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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft eine Federkontaktierung für eine Messelektronik, eine Messelektronik mit einer Federkontaktierung und eine Batterievorrichtung mit einer Messelektronik und einer Federkontaktierung.
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Stand der Technik
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Batterievorrichtungen sind im Stand der Technik bekannt. Solche Batterievorrichtungen weisen üblicher Weise eine Mehrzahl von Batteriezellen auf, die mit jeweils zwei elektrischen Polen, einem Pluspol und einem Minuspol, versehen in der Batterievorrichtung angeordnet sind. Die Pole der Batteriezellen sind in der Regel in Serie geschaltet, um mittels der Mehrzahl von Batteriezellen, die jeweils nur eine geringe Spannung zwischen den Polen aufweisen, eine Batterievorrichtung mit hoher Betriebsspannung erzeugen zu können. Entsprechend ist eine Mehrzahl von solchen Batteriezellen in einem Gehäuse angeordnet. Dabei sind Batterievorrichtungen bekannt, die die Zellen in einer Reihe angeordnet aufweisen, wobei die jeweiligen Pole benachbarter Batteriezellen ebenso benachbart zueinander angeordnet aufweisen. Dies ist typischer Weise mit Batteriezellen realisiert, die eher eine flache quaderförmige Gestalt aufweisen oder nach dem so genannten „coffee bag” Verfahren hergestellt sind.
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Andere Batterievorrichtungen unter Verwendung von Rundzellen mit eher zylindrischer Gestalt, weisen eine eher hexagonale Anordnung der Batteriezellen auf.
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Bei Verwendung von Batteriezellen vom Li-Ionen-Typ, aber auch bei anderen Batteriezellen, wird im Betrieb der Batterievorrichtung der Ladezustand bzw. die Batteriespannung der einzelnen Zellen überwacht, da eine Überladung bzw. eine Tiefentladung vermieden werden soll und ein sicherer Betrieb mit einer maximalen Lebensdauer erreicht werden soll.
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Dazu werden die Batteriezellen heute mittels Kabeln mit einer Messelektronik verbunden. Die Kabel werden dazu mit den Polen der Batteriezellen entweder verschweißt oder mittels Kabelschuh verbunden. Das andere Ende des Kabels wird dann mittels Kabelschuh mit einem Steckkontakt der Messelektronik verbunden.
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Die Schweißverbindung hat den Nachteil, dass der Vorgang individuell pro Pol der Batteriezelle durchgeführt werden muss und darüber hinaus quasi nicht zerstörungsfrei wieder lösbar ist. Die Verbindung mittels Kabelschuh weist zwar eine Lösbarkeit auf, sie ist jedoch sehr aufwändig in der Montage und teuer in der Verbindung mit dem Kabel.
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Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, Vorteile
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Federkontaktierung für eine Messelektronik, eine Messelektronik mit einer Federkontaktierung und eine Batterievorrichtung mit einer Messelektronik und einer Federkontaktierung zu schaffen, die gegenüber dem Stand der Technik eine einfache und sichere Kontaktierung ermöglicht.
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Die Aufgabe zur Federkontaktierung wird erreicht mit den Merkmalen von Anspruch 1, wonach eine Federkontaktierung geschaffen wird zur Kontaktierung einer elektronischen Baueinheit mit zumindest einem Kontaktelement einer elektrischen oder elektronischen Einheit, wobei das Kontaktelement ein vorragendes metallisch leitendes Element ist und die elektronische Baueinheit zumindest ein federndes Kontaktierungselement aufweist, welches sich unter Kraftbeaufschlagung an dem Kontaktelement elektrisch leitend abstützt.
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Vorteilhaft ist es, wenn die elektronische Baueinheit eine Mehrzahl von Kontaktierungselementen aufweist zur Kontaktierung einer Mehrzahl von Kontaktelementen einer elektrischen oder elektronischen Einheit oder einer Mehrzahl von elektrischen oder elektronischen Einheiten.
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Auch ist es zweckmäßig, wenn das federnde Kontaktierungselement mit zumindest einem Befestigungsbereich mit der elektronischen Baueinheit verbindbar ist und ein von dem Befestigungsbereich abragende Teil des Kontaktierungselements zumindest in einer Richtung federnd verformbar ist und derart an den Kontaktelementen anlegbar ist, dass eine federnde Verformung in Richtung der Verformbarkeit erfolgt.
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Auch ist es zweckmäßig, wenn das federnde Kontaktierungselement einen metallischen Streifen umfasst, der in Richtung senkrecht zu der schmalsten Erstreckung des Streifens federnd verformbar ist.
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Vorteilhaft ist es, wenn das federnde Kontaktierungselement C-, Z- oder U-förmig ausgebildet ist, wobei ein Bereich des Kontaktierungselements als Befestigungsbereich vorgesehen ist, mittels welchem das Kontaktierungselement mit der elektronischen Baueinheit verbindbar ist.
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Es ist auch vorteilhaft, wenn das federnde Kontaktierungselement bogenförmig ausgebildet ist und an einem mittigen Bereich oder an einem oder an beiden Endbereichen Befestigungsbereiche aufweist, mittels welchem das Kontaktierungselement mit der elektronischen Baueinheit verbindbar ist.
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Zweckmäßig ist es, wenn das federnde Kontaktierungselement eine Mehrzahl von federnden Zungen aufweist.
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Vorteilhaft ist auch, wenn das federnde Kontaktierungselement sich lateral an einem Kontaktelement anlegt und sich dort abstützt.
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Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn das federnde Kontaktierungselement zwischen zwei Kontaktelemente eingreift und sich an beiden Kontaktelementen anlegt und abstützt.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn die elektronische Baueinheit eine elektronische Messvorrichtung ist und die federnden Kontaktierungselemente mit einer Platine der Messvorrichtung verbunden sind.
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Vorteilhaft ist es, wenn die elektrische oder elektronische Einheit eine Batterievorrichtung mit einer Batteriezelle oder mit einer Mehrzahl von Batteriezellen ist.
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Die Aufgabe zur Messvorrichtung wird erreicht mit den Merkmalen von Anspruch 12, wonach eine Messvorrichtung geschaffen wird mit einer Federkontaktierung zur Kontaktierung einer der Messvorrichtung mit zumindest einem Kontaktelement einer elektrischen oder elektronischen Einheit, wobei das Kontaktelement ein vorragendes metallisch leitendes Element ist und die elektronische Baueinheit zumindest ein federndes Kontaktierungselement aufweist, welches sich unter Kraftbeaufschlagung an dem Kontaktelement elektrisch leitend abstützt.
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Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Vorrichtung eine Platine umfasst, auf welcher zumindest einseitig oder beidseitig elektronische Bauelemente angeordnet und elektrisch kontaktiert sind, wobei federnde Kontaktierungselemente zumindest einseitig oder beidseitig auf der Platine angeordnet und elektrisch verbunden sind.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn die Vorrichtung eine Platine umfasst, auf welcher die federnden Kontaktierungselemente am Rand der Platine verteilt angeordnet sind.
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Dabei ist es auch vorteilhaft, wenn die federnden Kontaktierungselemente auf einer Seite der Platine an den langen Längsseiten angeordnet sind.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die federnden Kontaktierungselemente auf der gegenüberliegenden Seite der Platine an den kurzen Querseiten angeordnet sind.
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Zweckmäßig ist, wenn federnde Kontaktierungselemente gruppenweise angeordnet sind.
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Dabei ist es vorteilhaft, wenn die in einer Gruppe angeordneten Kontaktierungselemente untereinander elektrisch leitend verbunden sind.
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Die Aufgabe zur Batterievorrichtung wird erreicht mit den Merkmalen von Anspruch 19, wonach eine Batterievorrichtung geschaffen wird mit zumindest einer Batteriezelle, vorzugsweise mit einer Mehrzahl von Batteriezellen, mit jeweils zwei als Kontaktelemente ausgebildeten Anschlusspolen je Batteriezelle, mit einer Messvorrichtung mit federnden Kontaktierungsmitteln, wobei die Messvorrichtung mittels der federnden Kontaktierungsmittel zumindest einzelne Kontaktelemente elektrisch kontaktiert.
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Dazu ist es vorteilhaft, wenn die Kontaktelemente der Batteriezellen in zwei beabstandeten Reihen angeordnet sind und die Messvorrichtung im Wesentlichen zwischen und/oder über den beiden Reihen angeordnet ist.
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Vorteilhaft ist es auch, wenn die Messvorrichtung eine Platine mit nach unten oder mit nach seitlich außen gerichteten federnden Kontaktierungselementen aufweist, welche Kontaktelemente der Batteriezellen kontaktieren.
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Vorteilhaft ist es, wenn die Messvorrichtung auf der Seite der Kontaktelemente der Batterievorrichtung angeordnet ist und mittels einer Abdeckung abgedeckt ist.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind durch die nachfolgende Figurenbeschreibung und durch die Unteransprüche beschrieben.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Nachstehend wird die Erfindung auf der Grundlage zumindest eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht einer Oberseite einer Messelektronik eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
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2 eine perspektivische Ansicht einer Unterseite einer Messelektronik eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
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3 eine Ansicht einer Oberseite einer Messelektronik eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
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4 eine perspektivische Ansicht einer Unterseite einer Messelektronik eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
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5 eine perspektivische Ansicht einer federnden Kontaktierungselements eines Ausführungsbeispiels der Erfindung,
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6 eine perspektivische Ansicht einer federnden Kontaktierungselements eines Ausführungsbeispiels der Erfindung,
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7 eine perspektivische Ansicht einer federnden Kontaktierungselements eines Ausführungsbeispiels der Erfindung,
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8 eine perspektivische Ansicht einer federnden Kontaktierungselements eines Ausführungsbeispiels der Erfindung,
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9 eine perspektivische Ansicht einer federnden Kontaktierungselements eines Ausführungsbeispiels der Erfindung,
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10 eine perspektivische Ansicht einer Batterievorrichtung mit Messelektronik,
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11 eine perspektivische Ansicht einer Batterievorrichtung mit Messelektronik, und
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12 eine perspektivische Ansicht einer Batterievorrichtung mit Messelektronik.
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Bevorzugte Ausführung der Erfindung
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Die 1 zeigt eine Messvorrichtung 1 mit einer Federkontaktierung 2 zur Kontaktierung der Messvorrichtung 1 mit zumindest einem Kontaktelement einer elektrischen oder elektronischen Einheit.
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Die Messvorrichtung 1 als elektronische Baueinheit weist dabei eine Platine 3 auf, auf welcher auf der Oberseite 4 und auch auf der Unterseite 5 federnde Kontaktierungselemente 6 angeordnet sind. Weiterhin sind auf der Oberseite 4 elektronische Bauelemente 7 angeordnet. Auch sind elektrische Verbindungsmittel 8, wie ein Steckerelement, vorgesehen, um die elektronische Baueinheit mit anderen elektronischen Einheiten im Fahrzeug oder anderweitig zu verbinden. Im Beispiel der 1 ist die elektronische Baueinheit als Messvorrichtung 1 ausgebildet. In anderen Ausführungsbeispielen kann die elektronische Baueinheit auch eine andere elektronische Einheit, wie beispielsweise eine Steuereinheit sein.
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Die federnden Kontaktierungselemente 6 sind im Ausführungsbeispiel der 1 in Gruppen angeordnet, wobei jeweils vier solche federnden Kontaktierungselemente 6, 6a nebeneinander angeordnet sind, die elektrisch miteinander verbunden sind. Dabei sind drei der Kontaktierungselemente 6 in gleicher Richtung angeordnet und zwischen zwei solchen Kontaktierungselementen 6 ist ein Kontaktierungselement 6a angeordnet, das in seiner Orientierung vertauscht ist.
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Die 1 zeigt, dass die federnden Kontaktierungselemente 6, 6a am Rand der Platine 3 verteilt angeordnet sind. Dabei sind die federnden Kontaktierungselemente 6, 6a in Gruppen entlang der beiden Längsseiten der Platine angeordnet.
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Die 2 zeigt die Messvorrichtung 1 der 1 von der Unterseite, wobei auf der Unterseite 5 weiterhin elektronische Bauelemente 7 angeordnet sind.
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Es ist auch zu erkennen, dass federnde Kontaktierungselemente 6 vorgesehen sind. Die federnden Kontaktierungselemente 6, die auf der Unterseite der Platine 3 angeordnet sind, sind in Zweiergruppen angeordnet, wobei diese Zweiergruppen jeweils auf einer kurzen Querseite der Platine 3 angeordnet sind.
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Dabei ist es vorteilhaft, wenn die federnden Kontaktierungselemente 6 sowohl auf der Oberseite als auch auf der Unterseite der Platine angeordnet sind, wobei es auch denkbar ist, Ausführungsbeispiele auszugestalten, bei welchen die federnden Kontaktierungselemente 6 entweder nur auf der Oberseite oder nur auf der Unterseite angeordnet sind.
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Die Anordnung der federnden Kontaktierungselemente 6, 6a in Gruppen kann dann vorteilhaft sein, wenn die zu kontaktierenden Kontaktelemente ebenso elektrisch miteinander verbunden sind. Hierzu ist es zweckmäßig, wenn auch die in einer Gruppe angeordneten federnden Kontaktierungselemente 6, 6a untereinander elektrisch leitend verbunden sind.
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Die 3 und 4 zeigen die Messvorrichtung 1 gemäß der 1 und 2 noch einmal in einer zweidimensionalen Darstellung. Man erkennt die Messvorrichtung 1 mit einer Platine 3, welche seitlich an den Rändern federnde Kontaktelemente 6 aufweist. Dazu ist es vorteilhaft, wenn die federnden Kontaktelemente gruppenweise oder paarweise angeordnet sind. Weiterhin sind die elektronischen Bauelemente 7 sowohl auf der Oberseite als auch auf der Unterseite der Platine 3 zu erkennen.
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Wie in 2 zu erkennen, sind die federnden Kontaktierungselemente 6 im Ausführungsbeispiel auf der Unterseite Z-förmig gebildet. Dies bedeutet, dass ein erster Bereich des Kontaktierungselements, mittels welchem das federnde Kontaktierungselement mit der Platine verbunden ist, einen etwa horizontalen Verlauf hat, ein zweiter Bereich, diesem gegenüberliegend, einen ebenso horizontalen Verlauf aufweist und zwischen diesen beiden horizontalen Bereichen ein schräggestellter Verbindungsbereich vorliegt. Das federnde Kontaktierungselement 6 kann mit der Platine formschlüssig verbunden sein und/oder stoffschlüssig, wie beispielsweise durch Loten.
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Die 5 bis 9 zeigten Ausführungsbeispiele von federnden Kontaktierungselementen, wie sie erfindungsgemäß mit einer elektronischen Baueinheit, wie insbesondere mit einer Platine einer Messvorrichtung, verbunden sein können.
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Die 5 zeigt ein federndes Kontaktierungselement 10, welches federnde Zungen 11 und 13 und einen Befestigungsbereich 12 aufweist, von dem die federnden Zungen 11, 13 abragen. Der ebene Befestigungsbereich 12 dient beispielsweise dem Verbinden, wie dem formschlüssigen oder stoffschlüssigen Verbinden des federnden Kontaktierungselements mit einer elektronischen Baueinheit, wie einer Platine der Messvorrichtung.
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Die Zungen 11 sind an ihrem oberen Endbereich bogenförmig gekrümmt ausgebildet und sind in einem Winkel von ca. 45° zur Horizontalen angewinkelt, angestellt. Die Zunge 13 ist, in Querrichtung betrachtet, zwischen den beiden Zungen 11 angeordnet, ragt jedoch vom gegenüberliegenden Kantenbereich der Grundfläche 12 ab und ist L-förmig abgewinkelt.
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Die 6 zeigt ein federndes Kontaktierungselement 20, das bogenförmig gebildet ist und einen etwa bogenförmigen oder omegaförmigen Bereich 21 aufweist, der an seinem einseitig offenen Ende in lateral angeordnete Haltezungen 22 übergeht, die, in Querrichtung betrachtet, neben dem gebogenen Bereich angeordnet sind, so dass der Befestigungsbereich 22 mit einer elektronischen Baueinheit oder einer Platine verbindbar ist und dennoch der bogenförmige Bereich neben der Platine seitlich hervorstehen kann.
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Die 7 zeigt ein federndes Kontaktierungselement 30, das einen Grundbereich 31 aufweist, der im Wesentlichen eben ist und der zur Verbindung des federnden Kontaktierungselements mit einer elektronischen Baueinheit oder einer Platine dient.
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Von diesem Grundbereich 31 ragen drei nebeneinander angeordnete Zungen 32 je Seitenkante des Grundbereichs ab, so dass insgesamt sechs Zungen 32 von dem Grundbereich abragen. Die Zungen 32 sind dabei etwa bogenförmig aufeinander zu gekrümmt und weisen an ihrem, dem Grundbereich 31 gegenüberliegenden Ende 33, eine abgerundete flache Gestalt auf. Das federnde Kontaktierungselement 30 ist typischerweise auf einer elektronischen Baueinheit oder auf einer Platine befestigt und ragt von dort nach unten oder oben ab.
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Das federnde Kontaktierungselement 40 der 8 weist einen bogenförmigen Verlauf 41 auf, wobei an den Endbereichen 42 des bogenförmigen Verlaufs Vorsprünge 43 vorgesehen sind, um das federnde Kontaktierungselement mit der Platine formschlüssig verbinden zu können. Der einseitig offene Bereich des federnden Kontaktierungselements wird durch die Vorsprünge zur Befestigung genutzt. Der bogenförmige Verlauf 31 ist mit jeweils vier parallelen Zungen 44 ausgebildet, die beabstandet zueinander angeordnet sind und die durch Schlitze 45 voneinander getrennt sind. Im Querschnitt ist das federnde Kontaktierungselement etwa bischofsmützenähnlich ausgebildet. Es kann alternativ aber auch rund oder oval ausgebildet sein.
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Die 9 zeigt gegenüber dem Ausführungsbeispiel der 8 einen ähnlichen Aufbau, wobei der bogenförmige Bereich der 8 als abgewinkelter, eher eckiger Bereich 51 ausgestaltet ist. Ausgehend von den parallel angeordneten Befestigungsbereichen 52 liegt eine Abwinklung 53 nach außen vor, wobei die Abwinklung 53 von einer weiteren, stegartigen Verlängerung gefolgt ist, die mit 54 bezeichnet ist. Zwischen zwei gegenüberliegenden stegartigen Bereichen 54 ist ein Verbindungsbereich 55 vorgesehen, der hinsichtlich seiner Mitte noch einmal nach innen abgewinkelt ist.
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Die 10 zeigt eine Batterievorrichtung 60 mit einer Mehrzahl von Batteriezellen 61, die in einer Reihe nebeneinander angeordnet sind und dabei bevorzugt in einem Gehäuse oder ähnlichem aufgenommen sind.
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Die Batteriezellen 61 weisen Kontaktelemente 62 auf. Dabei sind pro Batteriezelle 61 bevorzugt am oberen Ende zwei Kontaktelemente 62 vorgesehen, die als Anschlusspole aus der Batteriezelle 61 nach oben herausragen. Die Kontaktelemente 62 sind dabei bevorzugt als metallische Blechstreifen ausgebildet, die aus dem Gehäuse oder dem Mantel der Batteriezelle 61 herausragen. Zwischen den beiden Kontaktelementen 62 ist ein Freiraum 63, der sich als länglicher flacher, im Wesentlichen etwa quaderförmiger Freiraum an der Oberseite der Batterievorrichtung 60 entlangzieht, wobei die Kontaktelemente 62 sich in zwei Reihen 64, 65 ebenso auf der Oberseite der Batterievorrichtung 60 entlang anordnen. Die Messvorrichtung 66 ist bevorzugt in dem sich erstreckenden Freiraum als Aufnahmebereich 63 zwischen den Kontaktelementen 62 angeordnet, wobei die federnden Kontaktierungselemente 67 der Messvorrichtung sich an einzelnen oder an mehreren Kontaktelementen 62 abstützen. Die federnden Kontaktelemente 67 stützen sich im Ausführungsbeispiel der 10 an einer kurzen Seite des Kontaktelements 62 der Batteriezelle 60 seitlich ab.
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Die 11 zeigt eine alternative Gestaltung einer Batterie 70 mit Batteriezellen 71 mit Kontaktelementen 72, wobei das federnde Kontaktierungselement 73 gemäß der 6 ausgebildet ist und zwischen zwei Kontaktelemente 72 eingreift. Der bogenförmige Bereich des Kontaktierungselementes 73 stützt sich unter Vorspannung an den beiden gegenüber liegenden Kontaktelementen zweier Batteriezellen ab, zwischen welche das Kontaktierungselement 73 eingreift. Die federnden Kontaktierungselemente 73 kontaktieren somit die Messvorrichtung 74 mit den Kontaktelementen 72 der Batteriezellen 71.
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Die 12 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Batterievorrichtung 80 mit Batteriezellen 81 mit Kontaktelementen 82. Die Messvorrichtung 83 liegt wiederum zwischen zwei Reihen von Kontaktelementen 84, 85 und weist federnde Kontaktierungselemente 86 auf, die sich an den kurzen Enden oder Seitenkanten der Kontaktelemente 82 federnd abstützen. Wie in 12 zu erkennen ist, sind jeweils zwei federnde Kontaktierungselemente 86 paarweise angeordnet, die zwei Kontaktelemente 82 kontaktieren. Die Kontaktierungselemente 86 sind dabei an den Längsseiten der Platine 87 der Messvorrichtung 83 angeordnet, wobei die federnden Kontaktierungselemente 86 von der einen zu der anderen Längsseite der Platine 87 jeweils abwechselnd angeordnet sind.
