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Die Erfindung betrifft ein Gehäuse für einen Zellblock gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Akkumulator, eine Halterung und ein Fahrzeug.
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Für elektrisch angetriebene oder antreibbare Fahrzeuge, insbesondere für Fahrräder mit unterstützendem Elektroantrieb (sogenannte E-Bikes), werden Akkumulatoren eingesetzt, durch die während des Betriebs des Fahrzeugs elektrische Energie zum alleinigen Antrieb des Fahrzeugs beziehungsweise zur Unterstützung des mechanischen Antriebs durch einen Nutzer des Fahrzeugs bereitgestellt wird. Die Akkumulatoren sind über eine externe Spannungsquelle und/oder durch elektrische Energie, die aus kinetischer Energie des Fahrzeugs gewonnen wird, aufladbar. Ein solcher Akkumulator weist wenigstens einen Zellblock mit elektrisch verbundenen Einzelzellen auf.
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Aus der
US 6 148 944 A ist ein elektrisch angetriebenes Fahrrad bekannt. Das Fahrrad umfasst einen Antriebsabschnitt zum Antreiben eines Rades, eine Batterie zur Versorgung des Antriebsabschnitts mit elektrischer Energie, und ein Batteriegehäuse, in dem die Batterie angeordnet ist und das an einem Rahmen des Fahrrads angebracht ist. Das Batteriegehäuse ist so ausgebildet, dass es einen Querschnitt mit einer Aussparung aufweist, um zumindest einen Teil einer äußeren Oberfläche des Fahrradrahmens abzudecken.
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Aus der
DE 20 2013 008 186 U1 ist ein Rahmenelement für einen Fahrradrahmen eines elektrisch antreibbaren Fahrrads bekannt. Das Rahmenelement ist zur Aufnahme einer Energieversorgungseinheit geeignet, insbesondere eines Akkumulators. Das Rahmenelement repräsentiert wenigstens einen Teil eines Sattelrohrs, eines Unterrohrs oder eines Oberrohrs und weist ein oberes Rahmenbauteil und ein unteres Rahmenbauteil aufweist, wobei das obere Rahmenbauteil in länglicher Richtung wenigstens in einem Abschnitt als Erhebung auf dem unteren Rahmenbauteil angeordnet ist.
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Aus der
DE 601 31 124 T2 ist ein motorunterstütztes Fahrrad mit einem Kasten zur Aufnahme einer Batterie bekannt. Der Kasten hat eine Struktur zum Abdecken von Montageabschnitten zur Montage des Batteriekastens an einem Fahrradkörper.
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Aus der
DE 20 2013 103 315 U1 ist ein Zweiradrahmen insbesondere für Elektrofahrräder bekannt. Der Zweiradrahmen umfasst mehrere miteinander verbundenen Rahmenstreben, eine Stützeinrichtung für einen Elektromotor und eine Einrichtung zur lösbaren Befestigung einer Energieversorgungseinheit für den Elektromotor am Unterrohr des Zweiradrahmen. Die Befestigungseinrichtung für die Energieversorgungseinheit weist ein Schwenklager für die Energieversorgungseinheit als erstes Widerlager und ein zweites Widerlager auf.
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Aus der
EP 2 738 080 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundwälzlagers mit einem Lagerflansch und mindestens einem durch einen Innenring am Lagerflansch gehaltenen Wälzlager bekannt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gegenüber dem Stand der Technik verbesserten Zellblock für ein elektrisch angetriebenes oder antreibbares Fahrzeug anzugeben, durch den eine Integration des Zellblocks in das Fahrzeug oder am Fahrzeug unterstützt ist. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, ein Gehäuse für einen solchen Zellblock sowie eine Halterung des Zellblocks und des Gehäuses anzugeben. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeug mit einem Zellblock anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Gehäuse für einen Zellblock gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hinsichtlich des Akkumulators, der Halterung und des Fahrzeugs wird die Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 6 beziehungsweise 7 beziehungsweise 9 gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Der Zellblock ist für ein elektrisch angetriebenes oder antreibbares Fahrzeug vorgesehen und umfasst eine Anzahl miteinander elektrisch leitend verbundener Einzelzellen.
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Erfindungsgemäß sind die Einzelzellen derart angeordnet, dass in einem Zellblockrandbereich eine Zellblock-Einbuchtung ausgebildet ist.
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Die Einzelzellen, insbesondere deren Pole, sind mittels Zellverbindern in Reihen- und/oder Parallelschaltungen derart miteinander elektrisch verbunden, dass der Zellblock ausgebildet ist.
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In einer weiteren Ausführung sind die Einzelzellen lagenweise in einer Anzahl von Einzelzellpositionen je Lage angeordnet, wobei die Einzelzellpositionen derart ausgewählt sind, dass in dem Zellblock eine Zellblock-Einbuchtung gebildet ist, durch die mindestens eine der Lagen unterbrochen ist.
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Eine Lage ist durch in einer Ebene angeordnete Einzelzellen gebildet. Eine lagenweise Anordnung der Einzelzellen weist mindestens eine Lage auf.
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Die Ausbildung einer Zellblock-Einbuchtung, insbesondere eine lagenweise Anordnung der Einzelzellen sowie deren Anordnung an ausgewählten Einzelzellpositionen einer jeweiligen Lage von Einzelzellen, ermöglicht vorteilhaft eine hohe Gestaltungsfreiheit des Zellblocks für individuelle technische und gestalterische Lösungen.
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Um den Zellblock gegen Beschädigungen und Umwelteinflüsse zu schützen, ist dieser vorteilhaft in einem Gehäuse untergebracht.
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Eine Ausführung eines Gehäuses für einen Zellblock weist Gehäuse-Verriegelungselemente zur Gehäuse-Verriegelung an einer zur Aufnahme der Gehäuse-Verriegelungselemente ausgebildeten Halterung auf. Das Gehäuse weist zudem ein Gehäuse-Schlossteil auf, das zum Eingriff in ein Halterungs-Schlossteil ausgebildet ist, wobei in einer Gehäuse-Verriegelungsseite eine Gehäuse-Einbuchtung ausgebildet ist und wobei die Gehäuse-Einbuchtung zumindest abschnittsweise mit der Zellblock-Einbuchtung des gehäuseintern angeordneten oder anordenbaren Zellblocks korrespondiert und in oder an einer Oberflächenseite der Gehäuse-Einbuchtung das Gehäuse-Schlossteil angeordnet ist.
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Das Gehäuse ermöglicht eine Anordnung des Gehäuse-Schlossteils somit in einem Bereich des Gehäuses, der von angrenzenden Bereichen des Gehäuses teilweise umfangen ist, wodurch das Gehäuse-Schlossteil weitgehend gegen unbeabsichtigte mechanische Einwirkungen und Verschmutzungen geschützt ist.
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Gehäuse-Verriegelungselemente, die beispielsweise als Vorsprünge, Bolzen, Haken oder Vertiefungen sowie als Kombinationen daraus ausgebildet sind, sind in einer möglichen Ausgestaltung des Gehäuses im Bereich eines ersten Endes der Gehäuse-Verriegelungsseite angeordnet, beispielsweise an das Gehäuse angeformt, mit dem Gehäuse verbunden oder in das Gehäuse eingebracht.
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Die Gehäuse-Einbuchtung ist beispielsweise zwischen dem ersten Ende und einem zweiten Ende der Gehäuse-Verriegelungsseite ausgebildet, so dass die Gehäuse-Einbuchtung innerhalb der Gehäuse-Verriegelungsseite verläuft und somit das Gehäuse-Schlossteil geschützt ist.
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Ein Anformen der Gehäuse-Verriegelungselemente und/oder der Halterungs-Verriegelungselemente an das Gehäuse ist beispielsweise mittels Spritzgießen möglich und erfolgt vorteilhaft bei der Herstellung des Gehäuses, wodurch Arbeitsschritte und Kosten gespart werden.
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Die Gehäuse-Verriegelungselemente und/oder die Halterungs-Verriegelungselemente sind in weiteren Ausführungen des Gehäuses beispielsweise kraft-, form- und/oder stoffschlüssig mit dem Gehäuse verbunden, beispielsweise mit diesem verklebt, verschweißt, an dieses angeschraubt oder in dieses eingesteckt.
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In einer Ausführung des Gehäuses ist an diesem ein Gehäuse-Griff ausgebildet, mittels dem das Gehäuse durch einen Nutzer getragen werden kann und bei einem Ein- oder Ausbau des Gehäuses in beziehungsweise aus einer Halterung durch den Nutzer manuell führbar ist.
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Der Gehäuse-Griff besteht in einer möglichen Ausgestaltung des Gehäuses aus dem gleichen Material wie das Gehäuse und kann während der Herstellung des Gehäuses an dieses angeformt, beispielsweise an dieses angespritzt werden.
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In einer weiteren möglichen Ausführung weist das Gehäuse einen Rahmen auf. Der Rahmen ist als ein verwindungssteifes Element ausgeführt und stellt eine erforderliche Stabilität des Gehäuses sicher. Mit dem Rahmen ist mindestens eine Gehäuseschale verbunden. Durch den Rahmen und die mindestens eine Gehäuseschale ist ein Inneres des Gehäuses umschlossen oder umschließbar.
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Der Gehäuse-Griff ist in einer weiteren möglichen Ausgestaltung mit dem Rahmen verbunden oder an diesem angeformt, um dessen Stabilität und Verwindungssteifigkeit beim Tragen und während des Ein- und Ausbaus aus der Halterung zu nutzen.
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In einer weiteren Ausführung des Gehäuses ist die Gehäuse-Leistungsschnittstelle auf der Gehäuse-Verriegelungsseite angeordnet und weist federbelastete Kontaktstifte auf.
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Durch eine Anordnung der Gehäuse-Leistungsschnittstelle auf der Gehäuse-Verriegelungsseite ist die Gehäuse-Leistungsschnittstelle in einer Gebrauchsstellung des Gehäuses, in der das Gehäuse in der Halterung gehalten ist, weitgehend gegen Verschmutzung und mechanische Beschädigungen geschützt.
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Die federbelasteten Kontaktstifte stellen eine ständige Kontaktierung des Zellblocks vorteilhaft auch dann sicher, wenn das Gehäuse beispielsweise Erschütterungen und/oder Vibrationen ausgesetzt ist.
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In einer weiteren Ausführung des Gehäuses erstreckt sich die Gehäuse-Einbuchtung über einen Abschnitt einer Längs- und/oder Querausdehnung der Gehäuse-Verriegelungsseite und ist an einem Ende durch eine Stirnwand begrenzt. An die Stirnwand schließt sich in einem verbleibenden Abschnitt der Längs- und/oder Querausdehnung der Gehäuse-Verriegelungsseite ein Gehäusebereich an, welcher zur zumindest teilweise gehäuseinternen Aufnahme einer Ladebuchse ausgebildet ist.
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Die Ladebuchse dient einem Anschluss beispielsweise eines Ladekabels zum Laden des in dem Gehäuse angeordneten oder anordenbaren Zellblocks, insbesondere durch eine externe Energiequelle, beispielsweise eine Solaranlage oder das Stromnetz.
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Die Stirnwand und der Gehäusebereich sind gemäß einer Weiterbildung des Gehäuses an eine Form, Dimensionierung und einen Verlauf der Gehäuse-Einbuchtung angepasst.
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Der Vorteil dieser Ausführung zeigt sich insbesondere in einem Akkumulator mit dem Zellblock und dem Gehäuse, wobei der Zellblock in einem Inneren des Gehäuses derart angeordnet ist, dass die Gehäuse-Einbuchtung in die Zellblock-Einbuchtung ragt.
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Ist die Stirnwand an eine Form, Dimensionierung und einen Verlauf der Gehäuse-Einbuchtung angepasst, ragt auch diese in die Zellblock-Einbuchtung, wodurch der Gehäusebereich und die darin angeordnete Ladebuchse platzsparend und formschlüssig an dem Gehäuse angeordnet sind.
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Das Gehäuse oder der Akkumulator sind in einer Gebrauchsstellung an einer Halterung arretierbar.
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Die Halterung weist zum Eingriff der Gehäuse-Verriegelungselemente ausgebildeten Halterungs-Verriegelungselemente sowie eine zur Kontaktierung der Gehäuse-Leistungsschnittstelle ausgebildete Halterungs-Leistungsschnittstelle auf. Weiterhin ist eine zu der Gehäuse-Einbuchtung komplementär ausgebildete Erhebung der Halterung vorhanden.
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Die Halterungs-Verriegelungselemente sind korrespondierend zur Anordnung der Gehäuse-Verriegelungselemente, die Halterungs-Leistungsschnittstelle korrespondierend zur Anordnung der Gehäuse-Leistungsschnittstelle und die Erhebung korrespondierend zur Gehäuse-Einbuchtung auf einer Aufnahmeseite der Halterung angeordnet.
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Aufgrund der Ausbildung und Anordnung der Verriegelungselemente, der Leistungsschnittstellen sowie der Gehäuse-Einbuchtung und der Erhebung ist das Gehäuse oder der Akkumulator an der Halterung befestigbar, insbesondere arretierbar. Zugleich stehen die Leistungsschnittstellen miteinander in elektrisch leitenden Kontakt.
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Um das Gehäuse oder den Akkumulator an der Halterung zu arretieren, sind das Gehäuse-Schlossteil und das Halterungs-Schlossteil in einer möglichen Ausgestaltung derart ausgebildet, dass durch diese eine lösbare kraft- und/oder formschlüssige Ver- und Entriegelung des Gehäuse-Schlossteils und des Halterungs-Schlossteils ermöglicht ist.
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Beispielsweise sind die Gehäuse-Schlossteile und die Halterungs-Schlossteile als ein schwenkbares oder verschiebbares Element und ein dazu korrespondierendes Element ausgebildet. Die Gehäuse-Schlossteile und die Halterungs-Schlossteile bestehen in einer möglichen Weiterbildung aus dem gleichen Material wie das Gehäuse, wodurch eine Herstellung der Gehäuse-Schlossteile und/oder der Halterungs-Schlossteile während der Herstellung des Gehäuses möglich ist.
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Die Gehäuse-Schlossteile und die Halterungs-Schlossteile sind in weiteren Ausführungen aus Materialien gefertigt, die eine höhere Verschleißfestigkeit und/oder höhere Festigkeiten als das Material des Gehäuses aufweisen. Die Gehäuse-Schlossteile und die Halterungs-Schlossteile bestehen beispielsweise aus Verbundmaterialien, beispielsweise aus Kunststoff mit eingelegten metallischen Elementen.
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Die Halterungs-Leistungsschnittstelle steht beispielsweise über eine Leitung mit einem Verbraucher, beispielsweise mit einem Elektromotor des elektrisch angetriebenen oder antreibbaren Fahrzeugs in Verbindung. Der Verbraucher ist in einer Ausgestaltung auch als Generator zum Aufladen des Zellblocks ausgebildet, um beispielsweise Bergabfahrten des Fahrzeugs zur Gewinnung elektrischer Energie und zum Laden des Zellblocks nutzen zu können.
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Durch das in der Halterung gehaltene Gehäuse oder den mittels der Halterung gehaltenen Akkumulator ist eine funktionelle Anordnung realisiert oder realisierbar.
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Diese Anordnung ist in weiteren Ausführungen mit Magneten versehen, durch die eine bessere Handhabung des Gehäuses oder des Akkumulators erreichbar ist und die Betriebssicherheit der Anordnung erhöht wird.
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In einer vorteilhaften Ausführung sind die Gehäuse-Verriegelungselemente und/oder die Halterungs-Verriegelungselemente mit Magneten versehen, wobei benachbart angeordnete Magnete einander mit entgegengesetzten Polen zugewandt sind.
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Infolge der Wechselwirkungen der Magnete miteinander ist ein Einbau des Gehäuses oder des Akkumulators in die Halterung unterstützt, während eine Wahrscheinlichkeit eines ungewollten Lösens des Gehäuses oder des Akkumulators aus der Halterung vermindert ist.
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Die erfindungsgemäßen Ausführungen des Zellblocks, des Gehäuses und des Akkumulators sowie der Halterung unterstützen deren Integration in ein elektrisch betriebenes Fahrzeug, indem diese mit einem geringen Platzbedarf an oder in dem Fahrzeug montierbar sind.
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Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Zellblocks in einer ersten perspektivischen Ansicht,
- 2 eine schematische Darstellung des ersten Ausführungsbeispiels des Zellblocks in einer zweiten perspektivischen Ansicht,
- 3 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels des Zellblocks in einer ersten perspektivischen Ansicht mit Zellhaltern und Batteriemanagementsystem,
- 4 eine schematische Darstellung des zweiten Ausführungsbeispiels des Zellblocks in einer zweiten perspektivischen Ansicht,
- 5 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Gehäuses in einer ersten perspektivischen Ansicht,
- 6 eine schematische Darstellung des Ausführungsbeispiels des Gehäuses in einer zweiten perspektivischen Ansicht,
- 7 eine schematische Darstellung des Ausführungsbeispiels des Gehäuses in einer dritten perspektivischen Ansicht,
- 8 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Halterung in einer perspektivischen Ansicht, und
- 9 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Anordnung mit einem Gehäuse und einer Halterung in einer perspektivischen Ansicht.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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In der 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines Zellblocks 1 für ein elektrisch antreibbares Fahrzeug 11 (siehe 9) in einer ersten Ansicht dargestellt.
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Der Zellblock 1 weist eine Mehrzahl miteinander elektrisch leitend verbundener Einzelzellen 3 auf, die derart angeordnet sind, dass in einem Zellblockrandbereich 1.1 eine Zellblock-Einbuchtung 5 ausgebildet ist.
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Die Einzelzellen 3 sind in Lagen 2 angeordnet und miteinander entsprechend durch Zellverbinder 4 elektrisch leitend verbunden. Die Einzelzellen 3 sind in jeder Lage 2 an jeweiligen Einzelzellpositionen EZP angeordnet, wobei die Einzelzellpositionen EZP derart ausgewählt sind, dass in dem Zellblock 1 die Zellblock-Einbuchtung 5 ausgebildet ist.
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Die dargestellte Zellblock-Einbuchtung 5 verläuft vollständig über eine Querausdehnung des Zellblocks 1, das heißt durchzieht den Zellblock 1 in Richtung einer Z-Achse Z eines kartesischen Koordinatensystems.
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Auf einer Seite der Zellblock-Einbuchtung 5 sind die Einzelzellen 3 in vier Lagen 2 angeordnet, während auf der anderen Seite der Zellblock-Einbuchtung 5 die Einzelzellen 3 in drei Lagen 2 angeordnet sind.
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Durch die Zellblock-Einbuchtung 5 ist mindestens eine der Lagen 2 unterbrochen.
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In dem in der 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel des Zellblocks 1 umfasst dieser 39 Einzelzellen 3, deren sichtbare Pole in einer XY-Ebene XY mit Zellverbindern 4 derart elektrisch leitend verbunden sind, dass dreizehn Einzelpakete zu je drei Einzelzellen 3 erhalten sind, was auch als eine 13s3p-Konfiguration des Zellblocks 1 bezeichnet wird. Der Minuspol P- des Zellblocks 1 ist benachbart zur Zellblock-Einbuchtung 5 ausgebildet und angeordnet.
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In weiteren Ausführungen des Zellblocks 1 sind andere Verschaltungen der Einzelzellen 3 realisiert, insbesondere sind andere Konfigurationen, andere Ausrichtungen der Pole P-, P+ und/oder andere Anzahlen von Einzelzellen 3 verwirklicht.
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In der 2 ist das erste Ausführungsbeispiel des Zellblocks 1 um 180° um seine Y-Achse Y gedreht dargestellt. Die sichtbaren Pole der Einzelzellen 3 sind in einer XY-Ebene XY mit weiteren Zellverbindern 4 elektrisch leitend verbunden. Der Pluspol P+ des Zellblocks 1 ist an einem Zellverbinder 4 von drei miteinander verbundenen randständigen Einzelzellen 3 ausgebildet.
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Ein in 3 dargestelltes zweites Ausführungsbeispiel des Zellblocks 1 weist einen ersten Zellhalter 6.1 und einen zweiten Zellhalter 6.2 auf, durch die die Einzelzellen 3 in ihren Einzelzellpositionen EZP gehalten sind.
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Durch den ersten Zellhalter 6.1 ist zusätzlich ein in ein plattenförmiges Element integriertes Batteriemanagementsystem 7 umfangen, das zur Überwachung und Regelung von Ladungszuständen der Einzelzellen 3 ausgebildet ist.
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Das Batteriemanagementsystem 7 weist weiterhin eine Ladestandsanzeige 8 zur Visualisierung des Ladezustands des Zellblocks 1 sowie einen Schalter 9 zum Ein-und Ausschalten des Zellblocks 1 auf.
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In der 4 ist das zweite Ausführungsbeispiel des Zellblocks 1 um 180° um seine Y-Achse Y gedreht dargestellt.
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Der Zellblock 1 ist zum Schutz vor Umwelteinflüssen und zur Vermeidung eines direkten Kontakts, insbesondere zur Realisierung eines Berührungsschutzes für einen Nutzer mit stromführenden Elementen des Zellblocks 1, im Inneren eines Gehäuses 10 angeordnet.
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Ein Ausführungsbeispiel eines solchen Gehäuses 10 ist in der 5 dargestellt. In dem Gehäuse 10 ist der Zellblock 1 angeordnet, wodurch ein Akkumulator 16 gebildet ist.
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Das Gehäuse 10 weist eine erste Gehäuseschale 10.1, eine zweite Gehäuseschale 10.2 und einen in einer XY-Ebene XY um den Zellblock 1 umlaufenden Rahmen 12 auf, an dem ein sich ebenfalls in der XY-Ebene XY erstreckender bügelförmiger Gehäuse-Griff 13 angeformt ist. Durch den Rahmen 12 und die Gehäuseschalen 10.1, 10.2 ist das Innere des Gehäuses 10 umschlossen.
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Die erste Gehäuseschale 10.1 und die zweite Gehäuseschale 10.2 sind an dem Rahmen 12 kraft- und/oder formschlüssig befestigt, beispielsweise an oder in diesen an- beziehungsweise eingesteckt, angeschraubt und/oder eingerastet.
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In weiteren Ausführungen ist wenigstens eine der Gehäuseschalen 10.1, 10.2 mit dem Rahmen 12 stoffschlüssig oder in kraft- und/oder formschlüssiger Weise unlösbar verbunden, beispielsweise verschweißt, verklebt, vernietet und/oder nicht lösbar verschraubt, an- oder eingesteckt oder verrastet.
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Ein Querschnitt und die Dimensionierung des Rahmens 12 sind unter Berücksichtigung des Materials des Rahmens 12 derart gewählt, dass dieser eine hohe Torsionsfestigkeit aufweist.
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Der Gehäuse-Griff 13 ist vorteilhaft auch in einer Gebrauchsstellung des Gehäuses 10 beziehungsweise des Akkumulators 16 (siehe 9) durch einen Nutzer ergreifbar, so dass eine einfache Handhabung des Gehäuses 10 beziehungsweise des Akkumulators 16 ermöglicht ist.
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Durch die Gestaltung des Gehäuse-Griffs 13 als ein gut zu ergreifender Bügel mit einer hohen Tragkraft und seiner Ausrichtung in der gleichen XY-Ebene XY, in der auch der verwindungssteife Rahmen 12 verläuft, ist ein zielgerichtetes und intuitives Führen insbesondere des gegenüber dem Gehäuse 10 schwereren Akkumulators 16 durch den Nutzer vorteilhaft unterstützt.
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In weiteren Ausführungen des Gehäuses 10 ist der Gehäuse-Griff 13 mit gummierten Innen- und Seitenflächen ausgeführt, um dessen Haptik zu verbessern und um eine Griffsicherheit zu erhöhen.
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In einer als Gehäuse-Verriegelungsseite 14 bezeichneten und sich in einer XZ-Ebene XZ erstreckende Oberflächenseite des Gehäuses 10 ist eine Gehäuse-Einbuchtung 15 ausgebildet. Die Gehäuse-Einbuchtung 15 erstreckt sich im Wesentlichen in Richtung der Z-Achse 2 und ragt in Richtung der Y-Achse Y in das Gehäuse 10 hinein.
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Das Gehäuse 10 ist derart ausgebildet, dass dieses vier Lagen 2 (siehe 1 bis 4) von Einzelzellen 3 des Zellblocks 1 auf einer Seite der Gehäuse-Einbuchtung 15 aufnimmt, während es auf der anderen Seite der Gehäuse-Einbuchtung 15 drei Lagen 2 aufnimmt. Dabei ragt die Gehäuse-Einbuchtung 15 in die Zellblock-Einbuchtung 5 (siehe 1 bis 4).
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In der ersten Gehäuseschale 10.1 ist ein Durchbruch vorhanden, durch den die Ladestandsanzeige 8 sichtbar und der Schalter 9 betätigbar sind.
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Im Inneren des Gehäuses 10 ragt aufgrund der Ausbildung der Gehäuse-Einbuchtung 15 ein Abschnitt der ersten Gehäuseschale 10.1 in die Zellblock-Einbuchtung 5, wodurch der Zellblock 1 und das Gehäuse 10 formschlüssig ineinandergreifend ausgebildet sind.
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Durch den Formschluss von Zellblock 1 und Gehäuse 10 sind beide in Richtung der X-Achse X relativ zueinander gehalten. In Richtung der Y-Achse Y und der Z-Achse 2 ist der Zellblock 1 durch eine Wand des Gehäuses 10 gehalten.
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Wie in der 6 in einer zweiten perspektivischen Ansicht des Gehäuses 10 dargestellt, weist dieses auf seiner Gehäuse-Verriegelungsseite 14 eine Gehäuse-Leistungsschnittstelle 20 auf. Die Gehäuse-Leistungsschnittstelle 20 umfasst axial bewegliche federbelastete Kontaktstifte 21, durch die vorteilhaft eine elektrische Verbindung mit einer Halterungs-Leistungsschnittstelle 22 (siehe 8) sichergestellt wird, auch wenn das Gehäuse 10 beziehungsweise der Akkumulator 16 Erschütterungen und/oder Vibrationen ausgesetzt ist.
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Die Gehäuse-Leistungsschnittstelle 20 ist mit dem Zellblock 1, insbesondere mit dem Pluspol P+ und dem Minuspol P- (siehe 1 und 2) elektrisch leitend verbunden oder verbindbar, um einen elektrisch leitenden Kontakt mit dem in dem Gehäuse 10 angeordneten oder anordenbaren Zellblock 1 zu ermöglichen.
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In weiteren Ausführungen des Gehäuses 10 ist die Gehäuse-Leistungsschnittstelle 20 zweiteilig ausgebildet und je ein Teil ist auf einer der Gehäuseschalen 10.1, 10.2 angeordnet.
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An einem ersten Ende 14.1 der Gehäuse-Verriegelungsseite 14 (siehe auch 5) sind Gehäuse-Verriegelungselemente 17 in Form von Vorsprüngen an jeweils einer der Gehäuseschalen 10.1, 10.2 ausgebildet.
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Die Gehäuse-Einbuchtung 15 ist zwischen dem ersten Ende 14.1 und einem zweiten Ende 14.2 der Gehäuse-Verriegelungsseite 14 ausgebildet.
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Infolgedessen weist das Gehäuse 10 eine profilierte und von der Gehäuse-Einbuchtung 15 teilweise durchzogene Gehäuse-Verriegelungsseite 14 auf.
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Die Gehäuse-Einbuchtung 15 erstreckt sich über einen Abschnitt einer Längs- und/oder Querausdehnung der Gehäuse-Verriegelungsseite 14 und ist an einem Ende durch eine Stirnwand 18 begrenzt, wobei sich an die Stirnwand 18 in einem verbleibenden Abschnitt der Längs- und/oder Querausdehnung der Gehäuse-Verriegelungsseite 14 ein Gehäusebereich 10.3 anschließt, welcher zur zumindest teilweise gehäuseinternen Aufnahme einer Ladebuchse 19 ausgebildet ist. In den Gehäusebereich 10.3 ist die Ladebuchse 19 integriert.
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Die rechteckig geformte Ladebuchse 19 ist zur Kontaktierung durch einen nicht dargestellten Ladestecker ausgebildet und dient einem optionalen Aufladen des Zellblocks 1 mittels einer externen Energiequelle, beispielsweise mittels einer stationären oder mobilen Ladestation.
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Die Ladebuchse 19 weist in weiteren Ausführungen des Gehäuses 10 eine runde, ovale, mehreckige oder unregelmäßige Form auf.
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In der Gehäuse-Einbuchtung 15 ist ein Gehäuse-Schlossteil 23 in Form einer in die erste Gehäuseschale 10.1 im Bereich der Gehäuse-Einbuchtung 15 eingeformten Vertiefung oder Nase ausgebildet.
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Sowohl der Gehäusebereich 10.3 mit der Ladebuchse 19 als auch die Gehäuse-Einbuchtung 15 mit dem Gehäuse-Schlossteil 23 sind im Inneren des Gehäuses 10 durch die Zellblock-Einbuchtung 5 teilweise umgeben, so dass die Ladebuchse 19 und/oder das Gehäuse-Schlossteil 23 platzsparend innerhalb der Außenkonturen des Zellblocks 1 angeordnet sind.
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Um das Gehäuse 10 beziehungsweise den Akkumulator 16, die in der 7 in einer dritten perspektivischen Ansicht dargestellt sind, an einem Fahrzeug 11 (siehe 9) , insbesondere an einem elektrisch betriebenen Fahrzeug 11 zu befestigen, ist eine Halterung 24 vorgesehen. Ein Ausführungsbeispiel der Halterung 24 ist in der 8 in einer perspektivischen Ansicht dargestellt.
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Die Halterung 24 umfasst zum Eingriff der Gehäuse-Verriegelungselemente 17 ausgebildete Halterungs-Verriegelungselemente 25, die als Vertiefungen in der Halterung 24 ausgebildet sind und die hinsichtlich ihrer Dimensionierung und relativen räumlichen Anordnung und Ausrichtung zu den Gehäuse-Verriegelungselementen 17 korrespondieren.
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Die Halterung 24 weist weiterhin die zur Kontaktierung der Gehäuse-Leistungsschnittstelle 20 ausgebildete Halterungs-Leistungsschnittstelle 22 mit flächig ausgebildeten Kontakten 22.1 auf, die bei einer Aufnahme des Gehäuses 10 oder des Akkumulators 16 in der Halterung 24 mit den Kontaktstiften 21 in Kontakt bringbar sind.
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Zur formschlüssigen Aufnahme des Gehäuses 10 oder des Akkumulators 16 weist die Halterung 24 eine zu der zweiten Einbuchtung 15 komplementär ausgebildete Erhebung 26 auf.
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Die Halterungs-Leistungsschnittstelle 22 und die Erhebung 26 sind korrespondierend zur Anordnung der Gehäuse-Leistungsschnittstelle 20 beziehungsweise korrespondierend zur Gehäuse-Einbuchtung 15 auf einer Aufnahmeseite 27 der Halterung 24 angeordnet. Die Erhebung 26 ist randständig auf der Aufnahmeseite 27 ausgebildet.
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In die Erhebung 26 ist ein über einen Schließzylinder 32 betätigbares und abschließbares Halterungs-Schlossteil 28 integriert. Durch Betätigen des Schließzylinders 32 ist das Halterungs-Schlossteil 28, das als ein schwenkbarer Riegel ausgebildet ist, aus der Erhebung 26 heraus beziehungsweise in diese hinein verschwenkt oder verschwenkbar.
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Die Halterung 24 weist an einer der Aufnahmeseite 27 gegenüberliegenden Seite einen Träger 31 auf, dessen Oberfläche vorteilhaft entsprechend einer nicht dargestellten Aufnahmestruktur des Fahrzeugs 11, beispielsweise entsprechend einem Unterrohr eines Fahrzeugrahmens, geformt ausgebildet ist. Der Halterung 24 ist mittels nicht dargestellter Verbindungselemente, beispielsweise mittels durch Anschraubpunkte 33 geführte Schrauben an dem Fahrzeug 11 befestigbar.
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In weiteren Ausführungen der Halterung 24 sind optional Dämpfungselemente 29 zum Ausgleich bestehender Toleranzen sowie zur Verhinderung unerwünschter Bewegungen und/oder Geräuschentwicklungen vorgesehen. Die Verwendung von Dämpfungselementen 29, insbesondere im Zusammenwirken mit der Gestaltung des Gehäuse-Schlossteils 23 und des Halterungs- Schlossteils 28, erlaubt größere Toleranzen in der Fertigung und/oder Montage von Gehäuse 10, Halterung 24 und/oder Anordnung 30 als dies bei aus dem Stand der Technik bekannten E-Bike-Akkumulatoren der Fall ist.
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Das Gehäuse 10 beziehungsweise der Akkumulator 16 ist in der 9 in einer Gebrauchsstellung dargestellt, wobei das Gehäuse 10 beziehungsweise der Akkumulator 16 mit der Halterung 24 lösbar verbunden und durch diese gehalten sind.
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In einer derart gebildeten Anordnung 30 stehen die verdeckten Gehäuse-Verriegelungselemente 17 und die ebenfalls verdeckten Halterungs-Verriegelungselemente 25 miteinander im Eingriff.
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Die Anordnung 30 ist mittels des Trägers 31 an dem Fahrzeug 11 befestigt.
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In der Anordnung 30 sind die Ladestandsanzeige 8 und der Schalter 9 sichtbar beziehungsweise betätigbar.
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Die Erhebung 26 greift in die Gehäuse-Einbuchtung 15 ein. Das verdeckte Halterungs-Schlossteil 28 ist durch Betätigen des Schließzylinders 32 aus der Erhebung 26 herausgeschwenkt und greift in das verdeckte Gehäuse-Schlossteil 23 ein, wodurch das Gehäuse 10 beziehungsweise der Akkumulator 16 mit der Halterung 24 form- und kraftschlüssig verriegelt und gehalten ist.
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Die Kontaktstifte 21 der verdeckten Gehäuse-Leistungsschnittstelle 20 stehen mit den entsprechend angeordneten und ausgebildeten Kontakten 22.1 der verdeckten Halterungs-Leistungsschnittstelle 22 in elektrisch leitender oder leitfähiger Verbindung, wobei die federbelasteten Kontaktstifte 21 auf die Kontakte 22.1 gedrückt sind.
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Die Dimensionierung und Gestaltung der Halterung 24 und ihrer Elemente sind derart komplementär insbesondere zur Form der Gehäuse-Verriegelungsseite 14 gewählt, dass die Halterung 24 von der Gehäuse-Verriegelungsseite 14 überdeckt und teilweise umgriffen ist, so dass in der Gebrauchsstellung die Halterung 24 mindestens abschnittsweise in die Außenkonturen des Gehäuses 10 integriert ist.
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Eine solche Gestaltung von Gehäuse 10 und Halterung 24 erlaubt eine platzsparende Gestaltung und Montage der Anordnung 30 an dem wenigstens zeitweise elektrisch angetriebenen oder antreibbaren Fahrzeug 11.
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In weiteren Ausführungen des Gehäuses 10 und/oder der Halterung 24 sind die Gehäuse- Verriegelungselemente 17 und/oder die Halterungs-Verriegelungselemente 25 mit Magneten versehen, wobei benachbart angeordnete Magnete einander mit entgegengesetzten Polen zugewandt sind. Durch derart angeordnete Magnete ist eine Montage des Gehäuses 10 oder der Akkumulator 16 an der Halterung 24 unterstützt und die Gefahr eines versehentlichen Lösens von Gehäuse 10 oder Akkumulator 16 aus der Halterung 24 reduziert.
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Um das Gehäuse 10 oder den Akkumulator 16 aus der Gebrauchsstellung zu entnehmen, wird das Halterungs-Schlossteil 28 durch Betätigen des Schließzylinders 32 aus dem Gehäuse-Schlossteil 23 ausgeschwenkt.
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Dabei muss keine Korrektur der Handhaltung des Nutzers, insbesondere kein Umgreifen erfolgen, wie dies bei aus dem Stand der Technik bekannten E-Bike-Akkumulatoren der Fall ist.
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Durch den Nutzer wird dann das Gehäuse 10 oder der Akkumulator 16 an dem Gehäuse-Griff 13 erfasst und um die Gehäuse-Verriegelungselemente 17 geschwenkt, bis die Gehäuse-Einbuchtung 15 aus der Zellblock-Einbuchtung 5 ausgetreten ist. Anschließend ist das Gehäuse 10 oder der Akkumulator 16 durch den Nutzer leicht aus der Halterung 24 entnehmbar.
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Zum Einsetzen des Gehäuses 10 oder des Akkumulators 16 in die Halterung 24 und zum Erreichen der Gebrauchsstellung wird in umgekehrter Reihenfolge vorgegangen.
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Der Zellblock 1, das Gehäuse 10, die Halterung 24 und/oder die Anordnung 30 ermöglicht einen kompakten Aufbau des Akkumulators 16 und dessen platzsparende Anbringung oder Integration an oder in ein Fahrzeug 11.
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So ist gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Akkumulatoren eine verbesserte Funktionalität, Handhabung und Größe erzielt.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Zellblock
- 1.1
- Zellblockrandbereich
- 2
- Lage
- 3
- Einzelzelle
- 4
- Zellverbinder
- 5
- Zellblock-Einbuchtung
- 6.1
- erster Zellhalter
- 6.2
- zweiter Zellhalter
- 7
- Batteriemanagementsystem
- 8
- Ladestandsanzeige
- 9
- Schalter
- 10
- Gehäuse
- 10.1
- erste Gehäuseschale
- 10.2
- zweite Gehäuseschale
- 10.3
- Gehäusebereich
- 11
- Fahrzeug
- 12
- Rahmen
- 13
- Gehäuse-Griff
- 14
- Gehäuse-Verriegelungsseite
- 14.1
- erstes Ende
- 14.2
- zweites Ende
- 15
- Gehäuse-Einbuchtung
- 16
- Akkumulator
- 17
- Gehäuse-Verriegelungselement
- 18
- Stirnwand
- 19
- Ladebuchse
- 20
- Gehäuse-Leistungsschnittstelle
- 21
- Kontaktstift
- 22
- Halterungs-Leistungsschnittstelle
- 22.1
- Kontakte
- 23
- Gehäuse-Schlossteil
- 24
- Halterung
- 25
- Halterungs-Verriegelungselement
- 26
- Erhebung
- 27
- Aufnahmeseite
- 28
- Halterungs-Schlossteil
- 29
- Dämpfungselement
- 30
- Anordnung
- 31
- Träger
- 32
- Schließzylinder
- 33
- Anschraubpunkt
- EZP
- Einzelzellposition
- P+
- Pluspol
- P-
- Minuspol
- XY
- XY-Ebene
- XZ
- XZ-Ebene
- X
- X-Achse
- Y
- Y-Achse
- Z
- Z-Achse
