Das Stromsensormodul liefert die Strom- und Temperaturinformationen, um die Sicherheit und Langlebigkeit der Hochvolt-Batterie zu verbessern.

Das Stromsensormodul liefert die Strom- und Temperaturinformationen, um die Sicherheit und Langlebigkeit der Hochvolt-Batterie zu verbessern. (Bild: Continental)

Im Vergleich zum herkömmlichen Unterbodenschutz aus Metall spart die Batterie-Anprallerkennung in Elektroautos bis zu 50 Prozent Gewicht und bietet gleichzeitig Schutz für den Unterboden. Das Stromsensor-Modul liefert Strom- und Temperaturinformationen, um die Sicherheit und Langlebigkeit der Hochvolt-Batterie zu gewährleisten.

Batterie-Anprallerkennung zum Schutz des Unterbodens

In Kombination mit einer Leichtbaukonstruktion erkennt und klassifiziert die drucksensorbasierte Batterie-Anprallerkennung Unterboden-Anpraller oder -intrusionen und warnt den Fahrer, wenn die Integrität der Batterie verletzt worden sein könnte.

Es werden zwei Aufprallrisiken abgedeckt. Das eine ist der Bodenkontakt bei geringer Geschwindigkeit, z. B. bei Einparkmanövern. Bei einem solchen Ereignis könnte laut Johannes Clemm, Geschäftsführer der Continental Safety Engineering International, 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 wird.

E-Mobility: Batterie und Sicherheit

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(Bild: AdobeStock_277540900)

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Nach Herstellerangaben kann der sensorbasierte Unterbodenschutz bis zu 50 Prozent des Gewichts aktueller Batterieabschirmungslösungen einsparen. Die für die Batterieanprallerkennung verwendeten Drucksensor-Satelliten stammen aus dem Fußgängerschutzsystem (PPS pSAT). 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.

Die Batterieanprallerkennung kann mögliche Batterieschäden erkennen und den Fahrer entsprechend warnen.
Bild 1: Die Batterieanprallerkennung kann mögliche Batterieschäden erkennen und den Fahrer entsprechend warnen. (Bild: Continental)

Stromsensor-Modul zur Ladeüberwachung

Das neue Stromsensor-Modul misst den Strom und erfasst gleichzeitig die Temperatur. Entweder in der sogenannten Battery Disconnect Unit oder in der Batterie selbst integriert, liefert es Informationen für die Batterieschutzfunktion. Zusätzlich hilft es durch die Überwachung der Stromaufnahme der Batterie bei der Berechnung der genauen Restreichweite.

Um die Anforderungen an die funktionale Sicherheit zu erfüllen, ist es als zweikanaliger Sensor ausgelegt, der durch die Integration von Shunt- und Hall-Technologie in einer Einheit den Strom unabhängig misst. Der gemessene Strom kann auf bis zu 2000 A mit einer Genauigkeit von weniger als ±1 Prozent auf dem Shunt-Kanal und ±3 Prozent auf dem Hall-Kanal bei Temperaturen im Bereich von -40 °C bis 125 °C kalibriert werden. Beide Strommesstechniken bieten eine vollständige galvanische Trennung. Die Messwerte werden über eine CAN-Schnittstelle an das Batteriemanagementsystem weitergeleitet. Zusätzlich hilft das Stromsensor-Modul bei der Erkennung mechanischer Fehlfunktionen, die unbemerkt zu einem Brand führen können. Es unterstützt Asil D auf Systemebene komplett.

In diesem Jahr beginnt Continental mit der Produktion des neuen Stromsensor-Moduls, das nach eigenen Angaben noch 2022 in einem Elektrofahrzeug eines globalen Automobilherstellers in Serie gehen soll. Das erste Produkt ist Teil einer modularen Sensorplattform, die für zusätzliche Funktionen wie Spannungsmessung und Anzahl der Messkanäle skalierbar ist.

Bild 2: Das Stromsensormodul unterstützt Asil D auf Systemebene vollständig.
Bild 2: Das Stromsensormodul unterstützt Asil D auf Systemebene vollständig. (Bild: Continental)

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