DE102019216266A1 - Electrically powered vehicle with a replaceable traction battery - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektrisch betriebenes Fahrzeug (1) mit einer wechselbaren Traktionsbatterie (2), die in einem nach fahrzeugunten offenen Montageraum (3) einer Fahrzeugkarosserie aufgenommen ist, der durch Seitenwände (4a, 4b) und nach oben durch eine Fahrzeugbodenwand (5) begrenzt ist, und mit einer Batterie-Steckereinheit (6) aus einem fahrzeugseitigen Steckerelement (7) und einem batterieseitigen Hülsenelement (8), die für eine elektrische Kontaktierung ineinandersteckbar sind. Erfindungsgemäß ist das fahrzeugseitige Steckerelement (7) der Batterie-Steckereinheit (6) mittels eines Gelenks (9) schwenkbar an einer Seitenwand (4a) des Montageraums (3) angeordnet.The invention relates to an electrically operated vehicle (1) with a replaceable traction battery (2), which is accommodated in a mounting space (3) of a vehicle body, which is open at the bottom of the vehicle and which is passed through side walls (4a, 4b) and upwards through a vehicle bottom wall (5) is limited, and with a battery connector unit (6) from a vehicle-side connector element (7) and a battery-side sleeve element (8), which can be plugged into one another for electrical contacting. According to the invention, the vehicle-side connector element (7) of the battery connector unit (6) is arranged pivotably on a side wall (4a) of the assembly space (3) by means of a joint (9).

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisch betriebenes Fahrzeug mit einer wechselbaren Traktionsbatterie nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Montage einer Traktionsbatterie in einem elektrisch betriebenen Fahrzeug nach dem Anspruch 10.The invention relates to an electrically operated vehicle with an exchangeable traction battery according to the preamble of claim 1 and a method for mounting a traction battery in an electrically operated vehicle according to claim 10.

Bei einem allgemein bekannten, gattungsgemäßen elektrisch betriebenen Fahrzeug ist eine wechselbare Traktionsbatterie in einem nach fahrzeugunten offenen Montageraum einer Fahrzeugkarosserie aufgenommen. Die Traktionsbatterie ist dabei als quaderförmiger Batterieblock ausgebildet und von unten her in den mit geringem Übermaß entsprechend ausgebildeten Montageraum eingesetzt, der durch Seitenwände und nach oben durch eine Bodenwand des Fahrzeugs begrenzt ist.In a generally known, generic, electrically operated vehicle, a replaceable traction battery is accommodated in a mounting space of a vehicle body that is open at the bottom of the vehicle. The traction battery is designed as a cuboid battery block and inserted from below into the assembly space, which is correspondingly designed with a slight oversize and which is delimited by side walls and at the top by a bottom wall of the vehicle.

Die Traktionsbatterie ist eine Hochvolt-Batterie (HV-Batterie), welche elektrisch mit dem Hochvolt-Netz (HV-Netz) zu kontaktieren ist. Dazu ist eine Batterie-Steckereinheit aus einem fahrzeugseitigen Steckerelement und einem batterieseitigen Hülsenelement bekannt, die für eine elektrische Kontaktierung ineinander steckbar sind. Beim gattungsgemäßen Fahrzeug erfolgt die elektrische HV-Kontaktierung in vertikaler Richtung entsprechend der Z-Achse des Fahrzeugs zusammen mit dem Einsetzen der Traktionsbatterie in den Montageraum, wobei das batterieseitige Steckerteil vertikal ausgerichtet ist und in einem Kupplungsvorgang in das zugeordnete fahrzeugseitige Gegensteckerelement eingreift. Alternativ dazu kann die elektrische HV-Kontaktierung auch horizontal in der Fahrzeuglängsrichtung erfolgen.The traction battery is a high-voltage battery (HV battery), which has to be electrically connected to the high-voltage network (HV network). For this purpose, a battery connector unit comprising a vehicle-side connector element and a battery-side sleeve element is known, which can be plugged into one another for electrical contacting. In the vehicle of the generic type, the electrical HV contact is made in the vertical direction according to the Z-axis of the vehicle together with the insertion of the traction battery in the assembly space, the battery-side connector being vertically aligned and engaging in the associated vehicle-side mating connector element in a coupling process. Alternatively, the electrical HV contact can also be made horizontally in the longitudinal direction of the vehicle.

Diese bekannte vertikal gerichtete Kontaktierung in einem Arbeitsgang zusammen mit dem Einsetzen und Fixieren der Traktionsbatterie kann zu folgenden Nachteilen führen:

  • Durch die vertikal gerichtete Kontaktierung kann Schmutz und Feuchtigkeit bei einem Batteriewechsel in die Batterie-Steckereinheit gelangen und die HV-Kontaktierung ungünstig beeinflussen. Da das Einsetzen der Traktionsbatterie in den Montageraum in einem gemeinsamen Kupplungsvorgang mit der Kontaktierung erfolgt und eine Traktionsbatterie üblicherweise ein hohes Gewicht hat und dadurch schwierig transportierbar und verlagerbar ist, kann die Handhabung bei einem Batteriewechsel aufwendig sein. Insbesondere sind die Steckerteile der Batteriesteckereinheit beim Einsetzen der Traktionsbatterie in den Montageraum genau fluchtend auszurichten, was bei unsachgemäßer Handhabung nicht gewährleistet sein kann und dann zu Beschädigungen an Teilen der Steckereinheit bis zu einem Ausfall der Kontaktierung führen kann.
This known vertically directed contacting in one operation together with the insertion and fixing of the traction battery can lead to the following disadvantages:
  • Due to the vertically directed contact, dirt and moisture can get into the battery connector unit when the battery is changed and have an unfavorable effect on the HV contact. Since the insertion of the traction battery into the assembly space takes place in a joint coupling process with the contacting and a traction battery is usually heavy and difficult to transport and relocate, handling when changing the battery can be complex. In particular, the connector parts of the battery connector unit must be precisely aligned when the traction battery is inserted into the installation space, which cannot be guaranteed if the device is handled improperly and can then lead to damage to parts of the connector unit and even failure of the contact.

Zudem ist ein elektrisch betriebenes Fahrzeug mit einer Batteriesteckereinheit aus einem Steckerelement und einem Hülsenelement bekannt ( DE 10 2007 028 862 A1 ), wobei das Steckerelement ortsfest am Fahrzeug und das Hülsenelement relativ dazu verlagerbar ebenfalls am Fahrzeug angeordnet sind. Das Hülsenelement kann mit der Traktionsbatterie des Fahrzeugs mit einem HV-Kabel verbunden werden. Durch einen Verriegelungsmechanismus ist eine Kontaktierung durch Zusammenstecken der Steckereinheit nur möglich, wenn ein Sicherungshebel für eine mechanische Sicherung eines Batterieblocks in einem Aufnahmeraum aus einer Freigabestellung in eine Sicherungsstellung verlagert ist.In addition, an electrically powered vehicle with a battery connector unit consisting of a plug element and a sleeve element is known ( DE 10 2007 028 862 A1 ), wherein the plug element is stationary on the vehicle and the sleeve element is also arranged on the vehicle so that it can be displaced relative thereto. The sleeve element can be connected to the traction battery of the vehicle with an HV cable. By means of a locking mechanism, contact can only be made by plugging the connector unit together if a securing lever for mechanically securing a battery block in a receiving space is shifted from a release position into a securing position.

Weiter ist eine Montagehilfe zur Reduzierung von Füge- und Trennkräften bei der Kontaktierung eines Batteriesteckersystems für eine Traktionsbatterie einer mobilen Arbeitsmaschine bekannt ( DE 10 2014 101 469 A9 ), wobei die Kontaktierung mittels eines Handhebels und eines angeschlossenen Mitnehmerhebels erfolgt.An assembly aid for reducing joining and separating forces when making contact with a battery connector system for a traction battery of a mobile work machine is also known ( DE 10 2014 101 469 A9 ), the contact being made by means of a hand lever and a connected driver lever.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein elektrisch betriebenes Fahrzeug bereitzustellen, bei dem ein Traktionsbatteriewechsel im Vergleich zum Stand der Technik vereinfacht ist.The object of the invention is to provide an electrically operated vehicle in which changing the traction battery is simplified compared to the prior art.

Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 oder 10 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.The object is achieved by the features of claim 1 or 10. Preferred developments of the invention are disclosed in the subclaims.

Gemäß Anspruch 1 ist das fahrzeugseitige Steckerelement der Batterie-Steckereinheit mittels eines Gelenks schwenkbar an einer Seitenwand des Montageraums angeordnet. Mit dieser erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Batteriesteckereinheit und deren Lage an einer Seitenwand des Montageraums können vorteilhaft bei einem Batteriewechsel die Arbeitsgänge einer elektrischen Kontaktierung und eines Einsetzens der Traktionsbatterie in ihren Montageraum und der dortigen Fixierung weitgehend getrennt durchgeführt werden, was die Handhabung erleichtern und die Kontaktierung sicherer machen kann. Dabei stehen grundsätzlich durch die fahrzeugseitige schwenkbare Anordnung des Steckerelements zwei Möglichkeiten zur Verfügung, indem eine Kontaktierung vor dem Einsetzen der Traktionsbatterie in den Montageraum oder eine Kontaktierung nach dem Einsetzen und Fixieren der Traktionsbatterie in den Montageraum durchführbar ist, wie dies nachfolgend anhand beanspruchter Ausführungsformen erläutert wird.According to claim 1, the vehicle-side connector element of the battery connector unit is arranged pivotably by means of a joint on a side wall of the assembly space. With this embodiment of the battery connector unit according to the invention and its position on a side wall of the assembly space, the operations of electrical contacting and insertion of the traction battery in its assembly space and the fixing there can advantageously be carried out largely separately when changing the battery, which simplifies handling and makes contacting safer can. In principle, the pivotable arrangement of the plug element on the vehicle side provides two options, in that contact can be made before the traction battery is inserted into the assembly space or after the traction battery has been inserted and fixed in the assembly space, as will be explained below with reference to the claimed embodiments .

In einer ersten Ausführungsform ist das fahrzeugseitige, schwenkbare Steckerelement als um eine vertikale Achse nach fahrzeugunten neigbares Winkelsteckerelement am unteren Rand einer Seitenwand, vorzugsweise einer Seitenquerwand angeordnet. Das batterieseitige Hülsenelement ist ortsfest und unbeweglich an einem unteren Rand der Traktionsbatterie angeordnet und der Position des Winkelsteckerelements zugeordnet.In a first embodiment, the vehicle-side, pivotable plug element is an angled plug element at the lower edge of an angular plug element that can be tilted downwards around a vertical axis Side wall, preferably arranged on a side transverse wall. The sleeve element on the battery side is arranged in a stationary and immovable manner on a lower edge of the traction battery and is assigned to the position of the angled plug element.

Für einen Kupplungsvorgang wird beispielsweise das Winkelsteckerelement um einen Winkel von ca. 45° nach unten geneigt und entsprechend die Traktionsbatterie für eine Kontaktierung in einem solchen Winkel herangeführt. Nach der Kontaktierung kann dann die Traktionsbatterie in Verbindung mit einer Rückschwenkbewegung des Winkelsteckerelements in den Montageraum durch Einschwenken eingesetzt und fixiert werden. Eine Demontage der Traktionsbatterie kann in umgekehrter Reihenfolge durchgeführt werden.For a coupling process, for example, the angled plug element is inclined downwards by an angle of approx. 45 ° and the traction battery is accordingly brought up at such an angle for contacting. After the contacting, the traction battery can then be inserted and fixed in place in connection with a pivoting movement of the angular plug element back into the assembly space by pivoting. The traction battery can be dismantled in reverse order.

Damit wird der Batteriewechselvorgang einfacher und überschaubarer wobei insbesondere auch die Gefahr einer durch Schmutz und Feuchte ungenügenden Kontaktierung reduziert wird.This makes the battery change process simpler and more manageable, with the risk of insufficient contact due to dirt and moisture being reduced in particular.

Bei einer konkretisierten Ausbildung der ersten Ausführungsform weist das schwenkbare, fahrzeugseitige Steckelement zwei Hochvolt-Kontaktstifte (HV-Kontaktstifte) in einem in Steckrichtung offenen Steckerelementgehäuse auf, die jeweils mit flexiblen Hochvolt-Kabeln (HV-Kabeln) des HV-Netzes des Fahrzeugs verbunden sind. Zudem weist das fahrzeugseitige Steckerelement im Steckerelementgehäuse wenigstens einen, vorzugsweise zwei in Steckrichtung weisende Ausrichtungs- und Positionsdorne auf. Ein batterieseitig ortsfest angebrachtes Hülsenelement weist zwei buchsenförmige Hochvolt-Kontakthülsen (HV-Kontakthülsen) in einem in Steckrichtung offenen Hülsenelementgehäuse auf, die jeweils mit einem Hochvolt-Kabel (HV-Kabel) mit einem Pluspol und einem Minuspol der Traktionsbatterie verbunden sind. Zudem weist das Hülsenelement im Hülsenelementgehäuse einen, vorzugweise zwei den Ausrichtungs- und Positionsdornen zugeordnete Führungskanäle auf. Die Gehäuseteile sind dimensioniert, dass in der Kontaktposition das Hülsenelementgehäuse das Steckerelementgehäuse übergreift.In a more specific embodiment of the first embodiment, the pivotable, vehicle-side plug element has two high-voltage contact pins (HV contact pins) in a plug element housing that is open in the plug-in direction, each of which is connected to flexible high-voltage cables (HV cables) of the vehicle's HV network . In addition, the vehicle-side connector element in the connector element housing has at least one, preferably two, alignment and positioning pins pointing in the plugging direction. A sleeve element fixed on the battery side has two socket-shaped high-voltage contact sleeves (HV contact sleeves) in a sleeve element housing that is open in the plug-in direction, each of which is connected to a high-voltage cable (HV cable) with a positive pole and a negative pole of the traction battery. In addition, the sleeve element in the sleeve element housing has one, preferably two, guide channels assigned to the alignment and positioning pins. The housing parts are dimensioned so that the sleeve element housing engages over the connector element housing in the contact position.

In einer zweiten Ausführungsform ist das fahrzeugseitige, schwenkbare Steckerelement über ein Basisteil fest mit einer Seitenwand, vorzugsweise einer Seitenquerwand des Montageraums verbunden. Auf dem Basisteil sind mittels eines Gelenks mit einer Schwenkachse zwei Hochvolt-Kontaktstifte (HV-Kontaktstifte) verschwenkbar angeordnet. Die Anordnung ist dergestalt getroffen, dass die HV-Kontaktstifte in einer Offenstellung, entsprechend einer getrennten Kontaktierung aus dem Bereich des Montageraums schwenkbar und in einer Geschlossenstellung entsprechend einer hergestellten Kontaktierung in den Bereich des Montageraums schwenkbar sind. Ein Steckergegenelement als batterieseitig ortsfest an der Traktionsbatterie angebrachtes Hülsenelement ist in der Art eines offenen Aufnahmefachs ausgebildet, welches zum Einschwenken der HV-Kontaktstifte in deren Schwenkrichtung offen ist. Das Hülsenelement als Aufnahmefach enthält zudem jeweils an einem Pluspol und einem Minuspol der Traktionsbatterie angeschlossene Kontaktgegenelemente, die gegenüberliegend und zugeordnet zu den verschwenkbaren HV-Kontaktstiften in der Position der montierten Traktionsbatterie angeordnet sind.In a second embodiment, the vehicle-side, pivotable plug element is firmly connected to a side wall, preferably a side transverse wall, of the assembly space via a base part. Two high-voltage contact pins (HV contact pins) are arranged pivotably on the base part by means of a joint with a pivot axis. The arrangement is such that the HV contact pins can be pivoted in an open position, corresponding to separate contacting, out of the area of the assembly space, and in a closed position, corresponding to a contact made, can be pivoted into the assembly space area. A mating connector element as a sleeve element fixedly attached to the traction battery on the battery side is designed in the manner of an open receiving compartment which is open for pivoting the HV contact pins in their pivoting direction. The sleeve element as a receiving compartment also contains counter-contact elements connected to a positive pole and a negative pole of the traction battery, which are arranged opposite and assigned to the pivotable HV contact pins in the position of the mounted traction battery.

Bei einem Batteriewechsel erfolgt bei dieser Ausführungsform in einem ersten Arbeitsschritt ein Einsetzen und Fixieren der Traktionsbatterie in den Montageraum noch ohne Kontaktierung bei einer Offenstellung der HV-Kontaktstifte. Anschließend kann in einem zweiten Arbeitsschritt unabhängig von der mechanischen Montage der Traktionsbatterie eine elektrische Kontaktierung durch Schwenken der HV-Kontaktstifte in die Geschlossenstellung und damit in das Hülsenelement mit einer Anlage an die Kontaktgegenelemente hergestellt werden. Der Schwenkvorgang kann beispielsweise über einen Werkzeugansatz am Gelenk und/oder einen Handhebel oder gegebenenfalls gesteuert motorisch durchgeführt werden. Eine Demontage der Traktionsbatterie kann in umgekehrter Reihenfolge durchgeführt werden.In this embodiment, when the battery is changed, the traction battery is inserted and fixed in the assembly space in a first work step without any contact being made when the HV contact pins are in an open position. Subsequently, in a second work step, electrical contact can be established by pivoting the HV contact pins into the closed position and thus into the sleeve element with a contact against the counter-contact elements, independently of the mechanical assembly of the traction battery. The pivoting process can, for example, be carried out using a tool attachment on the joint and / or a hand lever or, if necessary, controlled by a motor. The traction battery can be dismantled in reverse order.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Kontaktgegenelemente im Hülsenelement wird durch federnd gelagerte HV-Kontaktplatten erreicht, die in der Geschlossenstellung der anliegenden Kontaktstiftenden federnd vorgespannt entgegen der Lage der Kontaktstiftenenden verlagert sind. Zudem können im Hülsenelement jeweils den federnd gelagerten, beweglichen HV-Kontaktplatten gegenüberliegend starr feststehende HV-Kontaktplatten zugeordnet sein, wobei die jeweils zugeordneten Konstaktstiftenden in deren Kontaktposition zwischen die federnd gelagerten HV-Kontaktplatten und die starren Kontaktplatten eingreifen. Zudem können die zur Anlage an Kontaktgegenelementen insbesondere an HV-Kontaktplatten bestimmte Kontaktstiftenden der HV-Kontaktstifte zur Vergrößerung der Anlageflächen verbreitert insbesondere als schwenkachsparallel ausgerichtete oder in Schwenkrichtung ausgerichtete Kontaktstege ausgebildet sein.A preferred embodiment of the mating contact elements in the sleeve element is achieved by resiliently mounted HV contact plates which, in the closed position of the adjacent contact pin ends, are resiliently pretensioned against the position of the contact pin ends. In addition, rigidly fixed HV contact plates can be assigned to each of the resiliently mounted, movable HV contact plates opposite in the sleeve element, the respectively assigned contact pin ends engaging in their contact position between the resiliently mounted HV contact plates and the rigid contact plates. In addition, the contact pin ends of the HV contact pins that are intended to rest on counter-contact elements, in particular on HV contact plates, can be widened in order to enlarge the contact surfaces, in particular as contact webs aligned parallel to the pivot axis or aligned in the pivoting direction.

Die vorstehenden Maßnahmen dienen insbesondere einer sicheren Kontaktierung und einer vorteilhaften Reduzierung von Übergangswiderständen.The above measures serve, in particular, for secure contacting and an advantageous reduction in contact resistances.

Anhand einer Zeichnung werden Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert.Exemplary embodiments of the invention are explained using a drawing.

Es zeigen:

  • 1a bis 1c schematisch einen Batteriewechselvorgang in einer Seitenansicht, mit einer ersten Ausführungsform einer Batterie-Steckereinheit,
  • 2 ein fahrzeugseitiges Steckerelement als Winkelstecker in zwei Schwenkstellungen,
  • 3 eine vergrößerte Darstellung des Winkelsteckers nach 2 in einer perspektivischen Ansicht,
  • 4 eine schematische Draufsicht auf eine Batterie-Steckereinheit vor der Kontaktierung,
  • 5 eine schematische Ansicht entsprechend eines Montagezustands nach 1c mit einer zweiten Ausführungsform einer Batterie-Steckereinheit,
  • 6 einen Querschnitt durch ein Hülsenelement mit HV-Kontaktplatten,
  • 7 eine schematische Seitenansicht von HV-Kontaktstiften in zwei Schwenkstellungen, und
  • 8 eine perspektivische Darstellung eines Hülsenelements entsprechend 6 und von HV-Kontaktstiften entsprechend 7 vor einer Kontaktierung.
Show it:
  • 1a to 1c schematically a battery changing process in a side view, with a first embodiment of a battery connector unit,
  • 2 a plug element on the vehicle side as an angled plug in two swivel positions,
  • 3 an enlarged view of the right-angle connector 2 in a perspective view,
  • 4th a schematic plan view of a battery connector unit before contacting,
  • 5 a schematic view corresponding to an assembly state according to 1c with a second embodiment of a battery connector unit,
  • 6th a cross section through a sleeve element with HV contact plates,
  • 7th a schematic side view of HV contact pins in two pivot positions, and
  • 8th a perspective view of a sleeve element accordingly 6th and of HV contact pins accordingly 7th before contacting.

In den 1a bis 1c ist schematisch in einer Seitenansicht der Bodenbereich eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs 1 dargestellt sowie eine Traktionsbatterie 2, die im montierten Zustand in einem in den Abmessungen angepassten Montageraum 3 aufgenommen ist. Der Montageraum 3 ist nach fahrzeugunten offen und durch Seitenwände, von denen die Querseitenwände 4a, 4b zu sehen sind und nach oben durch eine Fahrzeugbodenwand 5 begrenzt.In the 1a to 1c Figure 13 is a schematic side view of the floor area of an electrically powered vehicle 1 shown as well as a traction battery 2 , which in the assembled state in an assembly space adapted in terms of dimensions 3 is recorded. The assembly room 3 is open to the bottom of the vehicle and through side walls, of which the transverse side walls 4a , 4b can be seen and up through a vehicle floor wall 5 limited.

Für eine Kontaktierung der Traktionsbatterie 2 mit den (nicht weiter dargestellten) HV-Netz des Fahrzeugs ist eine erste Ausführungsform einer Batterie-Steckereinheit 6 vorgesehen, die aus einem fahrzeugseitigen Steckerelement 7 und einem diesem zugeordneten batterieseitigen Hülsenelement 8 besteht.For contacting the traction battery 2 with the (not shown) HV network of the vehicle is a first embodiment of a battery connector unit 6th provided, which consists of a vehicle-side connector element 7th and a sleeve element on the battery side associated therewith 8th consists.

Das fahrzeugseitige Steckerelement 7 ist am unteren Rand der Querseitenwand 4a angeordnet und um eine vertikale Gelenkachse eines Gelenks 9 schwenkbar ausgebildet. Wie in 2 dargestellt ist der Schwenkbereich hier so ausgelegt (Doppelpfeil 10), dass das Steckerelement 7 aus einer horizontalen Position in eine um 45° nach unten gerichtete Steckposition neigbar ist. Das batterieseitige Steckergegenelement als Hülsenelement 8 ist ortsfest und unbeweglich an einem unteren Rand und in der montierten Position der Traktionsbatterie dem Steckerelement 7 gegenüberliegend angeordnet.The vehicle-side connector element 7th is at the bottom of the transverse sidewall 4a arranged and around a vertical joint axis of a joint 9 designed to be pivotable. As in 2 The swivel range shown here is designed as follows (double arrow 10 ) that the connector element 7th can be tilted from a horizontal position into a 45 ° downward insertion position. The battery-side connector mating element as a sleeve element 8th is stationary and immobile on a lower edge and in the mounted position of the traction battery the connector element 7th arranged opposite one another.

Bei einem Batteriewechsel wird gemäß 1a eine Traktionsbatterie 2 von unten an das Fahrzeug 1 in einem Neigungswinkel hier von 45° mit seinem Hülsenelement 8 in den Bereich des Steckerelements 7 herangeführt, wobei das Steckerelement 7 in der Art eines Winkelsteckerelements um 45° nach unten geneigt aus dem Aufnahmeraum 3 abragt.When changing the battery, according to 1a a traction battery 2 from below to the vehicle 1 at an angle of inclination here of 45 ° with its sleeve element 8th in the area of the connector element 7th brought up, the plug element 7th in the manner of an angled plug element inclined downwards by 45 ° from the receiving space 3 protrudes.

In dieser Neigungsstellung wird die Kontaktierung vorgenommen, indem die Traktionsbatterie 2 mit dem Hülsenelement 8 auf das Steckerelement 7 aufgesteckt wird, wie dies in 1b dargestellt ist.In this inclined position, the contact is made by the traction battery 2 with the sleeve element 8th on the connector element 7th is attached like this in 1b is shown.

Anschließend wird die Traktionsbatterie 2 in den Aufnahmeraum 3 durch Einschwenken eingesetzt und dort fixiert, wobei zugleich das Steckerelement 7 als Winkelsteckerelement in seine horizontale Lage geschwenkt wird, wie dies in 1c gezeigt ist. Eine Demontage der Traktionsbatterie kann in umgekehrter Reihenfolge durchgeführt werden.Then the traction battery 2 in the recording room 3 inserted by pivoting and fixed there, at the same time the plug element 7th is pivoted as an angled connector element into its horizontal position, as shown in 1c is shown. The traction battery can be dismantled in reverse order.

In 2 ist schematisch das Steckerelement 7 als Winkelsteckerelement vergrößert dargestellt und wird im Folgenden in Verbindung mit der perspektivischen Ansicht nach 3 und mit der Draufsicht nach 4 erläutert. Das fahrzeugseitige Steckerelement 7 weist zwei Hochvolt-Kontaktstifte als HV-Konstaktstifte 11 und 12 auf, die jeweils mit flexiblen Hochvolt-Kabeln als HV-Kabel 13, 14 des fahrzeugseitigen HV-Netzes verbunden sind. Die Verbindung kann beispielsweise in an sich bekannter Weise als Löt- oder Schweiß- oder Krimpstelle ausgebildet sein. Die HV-Kontaktstifte 11, 12 und deren Anschluss an flexible HV-Kabel 13, 14 sind in einem in Steckrichtung offenen Steckerelementgehäuse 15 aufgenommen. In 3 ist zudem strichliert und schematisch das Steckerelementgehäuse 15 in die um die Gelenkachse des Gelenks 9 nach unten um 45° geneigte Position dargestellt. In der Draufsicht nach 4 sind in einer Weiterbildung noch zwei beabstandete und in Steckrichtung ausgerichtete Ausrichtungs- und Positionsdorne 16a, 16b im Steckerelementgehäuse 15 (hier ohne Oberwand gezeigt) enthalten. Die Ausrichtungs- und Positionsdorne 16a, 16b ragen für eine gezielte Zusammenführung des Steckerelements 7 und des Hülsenelements 8 in Steckrichtung aus dem Steckerelementgehäuse 15 heraus, wie dies auch in 2 angedeutet ist. Mit den schematisch dargestellten Verschraubungen 17a und 17b soll verdeutlicht werden, dass das Steckerelement 7 zwar nach unten neigbar ist, sonst jedoch ortsfest fahrzeugseitig verbunden ist.In 2 is schematically the connector element 7th shown enlarged as an angle connector element and is shown below in conjunction with the perspective view 3 and with the top view after 4th explained. The vehicle-side connector element 7th has two high-voltage contact pins as HV contact pins 11 and 12th each with flexible high-voltage cables as HV cables 13th , 14th of the vehicle's HV network are connected. The connection can be designed, for example, in a manner known per se as a soldering, welding or crimping point. The HV contact pins 11 , 12th and their connection to flexible HV cables 13th , 14th are in a plug element housing that is open in the plugging direction 15th recorded. In 3 is also dashed and schematically the connector element housing 15th in around the hinge axis of the joint 9 position inclined downwards by 45 °. In plan view after 4th are in a further development two spaced and aligned in the insertion direction alignment and positioning pins 16a , 16b in the connector element housing 15th (shown here without the top wall). The alignment and position mandrels 16a , 16b protrude for a targeted merging of the connector element 7th and the sleeve element 8th in the plug-in direction from the connector element housing 15th out how this is also in 2 is indicated. With the screw connections shown schematically 17a and 17b should be made clear that the connector element 7th although it can be tilted downwards, it is otherwise fixedly connected on the vehicle side.

Nach der Draufsicht entsprechend 4 weist das batterieseitig ortsfest an der Traktionsbatterie 2 angebrachte Hülsenelement 8 zwei buchsenförmige Hochvolt-Kontakthülsen als HV-Kontakthülsen 18, 19 in einem in Steckrichtung offenen Hülsenelementgehäuse 20 auf, die jeweils mit einem Hochvoltkabel als HV-Kabel 21, 22 mit einem Pluspol 23 und einem Minuspol 24 der Traktionsbatterie 2 verbunden sind. Im Hülsenelementgehäuse 20 sind zudem zwei Führungskanäle 25a, 25b strichliert eingezeichnet, die den Ausrichtungs- und Positionsdornen 16a, 16b mit entsprechenden Richtungen zugeordnet sind. In der Kontaktposition übergreift das Hülsenelementgehäuse 20 das Steckerelementgehäuse 15.According to the plan view accordingly 4th indicates that it is stationary on the traction battery on the battery side 2 attached sleeve element 8th two socket-shaped high-voltage contact sleeves as HV contact sleeves 18th , 19th in a sleeve element housing that is open in the plug-in direction 20th on, each with a High-voltage cables as HV cables 21 , 22nd with a positive pole 23 and a negative pole 24 the traction battery 2 are connected. In the sleeve element housing 20th are also two management channels 25a , 25b Drawn in dashed lines, the alignment and positioning pins 16a , 16b are assigned with corresponding directions. In the contact position, the sleeve element housing overlaps 20th the connector element housing 15th .

In 5 ist wie in den 1a bis 1c schematisch eine Seitenansicht eines Bodenbereichs eine batteriebetriebenen Fahrzeugs 1 dargestellt mit einer Traktionsbatterie 2 und einem zugeordneten Montageraum 3 jedoch mit einer zweiten Ausführungsform einer Batterie-Steckereinheit 6, welche mit Details anhand der 6, 7 und 8 erläutert wird.In 5 is like in the 1a to 1c schematically a side view of a floor area of a battery-operated vehicle 1 shown with a traction battery 2 and an associated assembly space 3 but with a second embodiment of a battery connector unit 6th , which with details based on the 6th , 7th and 8th is explained.

In der Anordnung nach 5 ist die Traktionsbatterie 2 bereits in den Montageraum 3 eingesetzt und dort mechanisch fixiert. Zudem ist bereits die elektrische Kontaktierung mit der Batteriesteckereinheit 6 durchgeführt.In the arrangement according to 5 is the traction battery 2 already in the assembly room 3 used and mechanically fixed there. In addition, the electrical contact with the battery connector unit is already in place 6th carried out.

Für eine Kontaktierung ist im unteren Bereich der Querseitenwand 4b fahrzeugseitig das hier modifizierte schwenkbare Steckerelement 7 angeordnet.For a contact is in the lower area of the transverse side wall 4b on the vehicle side, the swiveling plug element modified here 7th arranged.

Wie aus den 7 und 8 ersichtlich, weist das Steckerelement 7 ein Basisteil 26 als fahrzeugfeste Halterung auf, auf dem über ein Schenkgelenk 27 mit horizontal und quer ausgerichteter Schwenkachse zwei beabstandete Hochvolt-Kontaktstifte als HV-Konstaktstifte 28, 29 abragen. Die Kontaktstifte 28, 29 können, wie in 7a und 8 dargestellt, nach oben und damit aus dem Bereich des Montageraums 3 ragen oder um etwa 90° in den Bereich des Montageraums 3 geschwenkt werden, wie dies in 5 und 7b gezeigt ist.As from the 7th and 8th can be seen, has the plug element 7th a base part 26th as a vehicle-mounted bracket on which a swivel joint 27 with horizontally and transversely aligned pivot axis, two spaced high-voltage contact pins as HV contact pins 28 , 29 protrude. The contact pins 28 , 29 can, as in 7a and 8th shown, upwards and thus out of the area of the assembly room 3 protrude or about 90 ° in the area of the assembly space 3 be panned as shown in 5 and 7b is shown.

An der Traktionsbatterie 2 ist ortsfest das Hülsenelement 8 als in Schwenkrichtung der Hochvolt-Kontaktstifte 28, 29 oben offenes Aufnahmefach an einer dem Steckelement 7 zugeordneten Position angebracht. Das Hülsenelement 8 enthält federnd gelagerte Hochvolt-Kontaktplatten als HV-Kontaktplatten 30, 31, die jeweils mit einem Pluspol und Minuspol der Traktionsbatterie 9 über (nicht dargestellte) HV-Kabel verbunden sind. Wie aus der Querschnittansicht nach 6 ersichtlich, sind im Hülsenelement 8 gegenüberliegend zu den federnd gelagerten HV-Kontaktplatten 30, 31 jeweils starr angeordnete HV-Kontaktplatten 32 angebracht, wobei zwischen die Kontaktplatten und federnd vorgespannt die Enden der HV-Kontaktstifte 28, 29 in der Kontaktstellung eingreifen. Für eine möglichst große Kontaktfläche sind dabei die Kontaktstiftenden mit Kontaktstegen 33, 34 vergrößert, wobei diese schwenkachsparallel (entsprechend 8) oder in Schwenkrichtung (entsprechend 5 und 7) ausgerichtet sein können.On the traction battery 2 the sleeve element is stationary 8th than in the swivel direction of the high-voltage contact pins 28 , 29 receiving compartment open at the top on one of the plug-in element 7th assigned position attached. The sleeve element 8th contains spring-loaded high-voltage contact plates as HV contact plates 30th , 31 , each with a positive pole and a negative pole of the traction battery 9 are connected via HV cables (not shown). As from the cross-sectional view after 6th can be seen in the sleeve element 8th opposite the spring-loaded HV contact plates 30th , 31 each rigidly arranged HV contact plates 32 attached, with the ends of the HV contact pins between the contact plates and resiliently biased 28 , 29 intervene in the contact position. For the largest possible contact area, the contact pin ends are provided with contact webs 33 , 34 enlarged, with this pivot axis parallel (corresponding to 8th ) or in the swivel direction (accordingly 5 and 7th ) can be aligned.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
Fahrzeugvehicle
22
TraktionsbatterieTraction battery
33
MontageraumAssembly room
4a, 4b4a, 4b
QuerseitenwändeTransverse side walls
55
FahrzeugbodenwandVehicle floor wall
66th
Batterie-SteckereinheitBattery connector unit
77th
SteckerelementConnector element
88th
HülsenelementSleeve element
99
Gelenkjoint
1010
DoppelpfeilDouble arrow
1111
HV-KontaktstiftHV contact pin
1212th
HV-KontaktstiftHV contact pin
1313th
HV-KabelHV cables
1414th
HV-KabelHV cables
1515th
SteckerelementgehäuseConnector element housing
16a, 16b16a, 16b
Ausrichtungs- und PositionsdorneAlignment and position pins
17a, 17b17a, 17b
VerschraubungScrew connection
1818th
HV-KontakthülseHV contact sleeve
1919th
HV-KontakthülseHV contact sleeve
2020th
HülsenelementgehäuseSleeve element housing
2121
HV-KabelHV cables
2222nd
HV-KabelHV cables
2323
PluspolPositive pole
2424
MinuspolNegative pole
25a, 25b25a, 25b
FührungskanalGuide channel
2626th
BasisteilBase part
2727
SchwenkgelenkSwivel joint
2828
HV-KontaktstiftHV contact pin
2929
HV-KontaktstiftHV contact pin
3030th
HV-KontaktplattenHV contact plates
3131
HV-KontaktplattenHV contact plates
3232
HV-KontaktplattenHV contact plates
3333
KontaktstegContact bridge
3434
KontaktstegContact bridge
3535
KontaktstegContact bridge

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102007028862 A1 [0005]DE 102007028862 A1 [0005]
  • DE 102014101469 A9 [0006]DE 102014101469 A9 [0006]

Claims (10)

Elektrisch betriebenes Fahrzeug (1) mit einer wechselbaren Traktionsbatterie (2), die in einem nach fahrzeugunten offenen Montageraum (3) einer Fahrzeugkarosserie aufgenommen ist, der durch Seitenwände (4a, 4b) und nach oben durch eine Fahrzeugbodenwand (5) begrenzt ist, und mit einer Batterie-Steckereinheit (6) aus einem fahrzeugseitigen Steckerelement (7) und einem batterieseitigen Hülsenelement (8), die für eine elektrische Kontaktierung ineinandersteckbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass das fahrzeugseitige Steckerelement (7) der Batterie-Steckereinheit (6) mittels eines Gelenks (9) schwenkbar an einer Seitenwand (4a) des Montageraums (3) angeordnet ist.Electrically operated vehicle (1) with a replaceable traction battery (2), which is accommodated in an assembly space (3) of a vehicle body which is open at the bottom of the vehicle and which is delimited by side walls (4a, 4b) and at the top by a vehicle bottom wall (5), and with a battery connector unit (6) from a vehicle-side connector element (7) and a battery-side sleeve element (8) which can be plugged into one another for electrical contacting, characterized in that the vehicle-side connector element (7) of the battery connector unit (6) by means of a Joint (9) is arranged pivotably on a side wall (4a) of the assembly space (3). Elektrisch betriebenes Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das fahrzeugseitige, schwenkbare Steckerelement (7) als um eine vertikale Achse nach fahrzeugunten neigbares Winkelsteckerelement am unteren Rand einer Seitenwand, vorzugsweise einer Seitenquerwand (4a) angeordnet ist, und/oder dass das batterieseitige Hülsenelement (8) ortsfest und unbeweglich an einem in der montierten Position der Traktionsbatterie (2) unteren, der Position des Winkelsteckerelements (7) zugeordneten Rand der Traktionsbatterie (2) angeordnet ist, und/oder dass eine elektrische Kontaktierung in einer Vormontagelage erfolgt, und zwar noch vor dem Einsetzen der Traktionsbatterie (2) bis in einer Endmontagelage in den Montageraum (3).Electrically powered vehicle according to Claim 1 , characterized in that the vehicle-side, pivotable connector element (7) is arranged as an angular connector element which can be tilted downwards around a vertical axis on the lower edge of a side wall, preferably a lateral transverse wall (4a), and / or that the battery-side sleeve element (8) is stationary and immobile is arranged on a lower edge of the traction battery (2) associated with the position of the angled plug element (7) in the mounted position of the traction battery (2), and / or that electrical contacting takes place in a pre-assembly position, even before the traction battery is inserted (2) up to a final assembly position in the assembly space (3). Elektrisch betriebenes Fahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Vormontagelage die elektrische Kontaktierung bei einem nach unten vom Montageraum geneigten Winkelsteckerelement (7) mit dem batterieseitigen Hülsenelement (8) erfolgt, und dass nach der Kontaktierung die Traktionsbatterie (2) zusammen mit einer Rückschwenkbewegung des Winkelsteckerelements (7) in den Montageraum (3) durch Einschwenken eingesetzt und fixiert wird.Electrically powered vehicle according to Claim 2 , characterized in that in the pre-assembly position the electrical contact is made with an angle plug element (7) inclined downward from the assembly space with the battery-side sleeve element (8), and that after contacting the traction battery (2) together with a backward pivoting movement of the angle plug element (7) is inserted and fixed in the assembly space (3) by pivoting. Elektrisch betriebenes Fahrzeug nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das schwenkbare, fahrzeugseitige Steckerelement zwei Hochvolt-Kontaktstifte (11, 12) in einem in Steckrichtung offenen Steckerelementgehäuse (15) aufweist, die jeweils mit flexiblen Hochvolt-Kabeln (13, 14) verbunden sind, und/oder dass das fahrzeugseitige Steckerelement (7) im Steckerelementgehäuse (15) zudem wenigstens einen in Steckrichtung weisenden Ausrichtungs- und Positionsdorn (16a, 16b) aufweist, und/oder dass insbesondere ein batterieseitig ortsfest an der Traktionsbatterie (2) angebrachtes Hülsenelement (8) zwei buchsenförmige Hochvolt-Kontakthülsen (18, 19) in einem in Steckrichtung offenen Hülsenelementgehäuse (20) aufweist, die jeweils mit Hochvolt-Kabel (21, 22) mit einem Pluspol (23) und einem Minuspol (24) der Traktionsbatterie (2) verbunden sind, und/oder dass das Hülsenelement (8) im Hülsenelementgehäuse (20) einen dem wenigstens einen Ausrichtungs- und Positionsdorn (16a, 16b) zugeordneten Führungskanal (25a, 25b) aufweist, und/oder dass insbesondere in der Kontaktposition das Hülsenelementgehäuse (20) das Steckerelementgehäuse (15) übergreift.Electrically powered vehicle according to Claim 1 , 2 or 3 , characterized in that the pivotable, vehicle-side connector element has two high-voltage contact pins (11, 12) in a connector element housing (15) which is open in the plug-in direction and which are each connected to flexible high-voltage cables (13, 14), and / or that the The vehicle-side connector element (7) in the connector element housing (15) also has at least one alignment and positioning mandrel (16a, 16b) pointing in the plug-in direction, and / or that in particular a sleeve element (8) fixedly attached to the traction battery (2) on the battery side has two socket-shaped high-voltage Having contact sleeves (18, 19) in a sleeve element housing (20) which is open in the plug-in direction and which are each connected to a positive pole (23) and a negative pole (24) of the traction battery (2) by high-voltage cables (21, 22), and / or that the sleeve element (8) in the sleeve element housing (20) has a guide channel (25a, 25b) assigned to the at least one alignment and positioning mandrel (16a, 16b), and / or d ass particularly in the contact position the sleeve element housing (20) engages over the connector element housing (15). Elektrisch betriebenes Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das fahrzeugseitige, schwenkbare Steckerelement (7) mit einem Basisteil (26) fest mit einer Seitenwand, vorzugsweise einer Seitenquerwand (4b) des Montageraums (3) verbunden ist, und/oder dass auf dem Basisteil (26) mittels eines Gelenks mit einer Schwenkachse (27) zwei Hochvolt-Kontaktstifte (28, 29) verschwenkbar angeordnet sind, dergestalt dass sie in einer Offenstellung oder Vormontagelage entsprechend einer getrennten Kontaktierung aus dem Bereich des Montageraums (3) schwenkbar und in einer Geschlossenstellung oder Endmontagelage, entsprechend einer hergestellten Kontaktierung in den Bereich des Montageraums (3) schwenkbar sind, und/oder dass insbesondere ein batterieseitig ortsfest an der Traktionsbatterie (2) angebrachtes Hülsenelement (8) als in Kontaktierungs-Schwenkrichtung der Hochvolt-Kontaktstifte (28, 29) offenes Aufnahmefach mit jeweils an einen Pluspol und an einem Minuspol der Traktionsbatterie (2) angeschlossenen Kontaktgegenelementen (30, 31) ausgebildet ist, und dass insbesondere das Hülsenelement (8) an einer der Position der verschwenkbaren HV-Kontaktstifte (28, 29) in der Position der montierten Traktionsbatterie (2) zugeordneten Stelle angebracht ist, wobei ein Einsetzen und Fixieren der Traktionsbatterie (2) in den Montageraum (3) ohne Kontaktierung bei einer Offenstellung der HV-Konstaktstifte (28, 29) erfolgt und anschließend eine Kontaktierung durch Schwenken der HV-Kontaktstifte (28, 29) in die Geschlossenstellung und damit in das Hülsenelement (8) mit einer Anlage an die Kontaktgegenelemente (30, 31) hergestellt wird.Electrically powered vehicle according to Claim 1 , characterized in that the vehicle-side, pivotable plug element (7) with a base part (26) is firmly connected to a side wall, preferably a side transverse wall (4b) of the assembly space (3), and / or that on the base part (26) by means of a Joint with a pivot axis (27), two high-voltage contact pins (28, 29) are pivotably arranged, in such a way that they can be pivoted in an open position or pre-assembly position corresponding to a separate contact from the area of the assembly space (3) and in a closed position or final assembly position, corresponding to a made contacting can be pivoted into the area of the assembly space (3), and / or that in particular a sleeve element (8) fixedly attached to the traction battery (2) on the battery side as a receiving compartment open in the contacting pivoting direction of the high-voltage contact pins (28, 29), each with mating contact elements connected to a positive pole and a negative pole of the traction battery (2) (30, 31) is formed, and that in particular the sleeve element (8) is attached to a location associated with the position of the pivotable HV contact pins (28, 29) in the position of the mounted traction battery (2), with an insertion and fixing of the Traction battery (2) into the assembly space (3) without contacting when the HV contact pins (28, 29) are in an open position, followed by contacting by pivoting the HV contact pins (28, 29) into the closed position and thus into the sleeve element (8 ) is made with a system on the contact counter elements (30, 31). Elektrisch betriebenes Fahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktgegenelemente im Hülsenelement (8) federnd gelagerte HV-Kontaktplatten (30, 31) sind, die in der Geschlossenstellung der anliegenden Kontaktstiftenden unter Federvorspannung verlagert sind.Electrically powered vehicle according to Claim 5 , characterized in that the counter-contact elements in the sleeve element (8) are resiliently mounted HV contact plates (30, 31) which are displaced under spring tension in the closed position of the adjacent contact pin ends. Elektrisch betriebenes Fahrzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Hülsenelement (8) jeweils den federnd gelagerten, beweglichen HV-Kontaktplatten (30, 31) gegenüberliegend starr feststehende HV-Kontaktplatten (32) zugeordnet sind und die jeweils zugeordneten Kontaktstiftenden in der Kontaktposition zwischen die federnd gelagerten HV-Kontaktplatten (30, 31) und die starren Kontaktplatten (32) eingreifen.Electrically powered vehicle according to Claim 6 , characterized in that in the sleeve element (8) each of the resiliently mounted, movable HV contact plates (30, 31) opposite, rigidly fixed HV contact plates (32) are assigned and the respectively assigned contact pin ends in the contact position between the resiliently mounted HV contact plates (30, 31) and the rigid contact plates (32) engage. Elektrisch betriebenes Fahrzeug nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Anlage an Kontaktgegenelementen insbesondere an HV-Kontaktplatten (30, 31, 32) bestimmten Kontaktstiftenden der HV-Kontaktstifte (28, 29) zur Anlageflächenvergrößerung verbreitert ausgebildet sind.Electrically powered vehicle according to one of the Claims 5 to 7th , characterized in that the contact pin ends of the HV contact pins (28, 29) intended to rest on counter-contact elements, in particular on HV contact plates (30, 31, 32), are designed to be widened to enlarge the contact surface. Elektrisch betriebenes Fahrzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktstiftenden als Kontaktstege (33, 34) ausgebildet sind.Electrically powered vehicle according to Claim 8 , characterized in that the contact pin ends are designed as contact webs (33, 34). Verfahren zur Montage einer Traktionsbatterie in einem elektrisch betriebenen Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Method for assembling a traction battery in an electrically operated vehicle according to one of the preceding claims.
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