DE102014213615A1

DE102014213615A1 - Mounting system for the mechanical attachment of a vehicle battery to a vehicle body of a vehicle

Info

Publication number: DE102014213615A1
Application number: DE102014213615.6A
Authority: DE
Inventors: Armin Schuelke; Anton Paweletz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-07-14
Filing date: 2014-07-14
Publication date: 2016-01-14

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Befestigungssystem für die mechanische Befestigung einer Fahrzeugbatterie mit einer Fahrzeugkarosserie eines Fahrzeugs, umfassend eine batterieseitige Führungsvorrichtung, welche mechanisch fest mit der Fahrzeugbatterie verbindbar ist, eine karosserieseitige Führungsvorrichtung, welche mechanisch fest mit der Fahrzeugkarosserie verbindbar ist, und welche mechanisch reibschlüssig mit der batterieseitige Führungsvorrichtung gekoppelt ist, ein elektrisch ansteuerbares Aktuatorsystem mit mindestens einem elektrisch ansteuerbaren Aktor, welcher zwischen der batterieseitigen Führungsvorrichtung und der karosserieseitigen Führungsvorrichtung zur Vermittlung der reibschlüssigen Kopplung angeordnet ist, mindestens eine Steuerspule, welche in der Nähe des mindestens einen elektrisch ansteuerbaren Aktors angeordnet ist, und eine Steuervorrichtung, welche dazu ausgelegt ist, die Höhe eines Steuerstroms durch die mindestens eine Steuerspule einzustellen, so dass um die Steuerspule ein Magnetfeld erzeugt wird, welches die geometrische Ausdehnung des elektrisch ansteuerbaren Aktors steuert.The invention relates to a fastening system for the mechanical attachment of a vehicle battery to a vehicle body of a vehicle, comprising a battery-side guide device which is mechanically fixed to the vehicle battery, a body-side guide device which is mechanically fixed to the vehicle body connected, and which mechanically frictionally engaged with the battery-side guide device is coupled, an electrically controllable actuator system with at least one electrically controllable actuator, which is arranged between the battery-side guide device and the body-side guide device for mediating the frictional coupling, at least one control coil, which is arranged in the vicinity of the at least one electrically controllable actuator, and a control device configured to adjust the magnitude of a control current through the at least one control coil so that a magnetic field is generated around the control coil, which controls the geometric extent of the electrically controllable actuator.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung betrifft ein Befestigungssystem für die mechanische Befestigung einer Fahrzeugbatterie mit einer Fahrzeugkarosserie eines Fahrzeugs, insbesondere einer Traktionsbatterie in einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug wie einem Elektroauto oder einer Hybridauto.The invention relates to a fastening system for the mechanical fastening of a vehicle battery to a vehicle body of a vehicle, in particular a traction battery in an electrically driven vehicle such as an electric car or a hybrid car.

Stand der TechnikState of the art

Elektrofahrzeuge und Hybridfahrzeuge weisen Traktionsbatterien auf, die die notwendige elektrische Energie zum Antrieb des Fahrzeugs speichern. Derartige Traktionsbatterien haben eine hohe Speicherkapazität zur Gewährleistung einer hohen Reichweite für die Fahrzeuge, so dass die Masse der Traktionsbatterien mehrere hundert Kilogramm aufweisen kann. Insbesondere im Falle einer Fahrzeugkollision oder eines Aufpralls des Fahrzeugs kann es zu hohen Verzögerungen kommen, die aufgrund der hohen Masse der Traktionsbatterien dann eine starke Schubkraft auf die Fahrzeugkarosserie ausüben.Electric vehicles and hybrid vehicles have traction batteries that store the necessary electrical energy to drive the vehicle. Such traction batteries have a high storage capacity to ensure a high range for the vehicles, so that the mass of the traction batteries can have several hundred kilograms. In particular, in the event of a vehicle collision or an impact of the vehicle, it can lead to high delays, which then exert a strong pushing force on the vehicle body due to the high mass of the traction batteries.

Die Art der Befestigung der Traktionsbatterie an der Fahrzeugkarosserie spielt daher eine entscheidende Rolle beim Stabilitätsverhalten des Fahrzeugs im Falle einer Kollision. Während einer Kollision – oder im allgemeinen während eines ungewöhnlichen Verzögerungsvorgangs wie etwa einer Notbremsung – werden alle massebehafteten Objekte des Fahrzeugs bzw. im Inneren des Fahrzeugs wie etwa Insassen oder Gepäck einer impulsartigen Beschleunigung ausgesetzt, die eine umso größere Beschleunigungskraft bedingt, je höher die Masse des verzögerten Objekts ist. Entscheidend für den zeitlichen Verlauf der Beschleunigung des Gesamtsystems Fahrzeug sind daher die Zeitverläufe der Beschleunigung der einzelnen Objekte, ihr jeweiliger Massebeitrag, ihre Kinematik und der energetische Anteil an der Gesamtbilanz der kinetischen Energie.The manner of attaching the traction battery to the vehicle body therefore plays a crucial role in the stability behavior of the vehicle in the event of a collision. During a collision - or in general during an unusual deceleration process such as emergency braking - all mass objects of the vehicle or inside the vehicle such as passengers or luggage are subjected to a pulse-like acceleration, which causes a greater acceleration force, the higher the mass of delayed object is. Decisive for the temporal course of the acceleration of the total vehicle system are therefore the time courses of the acceleration of the individual objects, their respective mass contribution, their kinematics and the energetic part of the total balance of the kinetic energy.

Um bei einer Fahrzeugkollision den zeitlichen Verlauf der Beschleunigung des Gesamtsystems günstig zu beeinflussen, sind Verbindungssysteme zwischen Fahrzeugbatterie und Fahrzeugkarosserie bekannt, die die Batterie inklusive ihrer Trägerkonstruktion temporär und kontrolliert von der Fahrzeugkarosserie mechanisch abzukoppeln. Durch die Abkopplung wird erreicht, dass die Batteriemasse während der Fahrzeugkollision eine eigene Bewegungstrajektorie durchläuft, und dadurch die Beschleunigungskräfte auf die Batterie günstiger gestaltet werden.In order to favorably influence the time course of the acceleration of the overall system in a vehicle collision, connection systems between the vehicle battery and the vehicle body are known, which mechanically and temporarily disconnect the battery including its support structure from the vehicle body in a controlled manner. The decoupling ensures that the battery mass undergoes its own movement trajectory during the vehicle collision, and thus the acceleration forces on the battery are made more favorable.

Die Druckschrift EP 0 559 176 A1 offenbart ein System mit einem Batterieträger, welcher bei einem Frontalaufprall in Fahrzeuglängsachse verschoben wird und gleichzeitig Energieaufnahmemittel kinetische Energie der Batterie auf die Fahrzeugkarosserie übertragen.The publication EP 0 559 176 A1 discloses a system with a battery carrier which is displaced in a frontal impact in the vehicle longitudinal axis and at the same time transmit energy absorbing means kinetic energy of the battery to the vehicle body.

Die Druckschrift DE 197 38 620 C1 offenbart ein Batterierückhaltesystem für Fahrzeugbatterien, bei dem seitliche Führungselemente eine Bewegung der Fahrzeugbatterie bei einem Aufprall zumindest teilweise zulassen.The publication DE 197 38 620 C1 discloses a battery backup system for vehicle batteries in which lateral guide elements at least partially permit movement of the vehicle battery in an impact.

Die Druckschrift DE 10 2004 023 754 A1 offenbart ein Batteriebefestigungssystem für die Batterie eines Kraftfahrzeugs, mit einem Batterieträger, der innerhalb einer Kabine des Kraftfahrzeugs am Boden befestigt ist, und einem Bewegungskonverter zum Verlagern des Batterieträgers als Reaktion auf einen durch eine Kollision hervorgerufenen Aufprall auf die Kabine und eine anschließende axiale Deformation des Bodens der Kabine.The publication DE 10 2004 023 754 A1 discloses a battery mounting system for the battery of a motor vehicle, comprising a battery tray secured to a floor within a cabin of the motor vehicle, and a motion converter for displacing the battery tray in response to a collision with the cabin and subsequent axial deformation of the floor the cabin.

Die Druckschrift DE 10 2013 220 139 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Sichern einer Batterie in einem Elektrofahrzeug, welche einen Batterierahmen bzw. -gehäuse zum Unterbringen einer Fahrzeugbatterie umfasst. Dabei kann eine ausgesparte Schale bzw. ein ausgespartes Fach vorgesehen werden, das zum Aufnehmen des Batteriegehäuses, das die Fahrzeugbatterie unterbringt, ausgelegt ist.The publication DE 10 2013 220 139 A1 discloses an apparatus for securing a battery in an electric vehicle that includes a battery frame for housing a vehicle battery. In this case, a recessed shell or a recessed compartment can be provided, which is designed to receive the battery case, which accommodates the vehicle battery.

Die Druckschrift DE 10 2008 059 680 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Halterung einer Batterie in einem Kraftfahrzeug mit einem Aufnahmeelement zur Aufnahme einer Batterie, einem Bügelelement, welches das Aufnahmeelement und/oder die zu halternde Batterie zumindest teilweise umschließt, und einem Fixierelement, welches an dem Bügelelement befestigbar ist, wobei die Batterie mittels des Fixierelementes innerhalb des Aufnahmeelementes fixiert wird.The publication DE 10 2008 059 680 A1 discloses a device for mounting a battery in a motor vehicle with a receiving element for receiving a battery, a bracket member which at least partially surrounds the receiving element and / or the battery to be held, and a fixing element which can be fastened to the bracket element, wherein the battery the fixing element is fixed within the receiving element.

Die Druckschrift DE 10 2012 012 060 A1 offenbart beispielsweise ein Deformationselement zur Absorption der bei einem Crash zweier Kollisionspartner auftretenden kinetischen Schadenergie durch Verformung infolge Krafteinwirkung, wobei das Deformationselement einen Verformungswiderstand besitzt, der an die Intensität des Crashs anpassbar ist, und das Deformationselement mit mindestens einem Aktuator mechanisch gekoppelt ist, durch dessen Aktivierung eine Vorverformung auf das Deformationselement aufbringbar ist.The publication DE 10 2012 012 060 A1 discloses, for example, a deformation element for absorbing the kinetic damage energy occurring in a crash of two collision partners by deformation due to force, wherein the deformation element has a deformation resistance which is adaptable to the intensity of the crash, and the deformation element is mechanically coupled to at least one actuator, by its activation a pre-deformation can be applied to the deformation element.

In allen vorstehend genannten Ansätzen im Stand der Technik kann jedoch die tatsächliche Verzögerung der Fahrzeugbatterie im Verlauf des Abbremsvorgangs des Fahrzeugs bei einem Aufprall nicht aktiv beeinflusst werden. Es besteht daher ein Bedarf an flexiblen Lösungen für die Sicherung einer Fahrzeugbatterie gegenüber der Fahrzeugkarosserie im Falle eines Aufpralls, die es erlauben, während einer Fahrzeugkollision auf den zeitlichen Verzögerungsverlauf der Fahrzeugbatterie aktiv Einfluss zu nehmen.However, in all of the above prior art approaches, the actual deceleration of the vehicle battery may not be actively affected in the course of the vehicle's deceleration event upon impact. There is therefore a need for flexible solutions for securing a vehicle battery to the vehicle body in the event of an impact, which allow to actively influence the time delay curve of the vehicle battery during a vehicle collision.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die vorliegende Erfindung schafft daher gemäß einem ersten Aspekt ein Befestigungssystem für die mechanische Befestigung einer Fahrzeugbatterie mit einer Fahrzeugkarosserie eines Fahrzeugs, umfassend eine batterieseitige Führungsvorrichtung, welche mechanisch fest mit der Fahrzeugbatterie verbindbar ist, eine karosserieseitige Führungsvorrichtung, welche mechanisch fest mit der Fahrzeugkarosserie verbindbar ist, und welche mechanisch reibschlüssig mit der batterieseitigen Führungsvorrichtung gekoppelt ist, ein elektrisch ansteuerbares Aktuatorsystem mit mindestens einem elektrisch ansteuerbaren Aktor, welcher zwischen der batterieseitigen Führungsvorrichtung und der karosserieseitigen Führungsvorrichtung zur Vermittlung der reibschlüssigen Kopplung angeordnet ist, mindestens eine Steuerspule, welche in der Nähe des mindestens einen elektrisch ansteuerbaren Aktors angeordnet ist, und eine Steuervorrichtung, welche dazu ausgelegt ist, die Höhe eines Steuerstroms durch die mindestens eine Steuerspule einzustellen, so dass um die Steuerspule ein Magnetfeld erzeugt wird, welches die geometrische Ausdehnung des elektrisch ansteuerbaren Aktors steuert.The present invention therefore according to a first aspect provides a fastening system for the mechanical fastening of a vehicle battery to a vehicle body of a vehicle, comprising a battery-side guide device, which is mechanically fixedly connected to the vehicle battery, a body-side guide device, which is mechanically fixed to the vehicle body, and which is mechanically frictionally coupled to the battery-side guide device, an electrically controllable actuator with at least one electrically controllable actuator, which is arranged between the battery-side guide device and the body-side guide device for conveying the frictional coupling, at least one control coil, which in the vicinity of at least one electrically controllable actuator is arranged, and a control device which is adapted to the height of a control current through the min At least set a control coil, so that a magnetic field is generated around the control coil, which controls the geometric extent of the electrically controllable actuator.

Gemäß einem zweiten Aspekt schafft die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug mit einer Fahrzeugbatterie, einer Fahrzeugkarosserie und einem Befestigungssystem gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, wobei die batterieseitige Führungsvorrichtung mechanisch fest mit der Fahrzeugbatterie verbunden ist, und wobei die karosserieseitige Führungsvorrichtung mechanisch fest mit der Fahrzeugkarosserie verbunden ist.According to a second aspect, the present invention provides a vehicle with a vehicle battery, a vehicle body and a fastening system according to the first aspect of the invention, wherein the battery-side guide device is mechanically fixedly connected to the vehicle battery, and wherein the body-side guide device is mechanically fixedly connected to the vehicle body ,

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Eine Idee der vorliegenden Erfindung ist es, den zeitlichen Verlauf der Beschleunigung einer Fahrzeugbatterie gegenüber der Fahrzeugkarosserie des die Fahrzeugbatterie beinhaltenden Fahrzeugs aktiv durch ein elektrisch betriebenes Aktuatorsystem zu beeinflussen. Durch das elektrisch betriebene Aktuatorsystem kann der Grad einer temporären mechanischen Entkopplung der Fahrzeugbatterie gegenüber der Fahrzeugkarosserie während eines Aufpralls des Fahrzeugs gesteuert werden. Dies erfolgt mittels einer Einstellung der mechanischen Reibung der Fahrzeugbatterie gegenüber ihrem Führungs- bzw. Befestigungssystem mit der Fahrzeugkarosserie über elektrische Ansteuersignale.One idea of the present invention is to actively influence the time profile of the acceleration of a vehicle battery relative to the vehicle body of the vehicle battery-containing vehicle by means of an electrically operated actuator system. By the electrically operated actuator system, the degree of temporary mechanical decoupling of the vehicle battery from the vehicle body during a collision of the vehicle can be controlled. This is done by means of an adjustment of the mechanical friction of the vehicle battery with respect to its guiding or fastening system with the vehicle body via electrical control signals.

Durch das erfindungsgemäße Befestigungssystem kann die Sicherheit der Insassen des Fahrzeugs sowie der Schutz der Traktionsbatterie in günstigem Maße erhöht werden. Durch das schnell reagierende, einstellbare und regelbare elektrisch betriebene Aktuatorsystem kann die Beschleunigung der Traktionsbatterie während einer Fahrzeugkollision optimal geregelt werden.By the fastening system according to the invention, the safety of the occupants of the vehicle and the protection of the traction battery can be increased to a reasonable extent. Due to the fast reacting, adjustable and adjustable electrically operated actuator system, the acceleration of the traction battery can be optimally controlled during a vehicle collision.

Dazu werden für das elektrisch betriebene Aktuatorsystem elektromagnetisch gesteuerte Aktoren auf der Basis von magnetostriktiven Materialien oder Formgedächtnislegierungen eingesetzt, deren geometrische Ausdehnung über die Stärke eines über den Aktoren anliegenden Magnetfelds gesteuert werden kann. Die Dauer und Intensität des über den Aktoren anliegenden Magnetfelds kann über eine zentrale Steuereinrichtung berechnet werden, die hierfür von Beschleunigungssensoren des Fahrzeugs und/oder der Fahrzeugbatterie ermittelte Momentanwerte der Beschleunigung heranziehen kann. Zur Kompensation von temperaturabhängigen Änderungen der Geometrie und von Reibfaktoren kann eine aktuelle Temperatur der relevanten Reibflächen aus einer Messung oder aus einem in der Steuerung integrierten thermischen Modell in der zentralen Steuereinrichtung berücksichtigt werden.For this purpose, electromagnetically controlled actuators based on magnetostrictive materials or shape memory alloys are used for the electrically operated actuator system, the geometrical extent of which can be controlled by the strength of a magnetic field applied across the actuators. The duration and intensity of the magnetic field applied across the actuators can be calculated via a central control device, which can use the instantaneous acceleration values determined for this purpose by acceleration sensors of the vehicle and / or the vehicle battery. To compensate for temperature-dependent changes in geometry and friction factors, a current temperature of the relevant friction surfaces from a measurement or from a thermal model integrated in the control can be taken into account in the central control device.

Dadurch dass die Aktoren in geeigneter Weise zwischen Führungs- bzw. Lagerungselemente des Befestigungssystems der Fahrzeugbatterie mit der Fahrzeugkarosserie montiert sind, führt die temporär steuerbare Änderung der geometrischen Ausdehnung der Aktoren zu einer temporär steuerbaren Änderung des Reibungskoeffizienten der Reibungskraft zwischen den jeweiligen Führungs- bzw. Lagerungselementen. Dies wiederum bedingt eine temporär steuerbare Änderung des mechanischen Kopplungsgrades der Fahrzeugbatterie mit der Fahrzeugkarosserie.The fact that the actuators are mounted in a suitable manner between guide or bearing elements of the fastening system of the vehicle battery to the vehicle body, the temporarily controllable change in the geometric extent of the actuators leads to a temporarily controllable change in the friction coefficient of the friction force between the respective guide or storage elements , This in turn requires a temporarily controllable change of the mechanical coupling degree of the vehicle battery with the vehicle body.

Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Befestigungssystems können die batterieseitige Führungsvorrichtung mindestens eine erste Führungsplatte und die karosserieseitige Führungsvorrichtung mindestens eine zweite, mit der mindestens einen ersten Führungsplatte planparallel verzahnte Führungsplatte aufweisen.According to one embodiment of the fastening system according to the invention, the battery-side guide device can have at least one first guide plate and the body-side guide device at least one second, with the at least one first guide plate plane-parallel toothed guide plate.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Befestigungssystems kann der elektrisch ansteuerbare Aktor eine Aktorplatte aufweisen, welche zwischen der mindestens einen ersten Führungsplatte und der mindestens einen zweiten Führungsplatte angeordnet ist und deren Dicke in Abhängigkeit von dem um die Steuerspule erzeugten Magnetfeld variierbar ist.According to a further embodiment of the fastening system according to the invention, the electrically controllable actuator may have an actuator plate, which is arranged between the at least one first guide plate and the at least one second guide plate and whose thickness is variable in dependence on the magnetic field generated by the control coil.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Befestigungssystems kann der elektrisch ansteuerbare Aktor eine magnetorheologische Flüssigkeit aufweisen.According to a further embodiment of the fastening system according to the invention, the electrically controllable actuator can have a magnetorheological fluid.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Befestigungssystems können die batterieseitige Führungsvorrichtung eine erste Führungsplatte und die karosserieseitige Führungsvorrichtung eine zweite, auf der ersten Führungsplatte planparallel aufliegende Führungsplatte aufweisen. According to an alternative embodiment of the fastening system according to the invention, the battery-side guide device, a first guide plate and the body-side guide device may have a second, on the first guide plate plane-parallel resting guide plate.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Befestigungssystems können die erste Führungsplatte und die zweite Führungsplatte an ihren Berührungsflächen jeweils mindestens einen in fluidischer Verbindung miteinander stehenden Hohlraum aufweisen, und der elektrisch ansteuerbare Aktor kann eine magnetorheologische Flüssigkeit aufweisen, mit welcher die Hohlräumen befüllt sind.According to a further embodiment of the fastening system according to the invention, the first guide plate and the second guide plate each have at least one in fluid communication with each other at their contact surfaces cavity, and the electrically controllable actuator may comprise a magnetorheological fluid, with which the cavities are filled.

Gemäß einer weiteren alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Befestigungssystems können die batterieseitige Führungsvorrichtung einen Führungszylinder und die karosserieseitige Führungsvorrichtung einen den Führungszylinder im Inneren koaxial aufnehmenden Hohlzylinder aufweisen.According to a further alternative embodiment of the fastening system according to the invention, the battery-side guide device can have a guide cylinder and the body-side guide device has a hollow cylinder which accommodates the guide cylinder in the interior in a coaxial manner.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Befestigungssystems kann der elektrisch ansteuerbare Aktor eine Aktorplatte aufweisen, welche um die Mantelfläche des Führungszylinders herum angeordnet ist, und deren Dicke in Abhängigkeit von dem um die Steuerspule erzeugten Magnetfeld variierbar ist.According to a further embodiment of the fastening system according to the invention, the electrically controllable actuator may have an actuator plate, which is arranged around the lateral surface of the guide cylinder, and whose thickness is variable in dependence on the magnetic field generated by the control coil.

Gemäß weiteren Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Befestigungssystems kann die Aktorplatte jeweils aus einer Formgedächtnislegierung bestehen.According to further embodiments of the fastening system according to the invention, the actuator plate can each consist of a shape memory alloy.

Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.Further features and advantages of embodiments of the invention will become apparent from the following description with reference to the accompanying drawings.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Es zeigen:Show it:

1 eine schematische Darstellung eines Befestigungssystems für die mechanische Befestigung einer Fahrzeugbatterie mit einer Fahrzeugkarosserie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 1 a schematic representation of a fastening system for the mechanical attachment of a vehicle battery to a vehicle body according to an embodiment of the present invention;

2 eine schematische Darstellung eines Befestigungssystems für die mechanische Befestigung einer Fahrzeugbatterie mit einer Fahrzeugkarosserie gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 2 a schematic representation of a fastening system for the mechanical attachment of a vehicle battery with a vehicle body according to another embodiment of the present invention;

3 eine schematische Darstellung eines Befestigungssystems für die mechanische Befestigung einer Fahrzeugbatterie mit einer Fahrzeugkarosserie gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 3 a schematic representation of a fastening system for the mechanical attachment of a vehicle battery with a vehicle body according to another embodiment of the present invention;

4 eine schematische Darstellung von Details eines Befestigungssystems für die mechanische Befestigung einer Fahrzeugbatterie mit einer Fahrzeugkarosserie gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 4 a schematic representation of details of a fastening system for the mechanical attachment of a vehicle battery to a vehicle body according to another embodiment of the present invention;

5 eine schematische Darstellung von Details eines Befestigungssystems für die mechanische Befestigung einer Fahrzeugbatterie mit einer Fahrzeugkarosserie gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 5 a schematic representation of details of a fastening system for the mechanical attachment of a vehicle battery to a vehicle body according to another embodiment of the present invention;

6 eine schematische Darstellung von Details eines Befestigungssystems für die mechanische Befestigung einer Fahrzeugbatterie mit einer Fahrzeugkarosserie gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 6 a schematic representation of details of a fastening system for the mechanical attachment of a vehicle battery to a vehicle body according to another embodiment of the present invention;

7 eine schematische Darstellung von Details eines Befestigungssystems für die mechanische Befestigung einer Fahrzeugbatterie mit einer Fahrzeugkarosserie gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 7 a schematic representation of details of a fastening system for the mechanical attachment of a vehicle battery to a vehicle body according to another embodiment of the present invention;

8 eine schematische Darstellung von Details eines Befestigungssystems für die mechanische Befestigung einer Fahrzeugbatterie mit einer Fahrzeugkarosserie gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und 8th a schematic representation of details of a fastening system for the mechanical attachment of a vehicle battery to a vehicle body according to another embodiment of the present invention; and

9 eine schematische Darstellung von Details eines Befestigungssystems für die mechanische Befestigung einer Fahrzeugbatterie mit einer Fahrzeugkarosserie gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 9 a schematic representation of details of a fastening system for the mechanical attachment of a vehicle battery with a vehicle body according to another embodiment of the present invention.

Gleiche Bezugszeichen bezeichnen im Allgemeinen gleichartige oder gleich wirkende Komponenten. Die in den Figuren gezeigten schematischen Darstellungen sind nur beispielhafter Natur, die aus Gründen der Übersichtlichkeit idealisiert abgebildet sind. Es versteht sich, dass die dargestellten Komponenten lediglich zur Veranschaulichung von Prinzipien und funktionellen Aspekten der vorliegenden Erfindung dienen.Like reference numerals generally designate like or equivalent components. The schematic representations shown in the figures are only exemplary in nature, which are idealized for reasons of clarity. It is understood that the illustrated components are merely illustrative of principles and functional aspects of the present invention.

Ausführliche Beschreibung von Ausführungsformen Detailed description of embodiments

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Befestigungssystems 100 für die mechanische Befestigung einer Fahrzeugbatterie 10 mit einer Fahrzeugkarosserie. Die Fahrzeugbatterie 10 ist hierbei mit einem quaderförmigen Gehäuse 11 dargestellt, wobei die äußere Form des Batteriegehäuses 11 jedoch auch jede andere Gestalt annehmen kann. Die Fahrzeugbatterie 10 weist zudem Polanschlüsse 10a und 10b auf, über welche Batteriekabel unterschiedlicher Polarität zur Entnahme und Einspeisung von elektrischer Energie angebracht werden kann. Die Fahrzeugbatterie 10 kann beispielsweise einen wiederaufladbaren elektrischen Energiespeicher aufweisen, zum Beispiel einen Bleiakkumulator, einen Lithium-Ionen-Akkumulator oder eine Sekundärzelle eines anderen Typs. 1 shows a schematic representation of a fastening system 100 for the mechanical attachment of a vehicle battery 10 with a vehicle body. The vehicle battery 10 is here with a cuboid housing 11 shown, wherein the outer shape of the battery case 11 but can also take any other shape. The vehicle battery 10 also has pole connections 10a and 10b on which battery cables of different polarity for the removal and supply of electrical energy can be attached. The vehicle battery 10 For example, it may comprise a rechargeable electrical energy storage, for example a lead-acid battery, a lithium-ion battery or a secondary cell of another type.

Das Befestigungssystem 100 umfasst dabei ein Kopplungssystem R, welches eine batterieseitige Führungsvorrichtung 20 und eine mit der batterieseitigen Führungsvorrichtung 20 mechanisch gekoppelte karosserieseitige Führungsvorrichtung 30 aufweist. Die karosserieseitige Führungsvorrichtung 30 kann dabei mit der (nicht explizit dargestellten) Fahrzeugkarosserie eines Fahrzeugs verbunden werden. Die batterieseitige Führungsvorrichtung 20 ist in 1 über eine kurzseitige Wand des Gehäuses 11 fest mit der Fahrzeugbatterie 10 verbunden.The fastening system 100 includes a coupling system R, which is a battery-side guide device 20 and one with the battery-side guide device 20 mechanically coupled body-side guide device 30 having. The body-side guide device 30 can be connected to the (not explicitly shown) vehicle body of a vehicle. The battery-side guide device 20 is in 1 over a short-side wall of the housing 11 firmly with the vehicle battery 10 connected.

Die Führungsvorrichtungen 20 und 30 sind dabei derart gekoppelt, dass die batterieseitige Führungsvorrichtung 20 in der karosserieseitigen Führungsvorrichtung 30 aufgenommen wird. Dabei ist die batterieseitige Führungsvorrichtung 20 in der karosserieseitigen Führungsvorrichtung 30 so gelagert, dass die batterieseitige Führungsvorrichtung 20 und damit die Fahrzeugbatterie 10 gegenüber der karosserieseitigen Führungsvorrichtung 30 lediglich eine translatorische Bewegung in Richtung der Kopplungsachse der Führungsvorrichtungen 20 und 30, das heißt in Richtung der Flächennormalen der kurzseitigen Wand des Gehäuses 11, mit der die batterieseitige Führungsvorrichtung 20 verbunden ist, durchführen kann. Dieser Freiheitsgrad der translatorischen Auslenkung der Fahrzeugbatterie 10 ist in 1 mit dem Pfeil v angedeutet.The guiding devices 20 and 30 are coupled in such a way that the battery-side guide device 20 in the body-side guide device 30 is recorded. In this case, the battery-side guide device 20 in the body-side guide device 30 so stored that the battery-side guide device 20 and thus the vehicle battery 10 opposite the body-side guiding device 30 only a translatory movement in the direction of the coupling axis of the guide devices 20 and 30 that is, in the direction of the surface normal of the short-side wall of the housing 11 , with which the battery-side guide device 20 connected, can perform. This degree of freedom of the translational deflection of the vehicle battery 10 is in 1 indicated by the arrow v.

Im Falle einer Fahrzeugkollision des sich in Richtung des Pfeils v bewegenden Fahrzeugs mit der Fahrzeugbatterie 10 wirkt auf die Fahrzeugbatterie 10 eine Beschleunigung entgegen der Richtung des Pfeils v. Dadurch wird die Fahrzeugbatterie 10 in gegenüber der Fahrzeugkarosserie in Richtung des Pfeils v ausgelenkt. Zwischen den Führungsvorrichtungen 20 und 30 herrscht Reibung, die über ein (in 1 nicht explizit dargestelltes) elektrisch betriebenes Aktuatorsystem eingestellt und geregelt werden kann. Dies bedingt, dass bei einer Auslenkung der Fahrzeugbatterie 10 die Geschwindigkeit der Fahrzeugbatterie 10 sukzessive reduziert wird, das heißt, dass kinetische Energie der Fahrzeugbatterie 10 über die Reibung in mechanische und thermische Energie umgesetzt wird.In the event of a vehicle collision of the moving in the direction of arrow v vehicle with the vehicle battery 10 acts on the vehicle battery 10 an acceleration opposite to the direction of the arrow v. This turns the vehicle battery 10 deflected in relation to the vehicle body in the direction of the arrow v. Between the guide devices 20 and 30 there is friction, which over a (in 1 not explicitly shown) electrically operated actuator system can be adjusted and regulated. This requires that at a deflection of the vehicle battery 10 the speed of the vehicle battery 10 is gradually reduced, that is, the kinetic energy of the vehicle battery 10 is converted by the friction into mechanical and thermal energy.

Der Reibungskoeffizient der zwischen den Führungsvorrichtungen 20 und 30 herrschenden Reibung kann dabei über die Ansteuerung des elektrisch betriebenen Aktuatorsystem nach Bedarf eingestellt werden, um auf den zeitlichen Verlauf des Abbremsens der Fahrzeugbatterie 10 aktiv Einfluss zu nehmen.The coefficient of friction between the guide devices 20 and 30 The prevailing friction can be adjusted as needed via the activation of the electrically operated actuator system in order to control the time course of the deceleration of the vehicle battery 10 to actively influence.

2 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Befestigungssystems 200 für die mechanische Befestigung einer Fahrzeugbatterie 10 mit einer Fahrzeugkarosserie. Das Befestigungssystem 200 unterscheidet sich von dem Befestigungssystem 100 der 1 im Wesentlichen darin, dass das Kopplungssystem R eine batterieseitige Führungsvorrichtung 40 und eine mit der batterieseitigen Führungsvorrichtung 40 mechanisch gekoppelte karosserieseitige Führungsvorrichtung 50 aufweist. Anders als in 1 ist die batterieseitige Führungsvorrichtung 40 in 2 über eine längsseitige Wand des Gehäuses 11 fest mit der Fahrzeugbatterie 10 verbunden. 2 shows a schematic representation of another fastening system 200 for the mechanical attachment of a vehicle battery 10 with a vehicle body. The fastening system 200 is different from the fastening system 100 of the 1 essentially in that the coupling system R is a battery-side guide device 40 and one with the battery-side guide device 40 mechanically coupled body-side guide device 50 having. Unlike in 1 is the battery-side guide device 40 in 2 over a longitudinal wall of the housing 11 firmly with the vehicle battery 10 connected.

Die Führungsvorrichtungen 40 und 50 sind in 2 derart gekoppelt, dass die batterieseitige Führungsvorrichtung 40 an der karosserieseitigen Führungsvorrichtung 50 parallel zur Längsseite des Batteriegehäuses 11 anliegt. Neben den Führungsvorrichtungen 40 und 50 können noch weitere (nicht explizit dargestellte) Halterungen vorgesehen sein, die das Gehäuse 11 der Fahrzeugbatterie 10 in Bezug auf die karosserieseitige Führungsvorrichtung 50 haltern. Die batterieseitige Führungsvorrichtung 40 ist mit der karosserieseitigen Führungsvorrichtung 50 so gekoppelt, dass die batterieseitige Führungsvorrichtung 40 und damit die Fahrzeugbatterie 10 gegenüber der karosserieseitigen Führungsvorrichtung 50 lediglich eine translatorische Bewegung entlang der Auflagefläche der Führungsvorrichtungen 40 und 50, das heißt in Richtung der Flächennormalen der kurzseitigen Wand des Gehäuses 11, durchführen kann. Dieser Freiheitsgrad der translatorischen Auslenkung der Fahrzeugbatterie 10 ist in 2 mit dem Pfeil v angedeutet.The guiding devices 40 and 50 are in 2 coupled such that the battery-side guide device 40 on the body-side guide device 50 parallel to the long side of the battery case 11 is applied. In addition to the guide devices 40 and 50 can still further (not explicitly shown) mounts may be provided which the housing 11 the vehicle battery 10 with respect to the body-side guide device 50 holders. The battery-side guide device 40 is with the body-side guide device 50 coupled so that the battery-side guide device 40 and thus the vehicle battery 10 opposite the body-side guiding device 50 only a translational movement along the support surface of the guide devices 40 and 50 that is, in the direction of the surface normal of the short-side wall of the housing 11 , can perform. This degree of freedom of the translational deflection of the vehicle battery 10 is in 2 indicated by the arrow v.

Im Falle einer Fahrzeugkollision des sich in Richtung des Pfeils v bewegenden Fahrzeugs mit der Fahrzeugbatterie 10 wirkt auf die Fahrzeugbatterie 10 der 2 eine Beschleunigung entgegen der Richtung des Pfeils v. Dadurch wird die Fahrzeugbatterie 10 in gegenüber der Fahrzeugkarosserie in Richtung des Pfeils v ausgelenkt. Zwischen den Führungsvorrichtungen 40 und 50 herrscht entlang der Auflagefläche Reibung, die über ein (in 1 nicht explizit dargestelltes) elektrisch betriebenes Aktuatorsystem eingestellt und geregelt werden kann. Dies bedingt, dass bei einer Auslenkung der Fahrzeugbatterie 10 die Geschwindigkeit der Fahrzeugbatterie 10 sukzessive reduziert wird, das heißt, dass kinetische Energie der Fahrzeugbatterie 10 über die Reibung in mechanische und thermische Energie umgesetzt wird.In the event of a vehicle collision of the moving in the direction of arrow v vehicle with the vehicle battery 10 acts on the vehicle battery 10 of the 2 an acceleration opposite to the direction of the arrow v. This turns the vehicle battery 10 deflected in relation to the vehicle body in the direction of the arrow v. Between the guide devices 40 and 50 prevails along the bearing surface friction, which over a (in 1 not explicitly shown) electrically operated Actuator system can be adjusted and regulated. This requires that at a deflection of the vehicle battery 10 the speed of the vehicle battery 10 is gradually reduced, that is, the kinetic energy of the vehicle battery 10 is converted by the friction into mechanical and thermal energy.

Der Reibungskoeffizient der zwischen den Führungsvorrichtungen 40 und 50 herrschenden Reibung kann dabei über die Ansteuerung des elektrisch betriebenen Aktuatorsystem nach Bedarf eingestellt werden, um auf den zeitlichen Verlauf des Abbremsens der Fahrzeugbatterie 10 aktiv Einfluss zu nehmen.The coefficient of friction between the guide devices 40 and 50 The prevailing friction can be adjusted as needed via the activation of the electrically operated actuator system in order to control the time course of the deceleration of the vehicle battery 10 to actively influence.

3 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Befestigungssystems 300 für die mechanische Befestigung einer Fahrzeugbatterie 10 mit einer Fahrzeugkarosserie. Das Befestigungssystem 300 unterscheidet sich von dem Befestigungssystem 100 der 1 im Wesentlichen darin, dass das Kopplungssystem R eine batterieseitige Führungsvorrichtung 60 und eine mit der batterieseitigen Führungsvorrichtung 60 mechanisch gekoppelte karosserieseitige Führungsvorrichtung 70 aufweist. Die Führungsvorrichtung 60 ist dabei ein innerer Zylinder, welcher in der als Hohlzylinder ausgeführten karosserieseitigen Führungsvorrichtung 70 aufgenommen ist. Die Mantelfläche des Zylinders der batterieseitigen Führungsvorrichtung 60 ist dabei mit der Mantelfläche des Zylinders der karosserieseitigen Führungsvorrichtung 70 in reibschlüssigem Kontakt und kann teleskopartig entlang der gemeinsamen Zylinderrotationsachse der Führungsvorrichtungen 60 und 70 gegenüber der karosserieseitigen Führungsvorrichtung 70 ausgelenkt werden. 3 shows a schematic representation of another fastening system 300 for the mechanical attachment of a vehicle battery 10 with a vehicle body. The fastening system 300 is different from the fastening system 100 of the 1 essentially in that the coupling system R is a battery-side guide device 60 and one with the battery-side guide device 60 mechanically coupled body-side guide device 70 having. The guiding device 60 is an inner cylinder, which in the executed as a hollow cylinder body-side guide device 70 is included. The lateral surface of the cylinder of the battery-side guide device 60 is with the lateral surface of the cylinder of the body-side guide device 70 in frictional contact and can telescope along the common cylinder axis of rotation of the guide devices 60 and 70 opposite the body-side guiding device 70 be deflected.

4 zeigt eine schematische Darstellung von Details des Befestigungssystems 100 in 1, insbesondere des Kopplungssystems R. Die batterieseitige Führungsvorrichtung 20 weist hierbei mit dem Gehäuse 11 der Fahrzeugbatterie 10 fest verbundene Führungsplatten 21 auf, die in regelmäßigen Abständen planparallel zueinander angeordnet sind. Die Anzahl der Führungsplatten 21 ist in 4 beispielhaft mit drei dargestellt, wobei jedoch jede andere Anzahl von Führungsplatten 21 ebenfalls möglich ist. Die karosserieseitige Führungsvorrichtung 30 weist mit der Fahrzeugkarosserie K fest verbundene Führungsplatten 31 auf, die ebenfalls in regelmäßigen Abständen planparallel zueinander angeordnet sind. Die Führungsplatten 31 sind dabei zu den Führungsplatten 21 versetzt an der Fahrzeugkarosserie K angebracht, so dass die Führungsvorrichtungen 20 und 30 über die Verzahnung der Führungsplatten 21 und 31 miteinander reibschlüssig gekoppelt sind. Insbesondere kommen dabei die Plattenflächen der Führungsplatten 31 mit entsprechenden Plattenflächen der Führungsplatten 21 in Reibkontakt. 4 shows a schematic representation of details of the fastening system 100 in 1 , in particular the coupling system R. The battery-side guide device 20 points in this case with the housing 11 the vehicle battery 10 firmly connected guide plates 21 on, which are arranged at regular intervals plane-parallel to each other. The number of guide plates 21 is in 4 exemplified by three, but with any other number of guide plates 21 is also possible. The body-side guide device 30 has with the vehicle body K firmly connected guide plates 31 on, which are also arranged at regular intervals plane-parallel to each other. The guide plates 31 are doing the guide plates 21 offset attached to the vehicle body K, so that the guide devices 20 and 30 about the toothing of the guide plates 21 and 31 are frictionally coupled together. In particular, while the plate surfaces of the guide plates come 31 with corresponding plate surfaces of the guide plates 21 in frictional contact.

Auf den unterseitigen Plattenflächen der Führungsplatten 31 sind jeweils elektrisch ansteuerbare Aktorplatten 32 aufgebracht. Die elektrisch ansteuerbaren Aktorplatten 32 können beispielsweise aus einer Formgedächtnislegierung (englisch: „magnetic shape memory alloy“, MSMA) wie etwa NiMnGa (Nickel-Mangan-Gallium) oder FePd (Eisen-Palladium) oder aus einer magnetostriktiven Legierung wie etwa NiTi (Nickel-Titan, Nitinol), NiTiCu (Nickel-Titan-Kupfer), CuZn (Kupfer-Zink), CuZnAl (Kupfer-Zink-Aluminium), CuAlNi (Kupfer-Aluminium-Nickel), FeNiAl (Eisen-Nickel-Aluminium), FeMnSi (Eisen-Mangan-Silizium) oder ZnAuCu (Zink-Gold-Kupfer) bestehen. Derartig hergestellte Aktorplatten 32 verändern ihre geometrische Ausdehnung unter dem Einfluss eines Magnetfeldes, beispielsweise durch einen magnetfeldinduzierten Formgedächtniseffekt.On the underside plate surfaces of the guide plates 31 are each electrically controllable actuator plates 32 applied. The electrically controllable actuator plates 32 for example, from a shape memory alloy (MSMA) such as NiMnGa (nickel-manganese-gallium) or FePd (iron-palladium) or from a magnetostrictive alloy such as NiTi (nickel-titanium, nitinol), NiTiCu (nickel-titanium-copper), CuZn (copper-zinc), CuZnAl (copper-zinc-aluminum), CuAlNi (copper-aluminum-nickel), FeNiAl (iron-nickel-aluminum), FeMnSi (iron-manganese-silicon ) or ZnAuCu (zinc-gold-copper). Such produced actuator plates 32 change their geometric extent under the influence of a magnetic field, for example by a magnetic field-induced shape memory effect.

Das Kopplungssystem R weist daher weiterhin eine Steuereinrichtung C auf, welche über Steuerspulen oder Solenoide S ein Magnetfeld im Umfeld der Aktorplatten 32 erzeugen können. Bei einem Steuerstrom von 0 Ampere durch die Steuerspulen oder Solenoide S ist das Magnetfeld nicht vorhanden. Bei nicht vorhandenem Magnetfeld entspricht die Dicke der Aktorplatten 32 der Ausgangsdicke, das heißt, die Aktorplatten 32 befinden sich in nicht ausgedehntem Zustand. Bei einem Steuerstrom von mehr als 0 Ampere jedoch wird ein Magnetfeld variabler Größe erzeugt, welches die Aktorplatten 32 zur Ausdehnung in Dickenrichtung bringt. Dadurch wird die Anpresskraft der Führungsplatten 21 und 31 aufeinander erhöht, wodurch wiederum der Reibungskoeffizient zwischen den Führungsplatten 21 und 31 steigt. Die Reibung zwischen den Führungsplatten 21 und 31 kann daher selektiv und direkt über die Wahl der Höhe des Steuerstroms durch die Steuerspulen S beeinflusst werden.The coupling system R therefore furthermore has a control device C, which via control coils or solenoids S a magnetic field in the vicinity of the actuator plates 32 can generate. At a control current of 0 amperes through the control coils or solenoids S, the magnetic field is absent. If there is no magnetic field, the thickness of the actuator plates is the same 32 the initial thickness, that is, the actuator plates 32 are in an undeveloped state. However, at a control current greater than 0 amps, a variable size magnetic field is generated which is the actuator plates 32 for expansion in the thickness direction brings. As a result, the contact pressure of the guide plates 21 and 31 increases, which in turn increases the coefficient of friction between the guide plates 21 and 31 increases. The friction between the guide plates 21 and 31 Therefore, it can be selectively and directly influenced by the choice of the magnitude of the control current through the control coils S.

Durch einen gesteuerten Eingriff mit dem Steuerstrom durch die Steuerspulen S kann die Steuereinrichtung in Abhängigkeit von Momentanwerten der Beschleunigung der Fahrzeugbatterie 10 die Dicke der Aktorplatten 32 ändern und den zeitlichen Abbremsverlauf der Fahrzeugbatterie 10 über die Führungsvorrichtungen 20 und 30 aktiv beeinflussen. Die Führungsplatte 31 kann dabei beispielsweise eine Platte aus ferromagnetischem Material sein. Die Führungsplatte 21 hingegen kann beispielsweise eine Platte aus einem nicht ferromagnetischen Material sein.By a controlled engagement with the control current through the control coils S, the control device in dependence on instantaneous values of the acceleration of the vehicle battery 10 the thickness of the actuator plates 32 change and the temporal deceleration of the vehicle battery 10 about the guiding devices 20 and 30 actively influence. The guide plate 31 may be, for example, a plate made of ferromagnetic material. The guide plate 21 whereas, for example, a plate may be made of a non-ferromagnetic material.

Alternativ zu der Ausführung mit einer Aktorplatte 32 kann auch die gesamte Führungsplatte 31 eine Platte aus magnetostriktivem Material oder einer Formgedächtnislegierung sein.Alternatively to the version with an actuator plate 32 can also use the entire guide plate 31 a plate of magnetostrictive material or a shape memory alloy.

5 zeigt eine schematische Darstellung von Details des Befestigungssystems 200 in 2, insbesondere des Kopplungssystems R. Die batterieseitige Führungsvorrichtung 40 weist hierbei eine mit dem Gehäuse 11 der Fahrzeugbatterie 10 fest verbundene Führungsplatte 41 auf. Die Führungsplatte 41 ist auf einer längsseitigen Wand des Gehäuses 11 fest montiert. Die karosserieseitige Führungsvorrichtung 50 weist eine mit der Fahrzeugkarosserie K fest verbundene Führungsplatte 51 auf. Die Führungsplatten 41 und 51 liegen dabei an einer Berührungsfläche aufeinander planparallel auf, so dass die Führungsvorrichtungen 40 und 50 über den Kontakt der Auflageflächen der Führungsplatten 41 und 51 miteinander reibschlüssig gekoppelt sind. 5 shows a schematic representation of details of the fastening system 200 in 2 , in particular the coupling system R. The Battery-side guide device 40 here has one with the housing 11 the vehicle battery 10 firmly connected guide plate 41 on. The guide plate 41 is on a long side wall of the housing 11 firmly mounted. The body-side guide device 50 has a fixed to the vehicle body K guide plate 51 on. The guide plates 41 and 51 lie on a contact surface on each other plane-parallel, so that the guide devices 40 and 50 over the contact of the bearing surfaces of the guide plates 41 and 51 are frictionally coupled together.

Auf der unterseitigen Plattenfläche der Führungsplatte 51 ist eine elektrisch ansteuerbare Aktorplatte 52 aufgebracht. Die elektrisch ansteuerbare Aktorplatte 52 kann beispielsweise aus einer Formgedächtnislegierung (englisch: „magnetic shape memory alloy“, MSMA) wie etwa NiMnGa (Nickel-Mangan-Gallium) oder FePd (Eisen-Palladium) oder aus einer magnetostriktiven Legierung wie etwa NiTi (Nickel-Titan, Nitinol), NiTiCu (Nickel-Titan-Kupfer), CuZn (Kupfer-Zink), CuZnAl (Kupfer-Zink-Aluminium), CuAlNi (Kupfer-Aluminium-Nickel), FeNiAl (Eisen-Nickel-Aluminium), FeMnSi (Eisen-Mangan-Silizium) oder ZnAuCu (Zink-Gold-Kupfer) bestehen. Derartig hergestellte Aktorplatten 52 verändern ihre geometrische Ausdehnung unter dem Einfluss eines Magnetfeldes, beispielsweise durch einen magnetfeldinduzierten Formgedächtniseffekt.On the underside plate surface of the guide plate 51 is an electrically controllable actuator plate 52 applied. The electrically controllable actuator plate 52 can be made, for example, of a shape memory alloy (MSMA) such as NiMnGa (nickel-manganese-gallium) or FePd (iron-palladium) or of a magnetostrictive alloy such as NiTi (nickel-titanium, nitinol), NiTiCu (nickel-titanium-copper), CuZn (copper-zinc), CuZnAl (copper-zinc-aluminum), CuAlNi (copper-aluminum-nickel), FeNiAl (iron-nickel-aluminum), FeMnSi (iron-manganese-silicon ) or ZnAuCu (zinc-gold-copper). Such produced actuator plates 52 change their geometric extent under the influence of a magnetic field, for example by a magnetic field-induced shape memory effect.

Das Kopplungssystem R weist weiterhin eine Steuereinrichtung C auf, welche über Steuerspulen oder Solenoide S ein Magnetfeld im Umfeld der Aktorplatten 52 erzeugen können. Bei einem Steuerstrom von 0 Ampere durch die Steuerspulen oder Solenoide S ist das Magnetfeld nicht vorhanden. Bei nicht vorhandenem Magnetfeld entspricht die Dicke der Aktorplatte 52 der Ausgangsdicke, das heißt, die Aktorplatte 52 befindet sich in nicht ausgedehntem Zustand. Bei einem Steuerstrom von mehr als 0 Ampere jedoch wird ein Magnetfeld variabler Größe erzeugt, welches die Aktorplatte 52 zur Ausdehnung in Dickenrichtung bringt. Dadurch wird die Anpresskraft der Führungsplatten 41 und 51 aufeinander erhöht, wodurch wiederum der Reibungskoeffizient zwischen den Führungsplatten 41 und 51 steigt. Die Reibung zwischen den Führungsplatten 41 und 51 kann daher selektiv und direkt über die Wahl der Höhe des Steuerstroms durch die Steuerspulen S beeinflusst werden.The coupling system R further has a control device C, which via control coils or solenoids S a magnetic field in the vicinity of the actuator plates 52 can generate. At a control current of 0 amperes through the control coils or solenoids S, the magnetic field is absent. If there is no magnetic field, the thickness corresponds to the actuator plate 52 the initial thickness, that is, the actuator plate 52 is in an unexpanded state. At a control current of more than 0 amps, however, a variable size magnetic field is generated, which is the actuator plate 52 for expansion in the thickness direction brings. As a result, the contact pressure of the guide plates 41 and 51 increases, which in turn increases the coefficient of friction between the guide plates 41 and 51 increases. The friction between the guide plates 41 and 51 Therefore, it can be selectively and directly influenced by the choice of the magnitude of the control current through the control coils S.

Es können dabei mehrere Steuerspulen S vorgesehen sein, die einzeln und individuell durch die Steuereinrichtung C mit Steuerstrom versorgt werden können. Die Steuerspulen S können dabei jeweils in Hohlräumen 43 bzw. 53 angeordnet sein, die an den Berührungsflächen der Führungsplatten 41 und 51 jeweils gegenüberliegend in fluidischer Verbindung zueinander stehend ausgebildet sein können. Die Führungsplatte 41 kann dabei beispielsweise eine Platte aus ferromagnetischem Material sein. Die Führungsplatte 41 hingegen kann beispielsweise eine Platte aus einem nicht ferromagnetischen Material sein.It can be provided a plurality of control coils S, which can be individually and individually supplied by the control device C with control current. The control coils S can each be in cavities 43 respectively. 53 be arranged at the contact surfaces of the guide plates 41 and 51 may be formed opposite each other in fluid communication with each other standing. The guide plate 41 may be, for example, a plate made of ferromagnetic material. The guide plate 41 whereas, for example, a plate may be made of a non-ferromagnetic material.

Alternativ zu der Ausführung mit einer Aktorplatte 52 kann auch die gesamte Führungsplatte 41 eine Platte aus magnetostriktivem Material oder einer Formgedächtnislegierung sein.Alternatively to the version with an actuator plate 52 can also use the entire guide plate 41 a plate of magnetostrictive material or a shape memory alloy.

Durch einen gesteuerten Eingriff mit dem Steuerstrom durch die Steuerspulen S kann die Steuereinrichtung in Abhängigkeit von Momentanwerten der Beschleunigung der Fahrzeugbatterie 10 die Dicke der Aktorplatten 32 ändern – insbesondere selektiv in den Bereichen an den Hohlraumgrenzen der Hohlräume 43 und 53 – und den zeitlichen Abbremsverlauf der Fahrzeugbatterie 10 über die Führungsvorrichtungen 40 und 50 aktiv beeinflussen.By a controlled engagement with the control current through the control coils S, the control device in dependence on instantaneous values of the acceleration of the vehicle battery 10 the thickness of the actuator plates 32 change - in particular selectively in the areas at the cavity boundaries of the cavities 43 and 53 - And the temporal deceleration of the vehicle battery 10 about the guiding devices 40 and 50 actively influence.

6 zeigt eine schematische Darstellung von Details des Befestigungssystems 300 in 1, insbesondere des Kopplungssystems R. Die batterieseitige Führungsvorrichtung 60 weist hierbei einen mit dem Gehäuse 11 der Fahrzeugbatterie 10 fest verbundenen inneren Zylinder 61 auf. Die karosserieseitige Führungsvorrichtung 70 weist einen mit der Fahrzeugkarosserie K fest verbundenen Hohlzylinder 71 auf, der koaxial zu dem inneren Zylinder 61 angeordnet ist und der den inneren Zylinder 61 in reibschlüssiger Verbindung, das heißt wie ein Teleskop aufnimmt. Die äußere Mantelfläche des inneren Zylinders 61 steht dabei mit der Innenwand des Hohlzylinders 71 in Reibkontakt. 6 shows a schematic representation of details of the fastening system 300 in 1 , in particular the coupling system R. The battery-side guide device 60 here has one with the housing 11 the vehicle battery 10 firmly connected inner cylinder 61 on. The body-side guide device 70 has a fixed to the vehicle body K hollow cylinder 71 on, coaxial with the inner cylinder 61 is arranged and the inner cylinder 61 in frictional connection, that is like a telescope receives. The outer surface of the inner cylinder 61 stands with the inner wall of the hollow cylinder 71 in frictional contact.

Auf den Mantelfläche des inneren Zylinders 61 ist eine elektrisch ansteuerbare Aktorplatten 72 aufgebracht. Die elektrisch ansteuerbare Aktorplatte 72 kann beispielsweise aus einer Formgedächtnislegierung (englisch: „magnetic shape memory alloy“, MSMA) wie etwa NiMnGa (Nickel-Mangan-Gallium) oder FePd (Eisen-Palladium) oder aus einer magnetostriktiven Legierung wie etwa NiTi (Nickel-Titan, Nitinol), NiTiCu (Nickel-Titan-Kupfer), CuZn (Kupfer-Zink), CuZnAl (Kupfer-Zink-Aluminium), CuAlNi (Kupfer-Aluminium-Nickel), FeNiAl (Eisen-Nickel-Aluminium), FeMnSi (Eisen-Mangan-Silizium) oder ZnAuCu (Zink-Gold-Kupfer) bestehen. Derartig hergestellte Aktorplatten 72 verändern ihre geometrische Ausdehnung unter dem Einfluss eines Magnetfeldes, beispielsweise durch einen magnetfeldinduzierten Formgedächtniseffekt.On the outer surface of the inner cylinder 61 is an electrically controllable actuator plates 72 applied. The electrically controllable actuator plate 72 can be made, for example, of a shape memory alloy (MSMA) such as NiMnGa (nickel-manganese-gallium) or FePd (iron-palladium) or of a magnetostrictive alloy such as NiTi (nickel-titanium, nitinol), NiTiCu (nickel-titanium-copper), CuZn (copper-zinc), CuZnAl (copper-zinc-aluminum), CuAlNi (copper-aluminum-nickel), FeNiAl (iron-nickel-aluminum), FeMnSi (iron-manganese-silicon ) or ZnAuCu (zinc-gold-copper). Such produced actuator plates 72 change their geometric extent under the influence of a magnetic field, for example by a magnetic field-induced shape memory effect.

Das Kopplungssystem R weist daher weiterhin eine Steuereinrichtung C auf, welche über Steuerspulen oder Solenoide S ein Magnetfeld im Umfeld der Aktorplatten 32 erzeugen können. Bei einem Steuerstrom von 0 Ampere durch die Steuerspulen oder Solenoide S ist das Magnetfeld nicht vorhanden. Bei nicht vorhandenem Magnetfeld entspricht die Dicke der Aktorplatte 72 der Ausgangsdicke, das heißt, die Aktorplatte 72 befindet sich in nicht ausgedehntem Zustand. Bei einem Steuerstrom von mehr als 0 Ampere jedoch wird ein Magnetfeld variabler Größe erzeugt, welches die Aktorplatte 72 zur Ausdehnung in Dickenrichtung bringt, das heißt der Durchmesser des inneren Zylinders 61 wird gewissermaßen erhöht. Dadurch wird die Anpresskraft der Zylinder 61 und 71 aufeinander erhöht, wodurch wiederum der Reibungskoeffizient zwischen den Zylindern 61 und 71 steigt. Die Reibung beim teleskopartigen Ausfahren des inneren Zylinders 61 aus dem Hohlzylinder 71 kann daher selektiv und direkt über die Wahl der Höhe des Steuerstroms durch die Steuerspulen S beeinflusst werden.The coupling system R therefore furthermore has a control device C, which via control coils or solenoids S a magnetic field in the vicinity of the actuator plates 32 can generate. At a control current of 0 amperes through the control coils or solenoids S, the magnetic field is absent. If no magnetic field corresponds to the Thickness of the actuator plate 72 the initial thickness, that is, the actuator plate 72 is in an unexpanded state. At a control current of more than 0 amps, however, a variable size magnetic field is generated, which is the actuator plate 72 for expansion in the thickness direction brings, that is, the diameter of the inner cylinder 61 is increased, so to speak. As a result, the contact pressure of the cylinder 61 and 71 increases, which in turn increases the coefficient of friction between the cylinders 61 and 71 increases. The friction during the telescopic extension of the inner cylinder 61 from the hollow cylinder 71 Therefore, it can be selectively and directly influenced by the choice of the magnitude of the control current through the control coils S.

Durch einen gesteuerten Eingriff mit dem Steuerstrom durch die Steuerspulen S kann die Steuereinrichtung in Abhängigkeit von Momentanwerten der Beschleunigung der Fahrzeugbatterie 10 die Dicke der Aktorplatte 72 ändern und den zeitlichen Abbremsverlauf der Fahrzeugbatterie 10 über die Führungsvorrichtungen 60 und 70 aktiv beeinflussen. Der Hohlzylinder 71 kann dabei beispielsweise aus ferromagnetischem Material gefertigt sein. Der innere Zylinder 61 hingegen kann beispielsweise aus einem nicht ferromagnetischen Material gefertigt sein.By a controlled engagement with the control current through the control coils S, the control device in dependence on instantaneous values of the acceleration of the vehicle battery 10 the thickness of the actuator plate 72 change and the temporal deceleration of the vehicle battery 10 about the guiding devices 60 and 70 actively influence. The hollow cylinder 71 can be made for example of ferromagnetic material. The inner cylinder 61 however, for example, may be made of a non-ferromagnetic material.

Alternativ zu der Ausführung mit einer Aktorplatte 72 kann auch der gesamte innere Zylinder 61 aus magnetostriktivem Material oder einer Formgedächtnislegierung bestehen.Alternatively to the version with an actuator plate 72 can also be the entire inner cylinder 61 consist of magnetostrictive material or a shape memory alloy.

In den 7, 8 und 9 sind jeweils Abwandlungen des Kopplungssystems R der 4, 5 bzw. 6 gezeigt. Dabei sind die Aktorplatten durch magnetorheologische Elastomere 54 bzw. 64 oder eine magnetorheologische Flüssigkeit 34 ersetzt. In the 7 . 8th and 9 are each variations of the coupling system R of 4 . 5 respectively. 6 shown. The actuator plates are magnetorheological elastomers 54 respectively. 64 or a magnetorheological fluid 34 replaced.

Magnetorheologische Flüssigkeiten umfassen Suspensionen magnetisch polarisierbarer Partikeln wie etwa Carbonyleisenpartikel, die in einer Trägerflüssigkeit suspendiert sind. Die Partikel magnetorheologischer Flüssigkeiten sind so dimensioniert, dass sich die magnetorheologische Flüssigkeit beim Anlegen eines Magnetfelds graduell verfestigt, das heißt, dass die Viskosität der magnetorheologischen Flüssigkeit in Abhängigkeit vom anliegenden Magnetfeld ansteigt.Magnetorheological fluids include suspensions of magnetically polarizable particles, such as carbonyl iron particles, suspended in a carrier fluid. The particles of magnetorheological fluids are dimensioned so that the magnetorheological fluid gradually solidifies upon application of a magnetic field, that is, that the viscosity of the magnetorheological fluid increases in response to the applied magnetic field.

Magnetorheologische Elastomere umfassen eine magnetisch aktive Partikel, die in einer Elastomermatrix dispergiert sind. Bei diesen Elastomeren können die viskoelastischen oder dynamisch-mechanischen Eigenschaften durch Anlegen eines äußeren Magnetfeldes schnell und reversibel verändert werden.Magnetorheological elastomers comprise a magnetically active particle dispersed in an elastomeric matrix. In these elastomers, the viscoelastic or dynamic mechanical properties can be changed quickly and reversibly by applying an external magnetic field.

Im Falle der magnetorheologische Flüssigkeit 34 in 7 umfasst das Kopplungssystem R einen Behälter G, der die Führungsvorrichtungen 20 und 30 einschließt. In dem Behälter G ist die magnetorheologische Flüssigkeit 34, die wiederum zwischen den Führungsplatten 21 und 31 eingelagert ist und einen reibschlüssigen Kontakt vermittelt. Wenn an die Steuerspule S Steuerstrom durch die Steuereinrichtung C angelegt wird, ändert sich das an der magnetorheologischen Flüssigkeit 34 anliegenden Magnetfeld, so dass deren Viskosität schnell und sprunghaft ansteigt. Der Reibungskoeffizient zwischen den Führungsplatten 21 und 31 wird daher stark erhöht und die Auslenkung der Führungsvorrichtungen 20 und 30 entsprechend des Steuerstroms durch die Steuerspule S gedämpft.In the case of the magnetorheological fluid 34 in 7 The coupling system R comprises a container G containing the guiding devices 20 and 30 includes. In the container G is the magnetorheological fluid 34 , in turn, between the guide plates 21 and 31 is stored and mediates a frictional contact. When control current C is applied to the control coil S by the controller C, the magnetorheological fluid changes 34 applied magnetic field, so that their viscosity increases rapidly and leaps and bounds. The coefficient of friction between the guide plates 21 and 31 is therefore greatly increased and the deflection of the guide devices 20 and 30 attenuated by the control coil S according to the control current.

Die magnetorheologischen Elastomere 54 bis 74 können statt den Aktorplatten in die Hohlräume 43, 53 bzw. 63, 73 eingebracht werden. Dazu können die Hohlräume 43, 53 bzw. 63, 73 fluiddicht abschließen. Bei einem Anlegen eines Magnetfelds im Bereich der Hohlräume 43, 53 bzw. 63, 73 über das Einstellen eines entsprechenden Steuerstroms in den Steuerspulen S verfestigen sich die magnetorheologischen Elastomere 54 bis 74 graduell und erhöhen somit die Reibung zwischen den Führungsplatten 51 und 51 bzw. den Zylindern 61 und 71. Die elektrischen Verbindungen zu den Steuerspulen S können elastisch bzw. Dehnbar ausgestaltet werden, um die Bewegung der Steuerspulen S zusammen mit den Führungsvorrichtungen 41 bis 61 sowie die Aushärtung der magnetorheologischen Elastomere 54 bis 74 nicht zu beeinträchtigen.The magnetorheological elastomers 54 to 74 can place the actuator plates in the cavities 43 . 53 respectively. 63 . 73 be introduced. These can be the cavities 43 . 53 respectively. 63 . 73 complete fluid-tight. When applying a magnetic field in the region of the cavities 43 . 53 respectively. 63 . 73 By setting a corresponding control current in the control coils S, the magnetorheological elastomers solidify 54 to 74 gradually, thus increasing the friction between the guide plates 51 and 51 or the cylinders 61 and 71 , The electrical connections to the control coils S can be made elastic or stretchable to the movement of the control coils S together with the guide devices 41 to 61 and the curing of the magnetorheological elastomers 54 to 74 not to interfere.

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DE 102012012060 A1 [0010]

Claims

Fastening system ( 100 ; 200 ; 300 ) for fixing a vehicle battery ( 10 ) with a vehicle body (K) of a vehicle, comprising: a battery-side guiding device ( 20 ; 40 ; 60 ), which mechanically fixed to the vehicle battery ( 10 ) is connectable; a body-side guiding device ( 30 ; 50 ; 70 ), which mechanically fixed to the vehicle body (K) is connectable, and which mechanically frictionally engaged with the battery-side guide device ( 20 ; 40 ; 60 ) is coupled; an electrically controllable actuator system with at least one electrically controllable actuator ( 32 ; 52 ; 72 ; 34 ; 54 ; 74 ), which between the battery-side guide device ( 20 ; 40 ; 60 ) and the body-side guiding device ( 30 ; 50 ; 70 ) is arranged to mediate the frictional coupling; at least one control coil (S), which in the vicinity of the at least one electrically controllable actuator ( 32 ; 52 ; 72 ; 34 ; 54 ; 74 ) is arranged; and a control device (C) which is designed to adjust the magnitude of a control current through the at least one control coil (S), so that a magnetic field is generated around the control coil (S) which determines the geometric extent of the electrically actuatable actuator (S). 32 ; 52 ; 72 ; 34 ; 54 ; 74 ) controls.

Fastening system ( 100 ) according to claim 1, wherein the battery-side guiding device ( 20 ) at least one first guide plate ( 21 ) and the body-side guiding device ( 30 ) at least one second, with the at least one first guide plate ( 21 ) plane parallel toothed guide plate ( 31 ) having.

Fastening system ( 100 ) according to claim 2, wherein the electrically controllable actuator is an actuator plate ( 32 ), which between the at least one first guide plate ( 21 ) and the at least one second guide plate ( 31 ) is arranged and whose thickness in dependence on the magnetic field generated by the control coil (S) is variable.

Fastening system ( 100 ) according to claim 3, wherein the actuator plate ( 32 ) consists of a shape memory alloy.

Fastening system ( 100 ) according to claim 2, wherein the electrically controllable actuator is a magnetorheological fluid ( 34 ) having.

Fastening system ( 200 ) according to claim 1, wherein the battery-side guiding device ( 40 ) a first guide plate ( 41 ) and the body-side guiding device ( 50 ) a second, on the first guide plate ( 41 ) plane-parallel guide plate ( 51 ) having.

Fastening system ( 200 ) according to claim 6, wherein the electrically controllable actuator is an actuator plate ( 52 ), which between the at least one first guide plate ( 41 ) and the at least one second guide plate ( 51 ) is arranged and whose thickness in dependence on the magnetic field generated by the control coil (S) is variable.

Fastening system ( 200 ) according to claim 7, wherein the actuator plate ( 52 ) consists of a shape memory alloy.

Fastening system ( 200 ) according to claim 6, wherein the first guide plate ( 41 ) and the second guide plate ( 52 ) at their respective contact surfaces at least one fluidically connected cavity ( 43 ; 53 ), and wherein the electrically controllable actuator is a magnetorheological fluid ( 54 ), with which the cavities ( 43 ; 53 ) are filled.

Fastening system ( 300 ) according to claim 1, wherein the battery-side guiding device ( 60 ) a guide cylinder ( 61 ) and the body-side guiding device ( 70 ) a the guide cylinder ( 61 ) inside coaxially receiving hollow cylinder ( 71 ) having.

Fastening system ( 300 ) according to claim 10, wherein the electrically controllable actuator is an actuator plate ( 72 ), which around the lateral surface of the guide cylinder ( 61 ) is arranged around, and whose thickness in dependence on the magnetic field generated by the control coil (S) is variable.

Fastening system ( 300 ) according to claim 11, wherein the actuator plate ( 72 ) consists of a shape memory alloy.

Fastening system ( 300 ) according to claim 10, wherein the guide cylinder ( 61 ) and the hollow cylinder ( 71 ) at their respective contact surfaces at least one fluidically connected cavity ( 63 ; 73 ), and wherein the electrically controllable actuator is a magnetorheological fluid ( 74 ), with which the cavities ( 63 ; 73 ) are filled.

Vehicle, with: a vehicle battery ( 10 ); a vehicle body (K); and a fastening system ( 100 ; 200 ; 300 ) according to one of claims 1 to 13, wherein the battery-side guiding device ( 20 ; 40 ; 60 ) mechanically fixed to the vehicle battery ( 10 ), and the body-side guiding device ( 30 ; 50 ; 70 ) is mechanically firmly connected to the vehicle body (K).