Continental bringt neue Sensoren zum Schutz der Batterie von Elektrofahrzeugen auf den Markt

In Anbetracht der Tatsache, dass die Batterie das teuerste Bauteil in einem Elektroauto ist, wurde das Stromsensormodul nicht nur entwickelt, um die Batterie vor Überstrom zu schützen, sondern auch, um die Batterieeigenschaften zu erhalten, indem es die Alterungseffekte begrenzt. Entweder in der sogenannten Battery Disconnect Unit oder in der Batterie selbst integriert, liefert das Stromsensormodul die beiden entscheidenden Informationen für die Batterieschutzfunktion und eine zuverlässige Reichweitenüberwachung. Um die strengen Anforderungen an die funktionale Sicherheit zu erfüllen, ist das Stromsensormodul als zweikanaliger Sensor ausgelegt, der durch die Integration von Shunt- und Hall-Technologie in einer kompakten, einzigen Einheit den Strom unabhängig misst.

Die Batterieanprallerkennung in Kombination mit einer Leichtbaukonstruktion erkennt Unterbodenintrusionen und warnt den Fahrer oder die Fahrerin, wenn dadurch ein Werkstattaufenthalt notwendig wird. Damit wird dem Fahrer oder der Fahrerin die schwierige Entscheidung abgenommen, ob ein Aufprall bei hoher Geschwindigkeit oder ein Bodenkontakt bei geringer Geschwindigkeit die Batterie beschädigt haben könnte. Im Vergleich zum derzeitigen Unterbodenschutz aus Metall kann das System bis zu 50 Prozent an Gewicht einsparen.

Normalerweise ist die Lithium-Ionen-Batterie eines Elektroautos im Unterboden untergebracht, wo ihr Gewicht zu einem niedrigen Schwerpunkt beiträgt und wo sie durch die Fahrzeugstruktur gut geschützt ist – mit zwei möglichen Ausnahmen: Bei hohen Geschwindigkeiten können Gegenstände, wie z. B. Spanngurte, aufgewirbelt werden und den Unterboden beschädigen. Bei niedrigen Geschwindigkeiten kann auch der Bodenkontakt während eines Einparkmanövers Schäden verursachen. Deshalb sind Elektrofahrzeuge mit einer großen und oft schweren Abdeckung versehen, die das Batteriefach von der Unterseite her schützt. Wenn es jedoch zu einem Anprall kommt, muss der Fahrer oder die Fahrerin selbst entscheiden, ob das Fahrzeug in einer Werkstatt überprüft werden muss. „Das ist keine zufriedenstellende Situation, denn die Sicht unter dem Auto ist schlecht und es braucht ein geschultes Auge, um den tatsächlichen Schaden zu beurteilen“, sagt Johannes Clemm, Geschäftsführer der Continental Safety Engineering International in Alzenau. Um hier Abhilfe zu schaffen und einen leichten Unterbodenschutz zu ermöglichen, hat Continental die drucksensorbasierte Batterieanprallerkennung entwickelt.

Dieses System erkennt und klassifiziert Unterbodenanpraller oder -intrusionen, um den Fahrer oder die Fahrerin zu warnen, wenn die Integrität der Batterie verletzt worden sein könnte. Auf diese Weise kann der Autobesitzer Vorsichtsmaßnahmen treffen, bevor sich eine defekte Batterie später entzünden könnte. „Darüber hinaus identifiziert die Batterieanprallerkennung den Bereich des Schadens, sodass das Batteriemanagement die Zellen in diesem Bereich entleeren kann, um eine Brandgefahr zu vermeiden“, fügt Clemm hinzu.

Die Batterieanprallerkennung deckt zwei typische Aufprallrisiken ab: Das eine ist der Bodenkontakt bei geringer Geschwindigkeit, z. B. bei Einparkmanövern, wenn das Fahrzeug langsam über einen Bordstein rollt und den Boden berührt. Bei einem solchen Ereignis könnte das Signal des Systems auch verwendet werden, um ein schnell wirkendes aktives Dämpfersystem auszulösen und so die Unterbodenhöhe vorübergehend zu erhöhen und den Schaden zu mindern. Der andere Anwendungsfall ist eine Beschädigung bei hoher Geschwindigkeit, die durch aufgewirbelte schwere Gegenstände wie Steine oder Spanngurte auf der Straße verursacht werden kann. Angesichts der Geschwindigkeit und der Einwirkung kann diese Art von Objekten den Unterboden beschädigen und möglicherweise sogar die Struktur der Batterie durchdringen.

Im Vergleich zu aktuellen Lösungen kann der sensorbasierte Unterbodenschutz bis zu 50 Prozent des Gewichts aktueller Batterieabschirmungslösungen pro Fahrzeug einsparen. Die für die Batterieanprallerkennung verwendeten Drucksensor-Satelliten stammen aus dem bewährten Fußgängerschutzsystem (PPS pSAT), das seit mehr als zehn Jahren in Serie produziert und in Millionen von Fahrzeugen eingesetzt wird. Jede Einwirkung wird über ein daraus resultierendes Drucksignal in einem luftgefüllten, mäanderförmig am Boden des Batteriefachs verlegten Silikonschlauch erkannt. Aus der Zeitdifferenz zwischen dem Eintreffen des Signals bei den zwei Drucksatelliten an den beiden Enden des Schlauchs lässt sich der Bereich des Anpralls berechnen. Die Schwere des Anpralls kann über Signalschwellen klassifiziert werden, die dazu dienen, kaskadierte Alarme für den Fahrer oder die Fahrerin auszulösen.