DE102022124378A1 - Receiving device for a replaceable battery module on a vehicle and method for controlling such a receiving device - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Aufnahmeeinrichtung (2) für ein austauschbares Batteriemodul (4) an einem elektrisch antreibbaren Fahrzeug, welche quer zur Längsrichtung des Fahrzeugs an diesem angeordnet sowie dazu ausgebildet ist, ein Batteriemodul von einem Handhabungsgerät einer externen Übergabestation zu übernehmen und dieses in eine Lagerposition zu bringen, das Batteriemodul mechanisch zu fixieren und an ein elektrisches Traktionsbordnetz des Fahrzeugs anzuschließen, sowie dazu ausgebildet ist, das Batteriemodul von dem elektrischen Traktionsbordnetz des Fahrzeugs zu trennen, das Batteriemodul aus der mechanischen Fixierung zu lösen sowie in eine Übergabeposition zu bringen, und das Batteriemodul an das Handhabungsgerät der Übergabestation zu übergeben. Damit ein automatisierter Austausch von Batteriemodulen erfolgen kann ist die Aufnahmeeinrichtung gekennzeichnet durch einen am Fahrzeug befestigten Tragrahmen (6), einen daran angeordneten Aufnahmekäfig (8) zur Aufnahme, Lagerung und Herausgabe des Batteriemoduls (4), und ein Steuergerät (42), welches über Steuerleitungen (44) mit Aktuatoren (48, 62, 66, 68, 69, 76) verbunden ist, wobei an dem Aufnahmekäfig (8) ein Türrahmen (34) angeordnet ist, welcher mittels wenigstens eines Türaktuators (66) in eine Öffnungsposition sowie in eine Schließ- und Fixierposition bringbar ist, und wobei das Batteriemodul (4) mittels eines Kontaktaktuators (76) wechselweise von dem elektrischen Traktionsbordnetz des Fahrzeugs elektrisch abtrennbar sowie mit diesem elektrisch verbindbar ist.The invention relates to a receiving device (2) for a replaceable battery module (4) on an electrically driven vehicle, which is arranged transversely to the longitudinal direction of the vehicle and is designed to accept a battery module from a handling device at an external transfer station and to place it in a storage position to bring, to mechanically fix the battery module and to connect it to an electrical traction on-board network of the vehicle, and is designed to separate the battery module from the electrical traction on-board network of the vehicle, to release the battery module from the mechanical fixation and to bring it into a transfer position, and that Hand over the battery module to the handling device at the transfer station. So that battery modules can be replaced automatically, the receiving device is characterized by a support frame (6) attached to the vehicle, a receiving cage (8) arranged thereon for receiving, storing and releasing the battery module (4), and a control unit (42), which via Control lines (44) are connected to actuators (48, 62, 66, 68, 69, 76), a door frame (34) being arranged on the receiving cage (8), which can be moved into an opening position and in by means of at least one door actuator (66). a closing and fixing position can be brought, and wherein the battery module (4) can be alternately electrically separated from the electrical traction system of the vehicle by means of a contact actuator (76) and can be electrically connected to it.

Description

Die Erfindung betrifft eine Aufnahmeeinrichtung für ein austauschbares Batteriemodul an einem elektrisch antreibbaren Fahrzeug, welche quer zur Längsrichtung des Fahrzeugs an diesem angeordnet sowie dazu ausgebildet ist, ein Batteriemodul von einem Handhabungsgerät einer externen Übergabestation zu übernehmen und dieses in eine Lagerposition zu bringen, das Batteriemodul mechanisch zu fixieren und an ein elektrisches Traktionsbordnetz des Fahrzeugs anzuschließen, sowie dazu ausgebildet ist, das Batteriemodul von dem elektrischen Traktionsbordnetz des Fahrzeugs zu trennen, das Batteriemodul aus der mechanischen Fixierung zu lösen sowie in eine Übergabeposition zu bringen, und das Batteriemodul an das Handhabungsgerät der Übergabestation zu übergeben. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Steuerung einer derartigen Aufnahmeeinrichtung bei einem Austausch eines elektrisch entladenen Batteriemoduls gegen ein elektrisch aufgeladenes Batteriemodul.The invention relates to a receiving device for a replaceable battery module on an electrically driven vehicle, which is arranged on the vehicle transversely to the longitudinal direction of the vehicle and is designed to take a battery module from a handling device of an external transfer station and bring it into a storage position, to mechanically fix the battery module and connect it to an electrical traction network of the vehicle, and is designed to separate the battery module from the electrical traction network of the vehicle, to release the battery module from the mechanical fixation and to bring it into a transfer position, and to transfer the battery module to the handling device of the transfer station. The invention also relates to a method for controlling such a receiving device when exchanging an electrically discharged battery module for an electrically charged battery module.

Elektrisch antreibbare Fahrzeuge, wie Elektrofahrzeuge und Hybridfahrzeuge, weisen mindestens eine elektrische Batterie oder ein mindestens eine Batterie umfassendes Batteriemodul auf, um zumindest einen zum Antrieb der Räder einer Fahrzeugachse vorgesehenen Elektromotor mit elektrischer Energie zu versorgen. Da das Aufladen einer elektrischen Batterie beziehungsweise eines solchen Batteriemoduls relativ zeitaufwendig ist, sind Anordnungen mit elektrischen Batterien oder Batteriemodulen vorgeschlagen worden, welche alternativ dazu oder zusätzlich zu einem Ladevorgang einen Austausch der Batterien beziehungsweise Batteriemodule ermöglichen.Electrically powered vehicles, such as electric vehicles and hybrid vehicles, have at least one electric battery or a battery module comprising at least one battery in order to supply at least one electric motor provided for driving the wheels of a vehicle axle with electrical energy. Since charging an electric battery or such a battery module is relatively time-consuming, arrangements with electric batteries or battery modules have been proposed which, as an alternative to or in addition to a charging process, enable the batteries or battery modules to be replaced.

So ist aus der DE 27 17 768 B2 und der DE 10 2012 205 414 B3 jeweils ein Elektrofahrzeug bekannt, bei dem eine austauschbare Batterie in einem Batterieraum angeordnet ist, welcher sich im Unterboden des Elektrofahrzeugs befindet und nach unten offen ist. Zum Austausch der Batterie wird das Fahrzeug über einer Grube positioniert, in welcher eine Hebe- und Fixiereinrichtung angeordnet ist, mittels welcher die elektrisch entladene Batterie vom Fahrzeug gelöst, abgesenkt und entfernt sowie eine elektrisch geladene Batterie zugeführt, angehoben und am Fahrzeug fixiert wird.This is how the DE 27 17 768 B2 and the EN 10 2012 205 414 B3 In each case, an electric vehicle is known in which a replaceable battery is arranged in a battery compartment which is located in the underbody of the electric vehicle and is open at the bottom. To replace the battery, the vehicle is positioned over a pit in which a lifting and fixing device is arranged, by means of which the electrically discharged battery is released from the vehicle, lowered and removed and an electrically charged battery is fed, raised and fixed to the vehicle.

Für elektrisch antreibbare Nutzfahrzeuge, wie Lastkraftwagen, Anhänger und Sattelauflieger ist eine derartige Anordnung von elektrischen Batterien sowie deren Austausch aufgrund der großen Abmessungen und des großen Gewichts der für diese Fahrzeuggattung erforderlichen Batterien ungeeignet.Such an arrangement of electric batteries and their replacement is unsuitable for electrically powered commercial vehicles, such as trucks, trailers and semi-trailers, due to the large dimensions and heavy weight of the batteries required for this type of vehicle.

In der DE 10 2013 020 928 A1 ist ein elektrisch antreibbarer Lastkraftwagen beschrieben, dessen Fahrzeugrahmen für die Aufnahme eines Wechselaufbaus vorgesehen ist. Zwischen dem Fahrzeugrahmen und dem Wechselaufbau ist ein Batterierahmen mit mindestens einer Batterieeinheit angeordnet ist. Um die übliche Transporthöhe des Wechselaufbaus zu erreichen, ist der Lastkraftwagen bevorzugt mit einem Niederflurfahrgestell ausgerüstet. Da zum Austausch der Batterieeinheit zunächst der Wechselaufbau abgesetzt und dann mit einem Hubgerät der Batterierahmen mit der elektrisch entladenen Batterieeinheit vom Fahrgestell abgehoben und entfernt wird, sowie dann ein Batterierahmen mit einer elektrisch geladenen Batterieeinheit geholt sowie auf dem Fahrgestell abgesetzt wird, ist der Austausch der Batterieeinheit vergleichsweise umständlich und zeitaufwendig.In the EN 10 2013 020 928 A1 an electrically driven truck is described, the vehicle frame of which is designed to accommodate a swap body. A battery frame with at least one battery unit is arranged between the vehicle frame and the swap body. In order to achieve the usual transport height of the swap body, the truck is preferably equipped with a low-floor chassis. Since, in order to replace the battery unit, the swap body is first lowered and then the battery frame with the electrically discharged battery unit is lifted off the chassis and removed using a lifting device, and then a battery frame with an electrically charged battery unit is fetched and placed on the chassis, replacing the battery unit is comparatively complicated and time-consuming.

Aus der DE 20 2016 006 076 U1 ist ein Sattelzug mit einer elektrisch antreibbaren Sattelzugmaschine und einem elektrisch antreibbaren Sattelauflieger bekannt, deren Fahrzeugrahmen in Schichtverbundbauweise hergestellt sind. Bei der Sattelzugmaschine sind mehrere elektrische Batteriemodule in Gehäusekästen angeordnet, die beidseitig zwischen den Fahrzeugachsen am Fahrzeugrahmen befestigt sind. Bei dem Sattelauflieger sind mehrere Batteriemodule beidseitig zwischen zwei Bodenplatten des in Sandwichbauweise ausgeführten Ladebodens angeordnet. Aufgrund der Einzelanordnung der Batteriemodule ist deren Austausch ebenfalls umständlich und zeitaufwendig.From the EN 20 2016 006 076 U1 A tractor-trailer with an electrically driven tractor unit and an electrically driven semi-trailer is known, the vehicle frames of which are made of a layered composite construction. In the tractor unit, several electrical battery modules are arranged in housing boxes that are attached to the vehicle frame on both sides between the vehicle axles. In the semi-trailer, several battery modules are arranged on both sides between two floor panels of the loading floor, which is made of a sandwich construction. Due to the individual arrangement of the battery modules, replacing them is also complicated and time-consuming.

Aus der DE 10 2017 121 571 A1 ist ein Sattelzug mit einer elektrisch antreibbaren Sattelzugmaschine und einem Sattelauflieger bekannt, welcher unterhalb des Ladebodens einen Zwischenraum zur Aufnahme eines palettenförmigen Tragelementes mit einem elektrischen Energiespeicher aufweist. In dem Zwischenraum des Sattelaufliegers ist beidseitig jeweils eine U-förmige Ladeschiene an dem Fahrzeugrahmen befestigt und das Tragelement ist beidseitig jeweils mit einer U-förmigen, zum Eingriff in die Ladeschienen ausgebildeten Führungsschiene versehen. Bei der Aufnahme des Tragelementes in den Zwischenraum des Sattelaufliegers steht das Tragelement auf dem Boden. Die Aufnahme des Tragelementes erfolgt bei geöffneter Verschlussklappe am Fahrzeugheck und abgesenktem Fahrzeugrahmen oder abgesenkten Ladeschienen des Sattelaufliegers bei langsamer Rückwärtsfahrt des Sattelzuges, wobei die Führungsschienen des Tragelementes in die Ladeschienen des Sattelaufliegers einspuren und in diesen geführt werden. Anschließend wird der Fahrzeugaufbau oder die Ladeschienen wieder in die normale Lage angehoben und die Verschlussklappe geschlossen. Um das Einspuren der Führungsschienen des Tragelementes in die Ladeschienen des Sattelaufliegers zu gewährleisten, ist es erforderlich, dass der Fahrzeugrahmen beziehungsweise die Ladeschienen auf die richtige Höhe eingestellt werden und der Sattelzug vor dem Tragelement exakt ausgerichtet wird. Daher ist der Austausch des Energiespeichers bei dieser Anordnung schwierig und zeitaufwendig.From the DE 10 2017 121 571 A1 a tractor-trailer with an electrically driven tractor unit and a semi-trailer is known, which has a space below the loading floor for receiving a pallet-shaped support element with an electrical energy storage device. In the space between the semi-trailer, a U-shaped loading rail is attached to the vehicle frame on both sides and the support element is provided on both sides with a U-shaped guide rail designed to engage in the loading rails. When the support element is placed in the space between the semi-trailer, the support element stands on the ground. The support element is picked up when the flap at the rear of the vehicle is open and the vehicle frame is lowered or the loading rails of the semi-trailer are lowered when the semi-trailer is slowly reversing, whereby the guide rails of the support element track into the loading rails of the semi-trailer and are guided in them. The vehicle body or the loading rails are then raised back to their normal position and the closure flap is closed. In order to ensure that the guide rails of the support element mesh with the loading rails of the semi-trailer To ensure this, it is necessary that the vehicle frame or the loading rails are adjusted to the correct height and that the tractor-trailer is precisely aligned in front of the support element. Therefore, replacing the energy storage device with this arrangement is difficult and time-consuming.

Aus der DE 10 2009 025 051 A1 ist ein elektrisch antreibbarer automatisierter Containertransporter bekannt, bei dem eine elektrische Batterie quer zur Längsrichtung des Fahrzeugs in einem Einbauraum zwischen zwei Fahrzeugachsen angeordnet ist. Zur Aufnahme der Batterie sind in entsprechendem Abstand zwei Tragschienen über Konsolen an dem Fahrzeugrahmen sowie Auflageelemente an den Seitenwänden der Batterie befestigt. In einer sogenannten Lagerposition ist die Batterie durch eine Anlage der Auflageelemente an Zentrierelemente der Tragschienen gegen ein Verrutschen gesichert und durch eine Anlage von elektrischen Kontaktelementen an zugeordnete elektrische Gegenkontaktelemente im Bereich der Tragschienen elektrisch an das Traktionsbordnetz des Containertransporters angeschlossen. Zum Austausch der Batterie wird diese mit einem Gabelstapler oder einem anderen fahrbaren Hubgerät angehoben und quer zur Längsrichtung des Containertransporters weitgehend horizontal aus dessen Einbauraum und den Tragschienen herausgefahren. Der Einbau der elektrisch geladenen Batterie erfolgt in umgekehrter Reihenfolge und Bewegungsrichtung.From the DE 10 2009 025 051 A1 an electrically driven automated container transporter is known, in which an electric battery is arranged transversely to the longitudinal direction of the vehicle in an installation space between two vehicle axles. To accommodate the battery, two mounting rails are attached to the vehicle frame via consoles and support elements are attached to the side walls of the battery at an appropriate distance. In a so-called storage position, the battery is secured against slipping by a contact of the support elements on centering elements of the mounting rails and is electrically connected to the traction electrical system of the container transporter by a contact of electrical contact elements on assigned electrical counter-contact elements in the area of the support rails. To replace the battery, it is lifted with a forklift or other mobile lifting device and moved out of its installation space and the mounting rails, transverse to the longitudinal direction of the container transporter, largely horizontally. The electrically charged battery is installed in the reverse order and direction of movement.

Den beschriebenen Fahrzeugen ist gemeinsam, dass zum Austausch der Batterie beziehungsweise des Batteriemoduls jeweils fahrerische und/oder manuelle Aktivitäten eines Fahrers und/oder einer externen Person erforderlich sind, um das Fahrzeug an der Übergabestation richtig zu positionieren sowie das Fahrzeug durch geeignete Einstellungen und Handhabungen auf den Austausch der Batterie vorzubereiten.What the vehicles described have in common is that in order to replace the battery or the battery module, driving and/or manual activities by a driver and/or an external person are required in order to correctly position the vehicle at the transfer station and to set up the vehicle using appropriate settings and handling prepare to replace the battery.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Aufnahmeeinrichtung für ein austauschbares Batteriemodul an einem elektrisch antreibbaren Fahrzeug vorzustellen, welche einen automatisierten Austausch eines elektrisch entladenen Batteriemoduls gegen ein elektrisch aufgeladenes Batteriemodul ermöglicht. Außerdem soll ein Verfahren beschrieben werden, mittels dem eine solche Aufnahmeeinrichtung bei einem Austausch eines Batteriemoduls betreibbar ist.The present invention is therefore based on the object of presenting a receiving device for an exchangeable battery module on an electrically driven vehicle, which enables an automated exchange of an electrically discharged battery module for an electrically charged battery module. In addition, a method will be described by means of which such a receiving device can be operated when a battery module is replaced.

Die Lösung der vorrichtungsbezogenen Aufgabe wird mittels einer Aufnahmeeinrichtung erreicht, welche die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Ein Verfahren zur Steuerung des Betriebs einer solchen Aufnahmeeinrichtung ist in zwei Verfahrensansprüchen definiert. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Aufnahmeeinrichtung beziehungsweise des Verfahrens sind in den zugeordneten abhängigen Ansprüchen genannt.The solution to the device-related problem is achieved by means of a recording device which has the features of claim 1. A method for controlling the operation of such a recording device is defined in two method claims. Advantageous further developments and embodiments of the recording device or the method are mentioned in the associated dependent claims.

Demnach betrifft die Erfindung zunächst eine Aufnahmeeinrichtung für ein austauschbares Batteriemodul an einem elektrisch antreibbaren Fahrzeug, welche quer zur Längsrichtung des Fahrzeugs an diesem angeordnet sowie dazu ausgebildet ist, ein Batteriemodul von einem Handhabungsgerät einer externen Übergabestation zu übernehmen und dieses in eine Lagerposition zu bringen, das Batteriemodul mechanisch zu fixieren und an ein elektrisches Traktionsbordnetz des Fahrzeugs anzuschließen, sowie dazu ausgebildet ist, das Batteriemodul von dem elektrischen Traktionsbordnetz des Fahrzeugs zu trennen, das Batteriemodul aus der mechanischen Fixierung zu lösen sowie in eine Übergabeposition zu bringen, und das Batteriemodul an das Handhabungsgerät der Übergabestation zu übergeben.Accordingly, the invention initially relates to a receiving device for a replaceable battery module on an electrically driven vehicle, which is arranged transversely to the longitudinal direction of the vehicle and is designed to take over a battery module from a handling device at an external transfer station and to bring it into a storage position To mechanically fix the battery module and connect it to an electrical traction system of the vehicle, and is designed to separate the battery module from the electrical traction system of the vehicle, to release the battery module from the mechanical fixation and to bring it into a transfer position, and the battery module to the handling device to be handed over to the transfer station.

Zur Lösung der vorrichtungsbezogenen Aufgabe ist diese Aufnahmeeinrichtung gekennzeichnet durch einen am Fahrzeug befestigten Tragrahmen, einen daran angeordneten Aufnahmekäfig zur Aufnahme, Lagerung und Herausgabe des Batteriemoduls, und ein Steuergerät, welches über Steuerleitungen mit Aktuatoren verbunden ist. Außerdem ist an dem Aufnahmekäfig ein Türrahmen angeordnet, welcher mittels wenigstens eines Türaktuators in eine Öffnungsposition sowie in eine Schließ- und Fixierposition bringbar ist. Zudem ist das Batteriemodul mittels eines Kontaktaktuators wechselweise von dem elektrischen Traktionsbordnetz des Fahrzeugs elektrisch abtrennbar sowie mit diesem elektrisch verbindbar.To solve the device-related task, this receiving device is characterized by a support frame attached to the vehicle, a receiving cage arranged thereon for receiving, storing and releasing the battery module, and a control device which is connected to actuators via control lines. In addition, a door frame is arranged on the receiving cage, which can be brought into an opening position and into a closing and fixing position by means of at least one door actuator. In addition, the battery module can be alternately electrically separated from the vehicle's electrical traction system by means of a contact actuator and can be electrically connected to it.

Die Aufnahmeeinrichtung weist demnach einen Aufnahmekäfig auf, in dem ein elektrisches Batteriemodul auswechselbar aufnehmbar ist. Da ein solches Batteriemodul eine vergleichsweise große Masse sowie vergleichsweise große Abmessungen aufweist, sind dessen Transport sowie passgenaue Platzierung im Aufnahmekäfig von besonderer Bedeutung. Außerdem muss gewährleistet sein, dass das Batteriemodul in dem Aufnahmekäfig mechanisch sicher fixierbar ist. Um diese Anforderungen insbesondere für ein autonomes, also ohne direkte mechanische Hilfe eines Menschen erfolgendes Befüllen und Entleeren des Aufnahmekäfigs zu erfüllen, weist der Aufnahmekäfig einen Türrahmen auf, welcher mithilfe eines von einem Steuergerät steuerbaren Türaktuators in eine Öffnungsposition sowie in eine Schließ- und Fixierposition bringbar ist. In seiner Öffnungsposition kann ein Batteriemodul mittels eines externen Handhabungsgeräts in den Aufnahmekäfig eingefügt beziehungsweise aus diesem wieder entfernt werden. Wenn sich der Türrahmen in seiner Schließ- und Fixierposition befindet, verschließt dieser den Aufnahmekäfig und klemmt das Batteriemodul automatisch in dem Aufnahmekäfig fest, sodass dieser kraftschlüssig und/oder formschlüssig gegen ein Bewegen gesichert ist. Der Türrahmen ist an einer vertikalen oder horizontalen Schwenkachse des Aufnahmekäfigs angelenkt. Gemäß einer noch zu schildernden Ausführungsform kann der Türrahmen alternativ dazu an einem Deckelrahmen angelenkt sein.The receiving device therefore has a receiving cage in which an electrical battery module can be accommodated in a replaceable manner. Since such a battery module has a comparatively large mass and comparatively large dimensions, its transport and precise placement in the receiving cage are of particular importance. It must also be ensured that the battery module can be securely fixed mechanically in the receiving cage. In order to meet these requirements, in particular for autonomous filling and emptying of the receiving cage, i.e. without direct mechanical assistance from a human, the receiving cage has a door frame, which can be brought into an opening position as well as into a closing and fixing position using a door actuator that can be controlled by a control device is. In its open position, a battery module can be inserted into or removed from the receiving cage using an external handling device. When the door frame is in its closing and fixing position, it closes the receiving cage and The battery module automatically clamps in the receiving cage so that it is secured against movement in a force-fitting and/or form-fitting manner. The door frame is hinged to a vertical or horizontal pivot axis of the receiving cage. According to an embodiment yet to be described, the door frame can alternatively be hinged to a cover frame.

Außerdem ist an der Aufnahmeeinrichtung ein von dem Steuergerät steuerbarer Kontaktaktuator vorhanden, mittels dem ein in dem Aufnahmekäfig platziertes Batteriemodul wechselweise von dem Traktionsbordnetz des Fahrzeugs elektrisch abtrennbar sowie mit diesem elektrisch verbindbar ist.In addition, there is a contact actuator on the receiving device that can be controlled by the control unit, by means of which a battery module placed in the receiving cage can be alternately electrically separated from the vehicle's traction electrical system and electrically connected to it.

An dieser Stelle sei angemerkt, dass es sich bei dem Fahrzeug, an dem eine erfindungsgemäße Aufnahmeeinrichtung angeordnet ist, beispielsweise um ein Nutzfahrzeug in der Art eine Solo-Fahrzeugs, eines Zugfahrzeugs oder eines Anhängefahrzeugs, wie einem Sattelauflieger oder einem Deichselanhänger, handeln kann.It should be noted at this point that the vehicle on which a receiving device according to the invention is arranged can be, for example, a commercial vehicle such as a solo vehicle, a towing vehicle or a trailer vehicle, such as a semi-trailer or a drawbar trailer.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Aufnahmeeinrichtung ist vorgesehen, dass an der Oberseite des Aufnahmekäfigs, wie schon kurz erwähnt, zusätzlich ein Deckelrahmen angeordnet ist, welcher von Bauteilen des Aufnahmekäfigs geführt an diesem hoch und herunter bewegbar ist. Hierzu ist der Deckelrahmen bevorzugt mittels mindestens eines Hubaktuators wechselweise anhebbar oder absenkbar. Dabei kann vorgesehen sein, dass der Deckelrahmen im abgesenkten Zustand ein in seiner Lagerposition befindliches Batteriemodul zusätzlich mechanisch fixiert. Ein angehobener Deckelrahmen erleichtert zudem das autonome Entfernen von einem Batteriemodul und das Beladen des Aufnahmekäfigs mit einem Batteriemodul.According to an advantageous development of the receiving device, it is provided that, as already briefly mentioned, a cover frame is additionally arranged on the top of the receiving cage, which can be moved up and down on the receiving cage, guided by components of the receiving cage. For this purpose, the cover frame can preferably be alternately raised or lowered by means of at least one lifting actuator. It can be provided that the cover frame additionally mechanically fixes a battery module that is in its storage position in the lowered state. A raised cover frame also makes it easier to autonomously remove a battery module and load the holding cage with a battery module.

Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Aufnahmeeinrichtung sieht vor, dass der Aufnahmekäfig an einer Kippachse des Tragrahmens kippbar gelagert ist. Diese Kippachse ist quer zur Längserstreckung des Aufnahmekäfigs ausgerichtet, also in etwa parallel zur Längserstreckung des Fahrzeugs. Mithilfe wenigstens eines von dem Steuergerät gesteuerten Kippaktuators kann der Aufnahmekäfig in eine horizontale Ausrichtung gebracht oder beidseitig aus dieser Mittenlage heraus gekippt werden.Another advantageous development of the receiving device provides that the receiving cage is tiltably mounted on a tilt axis of the support frame. This tilt axis is aligned transversely to the longitudinal extent of the receiving cage, i.e. approximately parallel to the longitudinal extent of the vehicle. With the help of at least one tilt actuator controlled by the control unit, the receiving cage can be brought into a horizontal orientation or tilted out of this central position on both sides.

Durch diese kippbare Lagerung des Aufnahmekäfigs ist es möglich, zeitweise eine leichte Neigung des Aufnahmekäfigs einzustellen, um so ein Hineinschieben oder Herausziehen eines Batteriemoduls aus beziehungsweise in den Aufnahmekäfig zu erleichtern. Anschließend kann der Aufnahmekäfig und damit das Batteriemodul in die erwähnte Mittenlage beziehungsweise eine weitgehend horizontale Lagerposition gebracht werden. Eine solche Mittenlage kann dann als eingestellt angesehen, wenn der Aufnahmekäfig zusammen mit dem darin angeordneten Batteriemodul parallel zu dem fahrzeugfesten Tragrahmen ausgerichtet ist.This tiltable mounting of the receiving cage makes it possible to temporarily set a slight inclination of the receiving cage in order to make it easier to push a battery module in or out of the receiving cage. The receiving cage and thus the battery module can then be brought into the mentioned central position or a largely horizontal storage position. Such a central position can be considered to be set when the receiving cage, together with the battery module arranged therein, is aligned parallel to the vehicle-mounted support frame.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Aufnahmeeinrichtung ist vorgesehen, dass der Aufnahmekäfig zwei Seitenrahmen aufweist, welche jeweils aus mehreren zueinander beabstandeten Längsträgern und mehreren damit fest verbundenen sowie zueinander beabstandeten Vertikalträgern bestehen. Außerdem sind die beiden Seitenrahmen an deren Unterseiten mittels tragrahmenseitigen Querträgern sowie türrahmenfern mittels stirnseitigen Querstreben fest miteinander verbunden. Hierdurch ist der Aufnahmekäfig als eine stabile und zugleich materialsparende Rahmenkonstruktion ausgebildet.According to another advantageous development of the receiving device, it is provided that the receiving cage has two side frames, each of which consists of a plurality of longitudinal supports which are spaced apart from one another and a number of vertical supports which are firmly connected to them and are spaced apart from one another. In addition, the two side frames are firmly connected to each other on their undersides by means of cross members on the support frame side and away from the door frame by means of cross struts on the front side. As a result, the receiving cage is designed as a stable and at the same time material-saving frame construction.

Weiter kann vorgesehen sein, dass auch der Deckelrahmen kostengünstig als Rahmenkonstruktion ausgebildet ist und zwei Längsträger aufweist, welche mit mehreren Querträgern fest verbunden sind.Furthermore, it can be provided that the cover frame is also designed cost-effectively as a frame construction and has two longitudinal beams, which are firmly connected to several cross beams.

Gemäß einer anderen Weiterbildung des Aufnahmekäfigs und des Deckelrahmens ist vorgesehen, dass zur vertikalbeweglichen Führung des Deckelrahmens die Vertikalträger der beiden Seitenrahmen des Aufnahmekäfigs in Bezug zu deren oberen, zweiten Längsträger jeweils einen verlängerten freien Abschnitt aufweisen, und dass die Querträger des Deckelrahmens als Führungselemente ausgebildet sind, welche die verlängerten Abschnitte der Vertikalträger der Seitenrahmen spielbehaftet in sich aufnehmen. Hierdurch wird die Anordnung separater vertikaler Führungselemente vermieden.According to another development of the receiving cage and the lid frame, it is provided that for the vertically movable guidance of the lid frame, the vertical supports of the two side frames of the receiving cage each have an extended free section in relation to their upper, second longitudinal supports, and that the cross supports of the lid frame are designed as guide elements , which accommodate the extended sections of the vertical supports of the side frames with play. This avoids the arrangement of separate vertical guide elements.

Weiter kann hierbei vorgesehen sein, dass die Querträger des Deckelrahmens als nach unten offene U-Profile ausgebildet sind, in welche die verlängerten freien Abschnitte der Vertikalträger der beiden Seitenrahmen spielbehaftet hinein ragen. Dies ermöglicht eine kostengünstige Herstellung des Deckelrahmens und seiner Führungselemente.Furthermore, it can be provided that the cross members of the cover frame are designed as U-profiles that are open at the bottom, into which the extended free sections of the vertical members of the two side frames protrude with some play. This enables cost-effective production of the cover frame and its guide elements.

Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass die beiden Längsträger des Deckelrahmens Führungselemente aufweisen, in denen die verlängerten freien Abschnitte der Vertikalträger der beiden Seitenrahmen spielbehaftet hinein ragen.Alternatively, it can be provided that the two longitudinal supports of the cover frame have guide elements into which the extended free sections of the vertical supports of the two side frames protrude with play.

Der Aufnahmekäfig ist wie erwähnt um eine Kippachse kippbar an dem fahrzeugfesten Tragrahmen gelagert. Zur mittels des Steuergeräts gesteuerten Verschwenkung des Aufnahmekäfigs ist gemäß einer anderen Weiterbildung der Aufnahmeeinrichtung wenigstens ein solcher Kippaktuator vorhanden, dessen Stellglied mit zumindest einem der beiden Längsträger der beiden Seitenrahmen des Aufnahmekäfigs gelenkig verbunden ist. Der Kippaktuator ist vorteilhaft derart ausgebildet, dass dieser im unbetätigten Zustand den Aufnahmekäfig federbelastet in einer horizontalen Mittenlage hält und betätigt um die Kippachse wechselweise kippt.As mentioned, the receiving cage is mounted on the vehicle-mounted support frame so that it can be tilted about a tilt axis. For pivoting the receiving cage controlled by the control device, according to another development of the receiving device, at least one such tilting actuator is present, the actuator of which is connected to at least one of the two longitudinal beams of the two side frames Receiving cage is articulated. The tilt actuator is advantageously designed in such a way that, in the unactuated state, it holds the receiving cage in a spring-loaded manner in a horizontal central position and, when actuated, alternately tilts it about the tilt axis.

In seiner Mittenlage ist der Aufnahmekäfig mittels eines Verriegelungsaktuators mit dem fahrzeugfesten Tragrahmen wechselweise verriegelbar oder entriegelbar. Der Verriegelungsaktuator ist als Elektromagnet oder als einfachwirksamer hydraulischer oder pneumatischer Stellzylinder ausgebildet, welcher ebenfalls über eine Steuerleitung mit dem Steuergerät verbunden ist. Sofern die geschilderte Kippfunktion genutzt werden soll, ist die Verriegelung des Aufnahmekäfigs in der erwähnten Mittenlage nach der Aufnahme eines Batteriemoduls notwendig, um ein unkontrolliertes Kippen des Aufnahmekäfigs zu verhindern.In its central position, the receiving cage can be alternately locked or unlocked with the vehicle-mounted support frame by means of a locking actuator. The locking actuator is designed as an electromagnet or as a single-acting hydraulic or pneumatic actuating cylinder, which is also connected to the control unit via a control line. If the tilting function described is to be used, the holding cage must be locked in the center position mentioned after a battery module has been picked up in order to prevent the holding cage from tipping uncontrollably.

Eine andere Ausführungsform des Aufnahmekäfigs sieht vor, dass zwischen den beiden Längsträgern der beiden Seitenrahmen des Aufnahmekäfigs mehrere Transportrollen angeordnet sowie an dessen beiden Längsträgern drehbar gelagert sind. Der Abstand der Transportrollen zueinander ist dabei so gering, dass eine Rollenbahn ausgebildet ist, auf der sich ein Batteriemodul verkantungsfrei bewegen lässt.Another embodiment of the receiving cage provides that a plurality of transport rollers are arranged between the two longitudinal beams of the two side frames of the receiving cage and are rotatably mounted on its two longitudinal beams. The distance between the transport rollers is so small that a roller conveyor is formed on which a battery module can be moved without tilting.

Wie erwähnt ist vorgesehen, dass der Deckelrahmen mittels mindestens eines Hubaktuators wechselweise vertikal anhebbar oder absenkbar ist. Der Hubaktuator ist dazu über eine Steuerleitung mit dem Steuergerät verbunden, welches die Betätigung des Hubaktuators bei einem Auswechseln des Batteriemoduls steuert. Der Deckelrahmen ist derartig ausgebildet, dass dieser im abgesenkten Zustand ein in seiner Lagerposition befindliches Batteriemodul mechanisch in dieser Position formschlüssig und/oder kraftschlüssig fixiert.As mentioned, it is provided that the cover frame can be alternately raised or lowered vertically by means of at least one lifting actuator. For this purpose, the lifting actuator is connected via a control line to the control unit, which controls the actuation of the lifting actuator when the battery module is replaced. The cover frame is designed in such a way that, in the lowered state, it mechanically fixes a battery module in its storage position in this position in a form-fitting and/or force-fitting manner.

Weiter ist zum autonomen Auswechseln eines Batteriemoduls an der Aufnahmeeinrichtung bevorzugt vorgesehen, dass der Türrahmen mittels mindestens eines Verriegelungsaktuators wechselweise mit zumindest einem der Längsträger der beiden Seitenrahmen des Aufnahmekäfigs verriegelbar oder entriegelbar. Sowohl der wenigstens eine Türaktuator als auch der zumindest eine Verriegelungsaktuator sind ebenfalls mit dem Steuergerät über geeignete Steuerleitungen verbunden, sodass das Steuergerät auch deren Betätigung gemäß einem vorgegebenen Verfahrensablauf steuern kann.Furthermore, for the autonomous replacement of a battery module on the receiving device, it is preferably provided that the door frame can be alternately locked or unlocked with at least one of the longitudinal supports of the two side frames of the receiving cage by means of at least one locking actuator. Both the at least one door actuator and the at least one locking actuator are also connected to the control device via suitable control lines, so that the control device can also control their actuation according to a predetermined process sequence.

Außerdem ist es vorteilhaft, wenn an dem Aufnahmekäfig ein innerer Positionssensor vorhanden ist, mittels dem ermittelbar ist, ob sich ein Batteriemodul in seiner Lagerposition befindet. Dieser innere Positionssensor ist als ein Mikroschalter oder als ein induktiv oder kapazitiv wirksamer Näherungssensor ausgebildet, welcher vorzugsweise an einem stirnseitigen, deckelfernen Rahmenbauteil des Aufnahmekäfigs angeordnet ist.It is also advantageous if there is an internal position sensor on the receiving cage, by means of which it can be determined whether a battery module is in its storage position. This inner position sensor is designed as a microswitch or as an inductively or capacitively effective proximity sensor, which is preferably arranged on a front-side frame component of the receiving cage that is remote from the lid.

Weiter ist bevorzugt ein äußerer Positionssensor zur Ermittlung der Anwesenheit einer benachbarten Übergabestation für Batteriemodule vorhanden, welcher stirnseitig an einem Längsträger eines Seitenrahmens des Aufnahmekäfigs angeordnet ist. Der äußere Positionssensor ist beispielsweise als ein QR-Code-Scanner ausgebildet. Durch das Einlesen des QR-Codes der externen Übergabestation wird der aktuelle Standort des Fahrzeugs neben der externen Übergabestation als für einen Austausch des Batteriemoduls geeignet erkannt. Zudem können damit zum Beispiel Daten über die Verfügbarkeit geladener Batteriemodule sowie den Ladezustand und die Ladehistorie des für den Austausch vorgesehenen elektrisch geladenen Batteriemoduls abgerufen werden. Alternativ dazu kann der äußere Positionssensor auch als ein induktiv oder kapazitiv wirksamer Näherungssensor ausgebildet sein, mittels dem ein für einen Austausch des Batteriemoduls geeigneter Standort des Fahrzeugs an der externen Übergabestation erfasst werden kann.Furthermore, an external position sensor for determining the presence of an adjacent transfer station for battery modules is preferably present, which is arranged at the front on a longitudinal member of a side frame of the receiving cage. The external position sensor is designed, for example, as a QR code scanner. By reading the QR code of the external transfer station, the current location of the vehicle next to the external transfer station is recognized as suitable for replacing the battery module. In addition, for example, data about the availability of charged battery modules as well as the charging status and charging history of the electrically charged battery module intended for replacement can be retrieved. Alternatively, the external position sensor can also be designed as an inductively or capacitively effective proximity sensor, by means of which a location of the vehicle at the external transfer station that is suitable for replacing the battery module can be detected.

Die erwähnten Sensoren sind über Sensorleitungen mit dem Steuergerät verbunden, sodass dieses den Verfahrensablauf hinsichtlich des Entladens und Beladens des Aufnahmekäfigs mit einem Batteriemodul überwachen kann.The sensors mentioned are connected to the control unit via sensor lines so that it can monitor the process with regard to the unloading and loading of the receiving cage with a battery module.

Weiter ist zu erwähnen, dass die Längsträger, Vertikalträger, Querträger, Vertikalstreben und Horizontalstreben der beiden Seitenrahmen, des Stirnrahmens, des Deckelrahmens und des Türrahmens beispielsweise aus Stahlblech bestehende Vierkantrohre sind, und dass diese zur Bildung der Seitenrahmen, des Deckelrahmens und des Türrahmens miteinander verschweißt und/oder verschraubt und/oder vernietet sind.It should also be mentioned that the longitudinal beams, vertical beams, cross beams, vertical struts and horizontal struts of the two side frames, the end frame, the cover frame and the door frame are, for example, square tubes made of sheet steel, and that these are welded together to form the side frames, the cover frame and the door frame and/or screwed and/or riveted.

Der Kippaktuator für den Aufnahmekäfig ist beispielsweise als ein doppeltwirksamer hydraulischer oder pneumatischer Stellzylinder ausgebildet, welcher mit seinem einem Ende gelenkig an einem fahrzeugfesten Befestigungspunkt und mit seinem anderen Ende an einem überkragenden Ende eines der beiden Längsträger der beiden Seitenrahmen angeordnet ist.The tilt actuator for the receiving cage is designed, for example, as a double-acting hydraulic or pneumatic actuating cylinder, which is arranged with one end in an articulated manner on a vehicle-fixed attachment point and with its other end on an overhanging end of one of the two longitudinal beams of the two side frames.

Der Kippbereich des Aufnahmekäfigs ist gemäß einer anderen Gestaltung mittels an dem fahrzeugfesten Tragrahmen angeordneten Anschlagelementen beidseitig auf jeweils einen solchen Neigungswinkel begrenzt, bei dem ein Batteriemodul durch sein Eigengewicht gerade noch selbsttätig beziehungsweise mit sehr geringem Kraftaufwand auf den Transportrollen in den Aufnahmekäfig hineinrollt oder aus diesem hinausrollt. Der Kippbereich des Aufnahmekäfigs kann daher beispielhaft beidseitig auf jeweils 3° begrenzt sein.According to another design, the tilting area of the receiving cage is limited on both sides by means of stop elements arranged on the vehicle-mounted support frame to an angle of inclination at which a battery module can just operate automatically due to its own weight or with very little effort rolls into or out of the receiving cage on the transport rollers. The tilting range of the receiving cage can therefore be limited to 3° on both sides, for example.

Zur Verriegelung des Aufnahmekäfigs mit nur einem Verriegelungsaktuator ist gemäß einer anderen Weiterbildung der Aufnahmeeinrichtung vorgesehen, dass der Verriegelungsaktuator an einem die Längsträger der beiden Seitenrahmen verbindenden Querträger befestigt ist, dass das Stellelement des Verriegelungsaktuators gelenkig mit dem Stellhebel eines Kreuzhebels verbunden ist, welcher mittig um eine vertikale Achse schwenkbar an dem Querträger gelagert ist, dass an den beiden freien Enden des Kreuzhebels jeweils ein Sperrbolzen angeordnet oder ausgebildet ist, dass die beiden Sperrbolzen jeweils in einer Führungsbohrung des zugeordneten Längsträgers des Aufnahmekäfigs geführt sind, und dass bei unbetätigtem Verriegelungsaktuator die Sperrbolzen federbelastet in eine zugeordnete Verriegelungsbohrung in dem fahrzeugfesten Tragrahmen eingreifen sowie bei betätigtem Verriegelungsaktuator aus der jeweiligen Verriegelungsbohrung herausgezogen sind. Energie wird somit vorteilhaft nur zum Entriegeln des Aufnahmekäfigs aufgewendet.To lock the receiving cage with only one locking actuator, according to another development of the receiving device, it is provided that the locking actuator is attached to a cross member connecting the longitudinal members of the two side frames, that the actuating element of the locking actuator is articulated to the adjusting lever of a cross lever, which is centered around a vertical axis is pivotally mounted on the cross member, that a locking bolt is arranged or formed on the two free ends of the cross lever, that the two locking bolts are each guided in a guide hole in the associated longitudinal member of the receiving cage, and that when the locking actuator is not actuated, the locking bolts are spring-loaded an assigned locking hole engages in the vehicle-mounted support frame and is pulled out of the respective locking hole when the locking actuator is actuated. Energy is therefore advantageously only used to unlock the receiving cage.

Der Verriegelungsaktuator des Aufnahmekäfigs kann wahlweise als Elektromagnet oder als einfachwirksamer hydraulischer oder pneumatischer Stellzylinder ausgebildet sein. Das Federelement zur Verriegelung des Aufnahmekäfigs ist bei einer Ausführung des Verriegelungsaktuators als Stellzylinder bevorzugt in diesen integriert, wodurch Bauraum eingespart und die Montage vereinfacht ist.The locking actuator of the receiving cage can be designed either as an electromagnet or as a single-acting hydraulic or pneumatic actuating cylinder. In an embodiment of the locking actuator, the spring element for locking the receiving cage is preferably integrated into it as an actuating cylinder, which saves installation space and simplifies assembly.

Eine andere Bauform sieht vor, dass der Deckelrahmen mittels Federkraft in einer das Batteriemodul mechanisch fixierenden unteren Position gehalten wird, sodass nur zum Anheben des Deckelrahmens Energie aufgewendet wird.Another design provides that the cover frame is held by spring force in a lower position that mechanically fixes the battery module, so that energy is only used to lift the cover frame.

Weiter kann vorgesehen sein, dass am Aufnahmekäfig beidseitig jeweils mindestens ein als Elektromagnet oder als einfachwirksamer hydraulischer oder pneumatischer Stellzylinder ausgebildeter Hubaktuator mit seinem einen Ende an einem Vertikalträger eines Seitenrahmens und mit seinem anderen Ende an dem benachbarten Längsträger des Deckelrahmens angeordnet ist. Die Federelemente zum Niederhalten des Deckelrahmens sind bei einer Ausführung der Hubaktuatoren als Stellzylinder vorzugsweise in diese integriert, wodurch Bauraum eingespart und die Montage vereinfacht ist. Auch ein solcher Hubaktuator ist über eine Steuerleitung mit dem Steuergerät verbunden.It can also be provided that at least one lifting actuator designed as an electromagnet or as a single-acting hydraulic or pneumatic actuating cylinder is arranged on both sides of the receiving cage with one end on a vertical support of a side frame and the other end on the adjacent longitudinal support of the cover frame. If the lifting actuators are designed as actuating cylinders, the spring elements for holding down the cover frame are preferably integrated into them, which saves installation space and simplifies assembly. Such a lifting actuator is also connected to the control unit via a control line.

Der Türrahmen wird bevorzugt mittels Federkraft geschlossenen gehalten, sodass nur zum Öffnen des Türrahmens Energie aufgewendet wird. Gemäß einer Ausführungsform ist zum Anheben und Absenken des Türrahmens wenigstens ein Türaktuator gelenkig mit seinem einen Ende an einem Vertikalträger eines Seitenrahmens und mit seinem anderen Ende gelenkig an einer Vertikalstrebe des Türrahmens befestigt. Der zumindest eine Türaktuator ist beispielsweise als ein einfachwirksamer, hydraulischer oder pneumatischer Stellzylinder ausgebildet. Die Federelemente zum Schließen des Deckelrahmens sind bevorzugt in die Türaktuatoren integriert, wodurch Bauraum eingespart und die Montage vereinfacht ist.The door frame is preferably held closed by spring force, so that energy is only used to open the door frame. According to one embodiment, at least one door actuator is hingedly attached with one end to a vertical support of a side frame and with its other end to a vertical strut of the door frame in order to raise and lower the door frame. The at least one door actuator is designed, for example, as a single-acting, hydraulic or pneumatic actuating cylinder. The spring elements for closing the cover frame are preferably integrated into the door actuators, which saves installation space and simplifies assembly.

Zur Verriegelung des Türrahmens ist gemäß einer anderen Weiterbildung des Aufnahmekäfigs der Aufnahmeeinrichtung vorgesehen, dass in einem unteren Abschnitt der Vertikalstreben des Türrahmens jeweils ein federbelasteter, von einem einfachwirksamen Verriegelungsaktuator verschiebbarer Sperrbolzen angeordnet ist, dass die Sperrbolzen bei geschlossenem Türrahmen und kraftlos geschaltetem Verriegelungsaktuator jeweils in eine Verriegelungsbohrung eingreifen, welche in den zugeordneten Längsträgern der Seitenrahmen ausgebildet sind, und dass die Sperrbolzen bei kraftführend geschaltetem Verriegelungsaktuator in die Vertikalstreben des Türrahmens eingezogen sind. Energie wird somit nur zum Entriegeln des Türrahmens aufgewendet. Die Verriegelungsaktuatoren am Türrahmen sind beispielsweise als Elektromagneten oder als einfachwirksame hydraulische oder pneumatische Stellzylinder ausgebildet. Die Federelemente zur Verriegelung des Türrahmens sind bei einer Ausführung der Verriegelungsaktuatoren als Stellzylinder vorzugsweise in diese integriert, wodurch Bauraum eingespart und die Montage vereinfacht ist.To lock the door frame, according to another development of the receiving cage of the receiving device, it is provided that in a lower section of the vertical struts of the door frame a spring-loaded locking bolt, which can be displaced by a single-acting locking actuator, is arranged so that the locking bolts are each in one when the door frame is closed and the locking actuator is switched off Engage locking hole, which are formed in the associated longitudinal beams of the side frames, and that the locking bolts are retracted into the vertical struts of the door frame when the locking actuator is switched to power. Energy is therefore only used to unlock the door frame. The locking actuators on the door frame are designed, for example, as electromagnets or as single-acting hydraulic or pneumatic actuating cylinders. When the locking actuators are designed as actuating cylinders, the spring elements for locking the door frame are preferably integrated into them, which saves installation space and simplifies assembly.

Eine andere Ausgestaltung des Aufnahmekäfigs sieht vor, dass die fahrzeugseitigen elektrischen Kontaktelemente in der Lagerposition des Batteriemoduls bevorzugt mittels Federkraft an die Kontaktelemente des Batteriemoduls angedrückt werden sowie mittels eines einfachwirksamen Kontaktaktuators von den Kontaktelementen des Batteriemoduls lösbar sind. Energie wird somit nur zum Lösen der fahrzeugseitigen Kontaktelemente von den Kontaktelementen des Batteriemoduls aufgewendet. Der Kontaktaktuator kann wahlweise als Elektromagnet oder als einfachwirksamer hydraulischer oder pneumatischer Stellzylinder ausgebildet sein. Das Federelement zum Andrücken der fahrzeugseitigen Kontaktelemente ist bei einer Ausführung des Kontaktaktuators als Stellzylinder vorzugsweise in diesen integriert, wodurch Bauraum eingespart und die Montage vereinfacht ist.Another embodiment of the receiving cage provides that the vehicle-side electrical contact elements in the storage position of the battery module are preferably pressed against the contact elements of the battery module by means of spring force and can be detached from the contact elements of the battery module by means of a single-acting contact actuator. Energy is therefore only used to detach the vehicle-side contact elements from the contact elements of the battery module. The contact actuator can be designed either as an electromagnet or as a single-acting hydraulic or pneumatic actuating cylinder. When the contact actuator is designed as an actuating cylinder, the spring element for pressing the vehicle-side contact elements is preferably integrated into it, which saves installation space and simplifies assembly.

Weiter kann zur Vermeidung von mechanischen Beschädigungen des Batteriemoduls vorgesehen sein, dass an der zum Batteriemodul weisenden Innenseite der Rahmenbauteile des Aufnahmekäfigs, des Deckelrahmens und des Türrahmens Anschlagelemente aus einem elastischen Material, wie zum Beispiel Gummi, angeordnet sind.Furthermore, to avoid mechanical damage to the battery module This means that stop elements made of an elastic material, such as rubber, are arranged on the inside of the frame components of the receiving cage, the cover frame and the door frame facing the battery module.

Zur widerstandsarmen Führung des Batteriemoduls beim Hineinrollen und Hinausrollen aus dem Aufnahmekäfig sind auf der Innenseite zumindest einiger Vertikalträger der beiden Seitenrahmen Halteelemente aus einem reibungsarmen Material, wie außen konvex geformte und mit einer Gleitbeschichtung versehene Gleitschuhe aus Hartgummi, angeordnet. Diese Halteelemente dienen auch einem spielbehafteten seitlichen Halt des Batteriemoduls in dem Aufnahmekäfig.For low-resistance guidance of the battery module when rolling in and out of the receiving cage, holding elements made of a low-friction material, such as sliding shoes made of hard rubber that are convex on the outside and provided with a sliding coating, are arranged on the inside of at least some of the vertical supports of the two side frames. These holding elements also serve to hold the battery module laterally in the receiving cage with play.

Um beim Austausch eines Batteriemoduls eine Demontage und Montage eines Unterfahrschutzes des Fahrzeugs zu vermeiden, sind der Türrahmen und dessen Verriegelung vorteilhaft derart robust ausgebildet, dass der Türrahmen im Bereich des Aufnahmekäfigs den Unterfahrschutz des Fahrzeugs bildet.In order to avoid dismantling and assembling an underrun protection of the vehicle when replacing a battery module, the door frame and its lock are advantageously designed to be so robust that the door frame forms the underrun protection of the vehicle in the area of the receiving cage.

Wie eingangs erwähnt betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Steuerung einer Aufnahmeeinrichtung für ein elektrisches Batteriemodul an einem elektrisch antreibbaren Fahrzeug bei einem Austausch eines entladenen Batteriemoduls gegen ein geladenes Batteriemodul. Bei diesem Verfahren werden zum Entfernen des Batteriemoduls aus dem geschilderten Aufnahmekäfig des Fahrzeugs bis zur Übernahme des Batteriemoduls durch ein Handhabungsgerät einer externen Übergabestation die folgenden Verfahrensschritte durchgeführt:

1. a) Lösen der fahrzeugseitigen elektrischen Kontaktelemente von den elektrischen Kontaktelementen des Batteriemoduls durch eine energetische Versorgung des Kontaktaktuators,
2. b) Entriegeln des Türrahmens durch eine energetische Versorgung der türseitigen Verriegelungsaktuatoren,
3. c) Öffnen des Türrahmens durch eine energetische Versorgung des zumindest einen Türaktuators,
4. d) Anheben des Deckelrahmens und damit Lösen der Fixierung des Batteriemoduls durch eine energetische Versorgung des wenigstens einen Hubaktuators,
5. e) Entriegeln des Aufnahmekäfigs durch eine energetische Versorgung des käfigseitigen Verriegelungsaktuators,
6. f) Schwenken des Aufnahmekäfigs nach außen bis an die übergabestationsnahen Anschlagelemente durch eine diesbezügliche Ansteuerung des Kippaktuators.

As mentioned at the beginning, the invention also relates to a method for controlling a receiving device for an electric battery module on an electrically driven vehicle when exchanging a discharged battery module for a charged battery module. In this method, the following method steps are carried out to remove the battery module from the described receiving cage of the vehicle until the battery module is taken over by a handling device of an external transfer station:

1. a) Separating the vehicle-side electrical contact elements from the electrical contact elements of the battery module by supplying energy to the contact actuator,
2. b) Unlocking the door frame by supplying energy to the door-side locking actuators,
3. c) opening the door frame by supplying energy to at least one door actuator,
4. d) lifting the cover frame and thus releasing the fixation of the battery module by supplying energy to at least one lifting actuator,
5. e) Unlocking the receiving cage by supplying energy to the cage-side locking actuator,
6. f) Swivelling the receiving cage outwards up to the stop elements near the transfer station by controlling the tilt actuator accordingly.

Ausgehend von dem gerade genannten Zustand der Aufnahmeeinrichtung sowie nach dem dann folgendem Entfernen des elektrisch entladenen Batteriemoduls sowie dem Einfügen eines elektrisch geladenen Batteriemoduls in den Aufnahmekäfig werden die folgenden Verfahrensschritte durchgeführt:

1. g) Kippen des Aufnahmekäfigs nach innen bis an die übergabestationsfernen Anschlagelemente durch eine diesbezügliche Ansteuerung des Kippaktuators,
2. h) sobald mittels des inneren Positionssensors das Erreichen der Lagerposition durch das Batteriemodul erkannt wurde, absenken des Deckelrahmens und damit Fixieren des Batteriemoduls durch eine energetische Abschaltung des zumindest einen Hubaktuators,
3. i) Kippen des Aufnahmekäfigs in seine horizontale Mittenlage durch eine diesbezügliche Ansteuerung des Kippaktuators,
4. j) Verriegeln des Aufnahmekäfigs durch eine energetische Abschaltung des käfigseitigen Verriegelungsaktuators,
5. k) Schließen des Türrahmens durch eine energetische Abschaltung des zumindest einen Türaktuators,
6. l) Verriegeln des Türrahmens durch eine energetische Abschaltung der türseitigen Verriegelungsaktuatoren,
7. m) Andrücken der fahrzeugseitigen elektrischen Kontaktelemente an die elektrischen Kontaktelemente des Batteriemoduls durch eine energetische Abschaltung des Kontaktaktuators.

Starting from the state of the receiving device just mentioned and after the subsequent removal of the electrically discharged battery module and the insertion of an electrically charged battery module into the receiving cage, the following process steps are carried out:

1. g) tilting the receiving cage inwards up to the stop elements remote from the transfer station by controlling the tilting actuator in this regard,
2. h) as soon as the battery module has reached the storage position by means of the inner position sensor, lowering the cover frame and thus fixing the battery module by switching off the energy of the at least one lifting actuator,
3. i) tilting the receiving cage into its horizontal central position by controlling the tilting actuator in this regard,
4. j) locking the receiving cage by switching off the energy of the locking actuator on the cage side,
5. k) closing the door frame by switching off the energy of the at least one door actuator,
6. l) Locking the door frame by switching off the energy of the door-side locking actuators,
7. m) pressing the vehicle-side electrical contact elements onto the electrical contact elements of the battery module by switching off the energy of the contact actuator.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. In der Zeichnung zeigt

• 1 eine erfindungsgemäße Aufnahmeeinrichtung für ein Batteriemodul in einer schematischen Seitenansicht,
• 2 die Aufnahmeeinrichtung gemäß 1 in einer schematischen vertikalen Ansicht von unten, und
• 3 einen Türrahmen der Aufnahmeeinrichtung gemäß den 1 und 2 in einer schematischen horizontalen Draufsicht.

The invention is explained below using an exemplary embodiment shown in the accompanying drawing. Shown in the drawing

• 1 a receiving device according to the invention for a battery module in a schematic side view,
• 2 the recording device according to 1 in a schematic vertical view from below, and
• 3 a door frame of the receiving device according to 1 and 2 in a schematic horizontal plan view.

Demnach ist eine die Merkmale der Erfindung aufweisende Aufnahmeeinrichtung 2 für ein austauschbares Batteriemodul in der 1 in einer Seitenansicht und in der 2 in einer vertikalen Ansicht von unten abgebildet. Die Aufnahmeeinrichtung 2 besteht im Wesentlichen aus einem Aufnahmekäfig 8, welcher aus einzelnen, miteinander verbundenen Trägern und Streben aufgebaut ist. An dem Aufnahmekäfig 8 sind mehrere Aktuatoren, Anschlagpuffer, Sensoren sowie zumindest eine elektrische Kontaktvorrichtung angeordnet. Schließlich verfügt die Aufnahmeeinrichtung 2 über ein Steuergerät 42, welches über Steuerleitungen 44 und Sensorleitungen 45 mit den Aktuatoren und Sensoren signaltechnisch verbunden ist. Dies wird im Detail erläutert.Accordingly, a receiving device 2 having the features of the invention for a replaceable battery module is in the 1 in a side view and in the 2 shown in a vertical view from below. The receiving device 2 essentially consists of a receiving cage 8, which consists of individual, interconnected bonded supports and struts. Several actuators, stop buffers, sensors and at least one electrical contact device are arranged on the receiving cage 8. Finally, the recording device 2 has a control device 42, which is connected to the actuators and sensors via control lines 44 and sensor lines 45 for signaling purposes. This will be explained in detail.

Die Aufnahmeeinrichtung 2 ist zum Anbau an ein elektrisch antreibbares Fahrzeug bestimmt und quer zur Längsrichtung dieses Fahrzeugs zwischen dessen Fahrzeugachsen angeordnet. Die Aufnahmeeinrichtung 2 kann ein mindestens eine elektrische Batterie umfassendes Batteriemodul 4 autonom von einem Handhabungsgerät einer externen Übergabestation übernehmen, mechanisch fixieren, in eine weitgehend horizontale Lagerposition bringen und an ein elektrisches Traktionsbordnetz des Fahrzeugs anschließen. Außerdem ist diese Aufnahmeeinrichtung 2 dazu vorgesehen und geeignet, das Batteriemodul 4 autonom von dem elektrischen Traktionsbordnetz des Fahrzeugs zu trennen, es aus der erwähnten mechanischen Fixierung zu lösen, es in eine Übergabeposition zu bringen sowie es an das Handhabungsgerät der Übergabestation zu übergeben.The receiving device 2 is intended for attachment to an electrically driven vehicle and is arranged transversely to the longitudinal direction of this vehicle between its vehicle axles. The receiving device 2 can autonomously take over a battery module 4 comprising at least one electric battery from a handling device at an external transfer station, fix it mechanically, bring it into a largely horizontal storage position and connect it to an electrical traction system of the vehicle. In addition, this receiving device 2 is intended and suitable for autonomously separating the battery module 4 from the electrical traction system of the vehicle, releasing it from the mentioned mechanical fixation, bringing it into a transfer position and handing it over to the handling device of the transfer station.

Die Aufnahmeeinrichtung 2 weist einen am Fahrzeugrahmen 3 befestigten rechteckigen Tragrahmen 6 auf, welcher in diesem Ausführungsbeispiel aus zwei Längsträgern 16, 17 und zwei fest damit verbundenen Querträgern 18a, 18b besteht. An diesem Tragrahmen 6 ist ein Aufnahmekäfig 8 schenkbar gelagert. Dieser Aufnahmekäfig 8 dient zur Aufnahme des erwähnten Batteriemoduls 4, welches in diesen eingefügt und wieder entfernt werden kann.The receiving device 2 has a rectangular support frame 6 attached to the vehicle frame 3, which in this exemplary embodiment consists of two longitudinal beams 16, 17 and two cross beams 18a, 18b firmly connected thereto. A receiving cage 8 is pivotably mounted on this support frame 6. This receiving cage 8 serves to hold the battery module 4 mentioned, which can be inserted into it and removed again.

Der Aufnahmekäfig 8 besteht aus zwei weitgehend rechteckigen Seitenrahmen 10, 12, welche aus jeweils zwei Längsträgern 10a, 10b, 12a und jeweils fünf Vertikalträgern 11 a, 11b, 11c, 11 d, 11e zusammengesetzt und fest miteinander verbunden sind. Wie die 1 andeutet sind die beiden Seitenrahmen 10, 12 an einem inneren Ende des Aufnahmekäfigs 8 mittels wenigstens zwei stirnseitigen Querstreben 13, 14 fest miteinander verbunden. Die 2 zeigt ergänzend, dass die beiden Seitenrahmen 10, 12 auch unten mittels tragarmseitigen Querträgern 19a, 19b, 19c fest miteinander verbunden sind.The receiving cage 8 consists of two largely rectangular side frames 10, 12, which are each composed of two longitudinal beams 10a, 10b, 12a and five vertical beams 11a, 11b, 11c, 11d, 11e and are firmly connected to one another. As the 1 indicates that the two side frames 10, 12 are firmly connected to one another at an inner end of the receiving cage 8 by means of at least two front-side cross struts 13, 14. The 2 additionally shows that the two side frames 10, 12 are also firmly connected to one another at the bottom by means of cross members 19a, 19b, 19c on the support arm side.

Außerdem weist die Aufnahmeeinrichtung 2 einen Deckelrahmen 28 auf, welcher aus zwei Längsträgern 30 und einer ausreichenden Anzahl von Querträgern 32a, 32b, 32c, 32d, 32e besteht, welche fest miteinander verbunden sind. Die Querträger 32a, 32b, 32c, 32d, 32e sind als Führungselemente ausgebildet und weisen daher eine nach unten, also zu den Vertikalträgern 11a, 11b, 11c, 11d, 11e hin offene U-förmige Querschnittsgeometrie auf. Die Querträger 32a, 32b, 32c, 32d, 32e sind dazu ausgebildet, axial verlängerte freie Abschnitte 26a, 26b, 26c, 26d der jeweils zugeordneten Vertikalträger 11a, 11b, 11c, 11d, 11e in sich aufzunehmen. Hierdurch ist der Deckelrahmen 28 an den beiden Seitenrahmen 10, 12 des Aufnahmekäfigs 8 vertikal verschiebbar angeordnet. Der Deckelrahmen 28 kann in Bezug zu den beiden Seitenrahmen 10, 12 demnach vertikal angehoben und wieder abgesenkt werden.In addition, the receiving device 2 has a cover frame 28, which consists of two longitudinal beams 30 and a sufficient number of cross beams 32a, 32b, 32c, 32d, 32e, which are firmly connected to one another. The cross beams 32a, 32b, 32c, 32d, 32e are designed as guide elements and therefore have a U-shaped cross-sectional geometry that is open downwards, i.e. towards the vertical beams 11a, 11b, 11c, 11d, 11e. The cross members 32a, 32b, 32c, 32d, 32e are designed to accommodate axially extended free sections 26a, 26b, 26c, 26d of the respectively assigned vertical members 11a, 11b, 11c, 11d, 11e. As a result, the cover frame 28 is arranged to be vertically displaceable on the two side frames 10, 12 of the receiving cage 8. The cover frame 28 can therefore be raised vertically in relation to the two side frames 10, 12 and lowered again.

Sofern die Vertikalträger 11a, 11b, 11c, 11 d, 11e der beiden Seitenrahmen 10, 12 beispielsweise als Rechteckprofile ausgebildet sind, haben die Querträger 32a, 32b, 32c, 32d, 32e demnach eine topfförmige, rechteckige Geometrie. Die axial verlängerten Abschnitte 26a, 26b, 26c, 26d der Vertikalträger 11a, 11b, 11c, 11d, 11e der beiden Seitenrahmen 10, 12 erstrecken sich zur Erfüllung der geschilderten Funktion über den jeweiligen Verbindungsbereich mit dem zugeordneten zweiten Längsträger 10b der beiden Seitenrahmen 10, 12 hinaus.If the vertical supports 11a, 11b, 11c, 11d, 11e of the two side frames 10, 12 are designed, for example, as rectangular profiles, the cross supports 32a, 32b, 32c, 32d, 32e therefore have a cup-shaped, rectangular geometry. The axially extended sections 26a, 26b, 26c, 26d of the vertical supports 11a, 11b, 11c, 11d, 11e of the two side frames 10, 12 extend over the respective connection area with the associated second longitudinal support 10b of the two side frames 10 to fulfill the function described. 12 beyond.

An dem Deckelrahmen 28 ist ein Türrahmen 34 auf und zu schwenkbar angelenkt, welcher schematisch in 3 dargestellt ist. Der Türrahmen 34 besteht aus zwei zueinander beabstandeten Vertikalstreben 36, 37, welche durch zwei Horizontalstreben 38, 39 fest miteinander verbunden sind. Der Türrahmen 34 ist an seinem oberen Ende mittels einer Schwenkachse 64 ab dem Deckelrahmen 28 schwenkbar angeordnet, welches durch einen Doppelpfeil angedeutet ist. Hierdurch kann das auch in der 3 schematisch dargestellte Batteriemodul 4 bei hochgeschwenktem Türrahmen 34 in den Aufnahmekäfig 8 eingeschoben und dieser dann durch Herunterschwenken des Türrahmens 34 wieder verschlossen werden.A door frame 34 is pivoted open and closed on the cover frame 28, which is shown schematically in 3 is shown. The door frame 34 consists of two spaced apart vertical struts 36, 37, which are firmly connected to one another by two horizontal struts 38, 39. The door frame 34 is arranged to be pivotable at its upper end from the cover frame 28 by means of a pivot axis 64, which is indicated by a double arrow. This can also happen in the 3 Schematically shown battery module 4 is inserted into the receiving cage 8 with the door frame 34 swiveled up and this can then be closed again by swiveling the door frame 34 down.

Der Türrahmen 34 kann mittels zwei Verriegelungsaktuatoren 68, 69 und deren Sperrbolzen 70, 71 mit den ersten beiden, also unteren Längsrahmen 10a, 12a des Aufnahmekäfigs 8 verriegelt werden. An dem beiden Horizontalstreben 38, 39 sind jeweils zwei Anschlagelemente 86a, 86b, 86c, 86d angeordnet, welche bei verriegeltem Türrahmen 34 fest an einer Rückseite des Batteriemoduls 4 anliegen und im Zusammenwirken mit stirnseitig gegenüber angeordneten Anschlagelementen 82 ein Verrutschen desselben verhindern. Auch diese Anschlagelemente 82, 86a, 86b, 86c, 86d sind vorzugsweise aus einem Gummimaterial hergestellt.The door frame 34 can be locked to the first two, i.e. lower, longitudinal frames 10a, 12a of the receiving cage 8 by means of two locking actuators 68, 69 and their locking bolts 70, 71. Two stop elements 86a, 86b, 86c, 86d are arranged on each of the two horizontal struts 38, 39, which, when the door frame 34 is locked, rest firmly against a rear side of the battery module 4 and, in conjunction with stop elements 82 arranged opposite one another on the front side, prevent the battery module from slipping. These stop elements 82, 86a, 86b, 86c, 86d are also preferably made of a rubber material.

Die Längsträger und die Querträger des Aufnahmekäfigs 8, des zugehörigen des Deckelrahmens 28 und des Türrahmens 34 sind bevorzugt aus Stahlblech bestehende Vierkantrohre, welche zur Bildung des Aufnahmekäfigs 8 sowie des Deckelrahmens 28 und des Türrahmens 34 miteinander verschweißt und/oder verschraubt und/oder vernietet sind. The longitudinal beams and the cross beams of the receiving cage 8, the associated cover frame 28 and the door frame 34 are preferably square tubes made of sheet steel to form the receiving cage 8 as well as the cover frame 28 and the door frame 34 are welded and/or screwed and/or riveted together.

Der Aufnahmekäfig 8 weist eine Mehrzahl von Transportrollen 20 auf, welche zwischen den beiden Seitenrahmen 10, 12 angeordnet sowie an deren unteren, ersten Längsträgern 10a, 12a drehbar gelagert sind. Der Abstand der Transportrollen 20 zueinander ist vergleichsweise gering, sodass der Boden des Aufnahmekäfigs 8 mittels der Transportrollen 20 als eine Rollenbahn ausgebildet ist. Ein in den Aufnahmekäfig 8 einzusetzendes Batteriemodul 4 kann bei angehobenem Deckelrahmen 28 und hochgeschwenktem Türrahmen 34 dadurch verkantungsfrei in den Aufnahmekäfig 8 hinein sowie anschließend aus diesem wieder heraus befördert werden.The receiving cage 8 has a plurality of transport rollers 20, which are arranged between the two side frames 10, 12 and are rotatably mounted on their lower, first longitudinal beams 10a, 12a. The distance between the transport rollers 20 is comparatively small, so that the bottom of the receiving cage 8 is designed as a roller conveyor by means of the transport rollers 20. A battery module 4 to be inserted into the receiving cage 8 can be transported into the receiving cage 8 and then out again without tilting when the cover frame 28 is raised and the door frame 34 is pivoted up.

Der Aufnahmekäfig 8 weist zumindest eine Schwenkkonsole 22 auf, welche an der Unterseite der Längsträger 10a, 12a der beiden Seitenrahmen 10, 12 in deren Längsrichtung etwa mittig befestigt oder ausgebildet ist. Die Schwenkkonsole 22 ist vorzugsweise einstückig ausgebildet und verbindet die beiden ersten, also unteren Längsträger 10a, 12a der beiden Seitenrahmen 10, 12 miteinander. Die Schwenkkonsole 22 ist mittels eines Lagers drehbar an einer Kippachse 40 gelagert, welche sich parallel zu den Transportrollen 20 erstreckt und am fahrzeugfesten Tragrahmen 6 befestigt ist. Hierdurch ist der Aufnahmekäfig 8 schwenkbar an dem fahrzeugfesten Tragrahmen 6 angeordnet. Ein in die 1 eingezeichneter Doppelpfeil an der Kippachse 40 verdeutlicht die möglichen Schwenkrichtungen.The receiving cage 8 has at least one swivel bracket 22, which is attached or formed approximately centrally on the underside of the longitudinal beams 10a, 12a of the two side frames 10, 12 in their longitudinal direction. The swivel bracket 22 is preferably designed in one piece and connects the first two, i.e. lower, longitudinal beams 10a, 12a of the two side frames 10, 12 to one another. The swivel console 22 is rotatably mounted by means of a bearing on a tilt axis 40, which extends parallel to the transport rollers 20 and is attached to the support frame 6 fixed to the vehicle. As a result, the receiving cage 8 is pivotably arranged on the vehicle-mounted support frame 6. One into the 1 The double arrow drawn on the tilt axis 40 illustrates the possible pivoting directions.

Zur Begrenzung des Schwenkbereiches des Aufnahmekäfigs 8 sind auf den beiden Querträgern 18a, 18b des fahrzeugfesten Tragrahmens 6 jeweils zwei Anschlagelemente 46a, 46b, 46c, 46d angeordnet, welche beispielsweise aus Hartgummi bestehen. Der Kippbereich des Aufnahmekäfigs 8 ist hierdurch in beide vertikale Richtungen jeweils auf einen Neigungswinkel von etwa 3° begrenzt, bei dem das Batteriemodul 4 auf den Transportrollen 20 mit geringer Kraftunterstützung in den Aufnahmekäfig 8 hineinrollen oder aus diesem hinausrollen kann.To limit the pivoting range of the receiving cage 8, two stop elements 46a, 46b, 46c, 46d are arranged on the two cross members 18a, 18b of the vehicle-mounted support frame 6, which consist, for example, of hard rubber. The tilting range of the receiving cage 8 is thereby limited in both vertical directions to an angle of inclination of approximately 3°, at which the battery module 4 can roll into or out of the receiving cage 8 on the transport rollers 20 with little force support.

Zur Verschwenkung des Aufnahmekäfigs 8 ist ein vorliegend als doppeltwirksamer hydraulischer oder pneumatischer Stellzylinder ausgebildeter Kippaktuator 48 vorhanden, welcher mit einem Ende gelenkig an einem fahrzeugfesten Befestigungspunkt 50 und mit seinem zweiten Ende gelenkig an einem innen überkragenden Ende eines der Längsträger 10a, 12a der beiden Längsrahmen 10, 12 befestigt ist.To pivot the receiving cage 8, there is a tilt actuator 48, designed in the present case as a double-acting hydraulic or pneumatic actuating cylinder, which has one end articulated to a fastening point 50 fixed to the vehicle and its second end articulated to an internally projecting end of one of the longitudinal beams 10a, 12a of the two longitudinal frames 10 , 12 is attached.

Der Kippaktuator 48 und alle weiteren Aktuatoren 52, 62, 66, 68, 69, 76 und Sensoren 78, 80 der Aufnahmeeinrichtung 2 sind über in den Figuren nicht vollständig dargestellte Steuerleitungen 44 und Sensorleitungen 45 mit einem Steuergerät 42 verbunden, welches alle Funktionen der Aufnahmeeinrichtung 2 bei einem Entfernen und Einfügen eines Batteriemoduls 4 in beziehungsweise aus dem Aufnahmekäfig 8 bedarfsgerecht steuert.The tilt actuator 48 and all other actuators 52, 62, 66, 68, 69, 76 and sensors 78, 80 of the recording device 2 are connected via control lines 44 and sensor lines 45, which are not completely shown in the figures, to a control device 42, which handles all functions of the recording device 2 controls as needed when removing and inserting a battery module 4 into or out of the receiving cage 8.

Zur Verriegelung des Aufnahmekäfigs 8 in seiner horizontal ausgerichteten Mittenlage ist ein vorliegend als ein einfachwirksamer hydraulischer oder pneumatischer Stellzylinder ausgebildeter Verriegelungsaktuator 52 vorhanden, welcher an einem die beiden Seitenrahmen 10, 12 verbindenden Querträger 19a befestigt ist.To lock the receiving cage 8 in its horizontally oriented central position, a locking actuator 52, which is designed as a single-acting hydraulic or pneumatic actuating cylinder, is present, which is attached to a cross member 19a connecting the two side frames 10, 12.

Die Kolbenstange dieses Stellzylinders 52 ist gelenkig mit dem Stellhebel eines Kreuzhebels 54 verbunden, welcher schwenkbar an einer vertikalen Drehachse gelagert ist. Diese Drehachse ist an einem Tragarm 55 befestigt, welcher mit dem erwähnten Querträger 19a fest verbunden ist. Ein weiterer Doppelpfeil veranschaulicht die möglichen Drehrichtungen des Kreuzhebels 54. An dem Kreuzhebel 54 sind endseitig zwei Sperrbolzen 56, 57 befestigt, welche jeweils in einer Führungsbohrung 58, 59 des zugeordneten Längsträgers 10a, 12a der beiden Längsrahmen 10, 12 geführt sind. Bei drucklosem Stellzylinder 52 greifen die beiden Sperrbolzen 56, 57 jeweils federbelastet in eine Verriegelungsbohrung 60, 61 ein, welche in dem jeweils benachbarten Längsträger 16, 17 des fahrzeugfesten Tragrahmens 6 oder in einem dort befestigten Verriegelungsblock 53 ausgebildet sind. Bei druckführendem Stellzylinder 52 werden die beiden Sperrbolzen 56, 57 entsprechend den eingezeichneten Richtungspfeilen aus der zugeordneten Verriegelungsbohrung 60, 61 herausgezogen. Energie wird somit nur zum Entriegeln des Aufnahmekäfigs 8 aufgewendet.The piston rod of this actuating cylinder 52 is connected in an articulated manner to the actuating lever of a cross lever 54, which is pivotally mounted on a vertical axis of rotation. This axis of rotation is attached to a support arm 55, which is firmly connected to the cross member 19a mentioned. Another double arrow illustrates the possible directions of rotation of the cross lever 54. Two locking bolts 56, 57 are attached to the ends of the cross lever 54, each of which is guided in a guide hole 58, 59 in the associated longitudinal beam 10a, 12a of the two longitudinal frames 10, 12. When the actuating cylinder 52 is depressurized, the two locking bolts 56, 57 each engage spring-loaded in a locking bore 60, 61, which are formed in the adjacent longitudinal beam 16, 17 of the vehicle-mounted support frame 6 or in a locking block 53 attached there. With the pressure-carrying actuating cylinder 52, the two locking bolts 56, 57 are pulled out of the associated locking bore 60, 61 according to the directional arrows shown. Energy is therefore only used to unlock the receiving cage 8.

Bei dem Deckelrahmen 28 gemäß 1 ist vorgesehen, dass dieser mittels Federkraft in einer das Batteriemodul 4 in seiner Lagerposition mechanisch, also form- und/oder kraftschlüssig, fixierenden unteren Position gehalten wird. Zum Anheben des Deckelrahmens 28 entsprechend dem eingezeichneten Richtungspfeil sind mindestens zwei einfachwirksame, vorliegend als hydraulische oder pneumatische Stellzylinder ausgebildete Hubaktuatoren 62 vorgesehen. Diese beiden Hubaktuatoren 62 sind im Bereich der beiden Seitenrahmen 10, 12 angeordnet. Dabei ist jeweils ein Ende dieser Hubaktuatoren 62 mit einem Vertikalträger 11c des betreffenden Seitenrahmens 10, 12 und das jeweils andere Ende mit dem zugeordneten Längsträger 30 des Deckelrahmens 28 verbunden. Die Federelemente zum Niederhalten des Deckelrahmens 28 sind bei dieser Ausführung der Hubaktuatoren 62 vorteilhaft in diese integriert, wodurch Bauraum eingespart und die Montage vereinfacht ist.For the cover frame 28 according to 1 it is provided that this is held by spring force in a lower position that mechanically, i.e. positively and/or non-positively, fixes the battery module 4 in its storage position. At least two single-acting lifting actuators 62, in this case designed as hydraulic or pneumatic actuating cylinders, are provided for lifting the cover frame 28 in accordance with the directional arrow shown. These two lifting actuators 62 are arranged in the area of the two side frames 10, 12. One end of each of these lifting actuators 62 is connected to a vertical support 11c of the relevant side frame 10, 12 and the other end to the associated longitudinal support 30 of the cover frame 28. The spring elements for holding down the cover frame 28 are in this Design of the lifting actuators 62 is advantageously integrated into these, which saves installation space and simplifies assembly.

Der Türrahmen 34 ist wie bereits erwähnt oben an den Längsträgern 30 des Deckelrahmens 28 gelagert und ist somit entsprechend dem eingezeichneten Drehrichtungspfeil um eine Schwenkachse 64 schwenkbar. Der Türrahmen 34 wird mittels Federkraft geschlossenen gehalten. Zum Öffnen des Türrahmens 34 ist beidseitig jeweils ein einfachwirksamer, vorliegend als hydraulischer oder pneumatischer Stellzylinder ausgebildeter Türaktuator 66 beispielsweise mit horizontaler Ausrichtung vorhanden. Der jeweilige Türaktuator 66 ist gelenkig an einem zugeordneten Vertikalträger 11d des jeweiligen Seitenrahmens 10, 12 und gelenkig an der dazu benachbarten Vertikalstrebe 36 des Türrahmens 34 angeordnet. Die Federelemente zum Schließen des Türrahmens 34 sind auch bei dieser Ausführung der Türaktuatoren 66 vorteilhaft in diese integriert, wodurch Bauraum eingespart und die Montage vereinfacht ist.As already mentioned, the door frame 34 is mounted at the top on the longitudinal beams 30 of the cover frame 28 and can therefore be pivoted about a pivot axis 64 in accordance with the direction of rotation arrow shown. The door frame 34 is kept closed by spring force. To open the door frame 34, a single-acting door actuator 66, in the present case designed as a hydraulic or pneumatic actuating cylinder, for example with a horizontal orientation, is present on both sides. The respective door actuator 66 is articulated on an associated vertical support 11d of the respective side frame 10, 12 and articulated on the adjacent vertical strut 36 of the door frame 34. The spring elements for closing the door frame 34 are also advantageously integrated into the door actuators 66 in this version, which saves installation space and simplifies assembly.

Zur Verriegelung des Türrahmens 34 ist vorgesehen, dass in den unteren Abschnitten der beiden Vertikalstreben 36, 37 jeweils ein federbelasteter, von einem einfachwirksamen Verriegelungsaktuator 68, 69 einfahrbarer Sperrbolzen 70, 71 angeordnet ist, welcher jeweils bei abgesenktem Deckelrahmen 28 und geschlossenem Türrahmen 34 bei kraftlosen Verriegelungsaktuatoren 68 in eine Verriegelungsbohrung in dem Längsträger 10, 12a des Aufnahmekäfigs 8 eingreift sowie bei kraftführenden Verriegelungsaktuatoren 68 in die jeweilige Vertikalstrebe 36, 37 des Türrahmens 34 eingezogen ist. Energie wird somit nur zum Entriegeln des Türrahmens 34 aufgewendet.To lock the door frame 34, it is provided that in the lower sections of the two vertical struts 36, 37 a spring-loaded locking bolt 70, 71, which can be retracted by a single-acting locking actuator 68, 69, is arranged in the lower sections of the two vertical struts 36, 37 Locking actuators 68 engage in a locking hole in the longitudinal beam 10, 12a of the receiving cage 8 and, in the case of power-carrying locking actuators 68, are drawn into the respective vertical strut 36, 37 of the door frame 34. Energy is therefore only used to unlock the door frame 34.

Die beiden Verriegelungsaktuatoren 68, 69 des Türrahmens 34 können wahlweise als Elektromagneten oder als einfachwirksame hydraulische oder pneumatische Stellzylinder ausgebildet sein. Die Federelemente zur Verriegelung des Türrahmens 34 sind bei einer Ausführung der Verriegelungsaktuatoren 68, 69 als Stellzylinder in diese integriert, wodurch Bauraum eingespart und die Montage vereinfacht ist.The two locking actuators 68, 69 of the door frame 34 can either be designed as electromagnets or as single-acting hydraulic or pneumatic actuating cylinders. In one embodiment of the locking actuators 68, 69, the spring elements for locking the door frame 34 are integrated into them as actuating cylinders, which saves installation space and simplifies assembly.

Zur elektrischen Kontaktierung des Batteriemoduls 4 ist vorgesehen, dass fahrzeugseitige Kontaktelemente 72 in der Lagerposition des Batteriemoduls 4 mittels Federkraft an zugeordnete Kontaktelemente 74 des Batteriemoduls 4 angedrückt werden, sowie mittels eines einfachwirksamen, vorliegend als hydraulischer oder pneumatischer Stellzylinder ausgebildeten Kontaktaktuators 76 von den Kontaktelementen 74 des Batteriemoduls 4 lösbar sind. Energie wird somit nur zum Lösen der fahrzeugseitigen Kontaktelemente 72 von den Kontaktelementen 74 des Batteriemoduls 4 aufgewendet. Das Federelement zum Andrücken der fahrzeugseitigen Kontaktelemente 72 ist bei dieser Ausführung des Kontaktaktuators 76 vorteilhaft in diesen integriert, wodurch Bauraum eingespart und die Montage vereinfacht ist.For electrical contacting of the battery module 4, it is provided that vehicle-side contact elements 72 in the storage position of the battery module 4 are pressed against associated contact elements 74 of the battery module 4 by means of spring force, and by means of a single-acting contact actuator 76, in the present case designed as a hydraulic or pneumatic actuating cylinder, from the contact elements 74 of the Battery module 4 can be detached. Energy is therefore only used to detach the vehicle-side contact elements 72 from the contact elements 74 of the battery module 4. In this embodiment of the contact actuator 76, the spring element for pressing the vehicle-side contact elements 72 is advantageously integrated into it, which saves installation space and simplifies assembly.

Zur Ermittlung des Erreichens der Lagerposition durch das in den Aufnahmekäfig 8 eingeschobenen Batteriemoduls 4 ist ein innerer Positionssensor 78 vorhanden, welcher wahlweise als ein Mikroschalter oder als ein induktiv oder kapazitiv wirksamer Näherungssensor ausgebildet sein kann und beispielsweise an einer stirnseitigen Querstrebe 13, 14 angeordnet ist.To determine whether the battery module 4 inserted into the receiving cage 8 has reached the storage position, an inner position sensor 78 is present, which can be designed either as a microswitch or as an inductively or capacitively effective proximity sensor and is arranged, for example, on a front cross strut 13, 14.

Zur Erkennung eines für einen Austausch des Batteriemoduls 4 geeigneten Standortes des Fahrzeugs an einer Übergabestation ist ein äußerer Positionssensor 80 vorgesehen, welcher bevorzugt als ein QR-Code-Scanner ausgebildet und endseitig an einem Längsträger 10a des ersten Seitenrahmens 10 angeordnet ist. Durch das Einlesen des QR-Codes der externen Übergabestation können neben der Überprüfung des Standortes auch für einen Austausch des Batteriemoduls 4 relevante Daten, wie die Verfügbarkeit geladener Batteriemodule sowie der Ladezustand und die Ladehistorie des für den Austausch vorgesehenen geladenen Batteriemoduls 4 abgerufen werden.To detect a location of the vehicle at a transfer station that is suitable for replacing the battery module 4, an external position sensor 80 is provided, which is preferably designed as a QR code scanner and is arranged at the end on a longitudinal beam 10a of the first side frame 10. By reading the QR code of the external transfer station, in addition to checking the location, data relevant to replacing the battery module 4, such as the availability of charged battery modules as well as the charge status and charging history of the charged battery module 4 intended for replacement, can be retrieved.

Um eine mechanische Beschädigung des Batteriemoduls 4 zu vermeiden und eine stabile Fixierung des Batteriemoduls 4 in dem Aufnahmekäfig 8 zu gewährleisten, sind, wie schon teilweise erwähnt, an der Innenseite zumindest der stirnseitigen Vertikalträger 11a, an der Innenseite des Deckelrahmens 28 und an der Innenseite des Türrahmens 34 Anschlagelemente 82, 84a, 8b, 84c, 84d, 86a, 86b, 86d, 86c aus einem elastischen Material, wie beispielsweise Gummi, angeordnet.In order to avoid mechanical damage to the battery module 4 and to ensure a stable fixation of the battery module 4 in the receiving cage 8, as already partially mentioned, on the inside at least the front vertical support 11a, on the inside of the cover frame 28 and on the inside of the Door frame 34 stop elements 82, 84a, 8b, 84c, 84d, 86a, 86b, 86d, 86c made of an elastic material, such as rubber, are arranged.

Zur widerstandsarmen Führung des Batteriemoduls 4 beim Hineinrollen in sowie Hinausrollen aus dem Aufnahmekäfig 8 sowie zur seitlichen Abstützung des Batteriemoduls 4 im eingeschobenen Zustand sind an der Innenseite zumindest einiger Vertikalträger 11a, 11b, 11c, 11d, 11e der beiden Seitenrahmen 10, 12 vorzugsweise nicht dargestellte Halteelemente aus einem reibungsarmen Material oder mit einer Gleitbeschichtung versehene Gleitschuhe aus Hartgummi angeordnet.In order to guide the battery module 4 with low resistance when rolling into and out of the receiving cage 8 and to support the battery module 4 laterally in the inserted state, holding elements (not shown) made of a low-friction material or sliding shoes made of hard rubber provided with a sliding coating are arranged on the inside of at least some of the vertical supports 11a, 11b, 11c, 11d, 11e of the two side frames 10, 12.

Beim Entfernen des Batteriemoduls 4 aus dem Aufnahmekäfig 8 ist bis zur Übernahme des Batteriemoduls 4 durch ein Handhabungsgerät einer externen Übergabestation vorgesehen, dass zunächst die fahrzeugseitigen elektrischen Kontaktelemente 72 durch eine energetische Versorgung des Kontaktaktuators 76 von den Kontaktelementen 74 des Batteriemoduls 4 gelöst werden, dass daraufhin der Türrahmen 34 durch eine energetische Versorgung der türseitigen Verriegelungsaktuatoren 68, 69 entriegelt sowie durch eine anschließende energetische Versorgung der Türaktuatoren 66 der Türrahmen 34 angehoben wird. Sodann wird der Deckelrahmen 28 durch eine energetische Versorgung der Hubaktuatoren 62 angehoben und damit die mechanische Fixierung des Batteriemoduls 4 gelöst. Abschließend wird der Aufnahmekäfig 8 durch eine energetische Versorgung des käfigseitigen Verriegelungsaktuators 52 entriegelt und durch eine entsprechende Ansteuerung des Kippaktuators 48 nach außen bis zu den übergabestationsnahen Anschlagelementen 46c, 46d herunter geschwenkt.When removing the battery module 4 from the receiving cage 8, until the battery module 4 is taken over by a handling device at an external transfer station, it is provided that the vehicle-side electrical contact elements 72 are initially supplied with energy from the contact actuator 76 by the contact elements 74 of the battery module 4 are solved, then the door frame 34 is unlocked by an energy supply to the door-side locking actuators 68, 69 and the door frame 34 is raised by a subsequent energy supply to the door actuators 66. The cover frame 28 is then raised by supplying energy to the lifting actuators 62 and the mechanical fixation of the battery module 4 is thus released. Finally, the receiving cage 8 is unlocked by supplying energy to the locking actuator 52 on the cage side and is pivoted outwards to the stop elements 46c, 46d near the transfer station by appropriately controlling the tilting actuator 48.

Beim Einbau eines aufgeladenen Batteriemoduls 4 in den Aufnahmekäfig 8 ist nach der Übernahme eines solchen Batteriemoduls 4 von dem Handhabungsgerät der externen Übergabestation vorgesehen, dass zunächst der Aufnahmekäfig 8 durch eine entsprechende Ansteuerung des wenigstens einen Kippaktuators 48 nach innen bis an die vorderen beiden Anschlagelemente 46a, 46b herunter geschwenkt wird. Dadurch rollt das Batteriemodul 4 bis an die Anschlagelemente 82 heran, welche an den stirnseitigen Querstreben 13, 14 des Aufnahmekäfigs 8 befestigt sind. Das Erreichen dieser Position wird mittels des inneren Positionssensors 78 erkannt.When installing a charged battery module 4 in the receiving cage 8, after such a battery module 4 has been taken over by the handling device of the external transfer station, it is provided that the receiving cage 8 is initially moved inwards by appropriate control of the at least one tilt actuator 48 up to the front two stop elements 46a, 46b is pivoted down. As a result, the battery module 4 rolls up to the stop elements 82, which are attached to the front cross struts 13, 14 of the receiving cage 8. Reaching this position is detected by the internal position sensor 78.

Anschließend wird der Aufnahmekäfig 8 durch eine entsprechende Ansteuerung des Kippaktuators 48 in seine Mittenlage geschwenkt und durch eine energetische Abschaltung des käfigseitigen Verriegelungsaktuators 52 mit dem fahrzeugfesten Tragrahmen 3 verriegelt. Sodann wird der Hubaktuator 62 durch eine energetische Abschaltung federbelastet aktiviert, sodass er den Deckelrahmen 28 federbelastet auf die Vertikalträger 11a - 11e der beiden Seitenrahmen 10, 12 soweit herunterzieht, bis die elastischen Anschlagelemente 84a - 84d des Deckelrahmens 28 fest an der Oberseite des Batteriemoduls 4 anliegen und das Batteriemodul 4 dadurch im Aufnahmekäfig 8 festklemmen.The receiving cage 8 is then pivoted into its central position by a corresponding control of the tilt actuator 48 and locked to the vehicle-mounted support frame 3 by an energetic shutdown of the cage-side locking actuator 52. The lifting actuator 62 is then spring-loaded activated by an energetic shutdown so that it pulls the cover frame 28 down under spring load onto the vertical supports 11a - 11e of the two side frames 10, 12 until the elastic stop elements 84a - 84d of the cover frame 28 rest firmly on the top of the battery module 4 and thereby clamp the battery module 4 in the receiving cage 8.

Abschließend wird der Türrahmen 34 durch eine energetische Abschaltung der Türaktuatoren 66 geschlossen und durch eine energetische Abschaltung der türseitigen Verriegelungsaktuatoren 68, 69 verriegelt. Schließlich werden die fahrzeugseitigen elektrischen Kontaktelemente 72 durch eine energetische Abschaltung des Kontaktaktuators 76 an die Kontaktelemente 74 des Batteriemoduls 4 angedrückt.Finally, the door frame 34 is closed by an energetic shutdown of the door actuators 66 and locked by an energetic shutdown of the door-side locking actuators 68, 69. Finally, the vehicle-side electrical contact elements 72 are pressed against the contact elements 74 of the battery module 4 by an energetic shutdown of the contact actuator 76.

Bezugszeichenliste (Teil der Beschreibung)List of reference symbols (part of the description)

22

Aufnahmeeinrichtung für ein BatteriemodulReceiving device for a battery module

33

Fahrzeugrahmenvehicle frame

44

BatteriemodulBattery module

66

Fahrzeugfester TragrahmenVehicle-mounted support frame

88th

AufnahmekäfigRecording cage

1010

Erster SeitenrahmenFirst page frame

10a10a

Erster Längsträger des ersten Seitenrahmens 10First longitudinal member of the first side frame 10

10b10b

Zweiter Längsträger des ersten Seitenrahmens 10Second longitudinal member of the first side frame 10

11a - 11e11a - 11e

Vertikalträger des ersten Seitenrahmens 10Vertical support of the first side frame 10

1212

Zweiter SeitenrahmenSecond side frame

12a12a

Erster Längsträger des zweiten Seitenrahmens 12First longitudinal member of the second side frame 12

1313

Erste stirnseitige QuerstrebeFirst frontal cross brace

1414

Zweite stirnseitige QuerstrebeSecond front crossbar

1616

Erster Längsträger des fahrzeugfesten Tragrahmens 6First longitudinal member of the vehicle-mounted support frame 6

1717

Zweiter Längsträger des fahrzeugfesten Tragrahmens 6Second longitudinal member of the vehicle-fixed support frame 6

18a, 18b18a, 18b

Querträger des fahrzeugfesten Tragrahmens 6Cross member of the vehicle-mounted support frame 6

19a - 19c19a - 19c

Tragarmseitige Querträger (die beiden Seitenrahmen 10, 12 verbindend)Support arm-side cross member (connecting the two side frames 10, 12)

2020

TransportrollenTransport rollers

2222

Schwenkkonsole am Aufnahmekäfig 8Swivel console on the mounting cage 8

26a - 26d26a - 26d

Verlängerter freier Abschnitt der Vertikalträger eines SeitenrahmensExtended free section of the vertical beams of a side frame

2828

DeckelrahmenLid frame

3030

Längsträger des DeckelrahmensLongitudinal beam of the lid frame

32a - 32e32a - 32e

Querträger des Deckelrahmens, FührungselementeCross member of the lid frame, guide elements

3434

Türrahmendoor frame

3636

Erste Vertikalstrebe des TürrahmensFirst vertical strut of the door frame

3737

Zweite Vertikalstrebe des TürrahmensSecond vertical strut of the door frame

3838

Erste Horizontalstrebe des TürrahmensFirst horizontal strut of the door frame

3939

Zweite Horizontalstrebe des TürrahmensSecond horizontal strut of the door frame

4040

Kippachse für den Aufnahmekäfig am fahrzeugfesten TragrahmenTilting axis for the mounting cage on the vehicle-mounted support frame

4242

SteuergerätControl unit

4444

SteuerleitungenControl lines

4545

SensorleitungenSensor lines

46a - 46b46a - 46b

Übergabestationsferne Anschlagelemente am Tragrahmen 6Stop elements remote from the transfer station on the support frame 6

46c - 46d46c - 46d

Übergabestationsnahe Anschlagelemente am Tragrahmen 6Stop elements near the transfer station on the support frame 6

4848

Kippaktuator, doppeltwirksamer StellzylinderTilt actuator, double-acting actuating cylinder

5050

Befestigungspunkt für den KippaktuatorAttachment point for the tilt actuator

5252

Käfigseitiger Verriegelungsaktuator, einfachwirksamer StellzylinderCage-side locking actuator, single-acting actuating cylinder

5353

VerriegelungsblockLocking block

5454

KreuzhebelCross lever

5555

Tragarm am Querträger 19aSupport arm on the cross member 19a

5656

Erster Sperrbolzen am Kreuzhebel 54First locking pin on the cross lever 54

5757

Zweiter Sperrbolzen am Kreuzhebel 54Second locking bolt on cross lever 54

5858

Führungsbohrung im ersten Längsträger 10a des ersten Seitenrahmens 10Guide hole in the first longitudinal member 10a of the first side frame 10

5959

Führungsbohrung im ersten Längsträger 12a des zweiten Seitenrahmens 12Guide hole in the first longitudinal member 12a of the second side frame 12

6060

Verriegelungsbohrung im ersten Längsträger 16 des Tragrahmens 6Locking hole in the first longitudinal member 16 of the support frame 6

6161

Verriegelungsbohrung im zweiten Längsträger 17 des Tragrahmens 6Locking hole in the second longitudinal member 17 of the support frame 6

6262

Hubaktuator zum Anheben des DeckelrahmensLifting actuator for lifting the cover frame

6464

Schwenkachse des Türrahmens 34Pivot axis of the door frame 34

6666

TüraktuatorDoor actuator

6868

Erster türseitiger VerriegelungsaktuatorFirst door-side locking actuator

6969

Zweiter türseitiger VerriegelungsaktuatorSecond door-side lock actuator

7070

Sperrbolzen am ersten Verriegelungsaktuator 68Locking bolt on the first locking actuator 68

7171

Sperrbolzen am zweiten Verriegelungsaktuator 69Locking bolt on the second locking actuator 69

7272

Erstes elektrisches KontaktelementFirst electrical contact element

7474

Zweites elektrisches KontaktelementSecond electrical contact element

7676

Kontaktaktuator, einfachwirksamer StellzylinderContact actuator, single-acting actuating cylinder

7878

Erster PositionssensorFirst position sensor

8080

Zweiter Positionssensor, QR-Code-ScannerSecond position sensor, QR code scanner

8282

Stirnseitige AnschlagelementeFront stop elements

84a - 84d84a - 84d

Anschlagelemente am Deckelrahmen 28Stop elements on the cover frame 28

86a - 86c86a - 86c

Anschlagelemente am Türrahmen 34Stop elements on the door frame 34

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of documents listed by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

• DE 2717768 B2 [0003]DE 2717768 B2 [0003]
• DE 102012205414 B3 [0003]DE 102012205414 B3 [0003]
• DE 102013020928 A1 [0005]DE 102013020928 A1 [0005]
• DE 202016006076 U1 [0006]DE 202016006076 U1 [0006]
• DE 102017121571 A1 [0007]DE 102017121571 A1 [0007]
• DE 102009025051 A1 [0008]DE 102009025051 A1 [0008]

Claims (28)

Aufnahmeeinrichtung (2) für ein austauschbares Batteriemodul (4) an einem elektrisch antreibbaren Fahrzeug, welche quer zur Längsrichtung des Fahrzeugs an diesem angeordnet sowie dazu ausgebildet ist, ein Batteriemodul (4) von einem Handhabungsgerät einer externen Übergabestation zu übernehmen und dieses in eine Lagerposition zu bringen, das Batteriemodul mechanisch zu fixieren und an ein elektrisches Traktionsbordnetz des Fahrzeugs anzuschließen, sowie dazu ausgebildet ist, das Batteriemodul (4) von dem elektrischen Traktionsbordnetz des Fahrzeugs zu trennen, das Batteriemodul (4) aus der mechanischen Fixierung zu lösen sowie in eine Übergabeposition zu bringen, und das Batteriemodul (4) an das Handhabungsgerät der Übergabestation zu übergeben, gekennzeichnet durch einen am Fahrzeug befestigten Tragrahmen (6), einen daran angeordneten Aufnahmekäfig (8) zur Aufnahme, Lagerung und Herausgabe des Batteriemoduls (4), und ein Steuergerät (42), welches über Steuerleitungen (44) mit Aktuatoren (48, 62, 66, 68, 69, 76) verbunden ist, wobei an dem Aufnahmekäfig (8) ein Türrahmen (34) angeordnet ist, welcher mittels wenigstens eines Türaktuators (66) in eine Öffnungsposition sowie in eine Schließ- und Fixierposition bringbar ist, und wobei das Batteriemodul (4) mittels eines Kontaktaktuators (76) wechselweise von dem elektrischen Traktionsbordnetz des Fahrzeugs elektrisch abtrennbar sowie mit diesem elektrisch verbindbar ist.Receiving device (2) for a replaceable battery module (4) on an electrically driven vehicle, which is arranged transversely to the longitudinal direction of the vehicle and is designed to accept a battery module (4) from a handling device at an external transfer station and to place it in a storage position to mechanically fix the battery module and connect it to an electrical traction system of the vehicle, and is designed to separate the battery module (4) from the electrical traction system of the vehicle, to release the battery module (4) from the mechanical fixation and into a transfer position to bring, and to hand over the battery module (4) to the handling device of the transfer station, characterized by a support frame (6) attached to the vehicle, a receiving cage (8) arranged thereon for receiving, storing and releasing the battery module (4), and a control device (42), which is connected to actuators (48, 62, 66, 68, 69, 76) via control lines (44), a door frame (34) being arranged on the receiving cage (8), which is activated by at least one door actuator (66 ) can be brought into an opening position and into a closing and fixing position, and wherein the battery module (4) can be alternately electrically separated from the vehicle's electrical traction system and electrically connected to it by means of a contact actuator (76). Aufnahmeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Oberseite des Aufnahmekäfigs (8) zusätzlich ein Deckelrahmen (28) angeordnet ist, welcher von Bauteilen des Aufnahmekäfigs (8) geführt an diesem hoch und herunter bewegbar ist.Recording facility according to Claim 1 , characterized in that a cover frame (28) is additionally arranged on the top of the receiving cage (8), which can be moved up and down on the receiving cage (8) guided by components. Aufnahmeeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckelrahmen (28) mittels mindestens eines Hubaktuators (62) wechselweise anhebbar oder absenkbar ist, und dass der Deckelrahmen (28) im abgesenkten Zustand ein in seiner Lagerposition befindliches Batteriemodul (4) mechanisch fixiert.Recording facility according to Claim 2 , characterized in that the cover frame (28) can be alternately raised or lowered by means of at least one lifting actuator (62), and in that the cover frame (28) in the lowered state mechanically fixes a battery module (4) located in its storage position. Aufnahmeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmekäfig (8) an einer Kippachse (40) des Tragrahmens (6) kippbar gelagert ist, und dass diese Kippachse (40) quer zur Längserstreckung des Aufnahmekäfigs (8) ausgerichtet ist.Recording facility according to Claim 1 , characterized in that the receiving cage (8) is tiltably mounted on a tilt axis (40) of the support frame (6), and that this tilt axis (40) is aligned transversely to the longitudinal extension of the receiving cage (8). Aufnahmeeinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmekäfig (8) zwei Seitenrahmen (10, 12) aufweist, dass die beiden Seitenrahmen (10, 12) jeweils aus mehreren zueinander beabstandeten Längsträgern (10a, 10b, 12a) und mehreren damit fest verbundenen sowie zueinander beabstandeten Vertikalträgern (11a, 11b, 11c, 11d, 11e) bestehen, dass die beiden Seitenrahmen (10, 12) mittels tragarmseitigen Querträgern (19a, 19b, 19c) fest miteinander verbunden sind, und dass die beiden Seitenrahmen (10, 12) an türrahmenfernen Vertikalträgern (11a) mittels stirnseitigen Querstreben (13, 14) fest miteinander verbunden sind.Receiving device according to one of the preceding claims, characterized in that the receiving cage (8) has two side frames (10, 12), that the two side frames (10, 12) each consist of a plurality of mutually spaced longitudinal beams (10a, 10b, 12a) and several therewith firmly connected and spaced apart vertical supports (11a, 11b, 11c, 11d, 11e), the two side frames (10, 12) are firmly connected to one another by means of cross supports (19a, 19b, 19c) on the support arm side, and that the two side frames (10 , 12) are firmly connected to one another on vertical supports (11a) remote from the door frame by means of front-side cross struts (13, 14). Aufnahmeeinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckelrahmen (28) aus zwei Längsträgern (30) und diese beiden Längsträger (30) fest miteinander verbindenden Querträgern (32a - 32e) aufgebaut ist, dass zur vertikalbeweglichen Führung des Deckelrahmens (28) die Vertikalträger (11a - 11e) der beiden Seitenrahmen (10, 12) des Aufnahmekäfigs (8) in Bezug zu deren oberen, zweiten Längsträger (10b) jeweils einen verlängerten freien Abschnitt (26a - 26e) aufweisen, und dass die Querträger (32a - 32e) des Deckelrahmens (28) als Führungselemente ausgebildet sind, welche die verlängerten Abschnitte (26a - 26e) der Vertikalträger (11a - 11e) der Seitenrahmen (10, 12) spielbehaftet in sich aufnehmen.Recording facility according to Claim 2 or 3 , characterized in that the lid frame (28) is constructed from two longitudinal beams (30) and these two longitudinal beams (30) firmly connected to each other cross beams (32a - 32e), that for vertically movable guidance of the lid frame (28) the vertical beams (11a - 11e ) of the two side frames (10, 12) of the receiving cage (8) each have an extended free section (26a - 26e) in relation to their upper, second longitudinal beam (10b), and that the cross beams (32a - 32e) of the lid frame (28 ) are designed as guide elements which accommodate the extended sections (26a - 26e) of the vertical supports (11a - 11e) of the side frames (10, 12) with play. Aufnahmeeinrichtung nach einem der Ansprüche 2, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Querträger (32a - 32e) des Deckelrahmens (28) als nach unten offene U-Profile ausgebildet sind, in welche die verlängerten freien Abschnitte (26a - 26e) der Vertikalträger (11a - 11e) der beiden Seitenrahmen (10, 12) spielbehaftet hinein ragen.Recording device according to one of the Claims 2 , 5 and 6 , characterized in that the cross members (32a - 32e) of the cover frame (28) are designed as U-profiles that are open at the bottom, into which the extended free sections (26a - 26e) of the vertical supports (11a - 11e) of the two side frames (10 , 12) protrude in with play. Aufnahmeeinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Türrahmen (34) aus Vertikalstreben (36, 37) und Querstreben (38, 39) aufgebaut ist, und dass der Türrahmen (34) am Deckelrahmen (28) mittels einer Schwenkachse (64) schwenkbar gelagert ist.Recording facility according to Claim 2 or 3 , characterized in that the door frame (34) is constructed of vertical struts (36, 37) and cross struts (38, 39), and that the door frame (34) is pivotally mounted on the cover frame (28) by means of a pivot axis (64). Aufnahmeeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Kippaktuator (48) vorhanden ist, dessen Stellglied mit zumindest einem der beiden Längsträger (10a, 10b) der beiden Seitenrahmen (10, 12) des Aufnahmekäfigs (8) verbunden ist, wobei der Kippaktuator (48) derart ausgebildet ist, dass dieser im unbetätigten Zustand den Aufnahmekäfig (8) federbelastet in einer horizontalen Mittenlage hält und betätigt um die Kippachse (40) wechselweise kippen kann.Recording facility according to Claim 4 , characterized in that at least one tilt actuator (48) is present, the actuator of which is connected to at least one of the two longitudinal beams (10a, 10b) of the two side frames (10, 12) of the receiving cage (8), the tilt actuator (48) being such is designed so that in the unactuated state it holds the receiving cage (8) spring-loaded in a horizontal central position and can tilt alternately about the tilt axis (40) when actuated. Aufnahmeeinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmekäfig (8) in seiner horizontalen Mittenlage mittels eines Verriegelungsaktuators (52) mit dem Tragrahmen (6) wechselweise verriegelbar oder entriegelbar ist, und dass der Verriegelungsaktuator (52) als Elektromagnet oder als einfachwirksamer hydraulischer oder pneumatischer Stellzylinder ausgebildet ist.Receiving device according to one of the preceding claims, characterized in that the receiving cage (8) can be alternately locked or unlocked with the support frame (6) in its horizontal central position by means of a locking actuator (52), and that the locking actuator (52) acts as an electromagnet or as a single actuator Same hydraulic or pneumatic actuating cylinder is designed. Aufnahmeeinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Längsträger (10a, 10b) der beiden Seitenrahmen (10, 12) des Aufnahmekäfigs (8) Transportrollen (20) angeordnet und an den beiden Längsträgern (10a, 10b) drehbar gelagert sind, wobei der Abstand der Transportrollen (20) zueinander so gering ist, dass eine Rollenbahn ausgebildet ist.Receiving device according to one of the preceding claims, characterized in that transport rollers (20) are arranged between the two longitudinal beams (10a, 10b) of the two side frames (10, 12) of the receiving cage (8) and are rotatably mounted on the two longitudinal beams (10a, 10b). are, the distance between the transport rollers (20) being so small that a roller conveyor is formed. Aufnahmeeinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Türrahmen (34) mittels mindestens eines Verriegelungsaktuators (68, 69) wechselweise mit zumindest einem der Längsträger (10a, 12a) der beiden Seitenrahmen (10, 12) verriegelbar oder entriegelbar ist.Receiving device according to one of the preceding claims, characterized in that the door frame (34) can be alternately locked or unlocked with at least one of the longitudinal supports (10a, 12a) of the two side frames (10, 12) by means of at least one locking actuator (68, 69). Aufnahmeeinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein innerer Positionssensor (78) zur Ermittlung eines in der Lagerposition befindlichen Batteriemoduls (4) an einer stirnseitigen Querstrebe (13, 14) des Aufnahmekäfigs (8) angeordnet ist, und dass dieser innere Positionssensor (78) als ein Mikroschalter oder als ein induktiv oder kapazitiv wirksamer Näherungssensor ausgebildet ist.Recording device according to one of the preceding claims, characterized in that an inner position sensor (78) for determining a battery module (4) located in the storage position is arranged on an end-side cross strut (13, 14) of the receiving cage (8), and that this inner position sensor (78) is designed as a microswitch or as an inductively or capacitively effective proximity sensor. Aufnahmeeinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein äußerer Positionssensor (80) zur Ermittlung der Anwesenheit einer benachbarten Übergabestation stirnseitig an einem Längsträger (10a, 12a) eines Seitenrahmens (10, 12) angeordnet ist, und dass dieser äußere Positionssensor (80) als ein QR-Code-Scanner ausgebildet ist.Recording device according to one of the preceding claims, characterized in that an external position sensor (80) for determining the presence of an adjacent transfer station is arranged on the front side of a longitudinal beam (10a, 12a) of a side frame (10, 12), and that this external position sensor (80 ) is designed as a QR code scanner. Aufnahmeeinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsträger, Vertikalträger, Querträger, Vertikalstreben und Horizontalstreben (10a, 10b; 11a, 11b, 11c, 11d, 11e; 13, 14; 30, 32a, 32b, 32c, 32d, 32e, 36, 37, 38, 39) der beiden Seitenrahmen (10, 12), des Deckelrahmens (28) und des Türrahmens (34) als aus Stahlblech bestehende Vierkantrohre ausgebildet und zur Bildung der Seitenrahmen (10, 12), des Deckelrahmens (28) und des Türrahmens (34) miteinander verschweißt und/oder verschraubt und/oder vernietet sind.Receiving device according to one of the preceding claims, characterized in that the longitudinal beams, vertical beams, cross beams, vertical struts and horizontal struts (10a, 10b; 11a, 11b, 11c, 11d, 11e; 13, 14; 30, 32a, 32b, 32c, 32d, 32e, 36, 37, 38, 39) of the two side frames (10, 12), the lid frame (28) and the door frame (34) are designed as square tubes made of sheet steel and are used to form the side frames (10, 12), the lid frame ( 28) and the door frame (34) are welded and/or screwed and/or riveted together. Aufnahmeeinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kippaktuator (48) als ein doppeltwirksamer hydraulischer oder pneumatischer Stellzylinder ausgebildet ist, und dass der Kippaktuator (48) mit seinem einen Ende gelenkig an einem fahrzeugfesten Befestigungspunkt (50) sowie mit seinem anderen Ende an einem überkragenden Ende eines der beiden Längsträger (10a, 12a) der beiden Seitenrahmen (10, 12) angeordnet ist.Receiving device according to one of the preceding claims, characterized in that the tilt actuator (48) is designed as a double-acting hydraulic or pneumatic actuating cylinder, and that the tilt actuator (48) is articulated at one end to a fastening point (50) fixed to the vehicle and at its other end is arranged at an overhanging end of one of the two longitudinal beams (10a, 12a) of the two side frames (10, 12). Aufnahmeeinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kippbereich des Aufnahmekäfigs (8) in dessen Längserstreckung gesehen beidseitig durch an dem fahrzeugfesten Tragrahmen (6) angeordnete Anschlagelemente (46a, 46b, 46c, 46d) begrenzt ist, und dass der Kippbereich auf jeweils einen solchen Neigungswinkel begrenzt ist, bei dem ein Batteriemodul (4) durch sein Eigengewicht gerade noch selbsttätig auf den Transportrollen (20) in den Aufnahmekäfig (8) hineinrollt oder hinausrollt.Receiving device according to one of the preceding claims, characterized in that the tilting area of the receiving cage (8), viewed in its longitudinal extent, is limited on both sides by stop elements (46a, 46b, 46c, 46d) arranged on the vehicle-mounted support frame (6), and that the tilting area is is limited to such an angle of inclination at which a battery module (4) just automatically rolls into or out of the receiving cage (8) on the transport rollers (20) due to its own weight. Aufnahmeeinrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Kippbereich des Aufnahmekäfigs (8) beidseitig auf jeweils 3° begrenzt ist.Recording facility according to Claim 16 or 17 , characterized in that the tilting range of the receiving cage (8) is limited to 3° on both sides. Aufnahmeeinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verriegelung des Aufnahmekäfigs (8) ein Verriegelungsaktuator (52) vorhanden ist, dass der Verriegelungsaktuator (52) an einem die beiden Längsträger (10a, 12a) der beiden Seitenrahmen (10, 12) verbindenden Querträger (19a) befestigt ist, dass das Stellelement des Verriegelungsaktuators (52) gelenkig mit dem Stellhebel eines Kreuzhebels (54) verbunden ist, welcher mittig um eine vertikale Achse schwenkbar an dem Querträger (19a) gelagert ist, dass an den beiden freien Enden des Kreuzhebels (54) jeweils ein Sperrbolzen (56, 57) angeordnet oder ausgebildet ist, dass die beiden Sperrbolzen (56, 57) jeweils in einer Führungsbohrung (58, 59) des zugeordneten Längsträgers (10a, 12a) der Seitenrahmen (10, 12) geführt sind, und dass bei unbetätigtem Verriegelungsaktuator (52) die Sperrbolzen (56, 57) federbelastet in eine zugeordnete Verriegelungsbohrung (60, 61) in dem fahrzeugfesten Tragrahmen (6) eingreifen sowie bei betätigtem Verriegelungsaktuator (52) aus der jeweiligen Verriegelungsbohrung (60, 61) herausgezogen sind.Receiving device according to one of the preceding claims, characterized in that a locking actuator (52) is present for locking the receiving cage (8), that the locking actuator (52) is on one of the two longitudinal supports (10a, 12a) of the two side frames (10, 12). connecting cross member (19a) is attached, that the actuating element of the locking actuator (52) is articulated to the adjusting lever of a cross lever (54), which is pivotally mounted on the cross member (19a) in the middle about a vertical axis, that at the two free ends of the cross lever (54), a locking bolt (56, 57) is arranged or designed so that the two locking bolts (56, 57) are each in a guide hole (58, 59) of the associated longitudinal member (10a, 12a) of the side frames (10, 12 ). , 61) are pulled out. Aufnahmeeinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckelrahmen (28) mittels Federkraft in einer das Batteriemodul (4) mechanisch fixierenden unteren Position gehalten wird, und dass beidseitig jeweils mindestens ein als Elektromagnet oder einfachwirksamer hydraulischer oder pneumatischer Stellzylinder ausgebildeter Hubaktuator (62) mit seinem einen Ende an einem Vertikalträger (11c) eines Seitenrahmens (10, 12) sowie mit seinem anderen Ende an dem benachbarten Längsträger (30) des Deckelrahmens (28) angeordnet ist.Receiving device according to one of the preceding claims, characterized in that the cover frame (28) is held by means of spring force in a lower position that mechanically fixes the battery module (4), and that on both sides there is at least one lifting actuator (62) designed as an electromagnet or a single-acting hydraulic or pneumatic actuating cylinder ) is arranged with one end on a vertical support (11c) of a side frame (10, 12) and with its other end on the adjacent longitudinal support (30) of the cover frame (28). Aufnahmeeinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Türrahmen (34) mittels Federkraft geschlossenen gehalten wird, dass zum Öffnen des Türrahmens (34) wenigstens ein Türaktuator (66) gelenkig mit seinem einen Ende an einem Vertikalträger (11d) eines Seitenrahmens (10) und mit seinem anderen Ende gelenkig an einer Vertikalstrebe (36) des Türrahmens (34) befestigt ist, und dass der zumindest eine Türaktuator (66) als ein einfachwirksamer, hydraulischer oder pneumatischer Stellzylinder ausgebildet ist.Receiving device according to one of the preceding claims, characterized in that the door frame (34) is kept closed by means of spring force, that to open the door frame (34) at least one door actuator (66) is articulated with one end on a vertical support (11d) of a side frame ( 10) and is articulated with its other end to a vertical strut (36) of the door frame (34), and that the at least one door actuator (66) is designed as a single-acting, hydraulic or pneumatic actuating cylinder. Aufnahmeeinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verriegelung des Türrahmens (34) in einem unteren Abschnitt der Vertikalstreben (36, 37) des Türrahmens (34) jeweils ein federbelasteter, von einem einfachwirksamen Verriegelungsaktuator (68, 69) verschiebbarer Sperrbolzen (70, 71) angeordnet ist, dass die Sperrbolzen (70, 71) bei abgesenktem Deckelrahmen (28) und geschlossenem Türrahmen (34) bei kraftlos geschaltetem Verriegelungsaktuator (68, 69) jeweils in eine Verriegelungsbohrung eingreifen, welche in den zugeordneten Längsträgern (10a, 12a) der Seitenrahmen (10, 12) ausgebildet sind, dass die Sperrbolzen (70, 71) bei kraftführend geschaltetem Verriegelungsaktuator (68, 69) in die Vertikalstreben (36, 37) des Türrahmens (34) eingezogen sind, und dass die Verriegelungsaktuatoren (68, 69) am Türrahmen (34) als Elektromagneten oder als einfachwirksame hydraulische oder pneumatische Stellzylinder ausgebildet sind.Receiving device according to one of the preceding claims, characterized in that for locking the door frame (34) in a lower section of the vertical struts (36, 37) of the door frame (34) there is a spring-loaded locking bolt (which can be displaced by a single-action locking actuator (68, 69) ( 70, 71) is arranged so that the locking bolts (70, 71) each engage in a locking hole, which is in the associated longitudinal beams (10a, 12a) the side frames (10, 12) are designed so that the locking bolts (70, 71) are pulled into the vertical struts (36, 37) of the door frame (34) when the locking actuator (68, 69) is switched to power, and that the locking actuators ( 68, 69) on the door frame (34) are designed as electromagnets or as single-acting hydraulic or pneumatic actuating cylinders. Aufnahmeeinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die fahrzeugseitigen elektrischen Kontaktelemente (72) in der Lagerposition des Batteriemoduls (4) mittels Federkraft an die elektrischen Kontaktelemente (74) des Batteriemoduls (4) angedrückt werden sowie mittels eines einfachwirksamen Kontaktaktuators (76) von den Kontaktelementen (74) des Batteriemoduls (4) lösbar sind, und dass der Kontaktaktuator (76) als Elektromagnet oder als einfachwirksamer hydraulischer oder pneumatischer Stellzylinder ausgebildet ist.Receiving device according to one of the preceding claims, characterized in that the vehicle-side electrical contact elements (72) are pressed against the electrical contact elements (74) of the battery module (4) by means of spring force in the storage position of the battery module (4) and can be released from the contact elements (74) of the battery module (4) by means of a single-acting contact actuator (76), and that the contact actuator (76) is designed as an electromagnet or as a single-acting hydraulic or pneumatic actuating cylinder. Aufnahmeeinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der zum Batteriemodul (4) weisenden Innenseite der Rahmenbauteile des Aufnahmekäfigs (8), des Deckelrahmens (28) und des Türrahmens (34) Anschlagelemente (82; 84a, 84b, 84c, 84d; 86a, 86b, 86c, 86d) aus einem elastischen Material angeordnet sind.Receiving device according to one of the preceding claims, characterized in that stop elements (82; 84a, 84b, 84c, 84d; 86a, 86b, 86c, 86d) made of an elastic material are arranged on the inner side of the frame components of the receiving cage (8), the cover frame (28) and the door frame (34) facing the battery module (4). Aufnahmeeinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der zum Batteriemodul (4) weisenden Innenseite zumindest einiger Vertikalstreben (10a, 12a) der Seitenrahmen (10, 12) Halteelemente aus einem reibungsarmen Material angeordnet sind.Receiving device according to one of the preceding claims, characterized in that holding elements made of a low-friction material are arranged on the inside of at least some vertical struts (10a, 12a) of the side frames (10, 12) facing the battery module (4). Aufnahmeeinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Türrahmen (34) und dessen Verriegelungsbauteile derart robust ausgebildet sind, dass der Türrahmen (34) eine Unterfahrschutzvorrichtung des Fahrzeugs bildet.Receiving device according to one of the preceding claims, characterized in that the door frame (34) and its locking components are designed to be so robust that the door frame (34) forms an underrun protection device of the vehicle. Verfahren zur Steuerung einer Aufnahmeeinrichtung (2) für ein elektrisches Batteriemodul (4) an einem elektrisch antreibbaren Fahrzeug gemäß einem der Vorrichtungsansprüche bei einem Austausch eines entladenen Batteriemoduls gegen ein geladenes Batteriemodul, dadurch gekennzeichnet, dass zum Entfernen des Batteriemoduls (4) aus dem Aufnahmekäfig (8) des Fahrzeugs bis zur Übernahme des Batteriemoduls (4) durch ein Handhabungsgerät einer externen Übergabestation die folgenden Verfahrensschritte durchgeführt werden: a) Lösen der fahrzeugseitigen elektrischen Kontaktelemente (72) von den elektrischen Kontaktelementen (74) des Batteriemoduls (4) durch eine energetische Versorgung des Kontaktaktuators (76), b) Entriegeln des Türrahmens (34) durch eine energetische Versorgung der türseitigen Verriegelungsaktuatoren (68, 69), c) Öffnen des Türrahmens (34) durch eine energetische Versorgung des zumindest einen Türaktuators (66), d) Anheben des Deckelrahmens (28) und damit Lösen der Fixierung des Batteriemoduls (4) durch eine energetische Versorgung des wenigstens einen Hubaktuators (62), e) Entriegin des Aufnahmekäfigs (8) durch eine energetische Versorgung des käfigseitigen Verriegelungsaktuators (52), f) Kippen des Aufnahmekäfigs (8) nach außen bis an die übergabestationsnahen Anschlagelemente (46c, 46d) durch eine diesbezügliche Ansteuerung des Kippaktuators (48).Method for controlling a receiving device (2) for an electric battery module (4) on an electrically driven vehicle according to one of the device claims when replacing a discharged battery module with a charged battery module, characterized in that to remove the battery module (4) from the receiving cage ( 8) of the vehicle until the battery module (4) is taken over by a handling device at an external transfer station, the following procedural steps are carried out: a) releasing the vehicle-side electrical contact elements (72) from the electrical contact elements (74) of the battery module (4) by an energy supply of the contact actuator (76), b) unlocking the door frame (34) by supplying energy to the door-side locking actuators (68, 69), c) opening the door frame (34) by supplying energy to the at least one door actuator (66), d) lifting of the cover frame (28) and thus releasing the fixation of the battery module (4) by supplying energy to the at least one lifting actuator (62), e) unlocking the receiving cage (8) by supplying energy to the locking actuator (52) on the cage side, f) tilting the Receiving cage (8) outwards up to the stop elements (46c, 46d) near the transfer station by controlling the tilt actuator (48) in this regard. Verfahren zur Steuerung einer Aufnahmeeinrichtung (2) für ein elektrisches Batteriemodul (4) an einem elektrisch antreibbaren Fahrzeug gemäß einem der Vorrichtungsansprüche bei einem Austausch eines entladenen Batteriemoduls gegen ein geladenes Batteriemodul, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einbau eines geladenen Batteriemoduls (4) in den Aufnahmekäfig (8) nach einer Übernahme des geladenen Batteriemoduls (4) von dem Handhabungsgerät der externen Übergabestation die folgenden Verfahrensschritte durchgeführt werden: g) Kippen des Aufnahmekäfigs (8) nach innen bis an die übergabestationsfernen Anschlagelemente (46a, 46b) durch eine diesbezügliche Ansteuerung des Kippaktuators (48), h) sobald mittels des inneren Positionssensors (78) das Erreichen der Lagerposition durch das Batteriemodul (4) erkannt wurde, absenken des Deckelrahmens (28) und damit Fixieren des Batteriemoduls (4) durch eine energetische Abschaltung des zumindest einen Hubaktuators (62), i) Kippen des Aufnahmekäfigs (8) in seine horizontale Mittenlage durch eine diesbezügliche Ansteuerung des Kippaktuators (48), j) Verriegeln des Aufnahmekäfigs (8) durch eine energetische Abschaltung des käfigseitigen Verriegelungsaktuators (52), k) Schließen des Türrahmens (34) durch eine energetische Abschaltung des zumindest einen Türaktuators (66), l) Verriegeln des Türrahmens (34) durch eine energetische Abschaltung der türseitigen Verriegelungsaktuatoren (68, 69), m) Andrücken der fahrzeugseitigen elektrischen Kontaktelemente (72) an die elektrischen Kontaktelemente (74) des Batteriemoduls (4) durch eine energetische Abschaltung des Kontaktaktuators (76).Method for controlling a receiving device (2) for an electric battery module (4) on an electrically driven vehicle according to one of the device claims when replacing a discharged battery module with a charged battery module, characterized in that for installing a charged battery module (4) in the receiving cage (8) after taking over the charged battery module (4) from the handling device of the external transfer station, the following process steps are carried out: g) tilting the receiving cage (8) inwards up to the stop elements (46a, 46b) remote from the transfer station by controlling the tilting actuator in this regard (48), h) as soon as the battery module (4) has reached the storage position by means of the inner position sensor (78), lowering the cover frame (28) and thus fixing the battery module (4) by switching off the energy of the at least one lifting actuator (62), i ) Tilting the receiving cage (8) into its horizontal center position by controlling the tilting actuator (48) in this regard, j) Locking the receiving cage (8) by switching off the energy of the locking actuator (52) on the cage side, k) Closing the door frame (34) by a energetic shutdown of the at least one door actuator (66), l) locking the door frame (34) by energetic shutdown of the door-side locking actuators (68, 69), m) pressing the vehicle-side electrical contact elements (72) against the electrical contact elements (74) of the battery module (4) by switching off the energy of the contact actuator (76).

Images