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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kopplung und/oder Anbindung einer Batterie, insbesondere mehrerer Batteriemodule und/oder mehrerer Batteriezellen, an ein elektrisch betreibbares und/oder elektrisch antreibbares Fahrzeug gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.
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Im Stand der Technik sind eine Vielzahl von Vorrichtungen zur Kopplung und/oder Anbindung einer Batterie, insbesondere für eine mechanische oder eine elektrische Anbindung einer Batterie an Fahrzeuge, die elektrisch antreibbar sind und einen Elektromotor aufweisen, bereits bekannt.
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Bei Fahrzeugen, insbesondere bei Elektrofahrzeugen werden die Batterien insbesondere mit Hilfe von Schraubverbindungen am Fahrzeug befestigt. Dies ist sehr montage- und arbeitsaufwendig. Insbesondere ein Ausgleich von Toleranzen ist in Abhängigkeit unterschiedlicher Außentemperaturen manchmal auch durchaus problematisch.
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So wird in der
DE 10 2013 003 918 B3 eine Vorrichtung, von der die Erfindung ausgeht, beschrieben, mit deren Hilfe eine Batterie, insbesondere eine Hochvoltbatterie im Bodenbereich eines Fahrzeugs, das einen Elektromotor aufweist, lösbar anordenbar bzw. befestigbar ist, also entsprechend montiert und demontiert werden kann. Das elektrisch antreibbare Fahrzeug weist zunächst eine stationäre Batterie auf. Zur Erweiterung des Energiespeichers kann eine weitere Batterie, insbesondere eine Hochvoltbatterie im Bodenbereich des Fahrzeugs zusätzlich angeordnet werden. Diese zusätzliche Batterie wird im Bodenbereich des Fahrzeugs an dem Fahrzeug dadurch lösbar befestigt, dass im Bodenbereich des Fahrzeugs bewegbare Halterungen vorgesehen sind, die im Wesentlichen in horizontaler Richtung bewegbar sind und eine schräg verlaufenden Auflagefläche aufweisen. Die schräg verlaufende Auflagefläche untergreift eine im Wesentlichen dazu korrespondierende, auch schräg verlaufende Fläche der zusätzlich anzuordnenden Batterie und presst diese zusätzliche Batterie gegen die Unterseite der stationären Batterie des Fahrzeugs. Die stationäre Batterie des Fahrzeugs weist eine elektrische Schnittstelle auf und die zusätzlich anzuordnende Batterie eine korrespondierende batterieseitige elektrische Schnittstelle. Aufgrund der Anordnung bzw. der Bewegung der zusätzlichen Batterie - bei deren Montage - leicht nach oben, was über die horizontal bewegbaren Halterungen realisiert wird, kommen die jeweiligen Kontaktstifte bzw. Steckkontakte der jeweiligen elektrischen Schnittstellen miteinander in Kontakt. Die zusätzliche Batterie wird daher einerseits mechanisch an dem Fahrzeug angeordnet bzw. lösbar mechanisch im Bodenbereich des Fahrzeugs angeordnet und zugleich wird diese zusätzliche Batterie elektrisch leitend mit dem Energiesystem des Fahrzeugs über die „Zwischenschaltung“ der stationären Batterie verbunden.
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In der
EP 2 340 951 A2 wird eine Vorrichtung zur Kopplung und/oder Anbindung einer Batterie an ein elektrisch betreibbares bzw. elektrisch antreibbares Fahrzeug offenbart, wobei die Batterie im Bodenbereich des Fahrzeugs lösbar anordenbar ist. Das Fahrzeug weist im Bodenbereich dazu eine die Batterie aufnehmende Ausnehmung auf. Die Batterie bzw. das Batteriemodul ist hierbei auf einer Art Montageplatte angeordnet. Über den Umfang der Montageplatte verteilt sind als Haltebolzen ausgeführte Halteelemente angeordnet bzw. vorgesehen, deren Längsachsen im Wesentlichen in vertikaler Richtung ausgerichtet sind. Mit Hilfe dieser Haltebolzen wird die lösbare mechanische Anbindung dieser Batterie an dem Fahrzeug realisiert. Zugleich dienen die Haltebolzen als Zentrierstifte um die exakte Positionierung der Batterie im Bodenbereich des Fahrzeugs zu gewährleisten, denn die Haltebolzen greifen in entsprechende Ausnehmungen im Bodenbereich des Fahrzeugs bzw. in einem dort vorgesehen Rahmen entsprechend ein. Ähnliches gilt für die fahrzeugseitige elektrische bzw. batterieseitige elektrische Schnittstelle. Auch hier sind entsprechende Haltebolzen in diesem Bereich vorgesehen, deren Längsachsen in vertikaler Richtung verlaufen und die in entsprechende Ausnehmungen eingreifen, damit die vorhandenen Steckverbindungen und/oder Stecker bzw. die stiftförmig ausgeführten Kontaktelemente der jeweiligen elektrischen Schnittstellen miteinander in Kontakt gebracht werden können bzw. die elektrisch stiftförmig ausgebildeten Kontaktelemente der fahrzeugseitigen Schnittstelle in die entsprechenden Kontaktbuchsen der batterieseitigen elektrischen Schnittstelle eingreifen können, um den elektrischen Kontakt zu realisieren. Damit die Batterie bzw. das Batteriemodul auch gegen den Bodenbereich des Fahrzeugs entgegen der Schwerkraft angepresst werden kann ist ein komplexes Hebel- und/oder Spindelsystem vorgesehen, mit dessen Hilfe im Endeffekt hakenförmige Halteelemente so bewegbar sind, dass diese waagerecht verlaufenden Haltebolzen umgreifen können, um dann durch die entsprechende weitere Verdrehung der Halteelemente die Montageplatte mit der Batterie weiter entgegen der Schwerkraft nach oben zu drücken, um diese dann gegen den Bodenbereich des Fahrzeugs anzupressen.
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Schließlich wird in der
EP 2 463 162 B1 eine Wechselstation zum Wechseln von Batterien für elektrisch antreibbare Fahrzeuge näher beschrieben. Bei der hier beschriebenen Vorrichtung werden Fahrzeuge über eine Führungsschiene neben einer Wechselstation parkend abgestellt. Die Fahrzeuge weisen im Bodenbereich einschiebbare Batterien und/oder Batteriemodule auf. An der Wechselstation werden dann die Batterien dem Bodenbereich des Fahrzeugs entnommen bzw. neue Batterien in den Bodenbereich des Fahrzeugs mit Hilfe von Roboterarmen eingeschoben und hier positioniert. An der Wechselstation können unterschiedlich ausgebildete Fahrzeuge mit neuen geladenen Batterien versorgt werden, insbesondere einerseits Fahrzeuge, bei denen in entsprechenden Aufnahmeräumen die Batterien seitlich eingeschoben werden, andererseits Fahrzeuge die einen Hebelmechanismus aufweisen und bei denen die Batterie dann auf einer im Bodenbereich heruntergefahrenen Trägerplatte positioniert werden kann und die Trägerplatte dann über diesen Hebelmechanismus entgegen der Schwerkraft hochgefahren werden kann, so dass die Batterie bzw. das Batteriemodul dann im Bodenbereich des Fahrzeugs angeordnet wird bzw. ist.
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Die bisherigen im Stand der Technik bekannten Vorrichtungen zur Kopplung und/oder Anbindung einer Batterie, insbesondere mehrere Batteriemodule und/oder mehrere Batteriezellen an ein elektrisch betreibbares und/oder elektrisch antreibbares Fahrzeug sind noch nicht optimal ausgebildet. Die mechanische Anbindung insbesondere beim Wechseln einer Batterie, also die Entnahme der alten, entladenen und das Beladen mit der neuen, aufgeladenen Batterie ist bei den bekannten Vorrichtungen konstruktionsmäßig sehr aufwendig. Es sind hier teils sehr komplexe und konstruktiv aufwendige Hebemechanismen vorgesehen bzw. müssen mehrere Komponenten nicht nur konstruktionsmäßig, sondern auch toleranzmäßig aufeinander abgestimmt werden, damit einerseits die lösbare mechanische Anordnung der Batterie am Fahrzeug sowie andererseits auch eine lösbar elektrische Anbindung realisiert werden kann. Insbesondere auch die im Stand der Technik bisher bekannten Wechselstationen sind sehr konstruktionsaufwändig und teuer, insbesondere auch aufgrund der hier angewendeten notwendigen Roboter- und Steuerungstechnik. Im Ergebnis sind die bekannten Vorrichtungen konstruktionsaufwendig, wartungsintensiv, sowie mit hohen Kosten verbunden.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Vorrichtung, von der die Erfindung ausgeht, nun derart auszugestalten und weiterzubilden, dass der Konstruktions- und/oder Kostenaufwand für eine derartige Vorrichtung verringert ist, insbesondere aber auch das Austauschen und/oder das Wechseln von Batterien bei elektrisch betreibbaren und/oder elektrisch antreibbaren Fahrzeugen vereinfacht ist.
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Die zuvor aufgezeigte Aufgabe ist nun zunächst durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
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Mit Hilfe der Vorrichtung zur Kopplung und/oder Anbindung einer Batterie, insbesondere mehrerer Batteriemodule und/oder mehrerer Batteriezellen können nun Batterien, insbesondere wiederaufladbare Batterien an elektrisch betreibbaren und/oder elektrisch antreibbaren Fahrzeugen auf einfache Art und Weise gewechselt werden. Hierbei ist die Batterie an dem Fahrzeug lösbar mechanisch anordenbar und/oder mit dem Fahrzeug lösbar elektrisch verbindbar. Die Batterie weist ein Batteriegehäuse und eine batterieseitige elektrische Schnittstelle und das Fahrzeug eine fahrzeugseitige elektrische Schnittstelle auf. Die Batterie ist im Bodenbereich des Fahrzeugs anordenbar und/oder befestigbar.
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Hierbei sind nun mehrere im Wesentlichen in horizontaler Richtung angeordnete und/oder im Wesentlichen in horizontaler Richtung bewegbare Bolzenelemente vorgesehen und/oder vorhanden, wobei zur mechanischen Anordnung und/oder Verbindung der Batterie mit dem Fahrzeug die Bolzenelemente zumindest teilweise in entsprechende hierfür vorgesehene und/oder vorhandene Ausnehmungen eingreifbar ausgebildet sind. Durch bewegbar vorhandene Bolzenelemente, die in vorhandene Ausnehmungen eingreifen können, kann die Batterie am Bodenbereich des Fahrzeugs auf einfache und kostengünstige Weise mit dem Fahrzeug lösbar verbunden werden.
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Bei der bevorzugten Ausführungsform sind die Bolzenelemente am Fahrzeug, insbesondere sind die Bolzenelemente im Bereich der Seitenschweller des Fahrzeugs bewegbar angeordnet, wobei die Ausnehmungen im Batteriegehäuse ausgebildet sind. Hierbei können die Bolzenelemente auch durch bereits im Fahrzeug vorhandene Antriebsaggregate, insbesondere hydraulisch pneumatisch und/oder elektrisch bewegt werden.
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Denkbar ist aber auch, dass die Bolzenelemente am Batteriegehäuse bewegbar angeordnet sind und die Ausnehmungen im Bodenbereich des Fahrzeugs ausgebildet sind. Hierbei könnten die Ausnehmungen am Fahrzeug insbesondere innerhalb der Seitenschweller bzw. im hieran angrenzenden Karosseriebereich vorgesehen bzw. vorhanden sein. In der Grundform können die Bolzenelemente eine insbesondere zylindrische bzw. stiftförmige Form aufweisen. Von besonderem Vorteil ist, wenn die Bolzenelemente zumindest in dem in die Ausnehmung eingreifenden Bereich als konische Rundbolzen ausgeführt sind und/oder die Ausnehmungen zumindest teilweise als konisch verlaufenden Öffnungen ausgebildet sind. Hierdurch wird erreicht, dass bei einem Eingriff der Bolzenelemente in die Ausnehmungen, wenn die Batterie am Fahrzeug montiert wird, zumindest teilweise dann die Batterie entgegen der Schwerkraft im Wesentlichen in vertikaler Richtung nach oben bewegbar und/oder an den Bodenbereich des Fahrzeuges anpressbar ist. Anders ausgedrückt, um die zuvor genannte Anpresskraft zu realisieren ist kein komplizierter und kein kostenintensiver Hebelmechanismus notwendig.
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Denkbar ist, dass die Bolzenelemente manuell, insbesondere mit Hilfe eines vorhandenen Hebelsystems, eines vorhandenen Spannverschlusses und/oder eines vorhandenen Schraubsystems bewegbar sind. In der bevorzugten Ausführungsform sind die Bolzenelemente insbesondere automatisch mit Hilfe eines elektrischen, pneumatischen und/oder hydraulischen Antriebes des Fahrzeuges bewegbar, insbesondere mit Hilfe eines entsprechenden Antriebes, den das Fahrzeug bereits aufweist, um Kosten zu sparen. Denkbar ist auch, dass die Bewegung der Bolzenelemente durch einen separaten externen Antrieb realisiert wird.
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Die Bolzenelemente und die Ausnehmungen bilden eine entsprechende jeweilige fahrzeugseitige mechanische bzw. batterieseitige mechanische Schnittstelle. Bei einer weiteren sehr bevorzugten Ausführungsform sind diese jeweiligen mechanischen Schnittstellen zugleich auch als jeweilige fahrzeugseitige und batterieseitige elektrische Schnittstelle ausgebildet. Hierbei ist denkbar, dass die elektrischen Schnittstellen als Hochvoltkontakte oder als Niedervoltkontakte ausgebildet sind.
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Denkbar ist, dass mindestens eine Ausnehmung mindestens einen elektrischen Steckkontakt, vorzugsweise mehrere elektrische Steckkontakte aufweist, und dass das in diese Ausnehmung eingreifende Bolzenelement mindestens eine hierfür vorgesehene elektrische Anschlussbuchse und/oder elektrische Leitung aufweist. Denkbar ist aber auch der umgekehrte Fall, dass mindestens ein Bolzenelement mindestens einen elektrischen Steckkontakt und/oder eine elektrische Leitung und die hierfür vorgesehene Ausnehmung mindestens eine hierfür vorgesehene elektrische Anschlussbuchse aufweist. Selbstverständlich kann die jeweilige Ausnehmung bzw. das jeweilige Bolzenelement mehrere elektrische Steckkontakte („+“- und „-“ Kontaktstellen) aufweisen.
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Mit Hilfe der zuvor erläuterten jeweiligen mechanischen Schnittstellen bestehend aus Bolzenelementen bzw. Ausnehmungen ist daher zugleich auch eine jeweilige elektrische Schnittstelle auf einfache Weise realisierbar. Damit ist die Batterie mit dem Fahrzeug einerseits mechanisch, andererseits elektrisch lösbar auf einfache Art und Weise verbind bar.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die fahrzeugseitige mechanische und batterieseitige mechanische Schnittstelle nun so ausgebildet und/oder ausgeführt, so dass hierüber die Batterie auch kühlbar oder erwärmbar ist. Das Bolzenelement weist einen ersten Kältemittelkanal auf und die Ausnehmung, in die das Bolzenelement eingreift, ist mit einem zweiten Kältemittelkanal strömungsverbunden. Im am Fahrzeug angeordneten Zustand der Batterie, also wenn die Batterie mit dem Fahrzeug verbunden ist, dann ist der erste Kältemittelkanal mit dem zweiten Kältemittelkanal strömungsverbunden. Vorzugsweise ist am Außenumfang des entsprechenden Bolzenelementes mindestens ein Dichtelement vorgesehen, das dann funktional zwischen der Außenwandung des Bolzenelementes und der Innenwandung der Ausnehmung angeordnet ist, um die entsprechende Dichtigkeit dieser Verbindung zu gewährleisten. Anders ausgedrückt, die entsprechende jeweilige fahrzeugseitige und jeweilige batterieseitige mechanische Schnittstelle können zugleich so ausgebildet sein, dass hierüber ein Kältemittel der Batterie zugeleitet bzw. von der Batterie weggeleitet werden kann, um die Batterie, je nach Außentemperaturen, zu kühlen oder zu erwärmen.
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Im Ergebnis werden mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf einfache Art und Weise mehrere Vorteile erzielt, insbesondere die eingangs genannten Nachteile vermieden.
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Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Kopplung und/oder Anbindung einer Batterie an ein elektrisch betreibbares und/oder elektrisch antreibbares Fahrzeug in vorteilhafter Art und Weise auszugestalten und weiterzubilden. Hierfür darf zunächst auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche verwiesen werden. Im Folgenden dürfen mehrere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der nachfolgenden Beschreibung sowie dazugehörenden Zeichnungen näher beschrieben werden. In der Zeichnung zeigt:
- 1 ein elektrisch betreibbares und/oder antreibbares Fahrzeug mit einer im Bodenbereich des Fahrzeugs lösbar mechanisch angeordneten Batterie von vorne in schematischer Darstellung,
- 2 das in 1 dargestellte Fahrzeug in schematischer Darstellung mit im Bodenbereich des Fahrzeugs angeordneter Batterie von unten,
- 3a, 3b in schematischer jeweiliger Darstellung als Teil-Prinzipskizze ein Bolzenelement außer Eingriff einer Batterie (vgl. 3a) bzw. das Bolzenelement teilweise im Eingriff mit der Batterie (vgl. 3b),
- 4 in schematischer Darstellung eine bevorzugte Ausführungsform für ein entsprechendes Bolzenelement,
- 5a, 5b in jeweiliger schematischer Darstellung ein über ein Hebelsystem bewegbares Bolzenelement, manuell bewegbar (vgl. 5a) bzw. insbesondere automatisch bewegbar angetrieben (vgl. 5b),
- 6a, 6b in jeweiliger schematischer Darstellung einen mechanischen Schraubantrieb für ein Bolzenelement (vgl. 6a) bzw. für mehrere Bolzenelemente (vgl. 6b), in schematischer Darstellung zur Realisierung der lösbaren mechanischen Anbindung der Batterie am Fahrzeug,
- 7 in einer weiteren schematischen Darstellung die lösbare mechanische Anbindung und/oder Kopplung der Batterie an ein Fahrzeug durch die Darstellung einer Batterie und den Eingriff von vier Bolzenelementen in jeweilige Ausnehmungen des Batteriegehäuses, sowie
- 8 ein Bolzenelement mit einem zusätzlich vorhandenen elektrischen Steckkontakt in schematischer Darstellung,
- 9 eine Ausnehmung mit einem elektrischen Steckkontakt bzw. ein Bolzenelement mit einer Anschlussbuchse in schematischer Darstellung, sowie
- 10 ein Bolzenelement und eine Ausnehmung in schematischer Darstellung sowie der Ausbildung eines ersten und zweiten Kältemittelkanals zur Kühlung oder Erwärmung der Batterie mit Hilfe eines Kältemittels.
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Die 1 bis 10 zeigen zumindest teilweise eine Vorrichtung 1 zur Kopplung und/oder Anbindung einer Batterie 2, insbesondere mehrerer Batteriemodule 2a und/oder mehrerer Batteriezellen, an ein elektrisch betreibbares und/oder elektrisch antreibbares Fahrzeug 3.
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1 und 2 zeigen in schematischer Darstellung ein Fahrzeug 3, das elektrisch betreibbar und/oder elektrisch antreibbar ist, insbesondere mindestens einen hier nicht im Einzelnen dargestellten Elektromotor zum Antrieb der hier nicht näher bezeichneten Fahrzeugräder aufweist.
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Gut ersichtlich, insbesondere in den 1, 2, 3a, 3b sowie 6b und 7 dargestellt ist die Batterie 2. Die Batterie 2 ist insbesondere als eine wiederaufladbare Batterie 2 ausgebildet. Die Batterie 2 kann mehrere Batteriemodule und/oder mehrere Batteriezellen aufweisen. Die hier in den 1 und 2 dargestellte Batterie 2 weist insbesondere mehrere nicht näher bezeichnete Batteriemodule und/oder Batteriezellen auf.
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Die Batterie 2 ist an dem Fahrzeug 3 lösbar mechanisch anordenbar und/oder mit dem Fahrzeug 3 lösbar elektrisch verbindbar. Insbesondere dient dies einem Austausch und/oder einem Wechsel von Batterien 2, nämlich dann, wenn eine entladene Batterie 2 durch eine neue aufgeladene Batterie 2 bei dem Fahrzeug 3 entsprechend ausgetauscht werden soll. Die Batterie 2 weist ein hier nur schematisch angedeutetes Batteriegehäuse 2a und eine batterieseitige elektrische Schnittstelle auf. Das Fahrzeug 3 weist eine fahrzeugseitige elektrische Schnittstelle auf. Im am Fahrzeug 3 angeordneten Zustand der Batterie 2 sind die entsprechenden elektrischen Schnittstellen miteinander elektrisch leitend verbunden. Die Batterie 2 ist im Bodenbereich des Fahrzeugs 3 anordenbar und/oder befestigbar, wie dies insbesondere aus den 1 und 2 ersichtlich ist.
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Die eingangs genannten Nachteile sind nun zunächst dadurch vermieden, dass mehrere im Wesentlichen in horizontaler Richtung angeordnete und/oder im Wesentlichen in horizontaler Richtung bewegbare Bolzenelemente 4 vorgesehen und/oder vorhanden sind, wobei zur mechanischen Anordnung und/oder Verbindung der Batterie 2 mit dem Fahrzeug 3 die Bolzenelemente 4 zumindest teilweise in entsprechend hierfür vorgesehen und/oder vorhandene Ausnehmungen 5 eingreifbar ausgebildet sind. Hierdurch sind die eingangs genannten Nachteile vermieden und entsprechende Vorteile erzielt, insbesondere ist ein konstruktiv einfaches und sehr kostengünstiges Wechselsystem zum Austausch von Batterien 2 an Fahrzeugen 3 realisiert.
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Wie dies in den 1, 2 und auch in den übrigen 3 bis 10 im Wesentlichen dargestellt sein soll, sind die Bolzenelemente 4 hier bei der sehr bevorzugten Ausführungsformen im Wesentlichen am Fahrzeug 3 bewegbar angeordnet. Insbesondere sind die Bolzenelemente 4 im Bereich der teils in den Figuren dargestellten Seitenschweller 6 des Fahrzeugs 3 bewegbar angeordnet. Die Ausnehmungen 5 sind im Batteriegehäuse 2a der Batterie 2 ausgebildet. Letzteres ist insbesondere in den 1, 2, 3a, 3b, 6b, 5a, 5b sowie 7 dargestellt.
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Denkbar ist aber auch, dass die Bolzenelemente am Batteriegehäuse bewegbar angeordnet sind und die Ausnehmungen im Bodenbereich des Fahrzeugs ausgebildet sind.
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In der bevorzugten Ausführungsform des Systems weist die Vorrichtung 1 mehrere Bolzenelemente 4, insbesondere vier Bolzenelemente 4 auf, wie in den 2 und 7 dargestellt.
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Wie die 3a und 3b vom Grundprinzip her zeigen, können die Bolzenelemente 4 stiftförmig bzw. zylinderförmig ausgebildet sein. 3a zeigt den Zustand eines bewegbaren Bolzenelementes 4, wobei das Batterieelement 4 noch nicht in eine Ausnehmung 5 der Batterie eingegriffen hat, wohingegen 3b den Zustand zeigt, wo ein Bolzenelement 4 in die Ausnehmung 5 des Batteriegehäuses 2a der Batterie 2 zumindest teilweise eingegriffen hat bzw. eingreift, insbesondere weil das Bolzenelement 4 in die Ausnehmung 5 eingerückt / eingeschoben worden ist.
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Denkbar sind auch unterschiedliche Ausführungsformen für die Formen der Bolzenelemente. So sind insbesondere denkbar teils quader- oder pyramidenförmig bzw. kugelkopfförmig ausgebildete Bolzenelemente oder entsprechende Halteelemente.
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Die bevorzugte Ausführungsform der Bolzenelemente ist jedoch in 4 dargestellt. 4 zeigt, dass die Bolzenelemente 4 zumindest in dem in die Ausnehmungen 5 eingreifenden Bereich als zumindest teilweise konische Rundbolzen 4a ausgeführt und/oder ausgebildet sind. Die Ausnehmungen 5 sind zumindest teilweise korrespondierend ausgebildet, nämlich insbesondere zumindest teilweise als konisch verlaufenden Öffnungen 5a ausgebildet, wie insbesondere in den 6b und 7 ebenfalls ersichtlich dargestellt. Durch insbesondere konische Rundbolzen 4a bzw. konisch verlaufende Innenwandungen der Öffnungen 5a kann realisiert werden, dass bei einem Eingriff der Bolzenelemente 4 in die Ausnehmungen 5 die Batterie 2 zumindest teilweise entgegen der Schwerkraft im Wesentlichen in vertikaler Richtung nach oben bewegbar und/oder an den Bodenbereich des Fahrzeugs 3 anpressbar ist. Aufgrund der Schwerkraft liegt (insbesondere auch aufgrund entsprechender Toleranzen) das Batteriegehäuse 2a bzw. die Innenwandungen der jeweiligen Öffnungen 5a auf den oberen Bereichen der Bolzenelemente 4 bzw. der Rundbolzen 4a auf. Beim Eingriff der Bolzenelemente bzw. bei deren Bewegung in Richtung der Ausnehmungen 5 wird aufgrund des jeweiligen konischen Verlaufs der Bolzenelemente 4 bei deren Einschieben in die Ausnehmungen 5 bzw. Öffnungen 5a dann die Batterie 2 bzw. das Batteriegehäuse 2a nach oben entgegen der Schwerkraft gedrückt, insbesondere gegen die Unterseite des Bodenbereichs des Kraftfahrzeuges gepresst.
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Denkbar ist nun, grundsätzlich, dass die Bolzenelemente 4 manuell, insbesondere mit Hilfe eines vorhandenen Hebelsystems 7 oder eines vorhandenen Spannverschlusses bewegt werden können, insbesondere um den Eingriff oder den Außer-Eingriff mit den jeweiligen Ausnehmungen 5 zu realisieren. Die manuelle Betätigungsmöglichkeit eines Bolzenelementes 4 soll in 5a entsprechend dargestellt sein.
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Auch ein Schraubsystem zur Bewegung eines Bolzenelementes 4 ist beispielsweise in den 6a und 6b dargestellt. Ein Schraubsystem 8, insbesondere ein entsprechend betätigbares Schraubelement 8a bewegt dann das Bolzenelement 4 im Wesentlichen in horizontaler Richtung (vgl. 6a) bzw. bewegt mehrere Bolzenelemente 4, die über ein Stangenelement 9 miteinander verbunden sind (vgl. 6b). Hierbei sind das Hebelsystem 7 bzw. das Schraubsystem 8 bzw. das Schraubelement 8a am Fahrzeug 3, insbesondere am Seitenschweller 6 angeordnet.
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Bei der bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung 1 werden die Bolzenelemente 4 insbesondere automatisch, mit Hilfe eines elektrischen, pneumatischen oder hydraulischen Antriebes bewegt, also entweder in Richtung der Öffnungen 8, also die vorderen Enden der Bolzenelemente 4 in die Ausnehmungen 5 hinein oder die Bolzenelemente 4 werden so bewegt, dass diese beim Lösen der Batterie 2 vom Fahrzeug 3 aus den Ausnehmungen 5 wieder entfernt werden, so dass die Bolzenelemente 4 dann nicht in die Ausnehmungen 5 bzw. in die Öffnungen 5a eingreifen.
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Bei einer angetriebenen, insbesondere motorisch und/oder automatischen Bewegung der Bolzenelemente 4, wie dies insbesondere in der 5b dargestellt sein soll, kann auch ein Hebelsystem 7 vorgesehen sein, das Hebelsystem 7 wird hier jedoch von einem Antrieb 10 entsprechend betätigt, also eben nicht manuell betätigt.
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Die Bolzenelemente 4 und die Ausnehmungen 5 bilden eine entsprechende jeweilige fahrzeugseitige mechanische und batterieseitige mechanische Schnittstelle. Hierbei sind die Bolzenelemente 4 im Wesentlichen in horizontaler Richtung angeordnet und im Wesentlichen in horizontaler Richtung bewegbar. Damit ist gemeint, dass die Längsachse der Bolzenelemente 4 im Wesentlichen in horizontal verlaufender Richtung angeordnet sind, wobei mit dem Ausdruck „im Wesentlichen“ damit insbesondere Winkelabweichungen von einer horizontalen Graden von plus/minus 20°, bevorzugt plus/minus 10°, sehr bevorzugt plus/minus 5° mit umfasst sein können.
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Die 7 zeigt nun vier Bolzenelemente 4 im teils eingeschobenen Zustand in die Ausnehmungen 5 des Batteriegehäuses 2a der Batterie 2, ohne Darstellung von Komponenten des Fahrzeugs 3. Durch dieses System ist ein einfacher und kostengünstiger Austausch bzw. das Wechseln von Batterien 2 am Fahrzeug 3 realisiert, wie bereits oben beschrieben.
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Von besonderem Vorteil ist nun, dass diese fahrzeugseitige mechanische und batterieseitige mechanische Schnittstellen zusätzlich nun so ausgebildet sein können, dass diese jeweiligen mechanischen Schnittstellen zugleich auch als jeweilige fahrzeugseitige und batterieseitige elektrische Schnittstelle ausgebildet sind. Hierbei können die elektrischen Schnittstellen als Hochvoltkontakte oder auch als Niedervoltkontakte ausgebildet sein. Dies ist abhängig von der jeweiligen spezifischen Ausführungsform der Kontakte und des Zweckes der Realisierung der jeweiligen elektrischen Verbindung.
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8 zeigt hierfür nun beispielhaft ein Bolzenelement 4 mit mindestens einem elektrischen Steckkontakt 11 und/oder einer elektrischen Leitung 12. Eine für den elektrischen Steckkontakt 11 vorgesehene elektrische Anschlussbuchse ist in der entsprechenden, hier in 8 nicht dargestellten Ausnehmung vorgesehen, was hier aber nicht im Einzelnen dargestellt ist. Der elektrische Steckkontakt 11 bzw. die elektrische Leitung 12 sind gegenüber dem Bolzenelement 4 entsprechend elektrisch isoliert, auch hierauf darf hingewiesen werden.
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9 zeigt nun, dass hier die Ausnehmung 5 mindestens einen elektrischen Steckkontakt 11 und das in die Ausnehmung 5 eingreifende Bolzenelement 4 mindestens eine hierfür vorgesehene elektrische Anschlussbuchse 13 und/oder eine elektrische Leitung 12 aufweist. 9 zeigt quasi den umgekehrten Fall von 8. Auch hier ist die elektrische Leitung 12 bzw. die Anschlussbuchse 13 elektrisch miteinander verbunden und gegenüber dem Rest des Bolzenelementes 4 elektrisch isoliert.
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Die 8 und 9 sind auch nur sehr einfache schematische Darstellungen. Denkbar ist selbstverständlich, dass ein Bolzenelement 4 mehrere elektrische Steckkontakte und die jeweilige Ausnehmung auch mehrere elektrische Gegenkontakte aufweist (beispielsweise jedes Bolzenelement 4 mindestens einen „+“- bzw. „-‟-Steckkontakt und jede Ausnehmung eine entsprechende jeweilige „+“- bzw. „-‟-Anschlussbuchse bzw. einen entsprechenden Gegenkontakt. Denkbar ist aber auch, dass ein Bolzenelement einen entsprechenden „+“-Kontakt und ein anderes Bolzenelement einen entsprechenden „-‟-Kontakt aufweist und die jeweiligen korrespondierenden Ausnehmungen entsprechend hierzu korrespondierende Gegenkontakte aufweisen. Hier sind verschiedenen Ausführungen denkbar. Beispielsweise ist auch denkbar, dass ein Bolzenelement und/oder die jeweilige Ausnehmung bzw. die Anschlussbuchse in einer Art Kompaktstecker-Verbindung ausgeführt sind, so dass dann eine Vielzahl von Niedervolt- und/oder Signalleitungen dann vorgesehen und/oder vorhanden sind.
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Von weiterem besonderen Vorteil ist, dass mit Hilfe der fahrzeugseitigen und der batterieseitigen mechanischen Schnittstelle, so wie dies in 10 dargestellt sein soll, weitere Vorteile erzielbar sind, nämlich dann, wenn hierüber die Batterie 2 kühlbar oder erwärmbar ist. Hierfür weist das Bolzenelement 4 einen ersten Kältemittelkanal 14 auf. Die Ausnehmung 5 in die das Bolzenelement 4 eingreift ist mit einem zweiten Kältemittelkanal 15 strömungsverbunden. Im am Fahrzeug 3 angeordneten Zustand der Batterie 2 ist dann der erste Kältemittelkanal 14 mit dem zweiten Kältemittelkanal 15 strömungsverbunden. Insbesondere ist zur Gewährleistung einer entsprechenden Dichtigkeit am Außenumfang des Bolzenelementes 4 auch noch ein Dichtelement 16 vorgesehen. Mit der in 10 dargestellten Ausführungsform ist daher ein Kältemittel der Batterie 2 zuführbar bzw. - je nach Umgebungstemperatur - die Batterie erwärmbar oder kühlbar. Der Kältemittelkanal 14 kann an das Klimasystem des Fahrzeugs 3 angeschlossen sein.
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Es darf an dieser Stelle noch zusätzlich angemerkt werden, dass auch entsprechende verschiedene Kombinationen bei der Ausführung der Bolzenelemente, der Ausnehmungen, der elektrischen Kontakte und/oder der Kältemittelversorgung möglich bzw. denkbar sind. Beispielsweise kann ein jeweiliges Bolzenelement und die jeweilige Ausnehmung, in die das Bolzenelement eingreift, sowohl eine elektrische Kontaktierung sowie eine Kältemittelversorgung realisieren, oder es können nur jeweilige bestimmte erste Bolzenelemente und jeweilige bestimmte erste Ausnehmungen die jeweiligen elektrischen Schnittstellen realisieren, wobei andere jeweilige bestimmte zweite Bolzenelemente und jeweilige bestimmte zweite Ausnehmungen dann die Kältemittelversorgung realisieren. Hier sind verschiedene Ausführungsformen und/oder Kombinationen möglich bzw. denkbar, auch hierauf darf hingewiesen werden.
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Mit den in den 1 bis 10 dargestellten Vorrichtung 1 sind verschiedene Vorteile realisierbar bzw. erzielbar und die eingangs genannten Nachteile auf kostengünstige Art vermieden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Batterie
- 2a
- Batteriegehäuse
- 3
- Fahrzeug
- 4
- Bolzenelement
- 4a
- Rundbolzen
- 5
- Ausnehmung
- 5a
- Öffnung
- 6
- Seitenschweller
- 7
- Hebelsystem
- 8
- Schraubsystem
- 8a
- Schraubelement
- 9
- Stangenelement
- 10
- Antrieb
- 11
- Steckkontakt
- 12
- elektrische Leitung
- 13
- Anschlussbuchse
- 14
- erster Kältemittelkanal
- 15
- zweiter Kältemittelkanal
- 16
- Dichtelement
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013003918 B3 [0004]
- EP 2340951 A2 [0005]
- EP 2463162 B1 [0006]
