DE102019133495A1 - Device for storing a traction battery of a vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung (6) zum Lagern einer Traktionsbatterie (1) eines Fahrzeugs, insbesondere zur Verwendung bei einem Crash-Versuch auf Komponentenebene.Die Vorrichtung (6) weist einen Grundkörper (7) und zumindest eine bezüglich des Grundkörpers (7) bewegbar gelagerte Lagereinrichtung (8) auf. Die zumindest eine Lagereinrichtung (8) ist mit der Traktionsbatterie (1) verbindbar. Die Vorrichtung (6) weist ein Mittel (9) auf, wobei mittels des Mittels (9) eine zwecks Bewegens der zumindest einen Lagereinrichtung (8) bezüglich des Grundkörpers (7) aufzubringende Kraft veränderbar ist.The invention relates to a device (6) for storing a traction battery (1) of a vehicle, in particular for use in a crash test at component level. The device (6) has a base body (7) and at least one with respect to the base body (7) ) movably mounted storage device (8). The at least one bearing device (8) can be connected to the traction battery (1). The device (6) has a means (9), wherein by means of the means (9) a force to be applied for the purpose of moving the at least one bearing device (8) with respect to the base body (7) can be changed.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zu Lagern einer Traktionsbatterie eines Fahrzeugs. Verwendung findet diese Vorrichtung insbesondere bei einem Crashversuch auf Komponentenebene.The invention relates to a device for storing a traction battery of a vehicle. This device is used in particular in a crash test at the component level.
Im Stand der Technik ist bekannt, dass Komponententests an einzelnen Bauteilen oder - gruppen dazu benutzt werden, im Crashfall deren Verhalten zu untersuchen, ohne ganze Fahrzeuge Crashversuchen unterziehen zu müssen. Dieses Vorgehen - insbesondere in der frühen Projektphase - birgt hohes Kosteneinsparpotenzial. Von entscheidender Bedeutung für die Aussagefähigkeit solcher Versuche ist es, die Randbedingungen, insbesondere die mechanischen Randbedingungen, an den gewählten Systemgrenzen analog dem Gesamtfahrzeug auszuführen bzw. in ihrem Verhalten ähnlich zu gestalten, damit die Belastung des zu testenden Teils repräsentativ ist.It is known in the prior art that component tests on individual components or groups are used to examine their behavior in the event of a crash without having to subject entire vehicles to crash tests. This approach - especially in the early project phase - has high potential for cost savings. It is of decisive importance for the informative value of such tests to implement the boundary conditions, in particular the mechanical boundary conditions, at the selected system limits analogously to the overall vehicle or to make them similar in their behavior so that the load on the part to be tested is representative.
In der
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Lagern einer Traktionsbatterie eines Fahrzeugs anzugeben, die eine definierte Veränderung der Position der Traktionsbatterie beim Einleiten einer Kraft in diese gestattet. Die Vorrichtung soll insbesondere in Zusammenhang mit einem Crash-Lastfall „seitlicher Pfahlaufprall“, ggf. auch bei Ausbildung einer flächigen Barriere Verwendung finden.The object of the present invention is to specify a device for mounting a traction battery of a vehicle which allows a defined change in the position of the traction battery when a force is introduced into it. The device is intended to be used in particular in connection with a crash load case “lateral pole impact”, possibly also when forming a flat barrier.
Gelöst wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung, die die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.The object is achieved by a device which has the features of claim 1. Further developments of the invention are the subject of the subclaims.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient dem Lagern einer Traktionsbatterie eines Fahrzeugs, insbesondere zur Verwendung bei einem Crash-Versuch auf Komponentenebene. Die Vorrichtung weist einen Grundkörper und zumindest eine bezüglich des Grundkörpers bewegbar gelagerte Lagereinrichtung auf. Die zumindest eine Lagereinrichtung ist mit der Traktionsbatterie verbindbar. Ferner weist die Vorrichtung ein Mittel auf, wobei mittels des Mittels eine zwecks Bewegens der zumindest einen Lagereinrichtung bezüglich des Grundkörpers aufzubringende Kraft veränderbar ist.The device according to the invention is used to store a traction battery of a vehicle, in particular for use in a crash test at component level. The device has a base body and at least one bearing device mounted movably with respect to the base body. The at least one bearing device can be connected to the traction battery. Furthermore, the device has a means, wherein a force to be applied for the purpose of moving the at least one bearing device with respect to the base body can be changed by means of the means.
Durch das Mittel lässt sich somit der Widerstand, der einer Bewegung der Lagereinrichtung bezüglich des Grundkörpers entgegensteht, variieren und damit das Bewegungsverhalten zwischen Grundkörper und Lagereinrichtung verändern. Hierdurch können auf einfache Art und Weise unterschiedliche Zustände bereits bei einem Komponententest an einzelnen Bauteilen untersucht werden.By means of the means, the resistance that opposes a movement of the bearing device with respect to the base body can thus be varied and thus the movement behavior between the base body and bearing device can be changed. In this way, different states can be examined in a simple manner on individual components during a component test.
Vorzugsweise ist die Lagereinrichtung entlang einer Gerade bewegbar in dem Grundkörper gelagert. Hierdurch ist eine definierte Verschiebung von Lagereinrichtung und Grundkörper vorgegeben.The bearing device is preferably mounted in the base body such that it can be moved along a straight line. This results in a defined displacement of the bearing device and the base body.
Vorzugsweise ist die Traktionsbatterie derart in der Vorrichtung lagerbar, dass bei einem in das Fahrzeug eingebauten Zustand der Traktionsbatterie eine in Fahrzeugquerrichtung verlaufende Achse der Traktionsbatterie entlang der Geraden verläuft. Der Verlauf der Geraden ist somit weitgehend auf die Einleitung der Kraftkomponente im Crash-Lastfall „seitlicher Pfahlaufprall“ abgestimmt.The traction battery can preferably be stored in the device in such a way that when the traction battery is installed in the vehicle, an axis of the traction battery running in the transverse direction of the vehicle runs along the straight line. The course of the straight line is therefore largely matched to the introduction of the force component in the crash load case “side pole impact”.
Das Mittel ist insbesondere derart ausgebildet, dass eine senkrecht zu einer Bewegungsrichtung der Lagereinrichtung bezüglich des Grundkörpers zwischen der Lagereinrichtung und dem Grundkörper wirkende Kraft veränderbar ist. Durch die Veränderung dieser Normalkraft lässt sich insbesondere ein Reibwiderstand zwischen der Lagereinrichtung und dem Grundkörper ändern, mit der Konsequenz, dass der Grad der Verschieblichkeit bzw. der Widerstand gegenüber Deformation veränderbar ist.The means is designed in particular in such a way that a force acting perpendicular to a direction of movement of the bearing device with respect to the base body between the bearing device and the base body can be changed. By changing this normal force, in particular a frictional resistance between the bearing device and the base body can be changed, with the consequence that the degree of displaceability or the resistance to deformation can be changed.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Lagereinrichtung eine Reibplatte aufweist, wobei eine erste Seite der Reibplatte den Grundkörper kontaktiert, wobei die Reibplatte ein in Bewegungsrichtung der Lagereinrichtung verlaufendes Langloch aufweist, wobei das Mittel das Langloch durchsetzt, wobei das Mittel in der Bewegungsrichtung der Lagereinrichtung ortsfest in dem Grundkörper gelagert ist, wobei eine durch das Mittel aufgebrachte Normalkraft zwischen Reibplatte und Grundkörper veränderbar ist. Durch diese Gestaltung ist eine definierte Verschiebung von Grundkörper und Lagereinrichtung unter Berücksichtigung der aufgebrachten Normalkraft und der Reibverhältnisse zwischen Reibplatte und Grundkörper gewährleistet.According to a preferred development of the invention it is provided that the bearing device has a friction plate, wherein a first side of the friction plate contacts the base body, the friction plate having an elongated hole running in the direction of movement of the bearing device, the means penetrating the elongated hole, the means in the Direction of movement of the bearing device is mounted stationary in the base body, wherein a normal force applied by the means between the friction plate and the base body can be changed. This design ensures a defined displacement of the base body and the bearing device, taking into account the normal force applied and the friction conditions between the friction plate and the base body.
Es ist insbesondere vorgesehen, dass der Grundkörper zwei beabstandet angeordnete Abschnitte aufweist, wobei die Traktionsbatterie zumindest teilweise zwischen den Abschnitten anordenbar ist. Diese Gestaltung ermöglicht nicht nur eine günstige Aufnahme der Traktionsbatterie im Grundkörper, sondern auch die Ausbildung einer bevorzugten Weiterbildung unter dem Aspekt einer weiteren Reibplatte.In particular, it is provided that the base body has two spaced apart sections, the traction battery can be arranged at least partially between the sections. This design not only enables the traction battery to be accommodated in the base body in a favorable manner, but also enables a preferred further development to be implemented in terms of a further friction plate.
So ist insbesondere vorgesehen, dass die Lagereinrichtung eine weitere Reibplatte aufweist, wobei die eine Reibplatte den Grundkörper im Bereich des einen Abschnitts kontaktiert und die weitere Reibplatte den Grundkörper im Bereich des anderen Abschnitts kontaktiert. Vorzugsweise kontaktiert die jeweilige Reibplatte den jeweiligen Abschnitt auf einer dem jeweiligen anderen Abschnitt abgewandten Seite. Bei exakter Führung von Grundkörper und Lagereinrichtung lassen sich somit über die beiden Reibplatten unter Berücksichtigung der durch das Mittel aufgebrachten Normalkraft präzise Vorgaben hinsichtlich des Grades der Verschieblichkeit bzw. des Widerstands gegenüber Deformation machen.In particular, it is provided that the bearing device has a further friction plate, the one friction plate contacting the base body in the area of one section and the further friction plate contacting the base body in the area of the other section. The respective friction plate preferably makes contact with the respective section on a side facing away from the respective other section. With exact guidance of the base body and the bearing device, precise specifications can be made with regard to the degree of displaceability or the resistance to deformation via the two friction plates, taking into account the normal force applied by the means.
Insbesondere ist die Traktionsbatterie in der Bewegungsrichtung der Lagereinrichtung ortsfest in der Lagereinrichtung lagerbar. Somit findet keine Bewegung der Traktionsbatterie in der Bewegungsrichtung der Lagereinrichtung bezüglich der Lagereinrichtung statt, sondern es erfolgt nur eine Verlagerung der Lagereinrichtung bezüglich des Grundkörpers in der Bewegungsrichtung der Lagereinrichtung.In particular, the traction battery can be stored in the storage facility in a stationary manner in the direction of movement of the storage facility. Thus, there is no movement of the traction battery in the direction of movement of the bearing device with respect to the bearing device, but only a displacement of the bearing device with respect to the base body in the direction of movement of the bearing device.
Insbesondere weist die Lagereinrichtung ein Verbindungsmittel zum Verbinden der Traktionsbatterie mit der Lagereinrichtung auf, wobei das Verbindungsmittel ein in Bewegungsrichtung der Lagereinrichtung verlaufendes Langloch des Grundkörpers durchsetzt.In particular, the bearing device has a connecting means for connecting the traction battery to the bearing device, the connecting means passing through an elongated hole in the base body that extends in the direction of movement of the bearing device.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Vorrichtung mehrere Lagereinrichtungen aufweist. Vorzugsweise weist die Vorrichtung mehrere identisch ausgebildete Lagereinrichtungen auf. Somit besteht die Möglichkeit, dass die Lagereinrichtungen unterschiedliche Relativbewegungen bezüglich des Grundkörpers ausführen, je nach Einleitung von in die Traktionsbatterie eingeleiteten Kräften, insbesondere im Crash-Lastfall „seitlicher Pfahlaufprall“.According to a preferred embodiment of the invention it is provided that the device has several storage devices. The device preferably has a plurality of identically designed storage devices. There is thus the possibility that the bearing devices execute different relative movements with respect to the base body, depending on the introduction of forces introduced into the traction battery, in particular in the case of a “side pole impact” crash load.
Vorzugsweise sind die Lagereinrichtungen voneinander unabhängig bewegbar bezüglich des Grundkörpers gelagert.The storage devices are preferably supported so that they can move independently of one another with respect to the base body.
Es wird als vorteilhaft angesehen, wenn die Vorrichtung eine mit dem Mittel zusammenwirkende Spannleiste aufweist, wobei die Spannleiste mehrere Lagereinrichtungen gegen den Grundkörper verspannt. Über diese Spannleiste kann eine besonders gleichmäßige Vorspannkraft auf die Lagereinrichtungen aufgebracht werden. It is considered advantageous if the device has a clamping bar which interacts with the means, the clamping bar bracing several bearing devices against the base body. A particularly uniform pretensioning force can be applied to the bearing devices via this clamping bar.
Insbesondere ist vorgesehen, dass die Vorrichtung mehrere Mittel aufweist. Es handelt sich insbesondere um mehrere, identisch ausgebildete Mittel. Insbesondere ist der jeweiligen Lagereinrichtung ein Mittel zugeordnet. Insbesondere handelt sich es bei dem Mittel um eine Spannschraube bzw. es weist das jeweilige Mittel eine Spannschraube auf. Über die jeweilige Spannschraube lässt sich besonders einfach die Kraft aufbringen, die in die Lagereinrichtung und den Grundkörper einzubringen ist, und darüber hinaus diese Kraft einfach verändern.In particular, it is provided that the device has a plurality of means. In particular, it is a matter of several identically designed means. In particular, a means is assigned to the respective storage facility. In particular, the means is a tensioning screw or the respective means has a tensioning screw. The force that is to be introduced into the bearing device and the base body can be applied particularly easily via the respective clamping screw, and moreover this force can easily be changed.
Vorzugsweise ist die Lagereinrichtung und/oder das Verbindungsmittel derart ausgebildet, dass die Lagereinrichtung und/oder das Verbindungsmittel zwecks Lagerung der Traktionsbatterie mit einer Lagerstruktur der Traktionsbatterie zusammenwirkt, wobei diese Lagerstruktur der Lagerung der Traktionsbatterie in dem Fahrzeug dient.The storage device and / or the connecting means is preferably designed such that the storage device and / or the connecting means interacts with a bearing structure of the traction battery for the purpose of storing the traction battery, this bearing structure serving to store the traction battery in the vehicle.
Die Erfindung und deren beschriebene Weiterbildungen kann/ können besonders vorteilhaft bei einem Crashversuch auf Komponentenebene verwendet werden, insbesondere bei Fahrzeugen, die Unterboden-Batteriekonzepte aufweisen. Bei diesen sind konstruktive Ausführungen vorgesehen, gemäß derer das System auch auf der dem Crash abgewandten Seite deformiert wird. Diese Deformation kann mitsamt dem Rohbau bzw. der Schweller erfolgen oder nur aufseiten des Batterierahmens. In jenem Fall wird der Deformation im Bereich einer in der Regel umlaufenden Verschraubung der Traktionsbatterie - Hochvolt-Batterie - am Rohbau ein Widerstand entgegengebracht. Insbesondere um diesen Widerstand in Fahrzeugquerrichtung (Y-Richtung) bei einem Komponententest variabel einstellen zu können, ist die vorliegende Erfindung gemäß deren Weiterbildungen vorgesehen. Sie stellt die dem Gesamtfahrzeug entsprechenden Verschraubungen der Hochvolt-Batterie in Fahrzeughochrichtung (Z-Richtung) an einem Prüfgestell, vorliegend der Lagereinrichtung bereit, insbesondere mittels Trägerschrauben. Diese halten die Batterie in Z-Richtung. Allerdings sind die Verschraubungen in Y-Richtung zusammen mit den Reibplatten verschiebbar gegenüber den beiden beabstandet angeordneten Abschnitten des Grundkörpers, wobei diese Abschnitte insbesondere als Trägerplatte ausgebildet sind, ausgeführt, die Teil eines Festprüfgestells bzw. Rollwagens sind und undeformiert bleiben sollen. Der Grad der Verschieblichkeit bzw. der Widerstand gegenüber Deformation wird über Spannschrauben eingestellt. Werden sie mit höherem Drehmoment angezogen, so erhöht sich die Reibung und die Y-Deformation findet weniger leicht statt. Dies entspricht einer massiver ausgeführten Lagerung der Batterie im Realfahrzeug. Die Einstellung der Spannschrauben und damit der Widerstand bei Deformation wird auf Basis der Crash-Simulation am virtuellen Gesamtfahrzeug, insbesondere mithilfe einer Finite-Elemente-Methode ermittelt.The invention and its described developments can be used particularly advantageously in a crash test at component level, in particular in vehicles that have underbody battery concepts. In these, structural designs are provided according to which the system is also deformed on the side facing away from the crash. This deformation can take place together with the shell or the rocker panel or only on the side of the battery frame. In that case, the deformation in the area of a generally circumferential screw connection of the traction battery - high-voltage battery - is met with a resistance on the shell. In particular, in order to be able to variably set this resistance in the transverse direction of the vehicle (Y direction) in a component test, the present invention is provided according to its developments. It provides the screw connections of the high-voltage battery corresponding to the overall vehicle in the vertical direction of the vehicle (Z direction) on a test frame, in this case the storage device, in particular by means of support screws. These hold the battery in the Z direction. However, the screw connections in the Y direction together with the friction plates are displaceable relative to the two spaced sections of the base body, these sections being designed in particular as carrier plates, which are part of a fixed test frame or trolley and should remain undeformed. The degree of displaceability or the resistance to deformation is set using tensioning screws. If they are tightened with a higher torque, the friction increases and the Y-deformation takes place less easily. This corresponds to a more massive storage of the battery in the real vehicle. The setting of the clamping screws and thus the resistance in the event of deformation is determined on the basis of the crash simulation on the virtual overall vehicle, in particular with the aid of a finite element method.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in der Zeichnung sowie deren Beschreibung erläutert, ohne hierauf beschränkt zu sein. Es zeigt:
-
1 in einer stark vereinfachten Darstellung eine Draufsicht einer Anordnung einer Traktionsbatterie in einem Personenkraftwagen zwischen einem Schweller auf der Auftreffseite bezüglich eines seitlichen Pfahls für den Crashlastfall „seitlicher Pfahlaufprall“ und einem Schweller auf der dem Pfahl abgewandten Seite, vor dem Crash, -
2 die Anordnung gemäß1 , veranschaulicht nach dem Crash, -
3 eine Vorrichtung zum Lagern der Traktionsbatterie, gezeigt in einer Ansicht von oben, im Zustand vor dem Crash, -
4 die Vorrichtung in der Ansicht von oben, im Zustand nach dem Crash, -
5 die Vorrichtung in einer Ansicht von unten, im Zustand vor dem Crash, -
6 die Vorrichtung in einer Ansicht von unten, im Zustand nach dem Crash, -
7 eine Schnittansicht A-A der Vorrichtung gemäß der3 bis 6 , im Zustand vor dem Crash, -
8 die Schnittansicht A-A der Vorrichtung, im Zustand nach Crash.
-
1 In a greatly simplified representation, a top view of an arrangement of a traction battery in a passenger car between a rocker on the impact side with respect to a side pole for the crash load case "side pole impact" and a rocker on the side facing away from the pole, before the crash, -
2 the arrangement according to1 , illustrated after the crash, -
3rd a device for storing the traction battery, shown in a view from above, in the state before the crash, -
4th the device in the view from above, in the state after the crash, -
5 the device in a view from below, in the state before the crash, -
6th the device in a view from below, in the state after the crash, -
7th a sectional view AA of the device according to FIG3rd to6th , in the state before the crash, -
8th the sectional view AA of the device, in the state after a crash.
FigurenbeschreibungFigure description
Die Vorrichtung
Die Lagereinrichtungen
Das Mittel
Der Grundkörper
Die jeweilige Lagereinrichtung
Die jeweilige Lagereinrichtung
Die Traktionsbatterie
Die jeweilige Lagereinrichtung
Die Lagereinrichtungen
Jede Lagereinrichtung
Die Lagereinrichtungen
Zur Durchführung des Crashlastfalls „seitlicher Pfahlaufprall“ wird der Prüfling, somit die Traktionsbatterie
Die
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- TraktionsbatterieTraction battery
- 22
- SchwellerSill
- 33
- SchwellerSill
- 44th
- PfahlStake
- 55
- Pfeilarrow
- 66th
- Vorrichtungcontraption
- 77th
- GrundkörperBase body
- 88th
- LagereinrichtungStorage facility
- 99
- Mittelmedium
- 1010
- Abschnittsection
- 1111
- Abschnittsection
- 1212th
- ReibplatteFriction plate
- 1313th
- Seitepage
- 1414th
- LanglochLong hole
- 1515th
- ReibplatteFriction plate
- 1616
- VerbindungsmittelLanyard
- 1717th
- LanglochLong hole
- 1818th
- SpannleisteTension bar
- 1919th
- Seitepage
- 2020th
- SpannschraubeClamping screw
- 2121
- Muttermother
- 2222nd
- TrägerschraubeSupport screw
- 2323
- Muttermother
- 2424
- AuflagebuchseSupport bushing
- 2525th
- Pfeilarrow
- 2626th
- LastverteilerscheibeLoad distribution disc
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- DE 102016103371 A1 [0003]DE 102016103371 A1 [0003]
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DE102019133495.0A DE102019133495A1 (en) | 2019-12-09 | 2019-12-09 | Device for storing a traction battery of a vehicle |
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DE102019133495A1 true DE102019133495A1 (en) | 2021-06-10 |
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DE102010050826A1 (en) * | 2010-11-09 | 2012-05-10 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Arrangement for traction battery in electrically driven motor vehicle, particularly electrically-powered passenger vehicle, has battery placed in battery container at underbody of vehicle structure |
-
2019
- 2019-12-09 DE DE102019133495.0A patent/DE102019133495A1/en active Pending
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