测量装置和机动车

文档序号:1858936 发布日期:2021-11-19 浏览:9次 >En<

阅读说明:本技术 测量装置和机动车 (Measuring device and motor vehicle ) 是由 M·特米尔 J·劳施 B·梅勒库施 O·门德 于 2021-05-10 设计创作,主要内容包括:本发明涉及一种测量装置,其包括控制单元(3)、具有第一电极(5)的储能器壳体(4)和具有第二电极(7)的保护盖(6),保护盖(6)布置在储能器壳体(4)上并至少局部地与储能器壳体(4)的底侧间隔开以形成至少一个空腔(12),第一电极(5)和第二电极(7)布置为彼此间隔开并且至少部分地彼此对置,控制单元(3)连接到第一电极(5)和第二电极(7),控制单元(3)被构造为确定测量值,该测量值对第一电极(5)与第二电极(7)之间的距离量度作出描述。(The invention relates to a measuring device comprising a control unit (3), an energy storage housing (4) having a first electrode (5), and a protective cover (6) having a second electrode (7), the protective cover (6) being arranged on the energy storage housing (4) and at least partially spaced apart from the bottom side of the energy storage housing (4) in order to form at least one cavity (12), the first electrode (5) and the second electrode (7) being arranged spaced apart from one another and at least partially opposite one another, the control unit (3) being connected to the first electrode (5) and the second electrode (7), the control unit (3) being designed to determine a measurement value which describes a distance measure between the first electrode (5) and the second electrode (7).)

测量装置和机动车

技术领域

本发明涉及一种测量装置,其包括控制单元、具有第一电极的储能器壳体和具有第二电极的保护盖,保护盖布置在储能器壳体上并至少局部地与储能器壳体的底侧间隔开以形成至少一个空腔。另外,本发明还涉及一种机动车。

背景技术

储能器壳体用于容纳储能器的一个或多个储能器模块,并且例如用于将用作动力电池的储能器牢固地布置在机动车上或机动车中,该储能器包括一个或多个电池模块。由储能器壳体和/或其他盖件来保护布置在储能器壳体内部的储能器模块免受外部影响,该外部影响例如在机动车的运行过程中可能出现。期望的是,能够确定储能器壳体和/或储能器壳体的盖件的状态,以便例如能够对于容纳在储能器壳体中的储能器的运行可靠性提供输出。从现有技术中已知用于确定部件损坏的各种方法。

EP 2 887 446 A1描述了一种用于检测电池装置中的损坏的方法和装置。该装置使用多个冷却通道,这些冷却通道布置在电池的底侧和电池装置的底侧盖之间。在力作用在盖上的情况下,冷却通道可以吸收该力并部分变形。由于冷却通道的变形,在通道中的冷却剂流量和/或冷却剂压力会改变,这由一个或多个传感器确定,从而可以得出有关盖或冷却通道损坏的结论。

WO2015/075313A1描述了一种用于确定结构中的损坏的测量装置。该测量装置包括三个或更多电容性电极和一个测量装置,以确定电极之间的电容。利用该结构可以确定出受监控结构的进水,其中经由电容性电极来确定由于水比受监控结构高的介电常数而导致的电容变化。

从FR 3081393 A1中已知一种用于机动车的电池壳体,其中该电池壳体包括压力传感器,该压力传感器布置在壳体内部并确定内部压力。压力传感器连接到测量电路,该测量电路将测得的内部压力被与限值进行比较,并在限值被超过时发出警报。

发明内容

因此本发明的目的是,提出一种改进的测量装置,该测量装置能确定储能器壳体和/或配属于储能器壳体的保护盖的损坏,特别是具有尽可能简单的结构。

为了实现该目的,根据本发明,第一电极和第二电极布置为彼此间隔开并且至少部分地彼此对置,控制单元连接到第一电极和第二电极,控制单元被构造为确定测量值,该测量值对第一电极与第二电极之间的距离量度作出描述。

该保护盖例如可以布置在储能器壳体的底侧上,使得该储能器壳体可以有利地用于机动车中,其中,由储能器壳体底侧的保护盖来保护储能器壳体或布置在其中的储能器模块在机动车运行中不受从下方引起的损坏。特别可以作为机动车的车底保护装置的保护盖至少局部地与储能器壳体的底侧间隔开以形成至少一个空腔,从而保护盖的变形至少局部可能进入空腔中。这种变形可能由于例如在车辆与所驶过的障碍物或物体发生碰撞时作用在保护盖上的力而出现。

通过根据本发明提出的对测量值的确定,该测量值描述了第一电极和第二电极之间的距离量度,控制单元有利地实现了,通过所确定的距离来确定由保护盖和/或储能器壳体变形所导致的损坏。例如,该距离可能至少局部地由于保护盖的变形而向空腔内减小。除了用于机动车之外,该测量装置还可以有利地用于其他存在损坏储能器壳体和/或保护盖的风险的设备中。该测量装置也可以被称为储能器装置,其包括被设计用于确定测量值的控制单元、储能器壳体以及保护盖。

作为描述第一电极和第二电极之间的距离量度的测量值,可以确定电容,其中该电容描述由第一电极和第二电极形成的平板电容器,该第二电极(与第一电极)间隔开的并至少部分与之对置。除了第一电极和第二电极之间的介质的介电常数以及电极面积之外,电容还取决于电极之间的距离。例如特别由于保护盖的变形,并且因此由于第二电极接近第一电极而发生的距离的减小,引起特别由第一电极和第二电极形成的电容器的电容的增加。因此可以根据确定的或测量的电容来确定距离或距离的变化。

储能器壳体的冷却通道可以在储能器壳体的底侧上延伸,从而特别通过确定保护盖和储能器壳体底侧之间的距离,可以识别出冷却通道什么时候损坏,或至少有理由担心会发生这种损坏。有利地,这使得可以采取适当的措施来考虑可能的损坏,以防止例如在由于冷却通道损坏而发生泄漏的情况下进一步损坏布置在储能器壳体中的储能器,例如高压电池。

在本发明的一种优选的设计方案中可以设置,第一电极是储能器壳体的壳体底部。至少储能器壳体的壳体底部可以由导电金属构成,或者至少部分地包括导电金属,使得壳体底部可以被用作第一电极。这样做的优点是,可以不费力地通过壳体底部实现第一电极,从而可以省去用于形成第一电极的其他部件。壳体底部至少部分是导电的,并且经由例如至少一根导线与控制单元连接。壳体底部可以包括基板,特别是由金属板制成的基板。壳体底部还可以具有基板和布置在其上的盖板,其中在盖板和基板之间至少局部形成至少一个冷却通道,所述盖板特别实施为在横截面中具备特定廓形的金属板。

在本发明的一种优选的设计方案中可以设置,第一电极包括至少一个电极元件,其中该电极元件布置在储能器壳体的壳体底部上。该至少一个电极元件是导电的,并且还分别经由例如一根导线连接至控制单元。对于距离的确定或者说对于表示距离量度的测量值的确定可以针对第一电极的每个电极单独地进行,也可以针对所有电极元件一起进行。第一电极可以仅包括至少一个电极元件,第一电极也可以既包括壳体底部又包括至少一个电极元件。

针对电极元件根据本发明可以设置,电极元件与壳体底部电绝缘。由此可以实现在使用由至少一个电极元件构成的第一电极时,该第一电极与壳体底部电绝缘,从而壳体底部本身例如不受施加在电极元件上用于确定测量值的电压的影响。如果希望将第一电极和第二电极之间存在的电压与壳体底部隔离以确定测量值,则该方案特别有效。

根据本发明可以设置,电极元件布置在壳体底部的朝向保护盖的一侧上。电极元件特别可以布置于在储能器壳体的底侧与保护盖之间形成的空腔的区域中,使得布置在壳体底部上的电极元件与布置在保护盖中的第二电极经由空腔至少部分地间隔开。由此,可以通过确定对第一电极和第二电极之间的距离量度作出描述的测量值来确定例如保护盖朝向空腔内的变形。

根据本发明可以设置,电极元件相对于空腔是防水密封的,特别是电极元件具有防水密封的涂层和/或防水密封的护罩。因此,如果在安装好储能器壳体时护罩和储能器壳体之间的区域为潮湿区域,并且湿气可以渗透到护罩和储能器壳体之间,则可以有利地避免对电极元件的损坏。该方案可能例如出现在如下情况下,测量装置用于机动车中,其中储能器壳体布置在机动车的底侧上,并且保护盖布置在储能器壳体下,并固定在其上作为机动车的车底保护装置。

根据本发明可以设置,第二电极平行于或基本上平行于储能器壳体的底侧布置。特别地,第二电极在至少基本上对应于壳体底部的面积/区域上延伸,从而由测量值,特别是第一电极和第二电极形成的平板电容器的电容值的变化可以确定保护盖的局部发生的变形,在此处保护盖仅局部受压。

在本发明的一种优选的设计方案中可以设置,第二电极是布置在保护盖上或保护盖中的导电层。第二电极特别可以在保护盖的整个面积上或至少基本上在保护盖的整个面积上延伸。导电层例如可以布置在保护盖的盖体朝向储能器壳体的底侧的一侧上,其中第二电极特别可以具有防水密封的涂层和/或防水密封的护罩。导电层也可以布置在保护盖的盖体内,使得导电层特别在所有侧都被盖体包围。

根据本发明可以设置,保护盖至少部分地由纤维复合材料构成;和/或第二电极是或包括特别是有孔的金属箔、金属纤维网和/或金属织物。布置在由保护盖的由纤维复合材料形成的盖体内部的、特别是有孔的金属箔、金属纤维网和/或金属织物的应用,有利地使得盖体的上部和下部在保护盖的制造过程中可以很好地彼此连接,第二电极布置在盖体的上部和下部之间。第二电极可以布置在盖体的覆盖层下方,从而第二电极相对于在保护盖和壳体底部之间形成的空腔以防水密封的方式布置,并且可以避免第二电极与水接触。

根据本发明可以设置,控制单元被构造为,依据低于或超过至少一个限值的测量值的确定而产生警告消息。警告消息例如可以传输到另一控制单元和/或连接到该控制单元的显示装置。通过该警告消息例如可以用于指示储能器壳体可能已经损坏和/或包括测量装置的机动车应当被带到车间进行检查和/或修理。通过使用至少一个限值,可以避免在距离略有变化的情况下就已经发出警告,该改变例如仅表示轻微的变形,进而保护盖的轻微损坏。特别是可以设置使用超过一个限值,从而可以检测距离的不同阶段或变形的不同阶段和/或对保护盖和/或储能器壳体的损坏。一个限值或多个限值例如可以存储在控制单元的存储装置中。

对于根据本发明的机动车设置,其包括根据本发明的测量装置。储能器壳体特别可以布置在机动车的底侧上。测量装置的控制单元可以是单独的控制单元,也可以与机动车的另一控制单元集成在共同的控制单元中。

根据本发明可以设置,保护盖是机动车的车底保护装置。该车底保护装置可以在此特别是以能从外部接触到的方式布置在机动车的底侧上。对于这种车底保护装置,存在车底保护装置损坏或变形的风险,例如,在发生事故或驶经过高的障碍物(如护柱,路缘石等)时,特别是在车底保护装置严重损坏或严重变形的情况下,也可能损坏储能器壳体,特别是布置在储能器壳体底侧的冷却通道。

上文关于根据本发明的测量装置所描述的所有优点和设计方案也相应地适用于根据本发明的机动车。

附图说明

本发明的其他优点和细节从下面描述的实施例中并且参照附图得出。这些是示意图并示出:

图1示出根据本发明的机动车的侧视图,

图2示出根据本发明的测量装置的储能器壳体的第一视图,

图3示出根据本发明的测量装置的保护盖的俯视图,

图4示出根据本发明的测量装置的第一实施例,

图5示出根据本发明的测量装置的第一实施例的详细视图,以及

图6示出根据本发明的测量装置的第二实施例。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的机动车1的侧视图。机动车1包括测量装置2,该测量装置包括控制单元3、具有第一电极5的储能器壳体4和具有第二电极7的保护盖6。保护盖6是机动车1的车底保护装置,并且布置在储能器壳体4的底侧上。控制单元3分别经由至少一条导线与第一电极5和第二电极7连接。在储能器壳体4中布置有机动车1的动力电池,经由该动力电池可以驱动机动车1的动力电机(未示出)。

图2示出了储能器壳体4的详细视图。储能器壳体4包括由多个框架元件9、10组成的框架8和布置在框架下方的壳体底部11。被设计为车底保护装置的保护盖6固定到框架8的框架元件9、10上。在保护盖6和壳体底部11之间,分别在框架元件9之间的区域中形成空腔12,经由该空腔,保护盖6与壳体底部间隔开。储能器壳体4例如可以经由实施为螺纹连接件的固定元件13固定在机动车上。在该示例中,框架8的框架元件9、10被实施为空心型材,并且由金属制成。壳体底部11也至少部分地由金属制成,并且可以用作测量装置2的第一电极6。

在图3中示出了壳体底侧的视图。保护盖6平行于壳体底部11布置,并且具有与壳体底部11至少基本上相同的尺寸。在该实施例中,保护盖6的宽度为1.5m,长度为2.2m。保护盖6在边缘侧与框架8的框架元件9、10螺纹连接,并由此被固定到储能器壳体4上。

图4示出了根据本发明的测量装置2的第一实施例的局部视图。如上所述,该测量装置包括控制单元3以及储能器壳体4和保护盖6。另外还示出了容纳在储能器壳体4中的储能器模块14。在该实施例中,保护盖6包括由纤维复合材料制成的盖体15,并且包括布置在盖体15内部的第二电极7。第二电极15被实施为有孔的金属箔。替代地,也可以将第二电极7实施为金属纤维网或金属织物,或者特别是有孔的金属箔、金属纤维网和/或金属织物的组合。第二电极7平行于壳体底部11布置,并且基本上在对应于壳体底部11的面积上延伸。在该实施例中,布置成与第二电极7间隔开并与其相对置的壳体底部11被用作第一电极。

如图5中详细示出的,壳体底部11包括基板21和盖板17。由布置在基板21上的盖板17界定出多个冷却通道16。替代于此可能的是,壳体底部可能仅包括基板21并因此不存在冷却通道16,或者是冷却通道形成于在壳体底部11上布置的单独部件中。

壳体底部11的基板21和/或盖板17由金属板制成,并且分别具有0.5mm至2mm,特别是1mm或1.3mm的厚度。可以在壳体底部11和布置在该壳体底部上的电池模块14之间布置例如厚度在0.3mm至0.5mm之间,特别是0.4mm的间隙填充物或间隙垫,以改善电池模块14与壳体底部11的热连接。在冷却通道16的区域中,盖板到基板的最大距离可以在4mm到5mm之间,特别是4.5mm。

如图4所示,当力作用在保护盖6上(由箭头18表示)时,保护盖6中的第二电极7靠近由壳体底部11形成的第一电极。这种靠近可以由控制单元3通过测量电容来确定,该控制单元与第一电极5和第二电极7连接。由第一电极5和第二电极7形成的平板电容器的电容除了与空腔12中介质的介电常数以及第一电极5和第二电极7的面积之外相关之外,还与第一电极5和第二电极7之间的距离相关。

在控制单元3中存储一个或多个限值,从而如果限值中的至少一个被超过或被低于,则控制单元3可以生成警告消息,并将其传输到另一控制单元和/或与控制单元3连接的显示装置。通过使用多个限值,例如可以对保护盖6或电池壳体4的变形强度或损坏效果强度进行分类,其中可以输出与所述分类相关的警告消息。

图6示出了根据本发明的测量装置2的第二实施例。该第二实施例基本上对应于第一实施例,但是,由布置在壳体底部11的盖板17上的多个电极元件19代替壳体底部11作为第一电极5。附加地或替代地,也可以将一个或多个电极元件20用作第一电极5,它们布置在冷却通道16之间或直接布置在壳体底部11的基板21上。电极元件19或20被布置成与壳体底部11电绝缘,并且相对于空腔12是防水密封的。为此,电极元件19或20在其朝向保护盖6的一侧上具有防水密封的涂层。附加于防水密封的涂层或作为其替代,电极元件19或20还可分别具有防水密封的护罩,从而当水渗透到在机动车运行时作为潮湿空间的空腔12中时,电极元件被保护免受腐蚀。

电极元件19和/或20分别连接到控制单元3,其中通过控制单元3可以针对所有电极元件19或20共同地确定测量值,例如电容,和/或其中控制单元3为每个电极单独确定测量值,该测量值为第一电极5和第二电极7之间的距离量度。为此,电极元件19、20分别包括至少一根导线(未示出),电极元件利用它们分别与控制单元3连接。

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