CN115107489A - 机动车辆的牵引电池的锁定装置和电池组装和拆卸装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机动车辆的牵引电池的锁定装置和电池组装和拆卸装置，具体而言涉及一种用于机动车辆的牵引电池的锁定装置，包括：锁定部件，其可围绕旋转轴线枢转地安置，用于在下方接合所述牵引电池的锁定螺栓，使得在所述锁定部件的第一位置，所述锁定螺栓可竖直地移动到锁定位置，并且，在所述锁定部件的第二位置，所述锁定部件在所述锁定位置竖直地在下方接合所述锁定螺栓；和用于引起所述锁定部件枢转的触动结构。所述触动结构被设计设计用来通过与在承载所述牵引电池的升降机构上的交互机构的机械接合，引起所述锁定部件围绕其旋转轴线的枢转运动。还提出了一种适合于此的电池组装和拆卸装置。

Description

机动车辆的牵引电池的锁定装置和电池组装和拆卸装置

技术领域

本发明涉及一种用于机动车辆的牵引电池的锁定装置，其中，牵引电池可通过在机动车辆上的沿竖直方向的平移运动来装入和拆出，并且，牵引电池具有在此横向于竖直方向突出的锁定螺栓，其中，锁定装置包括：锁定部件，其可围绕旋转轴线枢转地安置，用于在下方接合牵引电池的锁定螺栓，使得在锁定部件的第一位置，锁定螺栓可竖直地移动到锁定位置，并且，在锁定部件的第二位置，锁定部件在锁定位置竖直地在下方接合锁定螺栓；和用于引起锁定部件枢转的触动结构。

此外，本发明涉及一种适合于与锁定装置配合作用的电池组装和拆卸装置。

背景技术

高压牵引电池开发的一个目标是，把电池单体的体积设计得尽可能大，把壳体设计得尽可能小，其中，必须承受所有机械负载情况。为了实现高的功率和能量密度，结构部件必须设计得尽可能节省空间。同时，除了用于电池单体的安装空间外，在壳体内部还必须为电线路和控制器预留足够的安装空间。更换固定地安装的牵引电池牵涉到高昂的成本，并且需要训练有素的专业人员。在未来移动方案例如“MaaS”（作为服务的移动）的过程中，其中，人员运送不再使用私家车，而是通过针对客户需求量身定制地提供不同的移动服务，例如汽车共享、班车服务、出租车或公共人员交通，更快地、自动地更换牵引电池变得越来越重要。在此，很快就会达到或超过现有的—主要是手动的—可行方案的极限。

因此，需要能够快速且简单地更换牵引电池的解决方案。这里力求通过基本上平移的垂直移动（Z-swap）来装入和拆出牵引电池。这种更换系统是已知的，并且例如在WO2012/052511 A1和EP 3 736 150 A1中有所描述。

由已述的WO 2012/052511 A1已知一种用于机动车辆的牵引电池的通用锁定装置。已知的锁定装置能实现使得牵引电池在装入到机动车辆中和拆出时进行纯竖直的运动。锁定装置包括闩锁，在牵引电池的竖直推入运动期间，位于牵引电池上的锁定螺栓与该闩锁接合。在此，锁定螺栓使闩锁枢转，该闩锁在克服弹性地预紧的棘爪后被棘爪锁定。通过棘爪与锁定螺栓的闩锁的锁定，锁定螺栓被保持在其锁定位置。在解锁时，棘爪必须克服其弹性预紧力被触动，以使闩锁由于牵引电池的自重而枢转到其打开位置，从而松开锁定螺栓。从WO 2012/052511 A1还已知，通过锁定装置和锁定螺栓对牵引电池进行电接触。

从EP 3 736 150 A1已知另一种锁定装置，其同样允许牵引电池在装入到机动车辆中和拆出时进行竖直的运动。这也允许在牵引电池和车辆侧的结构之间的快速的卡扣连接。然而，与WO 2012/052511 A1不同，锁定装置设置在牵引电池上。此外，锁定和解锁需要旋转工具，其旋转轴线必须竖直地伸展。

发明内容

本发明的目的是，简化此处所需的对牵引电池的锁定和解锁，以便于更换过程，其中，除了将牵引电池可靠地固定在机动车辆上之外，还力求在优选自动进行的更换过程中实现高水平的过程可靠性。

该目的通过一种具有专利权利要求1的特征的锁定装置来实现。根据本发明的锁定装置的特征在于，其触动结构经过设计，从而通过与在承载牵引电池的升降机构上的交互机构的机械接合，引起锁定部件围绕其旋转轴线的枢转运动。

与WO 2012/052511 A1不同，触发和控制锁定过程的不是锁定螺栓，而是电池组装和拆卸装置的与其分开的、独立的交互机构。由于这种去耦合，从解锁位置到锁定位置以及相反的转换可以在基本上没有牵引电池重量的情况下进行。因此，锁定装置可以设计得非常简单和紧凑，这最终支持了开发高压牵引电池的开头提到的目的。

根据本发明的用于机械地固定牵引电池的锁定装置适用于所有类型的高压电池系统。该锁定装置既可以用于传统的固定地安装的电池系统，又可以用于在电池更换系统范畴内的电池系统。

锁定装置的特殊设计方式是其它专利权利要求的主题。

在第一特殊设计方式中规定，锁定部件的旋转轴线在锁定位置穿过锁定螺栓伸展。锁定部件因此在锁定位置围绕锁定螺栓枢转，使得待布置在车辆上的锁定装置的运动学保持简单。

锁定部件优选地具有设计为套筒区段的用于与锁定螺栓接合的接合部段。通过这种锁定部件，可以以简单的方式禁止锁定螺栓在垂直于旋转轴线的平面中的位移。

在另一优选的设计方式中，套筒区段为此围绕旋转轴线在150°至180°的弧形范围内延伸。

特别地，设计为套筒区段的接合部段可以被设计用来与锁定螺栓上的环形凹槽接合，以便也限制在旋转轴线的纵向方向上的移位。在这种情况下，套筒区段的长度于是优选地等于环形凹槽的槽宽，其中，在当前情况下当然暗示了间隙配合，以便实现简单的接合。

优选地，锁定部件可在第一位置和第二位置之间围绕旋转轴线枢转在90°到120°范围内的角度。为了确保锁定的高度的安全性，至少90°的角度是有利的。在将锁定部件从第一打开位置枢转到第二在下方接合的位置时，太大的角度在某些情况下会具有缺点，即锁定螺栓可能由于公差而竖直向上移出锁定。

在本发明的另一特殊设计方式中，触动结构包括接合部段，该接合部段布置在锁定部件的背离螺栓的径向外侧上。因此该触动结构可以非常容易地直接与电池组装和拆卸装置的交互机构接合。结果，锁定部件的结构保持非常简单和紧凑。然而，也可以在该接合部段和交互机构之间设置中间件，该中间件布置在车辆侧作为传动级。这种中间件能够实现更灵活地触动锁定部件。

触动结构例如可以被设计用来使得用于牵引电池的升降机构的运动被转换成锁定部件围绕其旋转轴线的枢转运动。

在最简单的情况下，触动结构经过设计，从而升降装置在竖直方向上的升降运动通过触动结构转换成锁定部件围绕其旋转轴线的枢转运动。

在这种情况下，不需要用于触动结构的附加驱动器。确切地说，牵引电池在装入和拆出时的提升运动被机械地转换为对锁定装置的触动。然而，也可以将用于锁定和解锁的触动结构在电池组装和拆卸装置侧与由外部能量触动的交互机构接合。

在进一步的修改中，可以将由外部能量触动的用于锁定和解锁的交互机构安置在车辆上，但这需要额外的安装空间，并且倾向于增加车辆重量。总的来说，因此将交互机构移位到电池组装和拆卸装置的一侧更经济，无论该交互机构现在是被动触动的还是由外部能量触动的。

在本发明的另一特定设计方式中，锁定部件具有驱动部段，该驱动部段在锁定位置在端侧置于螺栓的前面。在这里，触动结构包括布置在驱动部段上的接合部段。交互机构的力施加因此可以更靠近锁定部件的枢轴轴承放置。这有利于锁定装置的稳定性。

如已经提到的，根据另一特殊的设计方式，触动结构可以包括传动级，其中，传动级的输入件被设计用来与升降装置交互，并且传动级的输出件与锁定部件耦合。这允许更灵活地布置力引入结构，用于触动锁定装置。

在一个设计变型中，触动结构包括齿部。由此可以通过齿条或通过齿轮等进行触动。通过齿条，可以相对简单地把在装入和拆出时牵引电池的平移运动转换为锁定部件的枢转运动。

在另一设计变型中，触动结构可以包括构造在锁定部件上的用于使锁定部件枢转的杠杆臂，该杠杆臂在背离锁定螺栓的外侧上从锁定部件突出。

在本发明的另一特殊的设计方式中，锁定部件被弹簧机构推至第二位置。在未触动状态下，锁定机构因此被关闭。因此在打开时需要一个动作。这提高了安全性。

而在另一特殊的设计方式中，锁定部件被弹簧机构推至第一位置。在这种情况下，锁定部件形成锁定结构，例如突起或内凹，用于在第二位置与锁定螺栓锁定，从而禁止意外的打开。锁定结构布置成使得锁定结构与锁定螺栓的接合通过牵引电池的自重得到辅助。

在本发明的另一特殊的设计方式中，对牵引电池的电接触通过锁定装置进行。由此实现了高水平的功能集成，其节省了安装空间和额外的构件。为此，锁定部件可以优选地具有用于通过锁定螺栓与牵引电池电接触的电接触面，其中，该电接触面布置在锁定部件上，使得在第一位置中断通过锁定螺栓与牵引电池的电接触，并且在第二位置建立通过锁定螺栓与牵引电池的电接触。

通过这种锁定装置，可以实现高压电池系统的高水平的设计自由度，该锁定装置利用统一类型的耦合部件既可以实现机械的耦合，又可以实现电的耦合，同时可以实现锁定。同时，由此可以实现高程度的标准化，因为无论机械的连接还是电的高压接触，都配备了同一类型的耦合部件。因此，用于快速更换牵引电池的电池组装和拆卸装置也可以设计得非常简单且高度标准化。

因此，上述目的还通过根据专利权利要求13所述的用于机动车辆的牵引电池的电池组装和拆卸装置来实现。它尤其包括：具有用于承载牵引电池的平台的升降机构，其中，该平台可在竖直方向上上下移动；和用于触动设置在机动车辆侧的上述类型的锁定装置的交互机构，其中，交互机构布置在平台上。使用这种装置，可以快速更换牵引电池。特别是，该过程可以自动进行。

在电池组装和拆卸装置的一个特殊的设计方式中，其交互机构包括：用于与锁定装置的触动结构接合的触动杆；用于将触动杆保持在竖直升高位置的弹簧座，其中，弹簧座经过设计，使得触动杆可克服弹簧座而竖直降低；和用于使得降低的触动杆在克服弹簧座的情况下重新竖直地提升的心轴。由此可以采用简单的方式利用平台的移动，以便不仅将牵引电池移动到其在车辆上的安装位置或将其从那里移除，而且同时还与牵引电池的锁定螺栓的锁定位置相协调地引起锁定和解锁。这在此无需任何额外的驱动器。

在电池组装和拆卸装置的另一特殊的设计方式中，交互机构可以包括齿条，该齿条可随平台竖直地移位，用于与锁定装置的触动结构接合。

齿条也可以是水平移动的齿条，用于与锁定装置的触动结构接合，其中，齿条优选地由外部能量驱动。

此外，交互机构可以具有用于与锁定装置的触动结构接合的齿轮，其中，该齿轮优选地由外部能量驱动。

此外，用于与锁定装置的触动结构接合的枢转杠杆是可能的，其中，枢转杠杆优选地由外部能量驱动和/或在变换方向侧驱动。

附图说明

下面参照附图更详细地解释本发明。在如下图中图纸示出了：

图1是带有锁定螺栓的牵引电池的视图；

图2是根据本发明的锁定装置的一个实施例的操作模式的示意图，其中，在该图的下半部分示出了处于解锁位置的纵向视图和剖视图，并且在该图的上半部分示出了锁定位置；

图3是车辆上的牵引电池在解锁位置（上）和锁定位置（下）的示意图；

图4示出了触动结构的第一变体；

图5是电池组装和拆卸装置的实施例的示意图；

图6是在这个电池组装和拆卸装置上的阻尼机构的示意图；

图7是在装入牵引电池时锁定装置的锁定示意图；

图8是电池组装和拆卸装置的交互机构的复位示意图；

图9是在拆出牵引电池时锁定装置的解锁示意图；

图10示出了一种替代的触动结构；

图11示出了其他的替代的触动结构；

图12示出了一种替代的锁定部件；

图13至15示出了其他的替代的触动结构；

图16是通过锁定装置进行电接触的示意图；

图17示出了锁定部件的替代的弹性预紧；且

图18示出了降噪的设计变体。

具体实施方式

图1中示范性地示出了用于机动车辆的牵引电池1。该牵引电池包括容纳电池单体的壳体2以及多个侧向突出的锁定螺栓3，这些锁定螺栓在一些设计变型中同时用作电源接头。牵引电池1可通过在机动车辆上沿竖直方向的平移运动而装入和拆出。竖直方向在图1以及其他附图和以下描述中统一由“z”表示。车辆纵向和车辆横向由“x”和“y”表示。

锁定螺栓3在图1中沿车辆纵向方向x延伸。然而，沿车辆横向方向y的定向也是可能的。

锁定螺栓3优选地设计为具有圆柱形横截面。在一些设计变型中，这些锁定螺栓可以设置有环形凹槽4，环形凹槽的功能将在下文更详细地解释。

为了将这样的牵引电池1锁定在机动车辆上，设置了特殊的锁定装置10，每个锁定装置都与锁定螺栓3配合作用。下面更详细地解释锁定装置10的可能的实施方式，其中，这些解释总是与锁定装置10相关。

这种锁定装置10包括锁定部件11，该锁定部件围绕旋转轴线A可枢转地安置，用于在下方接合牵引电池1的锁定螺栓3。

图2示出了与锁定螺栓3配合作用的锁定部件11，对于该锁定螺栓在此假设，它处于其锁定位置，即牵引电池1在机动车辆上固定在其装入位置。

在该图的下半部分中，锁定部件11被示出处于第一位置，在该第一位置中，锁定螺栓3可竖直地即沿z方向移动到所示的锁定位置，也可移出该锁定位置。该位置在下面有时也称为解锁位置，在该解锁位置可以对牵引电池1进行更换。

该图的上半部分示出了锁定部件11的第二位置，其中，锁定部件11在锁定位置竖直地在下方接合锁定螺栓3。结果，锁定螺栓3以及因此牵引电池1被固定并锁定在机动车辆上。

通过围绕旋转轴线A旋转锁定部件3，到达这两个位置，该锁定部件通过未详细示出的轴承安置在车身上。

如从图2中可以看出，锁定部件11的该旋转轴线A在锁定位置纵向地穿过锁定螺栓3伸展。优选地，旋转轴线A实际上与处于锁定位置的锁定螺栓3的纵向轴线重合。

锁定部件11具有优选地设计为套筒区段12的接合部段13，用于与锁定螺栓3接合。套筒区段12在此围绕旋转轴线A在150°至180°的弧上延伸。结果，锁定螺栓被固定在yz-平面中，如图2右上方所示。

套筒区段12尤其可以构造成半圆形和壳形。

在X方向上的固定可以通过以下方式实现：锁定部件11以其接合部段13插入到可选地存在于锁定螺栓3上的环形凹槽4中。特别地，图2中套筒区段12的接合部段13的长度在此可以等于环形凹槽4的槽宽，由此在锁定状态下导致沿方向x的附加固定。

如上所述，锁定螺栓3通过沿z方向的移动而到达其锁定位置。在第一位置，锁定部件11因此基本上位于锁定位置上方。锁定部件11可围绕旋转轴线A在第一位置和第二位置之间枢转在90°到120°、更优选地100°到110°的范围内的角度α。

至少90°的角度α是有利的，以确保尤其是在y方向上的高水平的锁定可靠性。大于120°的角度α在将锁定部件从第一打开位置枢转到第二在下方接合的位置时有时具有缺点，即锁定螺栓3可能会由于公差而竖直向上地移出锁定，这在在规定的角度范围内被可靠地防止。

图3示出了牵引电池1在车辆上的安装情况，其中锁定装置10处于解锁位置（上）和锁定位置（下）。在牵引电池1沿Z方向缩回后，锁定部件11围绕旋转轴线A旋转，该旋转轴线随后可以与锁定螺栓3的纵向轴线重合，并被置于侧向位置且处于锁定螺栓3的下方，其中，在该旋转过程中，锁定部件11的位置的角度变化为90°至120°。在该第二位置，锁定部件11在与锁定螺栓3的配合下将高压电池系统锁定在车辆5上。在y和z方向上的锁定在此通过锁定部件11本身进行。在x方向上的锁定可以通过与锁定螺栓3的减小的横截面的接合来保证。为此，锁定部件11的长度可以与具有减小横截面的螺栓区域的长度几乎相同。该横截面突变和锁定部件11的厚度也可以相互匹配，使得锁定螺栓3在沿其纵轴线—在两个方向上—移动时总是以横截面突变的方式顶靠到锁定部件11上，由此防止所述运动，或者将该运动减小到微小规定的且有时单独可调的间隙。

可选地，锁定部件11为了驱动其围绕旋转轴线A的旋转运动能够以延长部段14延展，或者与该延长部段一体地连接，该延长部段可以在锁定螺栓3的远离电池系统的末端处包括较大的螺栓横截面。同样可选地，该延长部段14也可以为了相同的目的而与可旋转的驱动部段15优选一体地连接，该驱动部段平行于螺栓横截面布置。锁定部件11的如图8中所示的驱动部段15在锁定位置在端侧位于锁定螺栓3的前面。

为了使得锁定部件11围绕旋转轴线A枢转，锁定装置10具有触动结构16。该触动结构经过设计，从而通过与在承载牵引电池1的升降机构21上的交互机构22的机械接合，引起锁定部件11围绕其旋转轴线A的枢转运动。通过与车辆外部的外部电池组装和拆卸装置20的这种交互，触动锁定装置10。锁定螺栓3不受阻碍地移动到锁定位置，而不会在这种情况下触发锁定部件11的枢转或以其他方式与该锁定部件相互作用。在当前，对锁定装置10的控制并非通过锁定螺栓3进行，而是通过在电池组装和拆卸装置20上的结构进行。

图4至8示出了触动结构16和对应的电池组装和拆卸装置20的第一变体。后者在图5中示出，并且包括具有用于承载牵引电池1的平台23的升降机构21以及包括用于触动布置在车辆侧的锁定装置10的交互机构22。在这里，可以通过承载牵引电池1的平台23的纯竖直运动（z-运动）利用锁定螺栓3来实现牵引电池1的锁定和解锁以及收回。

作为触动结构16，在锁定部件11上设置了例如齿部形式的接合部段17。接合部段17位于锁定部件11的背离锁定螺栓3的径向外侧，在当前例如位于套筒区段12的外侧。然而，也可以在驱动部段15上设置相应的接合部段17。

接合部段17直接地或在中间连接传动部的情况下，与在图5至图8中示意性地示出的电池组装和拆卸装置20的交互机构22配合作用。该电池组装和拆卸装置包括已经提到的升降机构21，该升降机构具有用于承载牵引电池1的平台23。平台23可在竖直方向z上上下移动。交互机构22设置在平台23上，并且用于触动设置在车辆侧的锁定装置10。为每个锁定螺栓3都设置了交互机构22。

如图6至图8中所示，交互机构22包括：用于与锁定装置10的触动结构16接合的触动杆22a；以及用于将触动杆22a保持在竖直地提升的位置的弹簧座22b，其中，弹簧座22b经过设计，使得触动杆22a可在克服弹簧座22b的情况下竖直地降低；和心轴22c，用于在克服弹簧座22b的情况下重新竖直地提升降低的触动杆22a。

在图4至图9所示的变型中，触动杆22a具有齿部，该齿部可与锁定装置10的触动结构16的齿部接合。

为了在机动车辆5上安装牵引电池1，将牵引电池放置在平台23上。然后平台23在竖直方向z上升高。在这种情况下，触动杆22a处于竖直地提升的位置，如图7的位置（a）所示。在向上运动的过程中，触动杆22a与锁定装置10的触动结构16接合，以便基于进一步的向上运动将锁定部件11枢转到第一、打开位置（图4上面）。升降机构21的平移运动在此转化为锁定部件11的旋转运动。这导致锁定装置10的打开，并导致锁定螺栓3自由地触及锁定位置。

可选地，弹簧机构可以在锁定部件11上张紧并且储存能量。

锁定螺栓3在时间上跟随触动杆22a，使得锁定螺栓3仅在锁定装置10完全打开时才到达锁定位置。触动杆22a几乎同时在其终止位置到达车身接触点6（图7中的位置(b)）。这导致在触动杆22a下方的弹簧座22b被克服。在所示的实施例中，相应的弹簧水平地偏向侧面，从而由于加宽到触动杆22a的最大宽度，无法再保证该触动杆的固定。因此，触动杆22a沿z方向向下滑动（图7中的位置(c)），并沿相反方向驱动锁定部件11，使得该锁定部件锁定并在此过程中围绕锁定螺栓3旋转。

向下运动可以通过在锁定部件11上的前述可选的弹簧机构19例如扭转弹簧来加强，该弹簧机构沿相反方向释放其能量，并支持和加速锁定过程。

结果，牵引电池1被固定并锁定在机动车辆上。平台23因此可以在Z方向上降低，并且机动车辆被松开。

在电池组装和拆卸装置20中，如图8中(a)至(e)的顺序所示，触动杆22a在平台23降低时通过心轴22c，相当于一个合适的支座，又处于提升的初始位置。支座固定不动地设置。当触动杆22a到达图8中的位置(a)时，弹簧座22b展宽（图8中的位置(b)），并且触动杆22a在平台23进一步降低时被压迫穿过该平台（图8中的位置(c)），直到触动杆22a在克服弹簧座22b（图8中的位置(d)）后到达其初始位置（图8中的位置(e)），并由弹簧座22b保持在该初始位置，从而可以在图7中的位置(a)处开始新的程序。

图9示出了牵引电池1的拆出。在这种情况下，平台23最初保持未装备。如有必要，可以在该平台上设置阻尼部件28，由于牵引电池1的自重，该阻尼部件在其高度方面几乎可以完全压缩。

在图6中示范性地示出的该阻尼部件28例如可以是由具有低密度的泡沫材料制成的垫子。如有必要，阻尼部件28在拆出时阻尼牵引电池1的冲击。阻尼部件28的厚度等于锁定螺栓3的直径，具有大约+/-15％的偏差。

在拆出时，触动杆22a在未配备的平台23被升起时处于其提升的初始位置，其中，平台支撑在弹簧座22b上（图9中的位置(a)）。平台23竖直向上移动，直到触动杆22a使得锁定装置10解锁，类似于图7(b)。锁定装置10的解锁稍微先于牵引电池1的末端位置。

解锁后，牵引电池1因自重下降到平台23或位于平台上的阻尼部件28上。在触动杆22a与车身接触并且可以通过克服弹簧座22b而降低（图9中的位置(b)）之前，带有平台23的升降机构21向上运动停止。优选地，在撞击触动杆22a之前，停止向上运动锁定螺栓3的大约一半直径。这也大致对应于阻尼机构28的厚度，该阻尼机构因此在该位置已经可以容易地与牵引电池1接触。

然后平台23降低，并且牵引电池1可以被移除。在该降低过程中，触动杆22a保持在其升高的位置（图9中的位置(c)），从而它再次处于其初始位置，以用于随后安装新的牵引电池1。

在需要时，可以根据图7中的流程，降低触动杆22a，其方式为，借助平台23将触动杆移动抵靠在电池组装和拆卸装置20侧的相应的支座，而不是抵靠车身。

可以对上述实施例进行许多修改，这将在下面进行解释。即使这些修改分别单独示出，也可以以合适的方式将这些修改彼此组合，以及与上述实施例和为此示出的变体组合。单独的视图仅用于保持清晰，并避免对每个单独的排列可能性进行全面解释。然而，这样的排列明确地是本公开的主题。

图10示出了触动结构16的替代设计。在当前情况下，触动结构包括构造在锁定部件11上的杠杆臂18，用于使锁定部件11围绕旋转轴线A枢转。杠杆臂18在背对锁定螺栓3的外侧从锁定部件11突出。该杠杆臂代替了根据图4的齿部。然而，在其他方面，锁定部件11可以设计成如上面已经解释的那样。特别地，杠杆臂18也可以设置在驱动部段15上，而不是设置在套筒区段12上。

在根据图10的设计变型中，锁定状态是正常状态。交互机构22必须将锁定装置10主动解锁。这提供了额外的安全性，并使系统具有故障安全性，因为为了解锁而必须始终采取措施。为此，弹簧机构19将锁定部件11推入第二锁定位置（在图10中的右侧）。

锁定螺栓3在其锁定位置的下边缘用作杠杆臂18的最低可能布置的边界线s，因为该下边缘可以表示高压电池系统的最低点，并且牵引电池1下方的杠杆总成的任何可能的损坏、锁定的误触发等都是不合适的。同时，通过尽可能低地布置杠杆臂18，车辆中用于驱动锁定部件11所需的安装空间被最小化。

交互机构22适配于改变后的触动结构16。在车辆侧，刚性杠杆臂18优选与锁定部件11的接合部段13一体地构造，该接合部段又优选设计为套筒区段12，而弹簧机构19复位弹簧优选在两侧铰接地安置在锁定部件11和车身上。在更换电池的过程中，交互机构22以枢转杠杆29的方式触动该杠杆臂18进行旋转运动（在图10中的左侧），从而将锁定部件11从锁定位置旋转到解锁位置。在此，平台23平面地接纳牵引电池1。现在可以在z方向上向下移除牵引电池1。由于这种运动而在压力下张紧的弹簧机构19随后，即在移除/移回交互机构22之后，释放储存在其中的能量，进而锁定部件11自动旋转，并自动回到锁定位置。

交互机构22的旋转运动可以与平台23的运动耦合。然而，也可以为平台设置自己的驱动器，该驱动器根据平台23的运动予以控制，以便将锁定装置10解锁。

在所示的设计变型中，锁定装置10通过弹簧机构19自动关闭。然而，也可以为锁定方向规定附加的交互机构22，无论它是被动的还是借助外部能量触动。

外部锁定也可以通过车辆上的执行器进行，但这会增加所需的安装空间。

图11示出了锁定部件11的枢转的其他变体。这里再次使用齿轮或齿条解决方案来旋转锁定部件11。该原理的不同设计在此也是可能的，其中仅示范性地描述了一种变体。在该设计中，锁定装置10包括作为触动结构16的一部分的附加的外齿圈17a，其中，作为锁定装置10的触动结构16的另一部分，驱动齿轮17b啮合到该外齿圈中，以便驱动它。

在更换电池的过程中，驱动齿轮17b由交互机构22移动，交互机构的形式为触动器齿轮24或此处水平的触动器齿条25。由此实现了锁定部件11相对于锁定螺栓3的枢转。

在相应地设计电池组装和拆卸装置20的交互机构22的情况下，也可以省略驱动齿轮17b。

可选地，可以设置用于驱动齿轮17b的附加的卡锁机构，在更换电池时必须将该卡锁机构解锁，以防止无意的错误操作。

对于驱动齿轮17b的布置，推荐类似于图10的布置，即其下边缘应在锁定位置处于锁定螺栓3的下边缘的高度。

对于触动器齿轮24或触动器齿条25，可以在电池组装和拆卸装置20的侧面设置合适的优选靠外部能量触动的驱动机构。

作为另一变型，图12示出了锁定部件11的接合部段与图2相比轴向地移位的可能性。锁定部件11具有驱动部段15，该驱动部段在锁定位置在端侧置于锁定螺栓3的前面。触动结构16包括接合部段17，该接合部段在当前可以设置在驱动部段15上。

图13至15示出了用于驱动锁定部件11的其他可能性。

在图13中，锁定装置10的触动结构16具有两个杠杆臂18。交互机构22可围绕旋转轴线A枢转，以便根据旋转方向为了锁定和解锁而抵靠杠杆臂18之一。杠杆臂18在此在驱动部段15上示出，但也可以在径向地围绕锁定螺栓3的锁定位置的区域中布置在锁定部件11上。

图12示出了具有两个活节27的铰接杆26，作为其它的驱动可能性，这些活节作用在驱动部段15上。

图13示出了在驱动部段15上的单个杠杆臂18，其中，锁定装置10上的交互机构20克服设计为扭力弹簧的复位弹簧19施加力。在当前情况下，扭力弹簧作用在驱动部段15上，并且支撑在车身上。

在另一设计变型中，锁定螺栓3和锁定部件11同时用作牵引电池1的高压电触点。为此，锁定部件11的部分表面设计为车辆侧的高压触点。此外，锁定螺栓3的表壳面的一部分，优选地在其环形凹槽4的区域中—如果存在的话—被设计为电池侧的高压触点。

如图16所示，锁定部件11具有用于通过锁定螺栓3与牵引电池1电接触的电接触面30。该电接触面30经过布置，使得在第一打开位置中断通过锁定螺栓3与牵引电池1的电接触，而在第二锁定位置建立通过锁定螺栓3与牵引电池1的电接触。

电池侧的高压接触面32可以设置在锁定螺栓3的外侧，呈一段圆环形状，并通过传输部件33与在锁定螺栓3的芯部中延伸的电流导体34连接。电池侧的高压接触面32优选在安装位置中向下侧朝向，并且因此提供更好的保护以免受环境影响。电流导体34在牵引电池1内部与电池系统的导电组件连接。锁定部件11上的高压接触面31本身又与机动车辆的导电组件连接。在锁定部件11和锁定螺栓3上的高压接触面31、32被定位并在其位置上相互协调，从而在机械解锁状态（图13上面）下电流被中断，即同时存在电断开状态。这通过在旋转到该位置时高压接触面31、32不再重叠来实现。另一方面，在机械锁定状态下，这些高压接触面31、32重叠，并且同时存在电接触状态（图16下面）。以这种方式，可以实现在装入和拆出牵引电池1时系统总是电断开，这代表了额外的安全增益。

在具有高压触点的该设计中，锁定螺栓3具有可以吸收和传递机械应力的机械有效承载截面。因此可以使用单个耦合部件且在单个耦合点处同时进行机械的和电的耦合。这种功能集成可以实现附加地减小连接/耦合系统的安装空间。

可选地，电流导体34也可以一同用作锁定螺栓3的机械作用的部件，以便实现进一步减小重量、安装空间和成本。

作为另一变型，图17示出了在驾驶期间防止或至少减少嘎嘎噪声的可选可能性，以便由此提高驾驶舒适性。为此目的，在锁定部件11和处于第二锁定位置的锁定螺栓3之间的区域中布置有噪声抑制机构40。

噪声抑制机构40例如可以是相应地安置的弹性体部件或弹性体涂层或相仿的声学措施。这些措施也可以相互结合。

该措施既可以设置在锁定部件11上，也可以设置在锁定螺栓3上，或者同时设置在两者上。该措施应该优选地设置在纯机械的耦合点上，因为那里没有额外的电接触。但是，也可以在带有高压触点的耦合点处使用。

图18示出了锁定装置10的图4中所示的变型的修改。与此不同，锁定部件11在当前通过弹簧机构19保持在第一打开位置（图18右侧）。锁定部件11形成锁定结构50，用于与锁定螺栓3在第二锁定位置（图18左边）锁定。该锁定结构可以是如所示的内凹，但也可以是突起。在锁定螺栓3上具有对应的锁定结构51。锁紧部件11上的锁定结构50布置成使得该锁定结构50与锁定螺栓3的接合通过牵引电池1的自重得到辅助。

在锁定螺栓3上发生电接触的情况下，靠置能实现降低过渡电阻。

为了实现拆出，在开始解锁过程之前，首先略微提升牵引电池1。锁定结构50、51在此脱离接合，使得弹簧机构19将锁定部件11旋转到第一打开位置。最后，可以通过竖直向下移动来移除牵引电池1。在这种情况下，可以省略与交互机构20的交互以进行拆出。拆出后，锁定装置10自动锁定。

为了装入，如上所述，锁定部件11通过交互机构20围绕旋转轴线A枢转，使得锁定螺栓3可以通过在z方向上向上移动而到达锁定位置。

上述实施方式实现了安装空间减小的机械连接，其中可选地，同时安装空间减小的高压电触点可以在功能上集成。

锁定装置10提供在车辆5上的牢固的固定和锁定。

在水平的高压连接时牵引电池1的垂直缩回实现了具有周围车身结构以及非常简单的更换站的非常节省安装空间的高压电池系统。

锁定装置10既适用于电池更换系统，又适用于固定地安装的电池系统。

在此，耦合点的位置和方向是可变的。

此外，牵引电池1与机动车辆5的同时机械的和电的耦合是可能的。在装入和拆出牵引电池时，系统始终同时也电断开，这代表了额外的安全增益。

可选的嘎嘎声降噪通过避免在驾驶期间发出嘎嘎声而提高了舒适度。

上面基于实施例和其它修改更详细地解释了本发明。这些实施例和修改用于证明本发明的可行性。上面已经在其他各个特征的上下文中解释的技术特征，也可以独立于所述各个特征，以及与其他各个特征相结合地实现，即使这没有明确描述，只要这在技术上是可能的。因此，本发明明确地不限于具体描述的实施例和修改，而是包括由专利权利要求限定的所有设计。

附图标记清单

1牵引电池

2壳体

3锁定螺栓

4环形凹槽

5机动车辆

6车身接触点

10锁定装置

11锁定部件

12套筒区段

13接合区段

14延长部段

15驱动部段

16触动结构

17接合区段

17a驱动齿条

17b驱动齿轮

18杠杆臂

19弹簧机构

20电池组装和拆卸装置

21升降机构

22交互机构

22a触动杆

22b弹簧座

22c心轴

23用于触动设置在机动车辆侧的平台

24触动器齿条

25触动器齿轮

26铰接杆

27活节

28阻尼机构

29枢转杠杆

30电的接触面

31车辆侧的高压接触面

32电池侧的高压接触面

33传输部件

34电流导体

40噪声抑制机构

50锁定结构

51锁定结构

α角

A旋转轴线

s边界线

x车辆纵向

y车辆横向

z竖直方向

Claims (15)

1. 一种用于机动车辆（5）的牵引电池（1）的锁定装置（10），其中，所述牵引电池（1）可通过在所述机动车辆（5）上的沿竖直方向（z）的平移运动来装入和拆出，并且，所述牵引电池（1）具有在此横向于所述竖直方向（z）突出的锁定螺栓（3），其中，所述锁定装置（10）包括：

锁定部件（11），其可围绕旋转轴线（A）枢转地安置，用于在下方接合所述牵引电池（1）的锁定螺栓（3），使得在所述锁定部件（11）的第一位置，所述锁定螺栓（3）可竖直地移动到锁定位置，并且，在所述锁定部件（11）的第二位置，所述锁定部件（11）在所述锁定位置竖直地在下方接合所述锁定螺栓（3）；和

用于引起所述锁定部件（11）枢转的触动结构（16），

其特征在于，

所述触动结构（16）被设计设计用来通过与在承载所述牵引电池（10）的升降机构（21）上的交互机构（20）的机械接合，引起所述锁定部件（11）围绕其旋转轴线（A）的枢转运动。

2.根据权利要求1所述的用于机动车辆（5）的牵引电池（1）的锁定装置（10），其特征在于，所述锁定部件（11）的旋转轴线（A）在所述锁定位置纵向地延伸穿过所述锁定螺栓（3）。

3.根据权利要求1或2所述的用于机动车辆（5）的牵引电池（1）的锁定装置（10），其特征在于，所述锁定部件（11）可在第一位置和第二位置之间围绕所述旋转轴线（A）枢转在100°到120°范围内的角度（α）。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的用于机动车辆（5）的牵引电池（1）的锁定装置（10），其特征在于，所述锁定部件（11）具有设计为套筒区段（12）的接合部段（13），用于与所述锁定螺栓（3）接合，或者用来与所述锁定螺栓（3）上的环形凹槽（4）接合，其中，所述套筒区段（12）的轴向长度优选地等于所述环形凹槽（4）的槽宽。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的用于机动车辆（5）的牵引电池（1）的锁定装置（10），其特征在于，所述触动结构（16）包括接合部段（17），该接合部段布置在所述锁紧部件（11）的背离所述锁定螺栓（3）的径向外侧。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的用于机动车辆（5）的牵引电池（1）的锁定装置（10），其特征在于，所述锁定部件（11）具有驱动区段（15），该驱动区段在所述锁定位置在端侧置于所述锁定螺栓（3）的前面，并且所述触动结构（16）包括设置在所述驱动部段（15）上的接合部段（17）。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的用于机动车辆（5）的牵引电池（1）的锁定装置（10），其特征在于，所述触动结构（16）包括传动级，其中，所述传动级的输入件被设计用来与所述升降装置（21）交互，并且所述传动级的输出件与所述锁定部件（11）耦合。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的用于机动车辆（5）的牵引电池（1）的锁定装置（10），其特征在于，所述触动结构（16）包括齿部。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的用于机动车辆（5）的牵引电池（1）的锁定装置（10），其特征在于，所述触动结构（16）具有构造在所述锁定部件（11）上的用于使所述锁定部件（11）枢转的杠杆臂（18），该杠杆臂从所述锁定部件（11）突出，特别是在背离所述锁定螺栓（3）的外侧上从所述锁定部件（11）突出。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的用于机动车辆（5）的牵引电池（1）的锁定装置（10），其特征在于，所述锁定部件（11）被弹簧机构（19）推至所述第二位置。

11.根据权利要求1至9中任一项所述的用于机动车辆（5）的牵引电池（1）的锁定装置（10），其特征在于，所述锁定部件（11）被弹簧机构（19）推至所述第一位置，并且所述锁定部件（11）形成用于在所述第二位置与所述锁定螺栓（3）卡锁的锁定结构（50），其中，所述锁定结构（50）经过布置，从而所述锁定结构（50）与所述锁定螺栓（3）的接合通过所述牵引电池（1）的自重得到辅助。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的用于机动车辆（5）的牵引电池（1）的锁定装置（10），其特征在于，所述锁定部件（11）具有用于通过所述锁定螺栓（3）与所述牵引电池（1）电接触的电接触面（30），其中，所述电接触面（30）经过布置，使得在所述第一位置中断通过所述锁定螺栓（3）与所述牵引电池（1）的电接触，并且在所述第二位置建立通过所述锁定螺栓（3）与所述牵引电池（1）的电接触。

13. 一种用于机动车辆（5）的牵引电池（1）的电池组装和拆卸装置（20），其中，所述牵引电池（1）可通过在所述机动车辆（5）上的沿竖直方向（z）的平移运动来装入和拆出，并且，所述牵引电池（1）具有在此横向于所述竖直方向（z）突出的锁定螺栓（3），其中，所述电池组装和拆卸装置（20）包括：

具有用于承载牵引电池（1）的平台（23）的升降机构（21），其中，所述平台（23）可在竖直方向（z）上上下移动；和

根据前述权利要求中任一项所述的用于触动设置在机动车辆侧的锁定装置（10）的交互机构（22），其中，所述交互机构（22）布置在所述平台（23）上。

14.根据权利要求13所述的用于机动车辆（5）的牵引电池（1）的电池组装和拆卸装置（20），其特征在于，所述交互机构（20）包括：用于与所述锁定装置（10）的触动结构（16）接合的触动杆（22a）；以及用于将所述触动杆（22a）保持在竖直升高位置的弹簧座（22b），其中，所述弹簧座（22b）经过设计，使得所述触动杆（22a）可在克服所述弹簧座（22b）的情况下竖直降低；和任选的用于使得降低的所述触动杆（22a）在克服所述弹簧座（22b）的情况下重新竖直地提升的心轴（22c）。

15. 根据权利要求13所述的用于机动车辆（5）的牵引电池（1）的电池组装和拆卸装置（20），其特征在于，所述交互机构（22）包括：

-可随所述平台（23）竖直移位的齿条，用于与所述锁定装置（10）的触动结构（16）接合；或

-用于与所述锁定装置（10）的触动结构（16）接合的可水平移位的齿条（24），其中，所述齿条（24）优选地由外部能量驱动；或

-用于与所述锁定装置（10）的触动结构（16）接合的齿轮（25），其中，所述齿轮（25）优选地由外部能量驱动；或

-用于与所述锁定装置（10）的触动结构接合的枢转杠杆（29），其中，所述枢转杠杆（29）优选地由外部能量驱动；或

-用于与所述锁定装置（10）的触动结构接合的枢转杠杆（29），该枢转杠杆在变换方向侧被驱动。

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