuger vorzusehen, der beim Ausströmen des Gases ein akustisches Warnsignal erzeugt.
  • Ausgangspunkt der Erfindung ist ein Fahrzeug mit einem Hochvoltspeicher, der zur Speicherung elektrischer Energie vorgesehen ist, mit der ein elektrischer Antriebsmotor, welcher Fahrzeugvortrieb erzeugt, angetrieben wird. Der Hochvoltspeicher weist ein Hochvoltspeichergehäuse auf, in dem mehrere elektrische Speicherzellen angeordnet sind. In bzw. an dem Hochvoltspeichergehäuse ist eine Einrichtung vorgesehen, durch die Gas, das aus einer oder mehreren Speicherzellen in das Innere des Hochvoltspeichergehäuses entweicht, aus dem Hochvoltspeichergehäuse nach außen in die Umgebung entweichen kann.
  • Der Kern der sich auf ein derartiges Fahrzeug beziehenden Erfindung besteht darin, dass die o. g. Einrichtung einen rein mechanischen, akustischen Signalerzeuger aufweist, der dazu vorgesehen ist, beim Hindurchströmen von Gas durch die Einrichtung ein akustisches Warnsignal zu erzeugen, wobei das Warnsignal durch das bloße Hindurchströmen von Gas erzeugt wird und nicht etwa durch eine elektrische Ansteuerung oder einen elektrischen Signalgeber.
  • Wie bereits erwähnt, ist Gegenstand der Erfindung nicht nur ein derartiges Fahrzeug, sondern auch ein Verfahren zum Erzeugen eines akustischen Warnsignals in einem Fahrzeug, welches einen Hochvoltspeicher aufweist, der zur Speicherung elektrischer Energie vorgesehen ist, wobei der Hochvoltspeicher ein Hochvoltspeichergehäuse aufweist, in dem mehrere Speicherzellen angeordnet sind. In dem Hochvoltspeichergehäuse ist eine Einrichtung vorgesehen, durch die Gas, das aus einer oder mehreren Speicherzellen in das Innere des Hochvoltspeichergehäuses entweicht, aus dem Hochvoltspeichergehäuse nach außen in die Umgebung entweichen kann. Der Kern des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass durch das bloße Entweichen des Gases aus dem Hochvoltspeichergehäuse mittels eines in oder an der Einrichtung vorgesehenen rein mechanischen, akustischen Signalerzeugers das Warnsignal erzeugt wird, welches Fahrzeuginsassen darüber informiert, dass aus einer oder mehreren Speicherzellen Gas entweicht.
  • Es kann vorgesehen sein, dass der Signalerzeuger durch das Gas in mechanische Schwingungen versetzt wird bzw. dass das Gas durch den Signalerzeuger in akustische Schwingungen versetzt wird. Im einfachsten Fall kann es sich bei dem Signalerzeuger um eine Pfeife oder eine Flöte handeln, ähnlich wie dies von traditionellen Wasserkochern bekannt ist, bei denen der über die Pfeife bzw. Flöte austretende heiße Wasserdampf ein Pfeifgeräusch erzeugt.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Signalerzeuger bei Überschreiten eines vorgegebenen Gasvolumenstroms durch die Einrichtung und/oder bei Überschreiten eines vorgegebenen Druckgefälles vom Inneren des Hochvoltspeichers in Bezug auf den Umgebungsluftdruck ein Warnsignal mit einer Lautstärke erzeugt, das zuverlässig auch während des Fahrt des Fahrzeugs im Fahrgastraum und insbesondere auch bei geschlossenen Fenstern, d. h. im geschlossenen Fahrgastraum des Fahrzeugs, hörbar ist.
  • Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der der Signalerzeuger bei Überschreiten eines vorgegebenen Gasvolumenstroms durch die Einrichtung und/oder bei Überschreiten eines vorgegebenen Druckgefälles vom Inneren des Hochvoltspeichergehäuses in Bezug auf den Umgebungsluftdruck ein Warnsignal erzeugt, das eine vorgegebene Mindestlautstärke hat.
  • Bei der o. g. Einrichtung kann es sich um eine Einrichtung handeln, die sowohl einen Gasaustausch vom Inneren des Hochvoltspeichergehäuses in die Umgebung als auch von der Umgebung in das Innere des Hochvoltspeichergehäuses zulässt. Dadurch ist also ein Druckaustausch zwischen dem Inneren des Hochvoltspeichergehäuses und der Umgebung möglich.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist die Einrichtung eine semipermeable Membran auf, die so angeordnet ist, dass sie einen Austritt von Flüssigkeit bzw. Feuchtigkeit oder Wasser aus dem Inneren des Hochvoltspeichergehäuses in die Umgebung zulässt, einen Eintritt von Flüssigkeit bzw. Feuchtigkeit oder Wasser von der Umgebung in das Innere des Hochvoltspeichergehäuses aber unterbindet.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist die Einrichtung ein Element auf, das dazu vorgesehen ist, beim Hindurchströmen von Gas durch die Einrichtung oder beim Vorbeiströmen von Gas an dem Element in mechanische Schwingungen versetzt zu werden und/oder das beim Hindurchströmen von Gas oder beim Vorbeiströmen von Gas das Gas in akustische Schwingungen versetzt, ähnlich wie dies von Orgelpfeifen bekannt ist.
  • Ferner kann vorgesehen sein, dass die Einrichtung so angeordnet ist, dass hindurchströmendes Gas nach dem Herausströmen aus dem Hochvoltspeichergehäuse gegen eine „Komponente“ der Fahrzeugkarosserie strömt, wodurch die Fahrzeugkarosserie in akustische Schwingungen versetzt wird. Beispielweise kann vorgesehen sein, dass das Gas gegen ein Bodenblech oder ein Kotflügelblech oder einen anderen Teil der Fahrzeugkarosserie geleitet wird, der als „Resonanzkörper“ fungiert und somit eine Verstärkung der Lautstärke bewirkt.

Claims (9)

  1. Fahrzeug, mit einem Hochvoltspeicher, der zur Speicherung elektrischer Energie vorgesehen ist, wobei - der Hochvoltspeicher ein Hochvoltspeichergehäuse aufweist, in dem mehrere elektrische Speicherzellen angeordnet sind, und - in dem Hochvoltspeichergehäuse eine Einrichtung vorgesehen ist, durch die Gas, das aus einer oder mehreren Speicherzellen in das Innere des Hochvoltspeichergehäuses entweicht, aus dem Hochvoltspeichergehäuse nach außen in die Umgebung entweichen kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung einen rein mechanischen, akustischen Signalerzeuger aufweist, der dazu vorgesehen ist, beim Hindurchströmen von Gas durch die Einrichtung ein akustisches Warnsignal zu erzeugen, wobei das Warnsignal durch das bloße Hindurchströmen des Gases erzeugt wird.
  2. Verfahren zum Erzeugen eines akustischen Warnsignals in einem Fahrzeug, welches einen Hochvoltspeicher aufweist, der zur Speicherung elektrischer Energie vorgesehen ist, wobei - der Hochvoltspeicher ein Hochvoltspeichergehäuse aufweist, in dem mehrere elektrische Speicherzellen angeordnet sind, und - in dem Hochvoltspeichergehäuse eine Einrichtung vorgesehen ist, durch die Gas, das aus einer oder mehreren Speicherzellen in das Innere des Hochvoltspeichergehäuses entweicht, aus dem Hochvoltspeichergehäuse nach außen in die Umgebung außen entweichen kann, dadurch gekennzeichnet, dass durch das bloße Entweichen des Gases aus dem Hochvoltspeichergehäuses mittels eines in oder an der Einrichtung vorgesehenen rein mechanischen, akustischen Signalerzeugers das Warnsignal erzeugt wird.
  3. Fahrzeug bzw. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalerzeuger durch das Gas in mechanische Schwingungen versetzt wird bzw. das Gas in akustische Schwingungen versetzt.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalerzeuger bei Überschreiten eines vorgegebenen Gasvolumenstroms durch die Einrichtung und/oder bei Überschreiten eines vorgegebenen Druckgefälles vom Inneren des Hochvoltspeichergehäuses in Bezug auf den Umgebungsluftdruck ein Warnsignal mit einer Lautstärke erzeugt, das auch während der Fahrt des Fahrzeugs im Fahrgastraum des Fahrzeugs hörbar ist.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalerzeuger bei Überschreiten eines vorgegebenen Gasvolumenstroms durch die Einrichtung und/oder bei Überschreiten eines vorgegebenen Druckgefälles vom Inneren des Hochvoltspeichergehäuses in Bezug auf den Umgebungsluftdruck ein Warnsignal mit einer vorgegebenen Mindestlautstärke erzeugt.
  6. Fahrzeug bzw. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung sowohl einen Gasaustausch vom Inneren des Hochvoltspeichergehäuses in die Umgebung als auch von der Umgebung in das Innere des Hochvoltspeichergehäuses zulässt.
  7. Fahrzeug bzw. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung eine semipermeable Membran aufweist, die einen Austritt von Wasser aus dem Inneren des Hochvoltspeichergehäuses in die Umgebung zulässt, einen Eintritt von Wasser aus der Umgebung in das Innere des Hochvoltspeichergehäuses aber unterbindet.
  8. Fahrzeug bzw. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung ein Element aufweist, das dazu vorgesehen ist, bei Hindurchströmen von Gas oder beim Vorbeiströmen von Gas in mechanische Schwingungen versetzt zu werden und/oder das beim Hindurchströmen von Gas oder beim Vorbeiströmen von Gas das Gas in akustische Schwingungen versetzt.
  9. Fahrzeug bzw. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung so angeordnet ist, dass hindurchströmendes Gas gegen eine Komponente der Fahrzeugkarosserie strömt, wodurch die Fahrzeugkarosserie in akustische Schwingungen versetzt wird.
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