DE102019130467A1 - Vehicle for road traffic with an alternating traction battery - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug für den Straßenverkehr mit einem elektrischen Fahrantrieb und einer wiederaufladbaren Traktionsbatterie (1), die in einer Aufnahmeeinrichtung im Fahrzeug aufnehmbar oder aufgenommen ist, wobei die Aufnahmeeinrichtung im unteren Bereich des Fahrzeugs angeordnet ist. Die Erfindung betrifft ferner ein entsprechendes Verfahren zum automatischen Austauschen von wiederaufladbaren Traktionsbatterien (1) eines Fahrzeugs für den Straßenverkehr.Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Aufnahmeeinrichtung eine Tasche (12) aufweist, in die die Traktionsbatterie (1) einbringbar oder eingebracht ist, wobei die Tasche (12) von einer Betriebsposition in eine Batterieaustauschposition aus dem Fahrzeugboden absenkbar ist oder abgesenkt ist und so ausgebildet ist, dass ein horizontaler Austausch der Traktionsbatterie (1) in der Tasche (12) in der Batterieaustauschposition ermöglicht ist.The invention relates to a vehicle for road traffic with an electric drive and a rechargeable traction battery (1), which can be received or received in a receiving device in the vehicle, the receiving device being arranged in the lower region of the vehicle. The invention also relates to a corresponding method for the automatic exchange of rechargeable traction batteries (1) of a vehicle for road traffic. The invention is characterized in that the receiving device has a pocket (12) into which the traction battery (1) can be inserted or inserted wherein the pocket (12) can be lowered or lowered from an operating position into a battery exchange position from the vehicle floor and is designed such that a horizontal exchange of the traction battery (1) in the pocket (12) is possible in the battery exchange position.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug für den Straßenverkehr mit einem elektrischen Fahrantrieb und einer wiederaufladbaren Traktionsbatterie, die in einer Aufnahmeeinrichtung im Fahrzeug aufnehmbar oder aufgenommen ist, wobei die Aufnahmeeinrichtung im unteren Bereich des Fahrzeugs angeordnet ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum automatischen Austauschen von wiederaufladbaren Traktionsbatterien eines Fahrzeugs für den Straßenverkehr.The invention relates to a vehicle for road traffic with an electric drive and a rechargeable traction battery which can be received or received in a receiving device in the vehicle, the receiving device being arranged in the lower region of the vehicle. The invention also relates to a method for automatically replacing rechargeable traction batteries in a vehicle for road traffic.

Der Fokus der Automobilindustrie bei elektrischen Antriebssystemen liegt derzeit so, dass eine Traktionsbatterie, die im Rahmen der Erfindung ein Akkumulator sein kann, in einem Fahrzeug fest verbaut ist. Die Traktionsbatterie sorgt für die Energie der antreibenden elektrischen Motoren. Die elektrischen Automobile werden über einen Ladevorgang an Ladesäulen angeschlossen und geladen. Hierbei werden längere Ladepausen benötigt, um eine vollständige Ladung des jeweiligen Akkumulators bzw. jeweiligen Traktionsbatterie zu erzielen. Während dieses Ladevorgangs kann der Nutzer sein Fahrzeug nicht nutzen. Das Zurücklegen von langen Strecken jenseits der Reichweite der eingebauten Traktionsbatterien ist somit mit langen Zwangspausen verbunden. Dies stellt im Vergleich zu einem Automobil mit Verbrennungsmotor ein bedeutendes Hemmnis dar.The focus of the automotive industry in electrical drive systems is currently such that a traction battery, which in the context of the invention can be an accumulator, is permanently installed in a vehicle. The traction battery provides the energy for the driving electric motors. The electric automobiles are connected to charging stations and charged via a charging process. Longer charging pauses are required here in order to achieve a full charge of the respective accumulator or respective traction battery. The user cannot use his vehicle during this charging process. Covering long distances beyond the range of the built-in traction batteries is therefore associated with long compulsory breaks. This is a significant obstacle compared to an automobile with an internal combustion engine.

DE 10 2009 042 001 A1 offenbart ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug mit einer Batterie, die als wiederaufladbarer Akkumulator verstanden wird, um den elektrischen Antrieb des Fahrzeuges zu ermöglichen. Um die langen Aufladezeiten zu vermeiden, ist hier vorgesehen, eine Aufnahmeeinrichtung für eine zweite Batterie vorzusehen und den Fahrbetrieb des Fahrzeugs durch Energieversorgung des elektrischen Antriebs sowohl über eine erste Batterie, die fest verbaut ist und wiederaufladbar ist, und auch über die zweite Batterie vorzusehen. Die zweite Batterie kann von der Heckseite her oder von der Unterseite her einsetzbar sein. Es ist zudem ein selbstarretierender Aufnahmemechanismus vorgesehen, um die zweite Batterie beim Einbringen selbst arretieren zu lassen und nach Lösen des selbstarretierenden Aufnahmemechanismus entnehmbar zu gestalten. Für die zweite Batterie ist zudem ein Auswechselfach für einen schnellen Austausch vorgesehen. DE 10 2009 042 001 A1 discloses an electrically powered vehicle with a battery, which is understood as a rechargeable accumulator, in order to enable the vehicle to be driven electrically. In order to avoid the long charging times, provision is made here to provide a receptacle for a second battery and to allow the vehicle to be driven by supplying power to the electric drive both via a first battery, which is permanently installed and rechargeable, and via the second battery. The second battery can be inserted from the rear or from the underside. A self-locking receiving mechanism is also provided in order to allow the second battery to lock itself when it is inserted and to make it removable after the self-locking receiving mechanism has been released. There is also a replacement compartment for the second battery for quick replacement.

Die Positionierung einer entsprechenden Batterie bzw. eines Wechselakkumulators ist mit gewissen Schwierigkeiten verbunden, da diese Batterien ein hohes Gewicht haben und insbesondere bei einer Anbringung von unten durch den Fahrzeugboden hindurch wenig Platz ist, so dass die Handhabung selbst erschwert ist.The positioning of a corresponding battery or an exchangeable accumulator is associated with certain difficulties, since these batteries are very heavy and, in particular when they are attached from below through the vehicle floor, there is little space, so that handling itself is difficult.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Fahrzeug für den Straßenverkehr mit einem elektrischen Fahrantrieb und einer wiederaufladbaren Traktionsbatterie sowie ein Verfahren zum automatischen Austauschen von wiederaufladbaren Traktionsbatterien eines Fahrzeugs für den Straßenverkehr anzugeben, das einen sicheren und schnellen Austausch von Traktionsbatterien ermöglicht.It is an object of the present invention to provide a vehicle for road traffic with an electric drive and a rechargeable traction battery and a method for automatically replacing rechargeable traction batteries of a vehicle for road traffic that enables the safe and quick replacement of traction batteries.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Fahrzeug für den Straßenverkehr mit einem elektrischen Fahrantrieb und einer wiederaufladbaren Traktionsbatterie , die in einer Aufnahmeeinrichtung im Fahrzeug aufnehmbar oder aufgenommen ist, wobei die Aufnahmeeinrichtung im unteren Bereich des Fahrzeugs angeordnet ist, das dadurch weitergebildet ist, dass die Aufnahmeeinrichtung eine Tasche aufweist, in die die Traktionsbatterie einbringbar oder eingebracht ist, wobei die Tasche von einer Betriebsposition in eine Batterieaustauschposition aus dem Fahrzeugboden absenkbar ist oder abgesenkt ist und so ausgebildet ist, dass ein horizontaler Austausch der Traktionsbatterie in der Tasche in der Batterieaustauschposition ermöglicht ist.This object is achieved by a vehicle for road traffic with an electric drive and a rechargeable traction battery, which can be received or received in a receiving device in the vehicle, the receiving device being arranged in the lower region of the vehicle, which is further developed in that the receiving device has a Has pocket into which the traction battery can be introduced or introduced, wherein the pocket can be lowered or lowered from an operating position to a battery exchange position from the vehicle floor and is designed so that a horizontal exchange of the traction battery in the pocket is enabled in the battery exchange position.

Im Rahmen der Erfindung ist eine wiederaufladbare Traktionsbatterie auch ein Akkumulator. Insbesondere kann die wiederaufladbare Traktionsbatterie als Wechselakkumulator angesehen werden. Vorzugsweise ist eine Traktionsbatterie auch eine Traktionsbatterie, die aus mehreren Akkumulatoren zusammengesetzt ist, wobei die mehreren Akkumulatoren in ein den Wechselakkumulator bildendes Gehäuse eingebracht werden können und elektrisch miteinander verbunden sind, so dass insgesamt die mehreren Akkumulatoren die Traktionsbatterie bilden. Die jeweiligen Akkumulatoren, die zusammengesetzt als Traktionsbatterie ausgebildet sind, können als Module der Traktionsbatterie vorgesehen sein und sind vorzugsweise gleich ausgestaltet. Auf diese Weise kann eine Traktionsbatterie einfach durch mehrere kleine Akkumulatoren zusammengesetzt sein. Es ist allerdings auch möglich, dass die Traktionsbatterie als ein einziger Akkumulator ausgebildet ist.In the context of the invention, a rechargeable traction battery is also an accumulator. In particular, the rechargeable traction battery can be viewed as an exchangeable accumulator. A traction battery is preferably also a traction battery that is composed of several accumulators, wherein the several accumulators can be introduced into a housing forming the exchangeable accumulator and are electrically connected to one another, so that overall the several accumulators form the traction battery. The respective accumulators, which are assembled as a traction battery, can be provided as modules of the traction battery and are preferably designed in the same way. In this way, a traction battery can simply be composed of several small accumulators. However, it is also possible for the traction battery to be designed as a single accumulator.

Vorzugsweise ist die Traktionsbatterie abschnittsweise formkomplementär zu der Tasche ausgebildet. Hierdurch ergibt sich eine genaue und sichere Lage der Traktionsbatterie in der Tasche und relativ zu der Tasche. Die Traktionsbatterie kann vorzugsweise an einem Gehäuse untergebracht sein oder auf einem Rahmen oder in einem Rahmen angebracht sein, wobei dann das Gehäuse und/oder der Rahmen abschnittsweise formkomplementär zu der Tasche ausgebildet ist. Hierdurch ergibt sich eine weitere Sicherung der Traktionsbatterie und eine insgesamt sicherere Handhabung. Vorzugsweise umfasst die Tasche einen Anschlag und/oder einen Sensor, um eine definierte Lage der Traktionsbatterie in der Tasche vorzusehen.The traction battery is preferably designed in sections to be complementary in shape to the pocket. This results in a precise and secure location of the traction battery in the pocket and relative to the pocket. The traction battery can preferably be accommodated on a housing or be attached to a frame or in a frame, the housing and / or the frame then being designed in sections to complement the shape of the pocket. This results in a further backup of the traction battery and an overall safer handling. The pocket preferably comprises a stop and / or a Sensor to provide a defined position of the traction battery in the pocket.

Die Tasche kann im Rahmen der Erfindung auch eine Aufnahmetasche sein.The pocket can also be a receiving pocket within the scope of the invention.

Ferner ist vorzugsweise ein Linearhubmechanismus vorgesehen, der ausgebildet ist, die Tasche vertikal zu bewegen. Der Linearhubmechanismus ist vorzugsweise Teil der Aufnahmevorrichtung und ist vorzugsweise mit der Tasche verbunden. Eine besonders einfache Ausgestaltung des Linearhubmechanismus ist dann gegeben, wenn wenigstens ein vertikal angeordneter Linearhubzylinder umfasst ist. Vorzugsweise sind wenigstens zwei Linearhubzylinder, vorzugsweise wenigstens drei, vorzugsweise wenigstens vier Linearhubzylinder vorgesehen. Vorzugsweise greifen die vier Linearhubzylinder im Wesentlichen an den äußeren Ecken der Tasche an, um eine gleichmäßige vertikale Bewegung der Tasche zu ermöglichen.Furthermore, a linear lifting mechanism is preferably provided which is designed to move the pocket vertically. The linear lifting mechanism is preferably part of the receiving device and is preferably connected to the pocket. A particularly simple embodiment of the linear stroke mechanism is given when at least one vertically arranged linear stroke cylinder is included. Preferably at least two linear lift cylinders, preferably at least three, preferably at least four linear lift cylinders are provided. The four linear lifting cylinders preferably engage essentially on the outer corners of the pocket in order to enable a uniform vertical movement of the pocket.

In einer Ausgestaltung der Erfindung weist die Traktionsbatterie an der Oberseite Schlitze zur Aufnahme von Kühlelementen auf. Vorzugsweise weist die Aufnahmeeinrichtung eine Kühlvorrichtung auf, die insbesondere mit der Oberseite der Traktionsbatterie in der Betriebsposition der Tasche in Kontakt bringbar ist, um vorzugsweise eine effiziente Kühlung der Traktionsbatterie vorzusehen.In one embodiment of the invention, the traction battery has slots on the top for receiving cooling elements. The receiving device preferably has a cooling device which can be brought into contact in particular with the upper side of the traction battery in the operating position of the pocket in order to preferably provide efficient cooling of the traction battery.

Vorzugsweise weist die Aufnahmeeinrichtung eine Kühlvorrichtung auf, die insbesondere mit der Oberseite der Traktionsbatterie in der Betriebsposition der Tasche in Kontakt bringbar ist.The receiving device preferably has a cooling device which can be brought into contact, in particular, with the upper side of the traction battery in the operating position of the pocket.

Insbesondere weist die Kühlvorrichtung zu den Schlitzen der Traktionsbatterie formkomplementäre Kühlelemente auf, die in der Betriebsposition der Tasche in die Schlitze der Traktionsbatterie hineinreichen.In particular, the cooling device has cooling elements which are complementary in shape to the slots in the traction battery and which extend into the slots in the traction battery in the operating position of the pocket.

Wenn die Traktionsbatterie vorzugsweise zwei elektrische Anschlüsse aufweist, die insbesondere an der Oberseite angeordnet sind, wobei die zwei elektrischen Anschlüsse mit zwei elektrischen Anschlüssen in der Aufnahmeeinrichtung jeweils in einen elektrischen Kontakt treten oder im elektrischen Kontakt sind, wenn die Tasche und/oder die Traktionsbatterie in der Betriebsposition ist, ist eine automatische elektrische Verbindung möglich.If the traction battery preferably has two electrical connections, which are arranged in particular on the top, wherein the two electrical connections with two electrical connections in the receiving device each come into electrical contact or are in electrical contact when the pocket and / or the traction battery is in is in the operating position, an automatic electrical connection is possible.

Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zum automatischen Austauschen von wiederaufladbaren Traktionsbatterien eines Fahrzeugs für den Straßenverkehr, wobei zum Austauschen einer ersten Traktionsbatterie aus dem Fahrzeug die Traktionsbatterie, die sich in einer Tasche einer Aufnahmeeinrichtung des Fahrzeugs befindet, aus einer Betriebsposition der Tasche in eine Batterieaustauschposition aus dem Fahrzeugboden, insbesondere mittels eines Linearhubmechanismus der Aufnahmeeinrichtung, abgesenkt wird, wobei anschließend die erste Traktionsbatterie aus der Tasche horizontal entnommen wird und eine zweite Traktionsbatterie in die Tasche horizontal eingebracht wird, wobei danach die Tasche mit der zweiten Traktionsbatterie vertikal angehoben wird und in die Betriebsposition gebracht wird.The object is also achieved by a method for the automatic exchange of rechargeable traction batteries of a vehicle for road traffic, wherein for exchanging a first traction battery from the vehicle, the traction battery, which is located in a pocket of a receiving device of the vehicle, is moved from an operating position of the pocket to a Battery replacement position is lowered from the vehicle floor, in particular by means of a linear lifting mechanism of the receiving device, the first traction battery being subsequently removed from the pocket horizontally and a second traction battery being inserted horizontally into the pocket, the pocket with the second traction battery then being lifted vertically and in the operating position is brought.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist ein sehr schnelles und sicheres automatisches Austauschen einer wiederaufladbaren Traktionsbatterie eines Fahrzeugs für den Straßenverkehr möglich. Das Verfahren sorgt für einen sicheren Austausch und eine genaue Positionierung der Traktionsbatterie in der Tasche einer Aufnahmevorrichtung.The method according to the invention enables a very fast and safe automatic replacement of a rechargeable traction battery of a vehicle for road traffic. The method ensures a safe exchange and precise positioning of the traction battery in the pocket of a receptacle.

Vorzugsweise geschieht das Handling der Traktionsbatterien automatisiert. Zum automatischen Austauschen der Traktionsbatterien wird vorzugsweise das Fahrzeug in einen Wirkbereich einer Traktionsbatteriehandlingvorrichtung gebracht, wobei die Traktionsbatteriehandlingvorrichtung und das Fahrzeug, insbesondere die Aufnahmeeinrichtung, miteinander Daten austauschen, um ein Absenken der Tasche in die Batterieaustauschposition zu initiieren.The traction batteries are preferably handled automatically. For automatic replacement of the traction batteries, the vehicle is preferably brought into an effective area of a traction battery handling device, the traction battery handling device and the vehicle, in particular the receiving device, exchanging data with one another in order to initiate a lowering of the bag into the battery replacement position.

Die Traktionsbatteriehandlingvorrichtung weist vorzugsweise eine Greifvorrichtung und eine Positioniervorrichtung auf, um die auszutauschende erste Traktionsbatterie zu ergreifen und horizontal aus der Tasche zu entnehmen. Die Greifvorrichtung kann beispielsweise aus zwei mit einem vorgebbaren Abstand versehenen Gabeln oder Zinken eines Hubmechanismus versehen sein, die insbesondere vorzugsweise passend zur Aufnahme für derartige Hubzinken oder Hubgabeln eines Gehäuses der Traktionsbatterie ist. Alternativ kann die Greifvorrichtung auch zwei Arme umfassen, die die Traktionsbatterie seitlich fassen und einklemmen, um diese so festzuhalten bzw. zu ergreifen und handhaben zu können.The traction battery handling device preferably has a gripping device and a positioning device in order to grasp the first traction battery to be exchanged and to remove it horizontally from the pocket. The gripping device can be provided, for example, from two forks or prongs of a lifting mechanism provided with a predeterminable spacing, which is particularly preferably suitable for receiving such lifting prongs or lifting forks of a housing of the traction battery. Alternatively, the gripping device can also comprise two arms which grasp the traction battery laterally and clamp it in order to hold it firmly or to be able to grasp and handle it.

Vorzugsweise wird nach Entfernen der ersten Traktionsbatterie aus der Tasche die zweite einzubringende Traktionsbatterie horizontal in die Tasche eingebracht, wobei insbesondere erfasst wird, ob die zweite Traktionsbatterie eine vorgebbare Position in der Tasche eingenommen hat, um nach einem Freigeben der zweiten Traktionsbatterie durch die Traktionsbatteriehandlingvorrichtung die Tasche und die zweite Traktionsbatterie in die Betriebsposition anzuheben.Preferably, after the first traction battery has been removed from the pocket, the second traction battery to be introduced is placed horizontally in the pocket, with it being detected in particular whether the second traction battery has assumed a predeterminable position in the pocket in order to open the pocket after the second traction battery has been released by the traction battery handling device and raise the second traction battery to the operative position.

Vorzugsweise tauschen die Traktionsbatteriehandlingvorrichtung und das Fahrzeug, insbesondere die Aufnahmeeinrichtung, miteinander Daten aus, um ein Anheben der Tasche in die Betriebsposition zu initiieren. Der Datenaustausch findet insbesondere dann statt, wenn die zweite Traktionsbatterie die vorgebbare Position in der Tasche eingenommen hat und die Traktionsbatteriehandlingvorrichtung die zweite Traktionsbatterie freigegeben hat, insbesondere die Greifvorrichtung aus dem Wirkbereich der Tasche bzw. im Wirkbereich der Aufnahmeeinrichtung entfernt wurde.The traction battery handling device and the vehicle, in particular the receiving device, preferably exchange data with one another in order to initiate a lifting of the bag into the operating position. The data exchange takes place in particular when the second traction battery has assumed the predeterminable position in the pocket and the traction battery handling device has released the second traction battery, in particular the gripping device has been removed from the effective area of the pocket or in the effective area of the receiving device.

Es wird erfindungsgemäß ein austauschbarer Akkumulator bzw. eine austauschbare Traktionsbatterie vorgeschlagen, die mit einer vollautomatischen Tauscheinrichtung, beispielsweise in Form einer Traktionsbatteriehandlingvorrichtung, dafür sorgt, dass ein Nutzer eines elektrischen Fahrzeugs innerhalb weniger Minuten dafür sorgt oder sorgen kann, dass einer oder mehrere vollständig geladene Traktionsbatterien in das Fahrzeug automatisiert eingebracht werden können. Damit ist die Weiterfahrt nach kürzester Zeit möglich, wodurch das elektrische Fahrzeug im Vergleich eine entsprechende Flexibilität erhält, wie ein Fahrzeug mit Verbrennungsmotor. Hierzu wird ein bestehender Freiraum zwischen dem Unterboden des Fahrzeugs und der Straßenauflage bzw. dem Straßenbelag für den Austauschprozess der Traktionsbatterie ausgenutzt, so dass die übliche Fahrzeuggestalt unverändert oder im Wesentlichen unverändert bleiben kann.According to the invention, an exchangeable accumulator or an exchangeable traction battery is proposed which, with a fully automatic exchange device, for example in the form of a traction battery handling device, ensures that a user of an electric vehicle ensures or can ensure that one or more fully charged traction batteries are used within a few minutes can be automatically introduced into the vehicle. This means that you can continue your journey after a very short time, which gives the electric vehicle the same flexibility as a vehicle with a combustion engine. For this purpose, an existing free space between the underbody of the vehicle and the road surface or the road surface is used for the replacement process of the traction battery, so that the usual vehicle shape can remain unchanged or essentially unchanged.

Weitere Merkmale der Erfindung werden aus der Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsformen zusammen mit den Ansprüchen und den beigefügten Zeichnungen ersichtlich. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllen.Further features of the invention will become apparent from the description of embodiments according to the invention together with the claims and the accompanying drawings. Embodiments according to the invention can fulfill individual features or a combination of several features.

Im Rahmen der Erfindung sind Merkmale, die mit „insbesondere“ oder „vorzugsweise“ gekennzeichnet sind, als fakultative Merkmale zu verstehen.In the context of the invention, features that are identified with “in particular” or “preferably” are to be understood as optional features.

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei bezüglich aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich auf die Zeichnungen verwiesen wird. Es zeigen:

  • 1 eine Traktionsbatterie in schematischer dreidimensionaler Darstellung,
  • 2 eine schematische Ansicht einer Kühlvorrichtung für die Traktionsbatterie aus 1 von unten dargestellt,
  • 3 eine schematische Seitenansicht der Kühlvorrichtung aus 2,
  • 4 eine schematische dreidimensionale Darstellung einer Tasche zur Aufnahme der Traktionsbatterie mit Linearhubzylinder,
  • 5 eine schematische dreidimensionale Darstellung einer Traktionsbatterie, die in einer Tasche aufgenommen ist, und zwar in einer Batterieaustauschposition,
  • 6 eine schematische Seitenansicht der Darstellung der 5 und
  • 7 eine schematische Seitenansicht entsprechend der 6, wobei die Tasche mit der Traktionsbatterie in eine Betriebsposition angehoben wurde.
The invention is described below without restricting the general inventive concept on the basis of exemplary embodiments with reference to the drawings, with express reference being made to the drawings with regard to all inventive details not explained in more detail in the text. Show it:
  • 1 a traction battery in a schematic three-dimensional representation,
  • 2 a schematic view of a cooling device for the traction battery from 1 shown from below,
  • 3rd a schematic side view of the cooling device from 2 ,
  • 4th a schematic three-dimensional representation of a pocket for holding the traction battery with linear lifting cylinder,
  • 5 a schematic three-dimensional representation of a traction battery, which is received in a pocket, in a battery replacement position,
  • 6th a schematic side view of the representation of the 5 and
  • 7th a schematic side view corresponding to FIG 6th with the bag containing the traction battery raised to an operational position.

In den Zeichnungen sind jeweils gleiche oder gleichartige Elemente und/oder Teile mit denselben Bezugsziffern versehen, so dass von einer erneuten Vorstellung jeweils abgesehen wird.In the drawings, the same or similar elements and / or parts are provided with the same reference numerals, so that they are not introduced again in each case.

1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Traktionsbatterie 1, bei der die elektrische Energie aufweisenden Elemente Schlitze 20 aufweisen, die bis zu einem vorgebbaren Bereich in die Traktionsbatterie 1 hineinreichen. Die Traktionsbatterie 1 weist einen Rahmen 23 auf, der eine Vorderseite, eine Hinterseite und zwei seitliche Bestandteile aufweist. An den seitlichen Bestandteilen ist eine quaderförmige Aufnahme vorgesehen, in die Hubzinken einer Traktionsbatteriehandlingvorrichtung eingreifen können. Die Aufnahmeschlitze 24 sind hier von vorne gut zu erkennen. Zudem ist ein Unterboden bzw. Boden 5 der Traktionsbatterie vorgesehen. Die Schlitze 20 in der Traktionsbatterie 1 sind zu der Oberseite 22 hin offen. Es sind zudem weibliche Polstecker 3 und 4 vorgesehen, die vorzugsweise formcodiert sind, so dass ein falsches Einbringen der Traktionsbatterie verhindert wird. Um zudem eine sichere Handhabung der Traktionsbatterie vorzusehen, sind die Öffnungen 24 für die Aufnahmen 2 für den Hubzinken nur auf einer Seite der Tragevorrichtung 2 vorgesehen. Der weibliche Polstecker 3 kann ein negativer weiblicher Polstecker sein und der weibliche Polstecker 4 ein positiver weiblicher Polstecker. 1 shows schematically a traction battery according to the invention 1 , in which the elements containing the electrical energy have slots 20th have that up to a predeterminable range in the traction battery 1 reach in. The traction battery 1 has a frame 23 on, which has a front, a rear and two side components. A rectangular receptacle is provided on the side components, into which the lifting prongs of a traction battery handling device can engage. The receiving slots 24 can be seen here from the front. In addition, there is a sub-floor or floor 5 the traction battery provided. The slots 20th in the traction battery 1 are to the top 22nd open. There are also female pole plugs 3rd and 4th provided, which are preferably shape-coded, so that incorrect introduction of the traction battery is prevented. In order to ensure safe handling of the traction battery, the openings are 24 for the recordings 2 for the lifting tines only on one side of the carrying device 2 intended. The female pole plug 3rd can be a negative female pole plug and the female pole plug 4th a positive female pole plug.

2 zeigt von der Unterseite schematisch dargestellt eine Kühlvorrichtung 6. Durch die Kühlvorrichtung 6 hindurch oder an der Kühlvorrichtung 6 sind männliche Polstecker 9 und 10 vorgesehen, die der Codierung der weiblichen Polstecker 3 und 4 entsprechen. Der männliche Polstecker 9 kann ein positiver Polstecker sein und der männliche Polstecker 10 ein negativer Polstecker. Es sind Kühlelemente 21 vorgesehen, die formkomplementär zu den Schlitzen 20 der Traktionsbatterie 1 sind. Die Kühlelemente 21, die im Querschnitt rechteckförmig sind, passen somit in die Schlitze 20 hinein und die Seitenflächen sind vorzugsweise in Kontakt mit den Seitenflächen der Schlitze 20. Die Kühlvorrichtung 6 ist in diesem Fall eine flüssigkeitsgefüllte Kühlvorrichtung. Als Anschlüsse zur Zuführung von Kühlflüssigkeit ist der Anschluss 7 vorgesehen und zur Abführung von Kühlflüssigkeit ist der Anschluss 8 vorgesehen. 2 shows a cooling device, shown schematically from the bottom 6th . Through the cooler 6th through or on the cooling device 6th are male pole plugs 9 and 10 provided that the coding of the female pin connector 3rd and 4th correspond. The male pole plug 9 can be a positive pole plug and the male pole plug 10 a negative pole plug. There are cooling elements 21st provided that are complementary in shape to the slots 20th the traction battery 1 are. The cooling elements 21st , which are rectangular in cross-section, thus fit into the slots 20th inside and the side surfaces are preferably in contact with the side surfaces of the slots 20th . The cooler 6th is in this case a liquid-filled cooling device. The connection is used as a connection for the supply of cooling liquid 7th and the connection is provided for the discharge of coolant 8th intended.

3 zeigt die Kühlvorrichtung 6 in schematischer Seitenansicht. Die entsprechenden Elemente, die zur 2 angegeben sind, sind auch hier im Wesentlichen zu erkennen. 3rd shows the cooling device 6th in schematic side view. The corresponding elements that go to 2 are indicated can also essentially be seen here.

4 zeigt schematisch eine dreidimensionale Ansicht einer Tasche 12 zur Aufnahme einer Traktionsbatterie 1. Die Tasche 12 kann mittels elektrischer Linearhubzylinder oder pneumatischer Linearhubzylinder oder hydraulischer Linearhubzylinder vertikal verfahren werden. Die Tasche 12 weist eine Aussparung 25 mit seitlichen und hinteren Anschlägen bzw. Wandelementen auf, die für einen genauen Sitz der Traktionsbatterie 1 sorgen. 4th shows schematically a three-dimensional view of a bag 12th to accommodate a traction battery 1 . The pocket 12th can be moved vertically by means of electric linear lift cylinders or pneumatic linear lift cylinders or hydraulic linear lift cylinders. The pocket 12th has a recess 25th with side and rear stops or wall elements, which allow the traction battery to sit precisely 1 to care.

Zum Entfernen einer Traktionsbatterie 1 aus einer abgesenkten Tasche 12 greifen zwei Hubzinken der Traktionsbatteriehandlingvorrichtung in die beiden Öffnungen 24 der Traktionsbatterie ein, heben diese beispielsweise eine kleine Wegstrecke hoch und ziehen die Traktionsbatterie 1 aus dem Bereich der Tasche 12 heraus. Umgekehrt, um eine neue Traktionsbatterie 1 in die Tasche 12 einzulegen, wird mittels der Traktionsbatteriehandlingvorrichtung eine aufgeladene Traktionsbatterie 1 in die Aussparung 25 der Tasche 12 eingebracht und danach die Hubzinken der Traktionsbatteriehandlingvorrichtung aus den Öffnungen 24 wieder herausgezogen.For removing a traction battery 1 from a lowered pocket 12th two lifting prongs of the traction battery handling device grip the two openings 24 the traction battery, for example, lift it up a short distance and pull the traction battery 1 from the area of the pocket 12th out. Conversely, to a new traction battery 1 in the pocket 12th is inserted, a charged traction battery is created by means of the traction battery handling device 1 into the recess 25th the pocket 12th introduced and then the lifting prongs of the traction battery handling device out of the openings 24 pulled out again.

5 zeigt in einer dreidimensionalen schematischen Darstellung eine Traktionsbatterie 1, die in eine Tasche 12 bzw. Aufnahmetasche 12 eingebracht ist, aber sich noch in der abgesenkten Position befindet, und zwar unterhalb der Kühlvorrichtung 6. Eine entsprechende schematische Darstellung ist in 6 in einer Seitenansicht gezeigt. 5 shows a three-dimensional schematic representation of a traction battery 1 that is in a bag 12th or storage pocket 12th is introduced, but is still in the lowered position, below the cooling device 6th . A corresponding schematic representation is shown in 6th shown in a side view.

In 7 sind die gleichen Teile wie in 6 in einer schematischen Darstellung dargestellt, allerdings ist die Tasche 12 zusammen mit der Traktionsbatterie 1 in einer Betriebsposition hochbewegt worden, so dass das elektrische Fahrzeug wieder betriebsbereit ist.In 7th are the same parts as in 6th shown in a schematic representation, however, the bag is 12th together with the traction battery 1 has been moved up in an operating position so that the electric vehicle is ready for operation again.

Der Linearhubmechanismus in den Ausführungsbeispielen die vier Linearhubzylinder sind Bestandteil des Fahrzeugs bzw. der Aufnahmeeinrichtung im Fahrzeug, in die sowohl die Aufnahmetasche bzw. Tasche 12 als auch die Traktionsbatterie 1 aufgenommen werden kann. Hierdurch ist eine besonders effiziente, schnelle und sichere Handhabung von Traktionsbatterien möglich.The linear stroke mechanism in the exemplary embodiments, the four linear stroke cylinders are part of the vehicle or the receiving device in the vehicle, in which both the receiving pocket or pocket 12th as well as the traction battery 1 can be included. This enables particularly efficient, fast and safe handling of traction batteries.

Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden sowie auch einzelne Merkmale, die in Kombination mit anderen Merkmalen offenbart sind, werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können durch einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllt sein.All of the features mentioned, including those that can be taken from the drawings alone and also individual features that are disclosed in combination with other features, are considered to be essential to the invention alone and in combination. Embodiments according to the invention can be fulfilled by individual features or a combination of several features.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
TraktionsbatterieTraction battery
22
TragevorrichtungCarrying device
33
negativer weiblicher Polsteckernegative female pole plug
44th
positiver weiblicher Polsteckerpositive female pole plug
55
TraktionsbatterieunterbodenTraction battery underbody
66th
KühlvorrichtungCooling device
77th
Anschluss zur Zuführung von KühlflüssigkeitConnection for the supply of cooling liquid
88th
Anschluss zur Abführung von KühlflüssigkeitConnection for draining coolant
99
positiver männlicher Polsteckerpositive male pole plug
1010
negativer männlicher Polsteckernegative male pole plug
1111
LinearhubzylinderLinear stroke cylinder
1212th
AufnahmetascheReceiving pocket
2020th
Schlitzslot
2121st
KühlelementCooling element
2222nd
OberseiteTop
2323
Rahmenframe
2424
Öffnungopening
2525th
AussparungRecess

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102009042001 A1 [0003]DE 102009042001 A1 [0003]

Claims (15)

Fahrzeug für den Straßenverkehr mit einem elektrischen Fahrantrieb und einer wiederaufladbaren Traktionsbatterie (1), die in einer Aufnahmeeinrichtung im Fahrzeug aufnehmbar oder aufgenommen ist, wobei die Aufnahmeeinrichtung im unteren Bereich des Fahrzeugs angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeeinrichtung eine Tasche (12) aufweist, in die die Traktionsbatterie (1) einbringbar oder eingebracht ist, wobei die Tasche (12) von einer Betriebsposition in eine Batterieaustauschposition aus dem Fahrzeugboden absenkbar ist oder abgesenkt ist und so ausgebildet ist, dass ein horizontaler Austausch der Traktionsbatterie (1) in der Tasche (12) in der Batterieaustauschposition ermöglicht ist.Vehicle for road traffic with an electric drive and a rechargeable traction battery (1) which can be received or received in a receiving device in the vehicle, the receiving device being arranged in the lower area of the vehicle, characterized in that the receiving device has a pocket (12) , into which the traction battery (1) can be brought in, wherein the pocket (12) can be lowered or lowered from an operating position to a battery replacement position from the vehicle floor and is designed so that a horizontal replacement of the traction battery (1) in the pocket (12) is enabled in the battery replacement position. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Traktionsbatterie (1) abschnittsweise formkomplementär zu der Tasche (12) ausgebildet ist.Vehicle after Claim 1 , characterized in that the traction battery (1) is designed in sections to complement the shape of the pocket (12). Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Tasche (12) einen Anschlag und/oder einen Sensor umfasst, um eine definierte Lage der Traktionsbatterie (1) in der Tasche (12) vorzugeben.Vehicle after Claim 1 or 2 , characterized in that the pocket (12) comprises a stop and / or a sensor in order to predefine a defined position of the traction battery (1) in the pocket (12). Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Linearhubmechanismus (11) vorgesehen ist, der ausgebildet ist, die Tasche (12) vertikal zu bewegen.Vehicle after one of the Claims 1 to 3rd , characterized in that a linear lifting mechanism (11) is provided which is designed to move the pocket (12) vertically. Fahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Linearhubmechanismus (11) wenigstens einen vertikal angeordneten Linearhubzylinder umfasst.Vehicle after Claim 4 , characterized in that the linear stroke mechanism (11) comprises at least one vertically arranged linear stroke cylinder. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Traktionsbatterie (1) an der Oberseite Schlitze (20) zur Aufnahme von Kühlelementen aufweist.Vehicle after one of the Claims 1 to 5 , characterized in that the traction battery (1) has slots (20) on the top for receiving cooling elements. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeeinrichtung eine Kühlvorrichtung (6) aufweist, die insbesondere mit der Oberseite der Traktionsbatterie (1) in der Betriebsposition der Tasche (12) in Kontakt bringbar ist.Vehicle after one of the Claims 1 to 6th , characterized in that the receiving device has a cooling device (6) which can be brought into contact in particular with the top of the traction battery (1) in the operating position of the pocket (12). Fahrzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung (6) zu den Schlitzen (20) der Traktionsbatterie (1) formkomplementäre Kühlelemente (21) aufweist, die in der Betriebsposition der Tasche (12) in die Schlitze (21) hineinreichen.Vehicle after Claim 7 , characterized in that the cooling device (6) has cooling elements (21) which are complementary in shape to the slots (20) of the traction battery (1) and extend into the slots (21) in the operating position of the pocket (12). Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Traktionsbatterie (21) zwei elektrische Anschlüsse (3, 4) aufweist, die insbesondere an der Oberseite (22) angeordnet sind, wobei die zwei elektrischen Anschlüsse (3, 4) mit zwei elektrischen Anschlüssen (9, 10) in der Aufnahmeeinrichtung jeweils in einen elektrischen Kontakt treten oder im elektrischen Kontakt sind, wenn die Tasche (12) und/oder die Traktionsbatterie (1) in der Betriebsposition ist.Vehicle after one of the Claims 1 to 8th , characterized in that the traction battery (21) has two electrical connections (3, 4) which are arranged in particular on the top (22), the two electrical connections (3, 4) having two electrical connections (9, 10) enter electrical contact in the receiving device or are in electrical contact when the pocket (12) and / or the traction battery (1) is in the operating position. Verfahren zum automatischen Austauschen von wiederaufladbaren Traktionsbatterien (1) eines Fahrzeugs für den Straßenverkehr, wobei zum Austauschen einer ersten Traktionsbatterie (1) aus dem Fahrzeug die Traktionsbatterie (1), die sich in einer Tasche (12) einer Aufnahmeeinrichtung des Fahrzeugs befindet, aus einer Betriebsposition der Tasche (12) in eine Batterieaustauschposition aus dem Fahrzeugboden, insbesondere mittels eines Linearhubmechanismus (11) der Aufnahmeeinrichtung, abgesenkt wird, wobei anschließend die erste Traktionsbatterie (1) aus der Tasche (12) horizontal entnommen wird und eine zweite Traktionsbatterie (1) in die Tasche (12) horizontal eingebracht wird, wobei danach die Tasche (12) mit der zweiten Traktionsbatterie (1) vertikal angehoben wird und in die Betriebsposition gebracht wird.A method for the automatic replacement of rechargeable traction batteries (1) of a vehicle for road traffic, wherein, for replacing a first traction battery (1) from the vehicle, the traction battery (1), which is located in a pocket (12) of a receptacle of the vehicle, consists of a The operating position of the bag (12) is lowered into a battery exchange position from the vehicle floor, in particular by means of a linear lifting mechanism (11) of the receiving device, the first traction battery (1) then being removed horizontally from the bag (12) and a second traction battery (1) is introduced horizontally into the pocket (12), after which the pocket (12) with the second traction battery (1) is lifted vertically and is brought into the operating position. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Handling der Traktionsbatterien (1) automatisiert geschieht.Procedure according to Claim 10 , characterized in that the handling of the traction batteries (1) is automated. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass zum automatischen Austauschen der Traktionsbatterien (1) das Fahrzeug in einen Wirkbereich einer Traktionsbatteriehandlingvorrichtung gebracht wird, wobei die Traktionsbatteriehandlingvorrichtung und das Fahrzeug, insbesondere die Aufnahmeeinrichtung, miteinander Daten austauschen, um ein Absenken der Tasche (12) in die Batterieaustauschposition zu initiieren.Procedure according to Claim 10 or 11 , characterized in that for the automatic exchange of the traction batteries (1) the vehicle is brought into an effective area of a traction battery handling device, the traction battery handling device and the vehicle, in particular the receiving device, exchanging data with one another in order to lower the pocket (12) into the battery exchange position initiate. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Traktionsbatteriehandlingvorrichtung eine Greifvorrichtung und eine Positioniervorrichtung umfasst, um die auszutauschende erste Traktionsbatterie (1) zu ergreifen und horizontal aus der Tasche (12) zu entnehmen.Procedure according to Claim 12 , characterized in that the traction battery handling device comprises a gripping device and a positioning device in order to grasp the first traction battery (1) to be exchanged and to remove it horizontally from the pocket (12). Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite einzubringende Traktionsbatterie (1) horizontal in die Tasche (12) eingebracht wird, wobei insbesondere erfasst wird, ob die zweite Traktionsbatterie (1) eine vorgebbare Position in der Tasche (12) eingenommen hat, um nach einem Freigeben der zweiten Traktionsbatterie (1) durch die Traktionsbatteriehandlingvorrichtung die Tasche (12) und die zweite Traktionsbatterie (1) in die Betriebsposition anzuheben.Procedure according to Claim 12 or 13th , characterized in that the second traction battery (1) to be introduced is introduced horizontally into the pocket (12), with it being detected in particular whether the second traction battery (1) has assumed a predeterminable position in the pocket (12) in order to be able to of the second traction battery (1) to lift the bag (12) and the second traction battery (1) into the operating position by the traction battery handling device. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Traktionsbatteriehandlingvorrichtung und das Fahrzeug, insbesondere die Aufnahmeeinrichtung, miteinander Daten austauschen, um ein Anheben der Tasche (12) in die Betriebsposition zu initiieren.Method according to one of the Claims 12 to 14th characterized in that the traction battery handling device and the vehicle, in particular the receiving device, exchange data with one another in order to initiate a lifting of the bag (12) into the operating position.
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