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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batterie, insbesondere eine Lithium-Ionen-Batterie, für mobile Anwendungen, beispielsweise in Personen-, Last- und/oder Nutzkraftfahrzeugen, sowie für stationäre Anwendungen, beispielsweise zur kurzfristigen Stromversorgung, Notstromversorgung, oder dergleichen nach Oberbegriff des Anspruches 1.
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Stand der Technik
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Es sind zahlreiche Batterienarten für elektrisch betriebene Geräte und Fahrzeuge bekannt, die wahlweise wieder aufladbar, wechselbar oder dergleichen ausgeführt sein können. Die bekannten Batterien weisen stets individuelle Geometrien und Größen auf, die an unterschiedliche Geräte abgestimmt sind.
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Offenbarung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung sieht eine Batterie vor, insbesondere eine Lithium-Ionen-Batterie, nach Anspruch 1. Hierbei ist es vorteilhaft, dass die Batterie in vielen verschiedenen Anwendungen einsetzbar ist und die Batterie auch eine bessere Handhabung, eine höhere Nützlichkeit und eine bessere Wirtschaftlichkeit aufweist. Weitere Vorteile, Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit verschiedenen Erfindungsaspekten der erfindungsgemäßen Batterie beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
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Die Erfindung stellt eine Batterie, insbesondere eine Lithium-Ionen-Batterie, bereit, die mit einem, insbesondere integrierten, Gehäuse ausgeführt ist, welches eine Bodenfläche aufweist, wobei die Bodenfläche eine standardisierte Länge, insbesondere von 1200mm/M, und eine standardisierte Breite, insbesondere von 800mm/N, aufweist, und wobei M und N positive ganze Zahlen sind.
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Der Erfindungsgedanke liegt dabei darin, eine einfach handhabbare, wechselbare Batterie bereitzustellen, die in einem gängigen Europaletten-Format ausgeführt ist. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die Wirtschaftlichkeit und der Nutzen der Batterie erheblich erhöht werden, was sowohl für die Verbraucher als auch für die Hersteller von großem Vorteil ist. Insbesondere liegt der Erfindungsgedanke darin, die Batterie derart auszugestalten, dass die Batterie in unterschiedlichen mobilen und stationären Anwendungen mit verschiedenen Geräten einsetzbar ist, und dass die Batterie leicht in der Logistik und Transport zu handhaben ist. Dabei ist es besonders vorteilhaft, dass die erfindungsgemäße Batterie maßkompatibel für eine übliche Europalette bzw. Gitterbox ist. Durch die Wahl der ganzen Zahlen M und N können außerdem die vorteilhaften Abmaße bzw. Ausmaße der Bodenfläche der Batterie gefunden werden, um je nach der Anwendung mehrere Batterien auf einer Europalette anzuordnen. Dieses macht die Batterien geeignet für die üblichen Flurförderfahrzeuge, wie beispielsweise Gabelstapler, Hubwagen und dergleichen sowie für die üblichen Transportfahrzeuge, die über eine genormte Aufnahme für die Transportgüter verfügen. Das integrierte Gehäuse macht außerdem die Batterien stapelbar. Unter dem integrierten Gehäuse ist erfindungsgemäß ein umfangsmäßig, insbesondere vollumfänglich geschlossenes Gehäuse zu verstehen, welches der Batterie Stabilität verleiht und es ermöglicht, die Batterien nicht nur nebeneinander sondern auch übereinander anzuordnen.
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Durch die standardisierte Größe der Batterie, insbesondere der Bodenfläche der Batterie, kann außerdem eine hohe Planungssicherheit für die Hersteller sowie Einfachheit für die Verbraucher erzielt werden. Zudem können sich dadurch wechselseitige Vorteile für die Hersteller und die Verbraucher ergeben, wie die Senkung der Kosten, sowohl in Herstellung als auch in Anschaffung, sodass die Batterie rentabel für die Hersteller und die Verbraucher sein wird. Standardisierte Größen der Batterie können zudem erlauben, standardisierte äußere Schnittstellen, beispielsweise zum Laden oder Entladen, Kühlen, Datenübertragen und dergleichen zu schaffen. Die erfindungsgemäße Batterie ermöglicht es außerdem, eine standardisierte Steuerung für die Batterien zu verwenden. Für Batterien, insbesondere Lithium-Ionen-Batterien, erwachsen mehrere Vorteile speziell für die Automobilindustrie. Zum einen kann eine standardisierte Größe einfache Handhabung, Wartung und Austausch sowie geringe Kosten der Batterien ermöglichen und somit die elektrische Kraftfahrzeuge attraktiver für die Endkunden machen.
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Ferner kann die Erfindung vorsehen, dass das Gehäuse modular ausgebildet sein kann. Somit kann die erfindungsgemäße Batterie einen modularen Aufbau mehrerer Batterien für verschiedenste Anwendungen ermöglichen. Mehrere erfindungsgemäße Batterien können dann je nach der Anwendung in unterschiedlicher Anzahl individuell und flexibel miteinander kombiniert werden, je nachdem wie viel Leistung bzw. Kapazität für die jeweilige Anwendung erforderlich ist. Mit anderen Worten kann das Gehäuse wie ein Legostein ein Zusammenbauen mehrerer Batterien in einem Modul ermöglichen. Zudem kann die Erfindung vorsehen, dass das Gehäuse stapelbar ausgebildet sein kann. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die Batterien übereinander platziert werden können. Damit können die Anordnungs- und die Anwendungsmöglichkeiten der Batterie noch weiter verbessert werden.
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Weiterhin kann es im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass das Gehäuse mindestens eine Seitenwand aufweisen kann, die eine standardisierte Höhe aufweisen kann. Dadurch kann der Vorteil erreicht werden, dass die erfindungsgemäße Batterie für jede beliebige Anwendung einsetzbar sein kann und jeweils die benötigte Energie liefern kann, da die Flexibilität der Anordnung von mehreren Batterien noch weiter erhöht wird. Durch die standardisierte Höhe können außerdem die Schnittstellen universell ausgebildet sein. Hierbei ist es denkbar, dass insbesondere mindestens eine Seitenwand eine standardisierte Schnittstelle umfassen kann. Die Seitenwand mit der Schnittstelle kann zudem als eine Positionierungshilfe agieren, um den Zusammenbau von mehreren Batterien zu erleichtern.
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Des Weiteren kann es im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass am Gehäuse mindestens ein Anschluss für Energie und/oder Daten und/oder Kühlmedium vorgesehen sein kann. Somit kann sichergestellt werden, dass das Gehäuse nicht nur die Batterie sicher aufnehmen und für den Transport stabilisieren, sondern auch den Zugriff zu den wichtigsten Anschlüssen, insbesondere elektrische Anschlüsse und/oder Anschlüsse zur Temperierung, auf eine einfache Weise bereitstellen kann.
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Zudem kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass die Seitenwand eine Aufnahme aufweisen kann, in welcher mindestens ein Anschluss für Energie und/oder Daten und/oder Kühlmedium einsetzbar sein kann. Dadurch kann vorteilhafterweise ermöglicht werden, dass jegliche Anschlüsse im Gehäuse vertieft in der Aufnahme angeordnet werden können und dass die Anordnung mehrerer Batterien platzsparend, Wand an Wand erfolgen kann. Ferner kann die Erfindung vorsehen, dass die Aufnahme als eine Positionierungshilfe bei Zusammenfügen mehrerer Batterien agieren kann. Noch weiter ist es von Vorteil, dass die Batterie über einer weiteren Batterie angeordnet werden kann, sodass die Aufnahme der Batterie über die Aufnahme der weiteren Batterie liegen kann, und sodass die Aufnahmen eine gemeinsame mechanische Führung bilden können, in welcher sämtliche Kabel aufgenommen und durchgeführt werden können. Somit kann nicht nur der Aufbau mehrerer Batterien in einem Modul bzw. in einem Batterie-System vereinfacht werden, sondern auch das Bedienen des Moduls und der Abgriff der Leistung und/oder Informationen vom Modul erleichtert werden kann.
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Im Rahmen der Erfindung kann es vorteilhaft sein, wenn das Gehäuse, insbesondere die Bodenfläche, mindestens einen Fuß, insbesondere vier Füße, aufweisen kann. Somit kann das Anbringen der Batterie, die Aufnahme durch einen Gabelstapler und das Zusammenfügen mehrerer Batterien erleichtert werden. Zudem kann es von Vorteil sein, dass durch die Füße zwischen der Lagerfläche und der Batterie bzw. zwischen den Batterien ein Polster, insbesondere ein Luftposter, geschaffen werden kann, was für den Wärmehaushalt der Batterien von Vorteil sein kann. Somit kann ein direkter Wärmeaustausch zwischen der Lagerfläche und der Batterie bzw. zwischen den Batterien vermieden werden. Auch kann somit die dazwischen befindliche Luft für eine effiziente Kühlung genutzt werden. Insbesondere im Startfall bei niedrigen Temperauren, wenn eine optimale Betriebstemperatur noch nicht erreicht ist, kann der Kontakt zum kalten Boden auf eine vorteilhafte Weise vermieden werden.
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Weiterhin kann es im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass das Gehäuse einen Deckel aufweisen kann. Dadurch kann vorteilhafterweise ein abgeschlossenes Gehäuse bereitgestellt werden, welches die Batterie vollumfänglich umschießt. Das Gehäuse kann dadurch die Batterie vor äußeren Einflüssen schützen sowie für den Transport und die Lagerung stabilisieren. Hierbei ist es denkbar, dass das Gehäuse und/oder der Deckel eine Dichtung aufweisen können, um das Eindringen von Feuchtigkeit ins Gehäuseinnere zur Batterie zu vermeiden. Weiterhin ist es denkbar, dass der Deckel abnehmbar bzw. wiederverschließbar ausgeführt werden kann, um einen Zugang zur Batterie beispielsweise in einem Wartungsfall zu ermöglichen.
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Ferner kann es im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass das Gehäuse, insbesondere der Deckel, mindestens ein Verbindungselement, insbesondere vier Verbindungselemente, aufweisen kann. Dadurch kann das Zusammenstellen, insbesondere Stapeln oder Aneinanderreihen, mehrerer Batterien deutlich verbessert werden. Insbesondere kann jedes Verbindungselement mit einem korrespondierenden Fuß zusammenwirken, um einen sicheren und festen Kontakt zwischen übereinanderliegenden Batterien zu ermöglichen. Auch kann ein Verbindungselement einer Batterie mit einem Verbindungselement einer weiteren Batterie zusammenwirken, um einen sicheren und festen Kontakt zwischen den nebeneinander angeordneten Batterien sicherzustellen.
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Des Weiteren kann es im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass das mindestens eine Verbindungselement, insbesondere jedes der vier Verbindungselemente, mit dem mindestens einen Fuß, insbesondere mit einem der vier Füße, und/oder mit mindestens einem weiteren Verbindungselement, insbesondere gleichzeitig, verbindbar sein kann. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die Batterien in einem Modul nicht nur übereinander, sondern auch nebeneinander zuverlässig befestigt werden können. Ferner kann dadurch ein standardisiertes Steck- bzw. Verbindungssystem realisiert werden, welches den Zusammenbau der Batterien in einem Modul erheblich erleichtern und vereinfachen kann.
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Erfindungsgemäß kann hierzu das mindestens eine Verbindungselement, insbesondere jedes der vier Verbindungselemente, und der mindestens eine Fuß, insbesondere jeder der vier Füße, komplementäre Verbindungsmittel aufweisen. Dabei ist es denkbar, dass die Verbindungsmittel für eine lösbare Verbindung sorgen können, um eine Zusammen- und Auseinanderbau eines modularen Batterie-Systems zu ermöglichen. Dabei können die komplementären Verbindungsmittel als komplementäre Klemm- und/oder Steck- und/oder Rastmittel ausgebildet sein. Ebenfalls ist es denkbar, dass die Verbindungsmittel als Bolzen- und/oder Schraubenelemente mit komplementären Aufnahmeöffnungen ausgeführt sein können.
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Ferner ist es im Rahmen der Erfindung ebenfalls denkbar, dass die Batterie, insbesondere das Gehäuse eine oder mehrere Öffnungen, insbesondere durchgehende Öffnungen, aufweisen kann, die für Belüftung und/oder Kühlung der Batterie dienen kann/können. Dabei ist es vorteilhaft, dass durch die Öffnungen einfache Umgebungsmedium (Luft) geleitet bzw. fließen kann, um die Batterie zu belüften und/oder zu kühlen. Vorteilhafterweise kann/können die eine oder mehrere Öffnungen derart angeordnet sein, dass beim Stapeln oder nebeneinanderstellen mehrerer Batterien die Öffnungen einander korrespondieren können, d. h in einander übergehen können, so dass mehrere Öffnungen eine durchgehende Öffnung bilden können, um ein Kühlmedium, bspw. Umgebungsluft effektiv zu leiten.
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Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele
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Die erfindungsgemäße Batterie und deren Weiterbildungen und deren Vorteile sowie deren Weiterbildungen werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:
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1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Batterie,
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2 eine schematische Darstellung zweier erfindungsgemäßen Batterien, die übereinander angeordnet sind, und
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3 eine schematische Darstellung eines modularen Batterie-Systems.
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Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1 bis 3 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Die 1 zeigt eine Batterie 10, beispielsweise eine Lithium-Ionen-Batterie. Die Batterie 10 weist dabei ein Gehäuse 11 auf, welches eine Bodenfläche 12, zwei gleiche schmale Seitenwände 13, zwei gleiche breite Seitenwände 13.1 und einen Deckel 18 aufweist. Erfindungsgemäß ist die Bodenfläche 12 mit Standardmaßen ausgeführt, die an die Größe einer Europalette angepasst sind, nämlich mit einer Länge L von 1200mm und einer Breite B von 800mm.
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Das Gehäuse 11 ist erfindungsgemäß modular, im Wesentlichen in Form eines Quaders ausgebildet. D. h., dass das Gehäuse 11 bestimmte, standardisierte Größen aufweist, die es ermöglichen, mehrere Batterien 10 übereinander und/oder nebeneinander zu platzieren, wie es nachfolgend in den 2 und 3 gezeigt ist. Hierzu ist das Gehäuse mit mehreren Verbindungselementen 18.1 und mehrere Füßen 12.1 versehen, um das Zusammenbauen mehrerer Batterien 10 in einem Modul zu erleichtern und zu vereinfachen.
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Das Gehäuse 11 weist außerdem in einer Aufnahme 17 an mindestens einer Seitenwand 13 einen Anschluss 15 auf, um beispielsweise über Kabel 16 Energie und/oder Daten und/oder Kühlmedium auszutauschen. In der 1 ist schematisch ein Kabel 16 gezeigt, welches erfindungsgemäß mehrere einzelne Kabel für jegliche Anschlüsse umfassen kann. Die Vertiefung im Gehäuse 11 durch die Aufnahme 17 ermöglicht es, mehrere Batterien platzsparend, Wand an Wand anzuordnen. Zudem kann die Aufnahme 17 als eine Positionierungshilfe beim Zusammenfügen mehrerer Batterien 10 agieren, wobei, wie es in den 2 und 3 gezeigt ist, die Aufnahme 17 über Aufnahme 17 positioniert wird, und die Aufnahmen 17 eine gemeinsame Führung bilden, in welcher sämtliche Kabel 16 geführt werden.
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Die Bodenfläche 12 ist erfindungsgemäß an jeder der vier Ecken mit jeweils einem Fuß 12.1 ausgebildet, wobei die vier Füße 12.1 mehrere Funktionen erfüllen: Aufstellen, Aufnehmen durch einen Gabelstapler und Befestigen der Batterien 10 miteinander. Unter der Bodenflächen 12 kann zudem ein Luftposter geschaffen werden, um einen direkten Kontakt der Batterie 10 und einer Lagerfläche oder einer anderen Batterie 10 zu vermeiden und um den Wärmehaushalt der Batterien 10 nicht zu beeinträchtigen. Die Füße 12.1 sind derart ausgeformt und derart beabstandet zu den Ecken der Bodenfläche 12 positioniert, das sie in die eckigen Verbindungselemente 18.1 gesteckt werden können, die bündig mit den Seitenwänden 13, 13.1 sich erstrecken. Weiterhin sind sowohl die Füße 12.1 als auch die Verbindungselemente 18.1 mit Verbindungsmitteln 12.2, 18.2 ausgeführt, die erfindungsgemäß unterschiedliche Arten an Verbindungen, beispielsweise form- und/oder kraftschlüssig, insbesondere lösbar, herstellen können. Die Verbindungsmittel 12.2, 18.2 sind in den 1 bis 3 lediglich schematisch durch kleine Öffnungen angezeigt, in die beispielsweise Bolzen, Stifte oder Schrauben eingeführt werden können.
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Gemäß der Erfindung können die Verbindungselemente 18.1 mit den korrespondierenden Füßen 12.1 zusammenwirken, um eine sichere Verbindung zwischen übereinanderliegenden Batterien 10 zu ermöglichen, wie es in der 2 dargestellt ist. Außerdem können die Verbindungselemente 18.1 auch untereinander zusammenwirken, um eine sichere Verbindung zwischen nebeneinander liegenden Batterien 10 herzustellen, wie es in der 3 dargestellt ist.
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Erfindungsgemäß können die Länge L und die Breite B der Bodenfläche 12 skalierbar an die Größe einer Europalette ausgebildet sein. Mit anderen Worten kann die Länge 1/M von der Länge einer Europalette, d. h. 1200mm/M, und die Breite B – 1/N von der Breite einer Europalette, d. h. 800mm/N betragen, wobei die M und N positive ganze Zahlen sind. Im Beispiel der 3 ist die Zahl M als 2 und die Zahl N als 2 ausgesucht, sodass vier Batterien 10 auf eine Europalette passen. Übereinander ist die Anzahl der Lagen im Prinzip uneingeschränkt, solange die Festigkeit des Gehäuses 10 es zulässt. Im Beispiel der 3 sind beispielhaft drei übereinander liegende Lagen von jeweils vier Batterien 10 gezeigt.
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Für unterschiedliche Arten von möglichen Anwendungen ist es selbstverständlich denkbar, die Maßen der Batterie 10 anders zu skalieren. Auch ist es hierzu denkbar, die Anzahl der Batterien 10 so auszuwählen, dass eine bestimmte erforderliche Leistung erzielt werden kann, die je nach der Anwendung variieren kann.
