DE102014100334A1

DE102014100334A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Wechsel einer Batterie eines Hybrid- oder Elektrofahrzeugs

Info

Publication number: DE102014100334A1
Application number: DE102014100334.9A
Authority: DE
Inventors: Alexander Steiniger; Christoph Szczecinski
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2014-01-14
Filing date: 2014-01-14
Publication date: 2015-07-16

Abstract

Verfahren zum Demontieren eines schweren und/oder schwer handhabbaren, mit mindestens zwei Befestigungsmitteln (3) im Wesentlichen unter Schwerkraftwirkung demontierbaren Gegenstand (2), wobei – mindestens eines der Befestigungsmittel (3) des Gegenstandes (2) gelöst und aus seiner Befestigungsöffnung im Gegenstand (2) entfernt wird, – anstelle des entfernten Befestigungsmittels (3) mindestens eine mit einem dem Befestigungsmittel entsprechenden Befestigungselement versehene Positioniervorrichtung (5) in eine im Gegenstand (2) vorgesehene Befestigungsöffnung einsetzbar ist, – anschließend das bzw. die weiteren Befestigungsmittel (3) des Gegenstandes (2) gelöst werden, und – der Gegenstand (2) aus seiner in einer Aufnahme (1) fixierten Position über die Positioniervorrichtung (5) soweit absenkbar ist, dass er aus seiner Aufnahme (1) entfernbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Montieren und/oder Demontieren eines schweren und/oder schwer handhabbaren, mit mindestens zwei Befestigungsmitteln im Wesentlichen gegen die Schwerkraft in eine Aufnahme montierbaren und/oder unter Schwerkraftwirkung demontierbaren Gegenstand.
Traktionsbatterien für Hochvoltsysteme in Hybrid- oder Elektro-Fahrzeugen zeichnen sich durch ein besonders hohes Gewicht aus, je nach Bauart und Leistung u.U. von mehreren hundert Kilogramm. Aufgrund ihres Platzbedarfs und vor allem auch aufgrund ihres hohen Gewichts sind solche Batterien üblicherweise am Fahrzeug-Unterboden in entsprechenden Aufnahmen untergebracht und damit sehr schwer zugänglich. In der Produktion dieser Fahrzeuge ist diese schwere Zugänglichkeit normalerweise kein Problem, da man mit entsprechenden Hilfseinrichtungen die Positionierung und Fixierung unterstützen kann. Aber schon im Falle einer Nachbearbeitung im Anschluss an den eigentlichen Montageprozess und insbesondere im Reparaturfall, aber auch im Austauschfall wegen z.B. Verschleiß, stehen normalerweise entsprechend aufwändige Montage- und Demontage-Hilfseinrichtungen nicht zur Verfügung.
Aus dem Stand der Technik sind dementsprechend für diese Fälle relativ aufwändige Hilfseinrichtungen bekannt worden. So zeigt z.B. die DE 10 2012 202 163 A1 eine Einrichtung zum Austausch von Wechselbatterien für elektrisch angetriebene Fahrzeuge, bei der über eine motorisch angetriebene Spindel und eine entsprechende Hebeleinrichtung die Batterie aus ihrer Aufnahme im Fahrzeugunterboden ausgeschwenkt werden soll.
Die DE 10 2011 080 053 A1 zeigt und beschreibt eine mehr oder weniger automatische Einrichtung, mit deren Hilfe im Crashfall aus Sicherheitsgründen die Traktionsbatterie, ausgelöst über eine Sensorik zur Detektion des Crash-Falls, außerhalb des Fahrzeugs verbracht werden soll.
Schließlich zeigt und beschreibt die DE 10 2007 039 480 A1 eine im Fahrzeug zum Batteriewechsel mitzuführende fahrzeugeigene Hub- und Schnellspannvorrichtung, die entweder von Hand oder motorisch über ein Notstromaggregat angetrieben sein soll.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Montieren und Demontieren von schweren und/oder schwer handhabbaren Gegenständen, wie z.B. Traktionsbatterien von Fahrzeugen anzubieten. Verfahren und Vorrichtung sollen sich durch einfachste Handhabbarkeit und eine sehr einfache Ausgestaltung auszeichnen und für einen jederzeitigen Einsatz an beliebigen Einsatzstellen zur Verfügung stehen.
Die Erfindung löst diese Aufgabe bei einem Verfahren zum Demontieren eines solchen Gegenstandes mit den Merkmalen des Anspruchs 1; zum Montieren eines solchen Gegenstandes schlägt die Erfindung ein Verfahren nach den Merkmalen des Anspruches 2 vor.
Die für das Verfahren nach den Merkmalen der Ansprüche 1 bzw. 2 zweckmäßigerweise vorgeschlagene Vorrichtung ist in unterschiedlicher Ausgestaltung in den Merkmalen der Ansprüche 3 bis 7 näher gekennzeichnet.
Der Gegenstand der Erfindung wird anhand von schematischen Darstellungen in der Zeichnung in seinen wesentlichen Merkmalen nachstehend eingehender erläutert.
Es zeigt:
1 eine Teilansicht eines Unterbodens eines Elektro-/Hybrid-Fahrzeugs mit einer dort in einer Aufnahme befestigten Traktionsbatterie;
2 eine Teilansicht eines Unterbodens eines Hybrid-/Elektro-Fahrzeugs mit einer in eine Aufnahme eingesetzten Traktionsbatterie, vorbereitet zur Demontage;
3 u. 4 Hilfsmittel zur Montage bzw. Demontage einer Batterie eines Hybrid-/Elektrofahrzeugs.
1 zeigt den Blick auf einen Unterboden U eines Hybrid-/Elektro-Fahrzeugs, in dem sich eine Aufnahme 1 befindet, in die eine Batterie 2, z.B. die Traktionsbatterie einsetzbar ist. Die Batterie 2 ist zwingend wegen ihres hohen Gewichts, aber vor allem auch wegen ihrer hohen Masse im Falle einer Beschleunigung durch einen Crash des Fahrzeuges absolut sicher zu befestigen. Das erschwert aber zusätzlich zu ihrem Gewicht ihre Zugänglichkeit und ihre Handhabung im Montage- und Demontage-Fall. Die Batterie 2 ist über an ihrem Batteriekörper vorgesehene Befestigungsöffnungen mittels Befestigungsmitteln 3 in der Aufnahme 1 bzw. im Unterboden des Fahrzeuges gesichert befestigt. Üblicherweise werden als Befestigungsmittel Schrauben verwendet.
Eine derartige Befestigung ist Stand der Technik; auf sie soll dementsprechend an dieser Stelle nicht näher eingegangen werden.
Die Demontage einer solchen unter Umständen viele Kilo schwere Batterie, untergebracht in einer Aufnahme im Unterboden eines Fahrzeuges, stellt eine besondere Herausforderung dar. Zum Umgang mit dieser Herausforderung schlägt die Erfindung vor, mindestens eines der Befestigungsmittel 3, vorzugsweise aber bei z.B. vier vorgesehenen Befestigungsmitteln 3 zwei der Befestigungsmittel 3 – z.B. diagonal – zu lösen und zu entfernen und anstelle der Befestigungsmittel 3 in deren frei gewordene Befestigungsöffnungen Positioniervorrichtungen 5 über entsprechende Befestigungselemente – z.B. bei Verwendung von Schrauben über entsprechende Schraubgewinde – einzusetzen. Diese Positioniervorrichtungen 5 können in einfacher Weise als Gewindestangen ausgeführt sein, die an ihrem einen Ende mit einem Handstück zum Einschrauben und am anderen Ende mit einem Schraubgewinde ausgestattet sind. Die Länge der Gewindestangen ist so gewählt, dass nach dem Entfernen der zunächst verbliebenen Befestigungsmittel/Schrauben 3 zur Fixierung der Batterie in der Aufnahme 1 diese völlig aus ihrer Position in der Aufnahme 1 in eine freiliegende Position abgesenkt werden kann, in der sie sich auf einem Anschlag am/an Handstück(en) der Positioniervorrichtung(en) abstützt und von der bzw. den Positioniervorrichtungen 5 in dieser Position gehalten wird. In dieser Position kann z.B. ein Hubwagen unter das Fahrzeug eingefahren worden, auf dem die Batterie 2 zum Transport ablegbar ist. Zur endgültigen Entfernung werden die eingesetzten Positioniervorrichtungen 5 abgeschraubt und die Batterie 2 ist vollkommen frei.
In 1 sind lediglich die als Gewindestangen ausgeführten Positioniervorrichtungen 5 gezeigt. In 2 sind auf die Gewindestangen vor dem endgültigen Losschrauben der Batterie 2 (Entfernen der Befestigungsmittel/Schrauben 3) z.B. aus Kunststoff gefertigte Abstandselemente 6 aufgesetzt. Diese Abstandselemente 6 sind längs verlaufend in Achsrichtung der Positioniervorrichtung 5 entsprechend deren Durchmesser geschlitzt, so dass sie nach dem Einschrauben der Positioniervorrichtung 5 einfach seitlich auf diese aufgeschoben werden können. Diese Abstandselemente 6 können wie im Ausführungsbeispiel nach 2 gezeigt aus zwei Elementen 6.1 und 6.2 bestehen. Nach dem Lösen aller Befestigungsmittel 3 können die Abstandselemente 6.2 entfernt werden, womit sich die Batterie 2 zu einem Teil aus ihrer Aufnahme 1 herausführen lässt, so dass z.B. die elektrischen bzw. die Kühl-Anschlüsse für die Batterie 2 problemlos entfernt werden können.
Zum Demontieren ist dann das zweite Abstandselement 6.1 zu entfernen, so dass die Batterie 2 komplett absenkbar ist und völlig aus der Aufnahme 1 heraus abgesenkt und frei zugänglich wird.
Anstelle von aus mehreren Teilen bestehenden Abstandselementen 6 kann auch ein Abstandselement nach der schematischen Darstellung in den 3 bzw. 4 Anwendung finden. Dieses Abstandselement 7 ist mit einem Längsschlitz 7.1 in Achsrichtung entlang der Achse der Positioniervorrichtung 5 ausgeführt (siehe 4) und kann dementsprechend hochkant auf die Positioniervorrichtung 5 aufgesetzt werden. Das Abstandselement 7 kann darüber hinaus quergeschlitzt – Schlitze 7.2 – sein, so dass es um 90° gedreht eingesetzt ein Absenken der Batterie 2 aus der Aufnahme 1 in eine weitere Position im Abstand zur Aufnahme 1 ermöglicht. Dementsprechend erlaubt das der Achsrichtung der Positioniervorrichtung 5 folgende Aufsetzen des Abstandselements 7 eine Unterstützung der Batterie 2 für die Entfernung der die Batterie 2 in der Aufnahme 1 noch festhaltenden Befestigungsmittel/Schrauben 3; eine 90°-Drehung des Abstandselements 7 erlaubt eine Absenkung der Batterie 2 z.B. zur Entfernung von Elektro- bzw. Kühlwasseranschlüssen, und bei Entfernung des Abstandselements 7 von der/den Positioniervorrichtung(en) 5 ist eine komplette Absenkung der Batterie 2 zu deren freien Entnahme – nach dem Entfernen der Positioniervorrichtung(en) 5 – möglich.
Für den Fachmann versteht es sich von selbst, dass das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung zum Handling beliebiger schwerer bzw. schwer handhabbarer Gegenstände Anwendung finden kann. Ein bevorzugtes Anwendungsfeld ist das Handling von Batterien wie vorstehend anhand der Beispielsbeschreibung gezeigt bei Hybrid-/Elektro-Fahrzeugen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012202163 A1 [0003]
DE 102011080053 A1 [0004]
DE 102007039480 A1 [0005]

Claims

Verfahren zum Demontieren eines schweren und/oder schwer handhabbaren, mit mindestens zwei Befestigungsmitteln (3) im Wesentlichen unter Schwerkraftwirkung demontierbaren Gegenstand (2), dadurch gekennzeichnet, dass – mindestens eines der Befestigungsmittel (3) des Gegenstandes (2) gelöst und aus seiner Befestigungsöffnung im Gegenstand (2) entfernt wird, – anstelle des entfernten Befestigungsmittels (3) mindestens eine mit einem dem Befestigungsmittel entsprechenden Befestigungselement versehene Positioniervorrichtung (5) in eine im Gegenstand (2) vorgesehene Befestigungsöffnung einsetzbar ist, – anschließend das bzw. die weiteren Befestigungsmittel (3) des Gegenstandes (2) gelöst werden, und – der Gegenstand (2) aus seiner in einer Aufnahme (1) fixierten Position über die Positioniervorrichtung (5) soweit absenkbar ist, dass er aus der Aufnahme (1) entfernbar ist.
Verfahren zum Montieren eines schweren und/oder schwer handhabbaren, mit mindestens zwei Befestigungsmitteln (3) gegen die Schwerkraftwirkung in eine Aufnahme (1) montierbaren Gegenstand (2), dadurch gekennzeichnet, dass – der Gegenstand (2) gegenüber seiner Aufnahme (1) über mindestens eine mit einem Befestigungselement versehene, in eine Befestigungsöffnung des Gegenstandes (2) anstelle des Befestigungsmittels (3) einsetzbare Positionierungsvorrichtung (5) positioniert wird und – gegen die Schwerkraftwirkung in seine Befestigungsposition in der Aufnahme (1) angehoben und – mittels des/der weiteren Befestigungsmittel (3) fixiert wird und anschließend – die Positionierungsvorrichtung (5) entfernt und an ihrer Stelle das/die weiteren Befestigungsmittel (3) anbringbar sind.
Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniervorrichtung (5) mindestens ein Abstandselement (6; 7) zur Positionierung des Gegenstandes (2) in unterschiedlichem Abstand zur Position des Gegenstandes (2) in der Aufnahme (1) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandselement (6; 7) ein auf die Positioniervorrichtung (5) in mindestens zwei Positionen über Längs- und/oder Querschlitze (7.1; 7.2) aufsetzbares Distanzstück ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungsmittel (3) eine Schraube ist und das Befestigungselement des Befestigungsmittels (3) und der Positioniervorrichtung (5) ein Schraubgewinde ist.
Verfahren und Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenstand (2) eine Batterie eines Hybrid- oder Elektro-Fahrzeugs ist.
Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenstand (2) in eine Aufnahme (1) am Unterboden eines Hybrid- oder Elektro-Fahrzeugs einsetzbar ist.