DE102011000692A1

DE102011000692A1 - Wechselgestell und Verfahren zur Montage und/oder Demontage eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102011000692A1
Application number: DE102011000692A
Authority: DE
Inventors: Stefan Bender; Dr. Chew Guan; Steffen Maurer
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2011-02-14
Filing date: 2011-02-14
Publication date: 2012-08-30
Anticipated expiration: 2031-02-15
Also published as: DE102011000692B4

Abstract

Wechselgestell (11) zur Montage und/oder Demontage eines elektrischen Energiespeichers (10) eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Hochvoltenergiespeichers eines Hybridfahrzeugs oder Elektrofahrzeugs, an und/oder von einer Karosseriestruktur des Kraftfahrzeugs, wobei das Wechselgestell (11) an einem Tragelement (15) eines Gehäuses (12) des Energiespeichers, über welches der Energiespeicher (10) mit der Karosseriestruktur verbindbar ist, derart anbindbar ist, dass sich der Energiespeicher (10) bei von der Karosseriestruktur gelöstem Tragelement (15) ausschließlich über das Tragelement (15) am Wechselgestell (11) abstützt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Wechselgestell zur Montage und/oder Demontage eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Hochvoltenergiespeichers eines Hybridfahrzeugs oder Elektrofahrzeugs, an und/oder von einer Karosseriestruktur des Kraftfahrzeugs. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Montage und/oder Demontage eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Hochvoltenergiespeichers eines Hybridfahrzeugs oder eines Elektrofahrzeugs, an und/oder von einer Karosseriestruktur des Kraftfahrzeugs.
Aus der WO 2010/076457 A1 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Montage und/oder Demontage eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs bekannt. Nach diesem Stand der Technik kann ein zu demontierender, elektrischer Energiespeicher vom Kraftfahrzeug ausgehend von einer Unterseite einer Karosseriestruktur des Kraftfahrzeug durch Absenken entfernt werden. Ein zu montierender, elektrischer Energiespeicher wird dem Kraftfahrzeug ebenfalls von der Unterseite der Karosseriestruktur zugeführt, nämlich durch entsprechendes Anheben. Hierbei kommt eine Hubeinrichtung zum Einsatz, um einen zu montierenden bzw. zu demontierenden, elektrischen Energiespeicher anzuheben bzw. abzusenken.
Die aus der WO 2010/076457 A1 bekannte Vorrichtung sowie das aus diesem Stand der Technik bekannte Verfahren zur Montage und/oder Demontage eines elektrischen Energiespeichers an und/oder von einer Karosseriestruktur des Kraftfahrzeugs kann nur bei solchen elektrischen Energiespeichern zum Einsatz kommen, deren Gehäuse vollständig als tragende Struktur ausgebildet ist. So wirken nach diesem Stand der Technik bei der Montage und/oder Demontage auf eine Bodenwand sowie auf Seitenwände des Gehäuses des elektrischen Energiespeichers Kräfte bzw. Momente ein, die nur dann abgefangen werden können, wenn das Gehäuse des Energiespeichers vollständig tragend ist. Soll zur Reduzierung des Gewichts eines elektrischen Energiespeichers das Gehäuse desselben nur abschnittsweise tragend ausgeführt sein, kann die aus der WO 2010/076457 A1 bekannte Vorrichtung sowie das aus diesem Stand der Technik bekannte Verfahren nicht zum Einsatz kommen.
Hiervon ausgehend liegt der hier vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein neuartiges Wechselgestell zur Montage und/oder Demontage eines elektrischen Energiespeichers und ein neuartiges Verfahren zur Montage und/oder Demontage eines elektrischen Energiespeichers zu schaffen.
Die Aufgabe wird durch ein Wechselgestell gemäß Anspruch 1 gelöst Das erfindungsgemäße Wechselgestell ist an einem Tragelement eines Gehäuses des Energiespeichers, über welches der Energiespeicher mit der Karosseriestruktur verbindbar ist, derart anbindbar ist, dass sich der Energiespeicher bei von der Karosseriestruktur gelöstem Tragelement ausschließlich über das Tragelement am Wechselgestell abstützt.
Das erfindungsgemäße Wechselgestell zur Montage und/oder Demontage eines elektrischen Energiespeichers an und/oder von einer Karosseriestruktur eines Kraftfahrzeugs kann insbesondere dann zum Einsatz kommen, wenn das Gehäuse des elektrischen Energiespeichers nur abschnittsweise als tragende Struktur ausgebildet ist. So ist das Wechselgestell derart an ein Tragelement eines Gehäuses des Energiespeichers anbindbar, dass sich der Energiespeicher bei von der Karosseriestruktur gelöstem Tragelement ausschließlich über das Tragelement am Wechselgestell abstützt. Insbesondere muss eine Bodenwand des Gehäuses des elektrischen Energiespeichers keine Kräfte und Momente bei der Montage sowie Demontage des elektrischen Energiespeichers aufnehmen.
Hierdurch ist es möglich, einen elektrischen Energiespeicher, dessen Gehäuse aus Gewichtsgründen nur abschnittsweise tragend ausgeführt ist, ohne die Gefahr von Beschädigungen an nicht tragenden Abschnitten des Gehäuses einfach und zuverlässig an einem Kraftfahrzeug zu montieren bzw. von einem Kraftfahrzeug zu demontieren.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist in Anspruch 4 definiert. Zur Demontage eines Energiespeichers wird ein auf einer Hubeinrichtung aufgenommenes Wechselgestell von unten an ein Tragelement eines Gehäuses des zu demontierenden Energiespeichers, über welches der Energiespeicher mit der Karosseriestruktur verbunden ist, angebunden, anschließend wird die Befestigung des Tragelements mit der Karosseriestruktur gelöst und darauffolgend wird der Energiespeicher über das Wechselgestell zur Absenken der Hubeinrichtung vom Kraftfahrzeug entfernt.
Zur Montage eines Energiespeichers wird ein auf einem Wechselgestell aufgenommener, zu montierender Energiespeicher über eine Hubseinrichtung angehoben und so dem Kraftfahrzeug zugeführt, anschließend wird die Befestigung des Energiespeichers mit der Karosseriestruktur über das Tragelement hergestellt und darauffolgend wird das Wechselgestell vom Energiespeicher entfernt.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
1 eine perspektivische Ansicht eines elektrischen Energiespeichers zusammen mit einem erfindungsgemäßen Wechselgestell;
2 einen ersten Befestigungsabschnitt des elektrischen Energiespeichers;
3 einen zweiten Befestigungsabschnitt des elektrischen Energiespeichers;
4 einen ausschnittsweisen Querschnitt durch den elektrischen Energiespeicher und das Wechselgestell der 1;
5 eine perspektivische Ansicht einer Karosseriestruktur eines Kraftfahrzeugs zusammen mit einem elektrischen Energiespeicher; und
6 die Anordnung der 5 in einer Ansicht von unten zusammen mit vergrößert dargestellten Details im Bereich von Befestigungsabschnitten des elektrischen Energiespeichers.
In einem Hybridfahrzeug oder einem Elektrofahrzeug, dessen Antriebsaggregat zumindest eine elektrische Maschine umfasst, dient ein elektrischer Energiespeicher, insbesondere ein Hochvoltenergiespeicher, der Speicherung und Bereitstellung elektrischer Energie.
Im motorischen Betrieb der elektrischen Maschine wird der elektrische Energiespeicher bzw. Hochvoltenergiespeicher stärker entladen. Im generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine wird der elektrische Energiespeicher bzw. der Hochvoltenergiespeicher durch die generatorisch betriebene elektrische Maschine stärker aufgeladen.
1 zeigt einen als Hochvoltenergiespeicher ausgeführten elektrischen Energiespeicher 10 zusammen mit einer als Wechselgestell 11 ausgebildeten Vorrichtung zur Montage und/oder Demontage des elektrischen Energiespeichers 10 an einem Kraftfahrzeug, nämlich einer Karosseriestruktur desselben. Vom elektrischen Energiespeicher 10 ist in 1 ein Gehäuse 12 gezeigt, welches ein Gehäuseoberteil 13, ein Gehäuseunterteil 14 und ein Tragelement 15 umfasst, wobei das Tragelement 15 zwischen dem Gehäuseoberteil 13 und dem Gehäuseunterteil 14 positioniert ist. Ausschließlich das Tragelement 15 des Gehäuses 12 des Energiespeichers 10 ist als tragende Baugruppe des Gehäuses 10 ausgeführt, das Gehäuseoberteil 13 und das Gehäuseunterteil 14, die mit dem Tragelement 15 lösbar verbunden sind, sind hingegen aus Gewichtsgründen als nicht tragende Baugruppen des Gehäuses 10 ausgeführt. Sämtliche Kräfte und Momente, die im Betrieb sowie bei der Montage und Demontage auf den elektrischen Energiespeicher 10 einwirken, müssen demnach vom Tragelement 15 aufgenommen werden.
Zur Montage und Demontage des elektrischen Energiespeichers 10 an einer Karosseriestruktur 16 (siehe 5) eines Kraftfahrzeugs dienen Befestigungsabschnitte 17 und 18 des Tragelements 15 des Gehäuses 10, wobei diese Befestigungsabschnitte 17 und 18 Aussparungen 19 aufweisen, durch die sich im an die Karosseriestruktur 16 montierten Zustand des elektrischen Energiespeichers 10 Befestigungsschrauben 20 (siehe 6) in die Karosseriestruktur hinein erstrecken. Insbesondere kann 6 entnommen werden, dass das Tragelement 15 vier Befestigungsabschnitte 17 und 18 aufweist, wobei jeder Befestigungsabschnitt 17, 18 über jeweils zwei Befestigungsschrauben 20, die entsprechende Aussparungen 19 des entsprechenden Befestigungsabschnitts 17 und 18 durchdringen, an der Karosseriestruktur 16 befestigt werden kann.
Um nun eine sichere, zuverlässige und die nicht tragenden Bestandteile des Gehäuses 12 des elektrischen Energiespeichers 10 nicht beeinträchtigende Montage und/oder Demontage des elektrischen Energiespeichers 10 zu ermöglichen, schlägt die Erfindung eine als Wechselgestell 11 ausgebildete Vorrichtung vor, die zur Montage und/oder Demontage eines elektrischen Energiespeichers 10 derart am Tragelement 15 des Gehäuses 10 angreift, dass sich der Energiespeicher 10 bei von der Karosseriestruktur 16 des Kraftfahrzeugs gelöstem Tragelement 15 ausschließlich über das Tragelement 15 am Wechselgestell 11 abstützt.
So kann insbesondere 1 und 4 entnommen werden, dass das Wechselgestell 11 erste Abstützsegmente 21 aufweist, in die zur Anbindung des Wechselgestells 11 an das Tragelement 15 des Gehäuses 12 des Energiespeichers 10 zapfenartige Vorsprünge 22 des Tragelements 15, die an den Befestigungsabschnitten 17 und 18 des Tragelements 15 ausgebildet sind, einführbar sind. Hierzu sind die ersten Abstützsegmente 21 des Wechselgestells 11 rohrartig ausgeführt, wobei in einen Hohlraum der rohrartigen Abstützsegmente 21 des Wechselgestells 11 die zapfenartigen Vorsprünge 22 des jeweiligen Befestigungsabschnitts 17 bzw. 18 hineinragen.
Das Gehäuse 12 des Energiespeichers 10 stützt sich demnach bei der Montage und Demontage mit den Befestigungsabschnitten 17 und 18 des Tragelements 15 auf den ersten Abstützsegmenten 21 des Wechselgestells 11 ab. Insbesondere sind das Gehäuseoberteil 13 und das Gehäuseunterteil 14 keinerlei mechanischer Beanspruchung durch das Wechselgestell 11 ausgesetzt, da sich dieselben nicht am Wechselgestell abstützen.
Neben den ersten Abstützsegmenten 21 des Wechselgestells 11, die mit den zapfenartigen Vorsprüngen 22 der Befestigungsabschnitte 17 und 18 des Tragelements 15 zusammen wirken, umfasst das Wechselgestell 11 zweite Abstützsegmente 23, über welche das Wechselgestell 11 auf einer Hubeinrichtung positionierbar und an derselben abstützbar ist. So bilden die zweiten Abstützsegmente 23 gemäß 1 einen Rohrrahmen aus, wobei an dem Rohrrahmen Füße 24 angreifen, um das Wechselgestell 11 über die Füße 24 auf der Hubeinrichtung zu positionieren.
Dann, wenn ein von der Karosseriestruktur 16 gelöster, elektrischer Energiespeicher 10 auf dem Wechselgestell 11 und das Wechselgestell 11 auf einer Hubeinrichtung positioniert ist, stützt sich das Gehäuse 12 des elektrischen Energiespeichers 10, nämlich ausschließlich das Tragelement 15 des Gehäuses 12, ausschließlich an den ersten Abstützsegmenten 21 des Wechselgestells 11 ab. Die zweiten Abstützsegmente 23 stützen sich über die Füße 24 an der Hubeinrichtung ab. Es besteht kein Kontakt zwischen Gehäuseoberteil 13 und Gehäuseunterteil 14 mit den Abstützsegmenten 21 und 23 des Wechselgestells 11, sodass das nicht tragende Gehäuseoberteil 13 sowie das nicht tragende Gehäuseunterteil 14 bei der Montage und Demontage keiner mechanischen Belastung ausgesetzt sind.
Zur Demontage eines an der Karosseriestruktur 16 befestigten, elektrischen Energiespeichers wird so vorgegangen, dass ein auf einer Hubeinrichtung aufgenommenes Wechselgestell 11 von unten an das Gehäuse 12 des elektrischen Energiespeichers 10, nämlich an die Befestigungsabschnitte 17, 18 des Tragelements 15 des Gehäuses 12, herangeführt wird, wozu das Wechselgestell 11 über die nicht gezeigte Hubeinrichtung gehoben und hierbei die zapfenartigen Vorsprünge 22 der Befestigungsabschnitte 17 und 18 des Tragelements 15 in die ersten Abstützsegmente 21 des Wechselgestells 11 eingeführt werden. Anschließend kann die Befestigung des Tragelements 15 mit der Karosseriestruktur 16 gelöst werden, wozu die Befestigungsschrauben 20, über welche die Befestigungsabschnitte 17 und 18 des Tragelements 15 mit der Karosseriestruktur 16 verschraubt sind, gelöst werden. Darauffolgend kann der Energiespeicher 10, der nun durch Lösen der Befestigungsschrauben 20 von der Karosseriestruktur 16 des Kraftfahrzeugs gelöst ist, durch Absenken der Hubeinrichtung und damit des Wechselgestells 11 aus der Karosseriestruktur 16 herausgefahren werden, wobei zum endgültigen Entfernen des elektrischen Energiespeichers 10 von der Karosseriestruktur 16 noch Versorgungsanschlüsse wie elektrische Anschlüsse und Kühlanschlüsse, über welche der elektrische Energiespeicher 10 noch am Kraftfahrzeug angebunden ist, gelöst werden müssen. Durch weiteres Absenken kann dann der elektrische Energiespeicher 10 von der Karosseriestruktur 16 entfernt werden.
Zur Montage eines elektrischen Energiespeichers 10 an einem Kraftfahrzeug wird in umgekehrter Reihenfolge so vorgegangen, dass ein zu montierender elektrischer Energiespeicher 10, der auf dem Wechselgestell 11 aufgenommen ist und sich am Wechselgestell 11 ausschließlich über die Befestigungsabschnitte 17 und 18, nämlich über die in die Abstützsegmente 21 des Wechselgestells 11 hineinragenden zapfenartigen Vorsprünge 22 der Befestigungsabschnitte 17 und 18 abstützt, von unten kommend angehoben und so dem Kraftfahrzeug, nämlich der Karosseriestruktur 16 desselben, zugeführt wird. Hierbei wird dann in einer geeigneten Relativposition einerseits der elektrische Energiespeicher 10 mit seinen Versorgungsanschlüssen wie seinen elektrischen Anschlüssen und Kühlanschlüssen ans Kraftfahrzeug angebunden, weiterhin wird der elektrische Energiespeicher 10 über die Befestigungsabschnitte 17 und 18 des Tragelements 15 mit der Karosseriestruktur 16 verschraubt. Anschließend kann das Wechselgestell 11 vom elektrischen Energiespeicher 10 entfernt werden.
Bei der gesamten Montage und Demontage sind demnach das Gehäuseoberteil 13 und das Gehäuseunterteil 14 des Gehäuses 12 des elektrischen Energiespeichers 10 keiner mechanischen Belastung ausgesetzt Sämtliche Kräfte und Momente werden vom Tragelement 15 des Gehäuses 12 aufgenommen, welches sich über die Befestigungsabschnitte 17 und 18 derart an den ersten Abstützsegmenten 21 des Wechselgestells 11 abstützt, dass ausschließlich das Tragelement 15 des Gehäuses 10 auf dem Wechselgestell 11 aufliegt, jedoch nicht das Gehäuseoberteil 13 und das Gehäuseunterteil 14.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2010/076457 A1 [0002, 0003, 0003]

Claims

Wechselgestell (11) zur Montage und/oder Demontage eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Hochvoltenergiespeichers eines Hybridfahrzeugs oder Elektrofahrzeugs, an und/oder von einer Karosseriestruktur des Kraftfahrzeugs, wobei das Wechselgestell (11) an einem Tragelement eines Gehäuses des Energiespeichers, über welches der Energiespeicher mit der Karosseriestruktur verbindbar ist, derart anbindbar ist, dass sich der Energiespeicher bei von der Karosseriestruktur gelöstem Tragelement ausschließlich über das Tragelement am Wechselgestell (11) abstützt.
Wechselgestell (11) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch erste Abstützsegmente (21), in die zur Anbindung des Wechselgestells (11) an das Tragelement des Gehäuses des Energiespeichers zapfenartige Vorsprünge des Tragelements einführbar sind, sodass sich das Tragelement ausschließlich an den ersten Abstützsegmenten (21) des Wechselgestells (11) abstützt.
Wechselgestell (11) nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch zweite Abstützsegmente (23), über welche das Wechselgestell (11) auf einer Hubeinrichtung positionierbar und an derselben abstützbar ist.
Verfahren zur Montage und/oder Demontage eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Hochvoltenergiespeichers eines Hybridfahrzeugs oder Elektrofahrzeugs, wobei zur Demontage eines Energiespeichers ein auf einer Hubeinrichtung positioniertes Wechselgestell von unten an ein Tragelement eines Gehäuses des zu demontierenden Energiespeichers, über welches der Energiespeicher mit einer Karosseriestruktur verbunden ist, angebunden, anschließend die Befestigung des Tragelements an der Karosseriestruktur gelöst und darauffolgend der Energiespeicher über das Wechselgestell durch Absenken der Hubeinrichtung vom Kraftfahrzeug entfernt wird, und/oder wobei zur Montage eines Energiespeichers ein auf einem Wechselgestell aufgenommener, zu montierender Energiespeicher über eine Hubseinrichtung angehoben und so dem Kraftfahrzeug zugeführt, anschließend die Befestigung des Energiespeichers an der Karosseriestruktur über das Tragelement hergestellt und darauffolgend das Wechselgestell vom Energiespeicher entfernt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass dasselbe unter Verwendung eines Wechselgestells nach einem der Ansprüche 1 bis 3 durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Demontage eines Energiespeichers die Befestigung des Tragelements an der Karosseriestruktur dadurch gelöst wird, dass Befestigungsschrauben, die Befestigungsabschnitte des Tragelements und die Karosseriestruktur durchdringen, gelöst werden, wobei zur Demontage des Energiespeichers weiterhin Versorgungsanschlüsse des Energiespeichers gelöst werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Montage eines Energiespeichers die Befestigung des Tragelements mit der Karosseriestruktur dadurch hergestellt wird, dass Befestigungsschrauben, die Befestigungsabschnitte des Tragelements und die Karosseriestruktur durchdringen, angezogen werden, wobei zur Montage des Energiespeichers weiterhin Versorgungsanschlüsse des Energiespeichers angeschlossen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Demontage und/oder zur Montage eines Energiespeichers das Wechselgestell an zapfenartige Vorsprünge des Tragelements des Gehäuses des Energiespeichers angebunden wird.