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ANWENDUNGSGEBIET UND STAND DER TECHNIK
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Die Erfindung betrifft einen Lastkraftwagen, einen Anhänger für einen Lastkraftwagen und Auflieger für einen Lastkraftwagen mit einem Laderaum. Die Erfindung betrifft dabei insbesondere Maßnahmen, um den Laderaum eines solchen Fahrzeugs in vorteilhafter Art und Weise für den Transport von Batterieeinheiten als Nutzlast verwenden zu können.
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Im Automobilbau verlagert sich die Entwicklung von Kraftfahrzeugen derzeit in Richtung von elektrischen Kraftfahrzeugen. Vollelektrische oder hybridelektrische Kraftfahrzeuge werden üblicherweise mit einem Energiespeicher in Form einer Batterieeinheit ausgestattet, die in den Kraftfahrzeugen meist im Bereich des Unterbodens angeordnet sind.
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Insbesondere bei Batterieeinheiten für vollelektrische Fahrzeuge handelt es sich um sehr große und schwere Batterieeinheiten, die häufig eine Grundfläche von 2 bis 3 m2 aufweisen, mehrere Hundert Kilogramm bis fast zu einer Tonne wiegen und entsprechend schwer zu handhaben sind. Der Transport solcher Batterieeinheiten im Zulieferprozess vor der Fahrzeugmontage stellt sich aufgrund der Maße und Masse der Batterieeinheiten und der von solchen Batterieeinheiten aufgrund ihrer Bestandteile und ihrer elektrischen Ladung ausgehenden Gefahr als schwierig dar.
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Das Versagen einer Batterieeinheit kann mit Austreten von Gasen, mit Temperaturerhöhungen bis hin zu einem Brand oder gar dem Explodieren von Batterieeinheiten einhergehen.
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AUFGABE UND LÖSUNG
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Transportmöglichkeit für großvolumige Batterieeinheiten für Elektrofahrzeuge zu schaffen, die gegenüber der bisherigen Art des Transportes auf Ladeflächen von Lastkraftwagen oder deren Anhänger oder Auflieger sicherer ist und eine vergleichsweise einfache Handhabung und Überwachung der Batterieeinheiten gestattet.
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Hierfür werden erfindungsgemäß ein Lastkraftwagen, ein Anhänger für einen Lastkraftwagen und ein Auflieger für einen Lastkraftwagen vorgeschlagen, die wie nachfolgend erläutert mit einem neuartig gestalteten Laderaum ausgestattet sind.
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Der Laderaum verfügt über eine Mehrzahl von Aufnahmeeinheiten zur Aufnahme von Batterieeinheiten als Nutzlast. Diese mindestens zwei, vorzugsweise aber mindestens 6, insbesondere vorzugsweise mindestens 10 Aufnahmeeinheiten sind jeweils zur individuellen Überwachung vorgesehen. Hierfür ist mindestens ein Sensor zur Erfassung einer Zustandsgröße der darin aufgenommenen Batterieeinheit vorgesehen und/oder es ist mindestens eine Anschlussvorrichtungzum Anschluss an die Batterieeinheit und mindestens einen in die Batterieeinheit integrierten Sensor zur Erfassung einer Zustandsgröße der Batterieeinheit vorgesehen und/oder es ist mindestens eine Anschlussvorrichtung zum Anschließen an Polelemente der Batterieeinheit zum Zwecke der Spannungsüberwachung vorgesehen.
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Der Laderaum des Lastkraftwagens ist somit in die genannten Aufnahmeeinheiten segmentiert, die jeweils eine der großvolumigen Batterieeinheiten aufnehmen. Diese Batterieeinheiten werden bei der erfindungsgemäßen Gestaltung individuell mittels Sensoren oder Messgeräten überwacht. Dies kann unmittelbare Betriebsparameter der Batterieeinheit (Spannung, Innenwiderstand, Ladung) betreffen oder Umgebungsparameter wie Temperatur oder Magnetfelder sowie die Position der Batterieeinheit in der Aufnahmeeinheit. Sofern die genannten Sensoren oder Messeinrichtungen integraler Bestandteil der Batterieeinheit sind, wie es beispielsweise bei Temperatursensoren üblich ist, kann die Aufnahmeeinheit mit einer Anschlussmöglichkeit für solche integrierten Sensoren ausgestattet sein.
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Die Aufnahmeeinheiten können auf verschiedene Weist ausgestaltet sein. Im einfachsten Falle umfasst jede Aufnahmeeinheit einen fest in die Struktur des Laderaums integrierten Aufnahmebereich zur unmittelbaren Aufnahme der Batterieeinheit. Bei einer solchen Gestaltung handelt es vorzugsweise sich um eine Art Regalsystem, in das die Batterieeinheiten eingeschoben werden, um anschließend zur individuellen Auswertung mit einer Zentraleinheit verbunden zu werden.
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Vorzugsweise jedoch umfasst jede Aufnahmeeinheit einen entnehmbaren Aufnahmebehälter zur Aufnahme der Batterieeinheit. Dieser kann somit vor Verladen mit der Batterieeinheit befüllt werden und auf einer weitgehend üblichen Ladefläche des Lkw festgelegt werden oder insbesondere in einem Aufnahmebereich verstaut werden, der fest in die Struktur des Laderaums ist und zur Aufnahme des Aufnahmebehälters ausgebildet ist. Dieser Aufnahmebereich kann insbesondere als Aufnahmeraum gestaltet sein, in den der Aufnahmebehälter seitlich eingeschoben wird. Es sind bei bevorzugter Gestaltung also spezifisch auf den Laderaum angepasste Aufnahmebehälter vorgesehen , die jeweils zur Aufnahme weniger (< 3) und insbesondere nur einer Batterieeinheit vorgesehen sind.
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Diese Aufnahmebehälter können bei Vorbereitung des Transports mit der Batterieeinheit befüllt werden und es können weitere Vorbereitungsmaßnahmen erfolgen, bevor die Aufnahmebehälter im Laderaum verladen werden. Grundsätzlich ist es möglich, dass diese Aufnahmebehälter anschließend auf einer nicht individualisiert hierfür ausgebildeten Ladefläche verladen und dort konventionell befestigt werden. Von Vorteil ist jedoch, wenn die genannten Aufnahmebereiche, insbesondere in Form von Aufnahmeräumen, vorgesehen sind, die fest in die Struktur des Laderaums integriert sind und in vielfältiger Hinsicht angepasst sein können, um mit den Aufnahmebehältern in spezifischer Weise zusammenzuwirken. Hierzu gehören insbesondere die im Weiteren noch erläuterten elektrischen bzw. datentechnischen Verbindungen, Arretiermittel und Positioniermittel zur automatisierten Handhabung des Aufnahmebehälters im Aufnahmebereich und im Aufnahmebereich fest vorgesehene Sensorik zur Überwachung des Aufnahmebehälters mit der als Nutzlast eingefügten Batterieeinheit. Eine der Zustandsgrößen, deren Erfassung als vorteilhaft für die Analyse des Zustandes der Batterieeinheit angesehen wird, ist die Zusammensetzung der Luft in der Umgebung der Batterieeinheit. Bei einer Gestaltung der Aufnahmeeinheiten mit Aufnahmebehältern können diese einen gegenüber der Umgebung vollständig oder weitgehend isolierten Bereich schaffen, der sich für eine solche Luftanalyse eignet. Die vorzugsweise vorgesehen Aufnahmebereiche zur Aufnahme solcher Aufnahmebehälter müssen in diesem Falle daher keine gasdicht isolierten Teilbereiche zur Verfügung stellen, so dass die Aufnahmebereiche insbesondere durch eine gerüstartige Struktur im Laderaum gebildet werden können.
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Die Verwendung eines Aufnahmebehälters kann in verschiedener Hinsicht die Wirkung eines Adapters haben. So können für verschiedene Typen von Batterieeinheiten unterschiedliche Aufnahmebehälter vorgesehen sein, deren Außenmaße jedoch gleichermaßen zur Aufnahme in baugleichen Aufnahmebereichen vorgesehen sind. Es bedarf somit keiner strukturellen Anpassung des Laderaums in Hinblick auf seine Aufnahmebereiche, da unterschiedliche Batteriemaße durch die jeweils angepassten Aufnahmebehälter kompensiert werden. Bei Batterieeinheiten, die sich bezüglich ihrer Ausmaße nicht deutlich unterscheiden, kann auch die Verwendung identischer Aufnahmebehälter vorgesehen sein, die durch entnehmbare Einlegeteile an die Batterieeinheit anpassbar sind und die in im Weiteren noch erläuterter Weise zur flexiblen elektrischen oder datentechnischen Anbindung an verschiedene Batterieeinheiten ausgebildet sind.
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Um eine Störung zu erkennen, die sich durch die Abgabe von Gas aus dem Batteriegehäuse ergeben könnte, ist jede der Aufnahmeeinheiten vorzugsweise mit einem Gassensor zur Erfassung der Zustandsgröße der Zusammensetzung der Luft ausgestattet. Dieser Gassensor kann sich im Aufnahmebereich zur unmittelbaren Aufnahme der Batterieeinheit oder eines Ausnahmebehälters befinden und/oder im Aufnahmebehälter selbst befinden. Insbesondere kann es zweckmäßig sein, wenn der Gassensor in einem aus dem Aufnahmeraum herausführenden Luftkanal angeordnet ist.
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Ein solcher Gassensor ist in der Lage, die Zusammensetzung der Luft in Hinblick auf Gase zu untersuchen, deren Auftreten im Schadensfalle einer Batterie möglich ist. Welche Gase dies im Einzelnen sind, hängt primär von der chemischen Ausgestaltung der jeweiligen Batterieeinheiten ab. Insbesondere kann es zweckmäßig sein, hier einen oder mehrere Gassensoren zu verwenden, die in der Lage sind, die Konzentration von Wasserstoff, Fluorwasserstoffen, Schwefeldioxid, Kohlendioxid und Kohlenmonoxid zu erfassen.
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Sofern Aufnahmebehälter zur Aufnahme von Batterieeinheiten vorgesehen sind, kann der Gassensor innerhalb dieser Aufnahmebehälter angeordnet sein, so dass er individuell an den Typ der Batterieeinheit angepasst sein kann. Eine ebenfalls vorteilhafte Gestaltung ergibt sich, wenn der Gassensor extern zum Aufnahmebehälter vorgesehen ist, insbesondere in einem Abluftkanal, durch den Luft ausströmt.
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Jedem Aufnahmebereich kann weiterhin ein Sensor zur Erfassung des Vorhandenseins eines Aufnahmebehälters und/oder zur Erfassung der Position des Aufnahmebehälters zugeordnet sein. Ein solcher Sensor kann insbesondere dem Zweck dienen, während des Ladevorgangs zu ermitteln, ob der Aufnahmebehälter in seiner Sollposition angeordnet ist. Während des Transportes selbst kann mittels eines solchen Sensors geprüft werden, ob es zu einem Verrutschen der Nutzlast gekommen ist. Es sind verschiedene Ausgestaltungen eines solchen Sensors denkbar, wobei ein oder mehrere Rollenschalter oder Nockenschalter eine vergleichsweise einfache Gestaltung ermöglichen. Alternativ sind auch kapazitive Sensoren oder Induktionssensoren möglich.
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Obwohl grundsätzlich die Anordnung eines solchen Sensors jeweils im Aufnahmebereich und somit fest im Laderaum verbleibend vorgesehen sein kann und als vorteilhaft angesehen wird, ist es auch denkbar, den Sensor am Aufnahmebehälter vorzusehen. Dies kann insbesondere dann zweckmäßig sein, wenn der Aufnahmebehälter auch die im Weiteren noch erläuterte dezentrale Auswerteeinheit umfasst.
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Weiterhin kann jedem Aufnahmebereich oder jedem bei Nutzung in einem solchen Aufnahmebereich angeordneten Aufnahmebehälter ein Temperatursensor zugeordnet sein, der die Temperatur der Batterieeinheit misst. Vorzugsweise ist ein solcher Temperatursensor jedoch Teil der Batterieeinheit, die im Aufnahmebereich oder im Aufnahmebehälter transportiert wird. Ein in die Batterieeinheit integrierter oder extern zu dieser vorgesehener Temperatursensor wird vorzugsweise während des Transportes der Batterie zur Erkennung eines Schadensfalles genutzt, wie im Weiteren noch erläutert wird.
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Der Temperaturbereich, innerhalb dessen Batterieeinheiten transportiert werden dürfen, hängt vom Typ der Batterieeinheit ab. Üblicherweise wird es als ideal angesehen, wenn die Temperatur der Batterie in etwa 40°C beträgt.
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Vorzugsweise ist ein Belüftungssystem vorgesehen, mittels dessen Luft aus den Aufnahmeeinheiten herausgeleitet und/oder den Aufnahmeeinheiten zugeführt werden kann. Das Belüftungssystem kann grundsätzlich verschiedenen Zwecken einzeln oder gemeinsam dienen.
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Zunächst kann die Zufuhr von Luft in die Aufnahmeeinheiten, insbesondere in die Aufnahmebehälter selbst, zur Temperierung der Batterieeinheit genutzt werden, wobei je nach Anwendungszweck zusätzlich ein Kühlaggregat zur Kühlung der Luft erforderlich sein kann. Je nach Anwendungsfeld kann es jedoch auch ausreichen, die zu- und abgeführte Luftmenge durch eine Aufnahmeeinheit aktiv zu regeln, um auf die Temperatur Einfluss zu nehmen. Dies kann über einen Ventilator oder Drosselklappen erfolgen. Solche schaltbaren Drosselklappen können es darüber hinaus auch gestatten, individuell die Luftzufuhr oder Abfuhr einer Aufnahmeeinheit vollständig zu unterbrechen, was im Falle austretenden Gases zweckmäßig sein kann, um die Sauerstoffzufuhr zu einer möglicherweise schadhaften Batterieeinheit zu unterbinden.
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Zum anderen erlaubt es ein Belüftungssystem, die Luftzusammensetzung im Bereich der Batterieeinheit zentral zu untersuchen. Gasentwicklung in mehreren Aufnahmeeinheiten kann somit durch nur einen Sensor erfasst werden. Wie bereits erläutert wurde, kann ein Luftkanal dieses Belüftungssystems genutzt werden, um für jeden Aufnahmebereich individuell mittels eines Gassensors die Zusammensetzung der aus dem Aufnahmebereich ausströmenden Luft zu analysieren. Vorzugsweise verfügt das Belüftungssystem aber zusätzlich über den erwähnten zentralen Gassensor, mit dem die aus mindestens zwei Aufnahmeeinheiten herausgeleitete Luft gemeinsam analysiert werden kann. Durch einen zentralen und mehrere dezentrale Gassensoren wird diesbezüglich Redundanz oder zumindest ein Indikator zur Fehlererkennung geschaffen.
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Um auch den Ausfall der Luftabsaugung detektieren zu können, ist vorzugweise auch ein Strömungssensor vorgesehen, der innerhalb eines Luftkanals des Belüftungssystem angeordnet ist und so detektieren kann, ob und wie stark Luft hier hindurchströmt.
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Zur Anbindung der Aufnahmebehälter an das Belüftungssystem im Laderaum ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Belüftungssystem über einen ersten Belüftungsanschluss verfügt, der ortsfest zu einem Aufnahmebereich vorgesehen ist, und dass der Aufnahmebehälter zur Aufnahme im Aufnahmebereich über einen zweiten Belüftungsanschluss verfügt. Der erste und der zweite Belüftungsanschluss sind dabei derart am Aufnahmebereich einerseits und dem Aufnahmebehälter andererseits angeordnet, dass bei Anordnung des Aufnahmebehälters in einer Sollposition des Aufnahmebereichs der erste und der zweite Belüftungsanschluss kommunizierend miteinander verbunden sind.
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Die Belüftungsanschlüsse auf Seiten des Aufnahmebereichs einerseits und auf Seiten des Aufnahmebehälters andererseits gestatten es so, alleine durch das Verbringen des Aufnahmebehälters in seine Sollposition die kommunizierende Verbindung zwischen den laderaumfesten Leitungen des Belüftungssystems und dem Aufnahmebehälter zu schaffen. Vorzugsweise sind die Belüftungsanschlüsse durch elastische Teilkomponenten in begrenztem Maße gegen eine ungenaue Positionierung des Aufnahmebehälters fehlertolerant.
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Zur zentralen Auswertung von im Bereich der mehreren Aufnahmeeinheiten erhobenen Daten sind zwei Möglichkeiten vorgesehen, die auch in Kombination zweckmäßig sein können.
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Es kann eine zentrale Auswerteeinheit vorgesehen sein, die mit mindestens zwei Sensoren zur Erfassung jeweils einer Zustandsgröße mindestens zweier Batterieeinheiten in mindestens zwei Aufnahmeeinheiten unmittelbar galvanisch verbunden ist, die mit mindestens zwei Anschlussvorrichtungen zum Anschluss an mindestens zwei Batterieeinheiten in mindestens zwei Aufnahmeeinheiten unmittelbar galvanisch verbunden ist und/oder die mit mindestens zwei Anschlussvorrichtungen zum Anschließen an die Polelemente mindestens zweier Batterieeinheiten in mindestens Aufnahmeeinheiten unmittelbar galvanisch verbunden ist.
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Unter einer galvanischen Kopplung in diesem Sinne ist zu verstehen, dass die zentrale Auswerteeinheit, die zum dauerhaften Verbleib im Laderaum oder Fahrerhaus vorgesehen ist, unmittelbar mit den entweder an den Aufnahmebereichen oder in den Aufnahmebehältern vorgesehenen Sensoren verbunden ist bzw. mit den Polelementen der Batterieeinheiten unmittelbar verbunden ist. Hierdurch wird eine vergleichsweise einfache Gestaltung möglich, bei der die zentrale Auswerteeinheit unmittelbar Sensorwerte, insbesondere analoge Sensordaten, erfasst und/oder unmittelbar mit den Polelementen der Batterieeinheiten verbunden ist, so dass beispielsweise die Spannung durch die zentrale Auswerteeinheit selbst gemessen werden kann.
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Bei einer anderen Gestaltung ist vorgesehen , dass jeder der Aufnahmeeinheiten eine dezentrale Auswerteeinheit zugeordnet ist, die vorzugsweise in den Aufnahmebehälter integriert ist, und die mit dem mindestens einen Sensor zur Erfassung einer Zustandsgröße der Batterieeinheiten in dieser Aufnahmeeinheit verbunden ist und/oder die mit der Anschlussvorrichtung zum Anschluss an die Batterieeinheiten in dieser Aufnahmeeinheit verbunden ist und/oder die mit der Anschlussvorrichtung zum Anschließen an die Polelemente der Batterieeinheit in dieser Aufnahmeeinheiten verbunden ist.
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Bei einer solchen Gestaltung mit dezentralen Auswerteeinheiten, die den Aufnahmeeinheiten zugeordnet sind, findet eine zumindest teilweise Auswertung erfasster Daten oder Messwerte bereits im Bereich der Aufnahmeeinheit selbst statt. Hierdurch kann der Verkabelungsaufwand im Bereich des Laderaums verringert werden. Zudem kann vorgesehen werden, dass die dezentralen Auswerteeinheiten in die Aufnahmebehälter integriert sind, so dass sie für die Auswertung der Sensordaten spezifisch an den Typ der Batterieeinheit angepasster Sensoren konfiguriert sein können.
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Zusätzlich zu den dezentralen Auswerteeinheiten ist eine zentrale Auswerteeinheit vorgesehen, die über Leitungen oder über eine Funkstrecke mit mindestens zwei dezentralen Auswerteeinheiten verbunden ist und die zur Verarbeitung von Daten oder Spannungen dieser mindestens zwei dezentralen Auswerteeinheiten ausgebildet ist.
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Hierbei kommen grundsätzlich sowohl Sternverkabelungen in Frage, bei denen die zentrale Auswerteeinheit mit allen dezentralen Auswerteeinheiten direkt verbunden ist. Es kann aber auch zweckmäßig sein, hier ein Bussystem wie ein CAN-Bussystem zu verwendet, um den Verkabelungsaufwand zu reduzieren. Obwohl die Verbindung zwischen den dezentralen Auswerteeinheiten und der zentralen Auswerteeinheit vorzugsweise leitungsbasiert erfolgt, ist grundsätzlich auch eine Funkübertragung denkbar, beispielsweise über WLAN.
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Die Stromversorgung der dezentralen Auswerteeinheiten oder anderweitiger Verbraucher im Bereich der Aufnahmeeinheiten wie insbesondere Sensoren erfolgt vorzugsweise über ein Bordnetz des Lastkraftwagens. Grundsätzlich möglich ist es aber auch, die Batterien selbst als Energieversorgung für Verbraucher im Bereich der Aufnahmeeinheiten zu nutzen. Dies ist jedoch nur in Ausnahmefällen zweckmäßig, da die Spannung von üblicherweise etwa 400V an solchen Batterieeinheiten dann auch eine dezentrale Transformation erforderlich macht.
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Die zentrale Auswerteeinheit ist dafür ausgebildet, eingehende Daten von Sensoren der Aufnahmeeinheiten und/oder von mindestens einer Kamera im Aufnahmeraum und/oder gemessene Spannungen der Batterieeinheiten zu speichern und/oder über eine Schnittstelle, insbesondere eine Funkschnittstelle, an einen Empfänger in einem Führerhaus des Lastkraftwagens oder einer Zugmaschine zu senden.
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Durch die Speicherung können Daten für die spätere Auswertung des Transportes und zu Dokumentationszwecken gesichert werden. Die Weitergabe der Daten an einen Empfänger im Führerhaus kann insbesondere bei einer erfindungsgemäßen Gestaltung eines Laderaums auf einem Anhänger oder Auflieger zweckmäßig sein, da in solchen Fällen eine Anzeigeeinrichtung oder dergleichen im Führerhaus zweckmäßigerweise von der zentralen Auswerteeinheit am Auflieger oder Anhänger getrennt wird.
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Insbesondere bei der Realisierung eines erfindungsgemäßen Laderaums als Aufbau eines Lastkraftwagens kann es vorteilhaft sein, unmittelbar die zentrale Auswerteeinheit im Führerhaus vorzusehen und mit einer Anzeigeeinrichtung odgl. auszustatten und somit eine Trennung der zentralen Auswerteeinheit von einer Anzeigeeinrichtung zu Unterrichtung des Fahrers zu vermeiden.
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Die Daten können derart von der zentralen Auswerteeinheit ausgewertet werden, dass in Reaktion hierauf Aktoren des Belüftungssystems oder anderweitige Aktoren im Bereich der Aufnahmeeinheit gesteuert werden und/oder Signalgeber für den Fahrer aktiviert werden. Die zentrale Auswerteeinheit kann insbesondere auf Messwerte reagieren, die ein Indikator dafür sind, dass an einer Batterieeinheit ein Schadensfall eingetreten ist. So kann beispielsweise beim Ausgasen der Batterieeinheit das Belüftungssystem als Ganzes oder im Bereich der betroffenen Aufnahmeeinheit deaktiviert werden und dem Fahrer der Störfall angezeigt werden. Eine andere Art eines von der Auswerteeinheit gesteuerten Aktors kann beispielsweise das Ventil eines Löschsystems sein, welches bei einem detektierten Brand in der fraglichen Aufnahmeeinheit Löschschaum oder dergleichen einströmen lässt.
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Die zentrale Auswerteeinheit kann darüber hinaus auch genutzt werden, um einen nicht einwandfreien Beladevorgang zu erkennen. So kann exemplarisch in einem Falle, in dem der Aufnahmebehälter im Aufnahmebereich detektiert wird, jedoch keine Signale eines dem Aufnahmebehälter zugeordneten Sensors von der zentralen Auswerteeinheit empfangen werden, daraus rückgeschlossen werden, dass die Kontaktierung bzw. Verkabelung noch nicht in Ordnung ist. Dies kann dem Fahrer vor Beginn des Transports über einen Bildschirm oder dergleichen angezeigt werden.
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Von Vorteil ist es weiterhin, wenn die zentrale Auswerteeinheit einen möglichen Schadensfall an einer Batterieeinheit auf Basis empfangener Spannungswerte oder Sensordaten derart klassifiziert, dass der Fahrer eine konkrete Handlungsanweisung erhält. Je nach Schadensfall können verschiedene Maßnahmen geboten sein bis hin zum Abstellen des Lkws in einer Position, in der durch einen möglichen Brand oder eine mögliche Explosion keine Menschen gefährdet sind.
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Innerhalb des Aufnahmebehälters weist die Anschlussvorrichtung vorzugsweise zum Anschluss an die mindestens eine Batterieeinheit eine Steckerbuchse und/oder ein Kabel auf, und/oder zum Anschluss an die Polelemente der Batterieeinheit eine Steckerbuchse zum Anschluss eines Verbindungskabels auf.
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Die Anbindung der Batterieeinheit an den Aufnahmebehälter durch eine oder mehrere Kabelverbindungen gewährleistet ein einfaches Verstauen der Batterieeinheit im Aufnahmebehälter. Die Batterieeinheit kann zunächst eingelegt und anschließend angeschlossen werden. Eine auf Seiten des Aufnahmebehälters vorgesehene Steckerbuchse ermöglicht es, in Abhängigkeit des Typs der Batterieeinheit verschiedene Kabel verwenden zu können. Auch hierdurch kann der Aufnahmebehälter für unterschiedliche Batterieeinheiten angepasst werden.
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Zur Übertragung von Daten und/oder elektrischen Spannungen vom Aufnahmebehälter zur dezentralen oder zentralen Auswerteeinheit ist vorzugsweise im Aufnahmebereich eine Anschlussvorrichtung zum Anschluss an den Aufnahmebehälter vorgesehen, wobei die Anschlussvorrichtung ein Kabel zum Anschluss an den Aufnahmebehälter aufweist oder auf Seite des Aufnahmebehälters und auf Seite des Aufnahmebereichs korrespondierend angeordnete Kontaktflächen aufweist, die bei Anordnung des Aufnahmebehälters in einer Sollposition des Aufnahmebereichs galvanisch miteinander gekoppelt sind.
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Dabei wird die Gestaltung mit Kontaktflächen als besonders vorteilhaft angesehen. Ähnlich der oben bereits beschriebenen Belüftungsanschlüsse kann erreicht werden, dass allein das Verbringen des Aufnahmebehälters in seine Sollposition zur galvanischen Kontaktierung führt. Um dennoch eine gewisse Lagetoleranz zuzulassen, werden vorzugsweise vergleichsweise große Kontaktflächen von jeweils insbesondere vorzugsweise mindestens 1 cm2 vorgesehen. Weiterhin sind vorzugsweise die Kontaktflächen auf mindestens einer Seite fehlerbelastet auslenkbar.
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Vorzugsweise ist zur gemeinsamen Überwachung mindestens zweier Aufnahmeeinheiten im Laderaum eine Kamera vorgesehen, insbesondere eine Wärmebildkamera. Durch eine Wärmebildkamera ist eine weitere Möglichkeit gegeben, einen Schadensfall an einer Batterieeinheit zu ermitteln. Eine solche Wärmebildkamera kann individuell für jede Batterieeinheit vorgesehen sein. Üblicherweise reicht jedoch die Verwendung einer oder weniger Wärmebildkameras zur Überwachung aller Aufnahmeeinheiten.
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Der Aufnahmebehälter, der die Batterieeinheit aufnimmt und der vorzugsweise zur Aufnahme in einem hierfür vorgesehen Aufnahmebereich des Laderaums vorgesehen ist, verfügt vorzugsweise über Wandungen aus einem zellulosebasierten Material (Papier, Pappe) oder aus Metall oder leitfähigem Kunststoff, um die Massekontaktierung der Batterieeinheit mit dem Masseleiter des Lastkraftwagens zu gewährleisten. Die Wandungen sind vorzugsweise aus feuerhemmenden Material hergestellt, wobei insbesondere Hohlkammerwandungen aus schwer entflammbaren Material von Vorteil sind. Zur passiven oder aktiven Kühlung können an der Außenseite passive Kühlelemente in Form von Kühlrippen einschließlich anderweitiger oberflächenvergrößernder Kühlstrukturen und aktive Kühlelemente, insbesondere Ventilatoren oder Peltierelemente, vorgesehen sein.
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Der Aufnahmebehälter weist vorzugsweise einen schalenartigen Grundkörper und einen Deckel auf. Bis auf ggf. vorhandene Belüftungsanschlüsse ist der Aufnahmebehälter vorzugsweise flüssigkeitsdicht verschließbar, so dass aus den Batterien im Schadensfalle austretende Flüssigkeit nicht in den Laderaum austreten kann.
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Um den Aufnahmebehälter an Batterieeinheiten unterschiedlicher Bauart anpassen zu können, können die oben schon genannten Maßnahmen in Hinblick auf das Anschließen der Batterien an den Aufnahmebehälter vorgesehen sein. Austauschbare Kabel gestatten das Anschließen an Polelemente oder Sensoranschlüsse verschiedener Typen von Batterieeinheiten. Aufgrund der unterschiedlichen Außenmaße der Batterieeinheiten kann es zusätzlich von Vorteil sein, wenn im Aufnahmebehälter entnehmbare Einlegeteile, insbesondere aus Kunststoff, vorgesehen sind, mittels derer auch Batterieeinheiten, die den Innenraum des Aufnahmebehälter nicht vollständig ausfüllen, im Innenraum sicher fixierbar sind.
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Die erfindungsgemäße Gestaltung ist insbesondere für großvolumige Batterieeinheiten vorgesehen, die in Kraftfahrzeugen, insbesondere Personenkraftwagen, im Bereich des Unterbodens verbaut werden. Diese Batterieeinheiten weisen üblicherweise mindestens Maße von 150 cm × 100 cm × 20 cm auf, so dass der Innenraum des Aufnahmebehälters oder im Falle des Transportes ohne Aufnahmebehälter der Innenraum der Aufnahmebereichs vorzugsweise mindestens diese Maße aufweist. Um auch größere Batterieeinheiten für große Limousinen und Geländewagen transportieren zu können, ist der entsprechende Innenraum des Aufnahmeraums oder des Aufnahmebehälters vorzugsweise mindestens mit Maßen von 200 cm × 130 cm × 30 cm ausgebildet.
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Die Aufnahmeeinheiten, insbesondere die Aufnahmebereiche zur Aufnahme von jeweils einem Aufnahmebehälter, sind im Laderaum vorzugsweise in einer in Fahrzeuglängsrichtung des Lastkraftwagens ausgerichteten Reihe von Aufnahmeeinheiten angeordnet. Insbesondere wird es als vorteilhaft angesehen, wenn sechs oder sieben solche Aufnahmeeinheiten hintereinander angeordnet sind. Bei ausreichender Zuladungsmöglichkeit können zwei oder drei solche Reihen übereinander vorgesehen sein. Grundsätzlich können auch mehr als drei solche Ebenen vorgesehen sein. Aufgrund der Masse der Batterieeinheiten von mehreren Hundert Kilogramm werden derzeit jedoch maximal drei Ebenen bevorzugt.
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Aufgrund der Anordnung der Aufnahmeeinheiten hintereinander und insbesondere in mehreren Ebenen wird ein Beladen und Entladen des Laderaums von der Seite als sinnvoll angesehen. Die Aufnahmebereiche verfügen daher vorzugsweise über bezogen auf den Laderaum seitliche Einschuböffnungen, die für ein Einschieben der Aufnahmebehälter oder der Batterieeinheiten in Fahrzeugquerrichtung ausgebildet sind. Um die Seite des Aufbaus öffnen zu können, ist der Laderaum seitlich vorzugweise durch mindestens eine Schiebetür hindurch zugänglich.
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Um während des Transportes zu gewährleisten, dass die Aufnahmebehälter in ihrer Position verbleiben und nicht durch Erschütterungen verlagert werden, ist es von Vorteil, wenn der Laderaum über ein Arretiersystem verfügt, welches aktivierbar ist, um hierdurch einen Aufnahmebehälter in seinem Aufnahmebereich festzulegen.
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Das Arretiersystem kann insbesondere mindestens ein im Aufnahmebereich geführt bewegliches Druckglied aufweisen, mittels dessen der Aufnahmebehälter gegen mindestens eine Gegenfläche gepresst werden kann.
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Eine solche Ausgestaltung eines Arretiersystems ist vergleichsweise einfach zu realisieren. Bei den Druckgliedern kann es sich insbesondere um schwenkbewegliche Druckglieder handeln, die im Bereich einer Wandung des Aufnahmebereichs angeordnet sind und von dort zum Zwecke der Kraftbeaufschlagung ausgeschwenkt werden können. Statt einer solchen Festlegung über ein Druckglied können aber auch ausfahrbare Haltebolzen oder dergleichen vorgesehen sein, um eine formschlüssige Festlegung desAufnahmebehälters zu ermöglichen.
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Um eine hohe Positioniergenauigkeit zu erzielen, ist es von Vorteil, wenn das Arretiersystem als Arretier- und Positioniersystem ausgebildet ist, welches aktivierbar ist, um hierdurch des Aufnahmebehälter in eine Sollposition zu bewegen und dort festzulegen.
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Ein solches Arretier- und Positioniersystem kann das Beladen des Laderaums sehr erleichtern, da die Aufnahmebehälter mittels eines Staplers nur ungefähr an die richtige Position auf dem Aufnahmebereich verbracht werden müssen, um dann durch das fest im Aufnahmebereich vorgesehene System in ihre Sollposition verlagert zu werden.
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Von besonderem Vorteil ist es, wenn Leitschrägen oder dergleichen im Aufnahmebereich vorgesehen sind, so dass der Aufnahmebehälter durch ein Druckglied wie eine Schubnocke präzise in seine Sollposition gedrückt werden kann.
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Von besonderem Vorteil ist es, wenn das Arretiersystem als gemeinsames Arretiersystem für mindestens zwei Aufnahmebehälter in mindestens zwei Aufnahmebereichen vorgesehen ist, wobei hierfür insbesondere Druckglieder an den mindestens zwei Aufnahmebereichen über pneumatisch gekoppelte Aktoren betätigt werden oder über eine mechanische Kopplung verbunden sind, so dass sie durch einen gemeinsamen Aktor, insbesondere einen pneumatischen Aktor, gemeinsam verlagerbar sind.
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Von der Erfindung umfasst ist auch ein Aufnahmebehälter für einen Laderaum oben beschriebener Art. Dieser Aufnahmebehälter kann dabei mit den oben beschriebenen Merkmalen ausgebildet sein, insbesondere in Hinblick auf technische Maßnahmen das Zusammenwirken mit dem zugeordneten Aufnahmebereich betreffend.
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Figurenliste
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Weitere Vorteile und Aspekte der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung, das nachfolgend anhand der Figuren erläutert ist.
- 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Lastkraftwagen mit erfindungsgemäßen Auflieger in einer schematischen Ansicht.
- 2 zeigt drei übereinander angeordnete Aufnahmebereiche im Laderaum des Aufliegers.
- 3 und 4 zeigen eine Kraftfahrzeug-Batterieeinheit sowie einen Aufnahmebehälter zur Aufnahme der Batterieeinheit und zur Anordnung in einem der in 2 gezeigten Aufnahmeräume.
- 5 und 6 zeigen das Einsetzen der Batterieeinheit in den Aufnahmebehälter.
- 7 und 8 zeigen die Arretierung des Aufnahmebehälters im Aufnahmeraum.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DES AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
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1 zeigt einen erfindungsgemäßen Lastkraftwagen 10. Dieser verfügt über eine Zugmaschine 12 und einen Auflieger 14. Der Auflieger 14 ist für den Transport von Batterieeinheiten ausgebildet, die im Bereich des Unterbodens eines Elektroautos einzubauen sind. Diese Batterieeinheiten haben in etwa die Maße von 200 cm × 150 cm × 20 cm.
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Der Auflieger 14 ist zum Transport von insgesamt 18 solchen Batterieeinheiten ausgebildet. Für jede Batterieeinheit verfügt der Auflieger 14 über eine Aufnahmeeinheit 20. Diese Aufnahmeeinheiten 20 weisen jeweils einen als Aufnahmeraum 22 ausgestalteten Aufnahmebereich 22 sowie einen bestimmungsgemäß hierin einzusetzenden Aufnahmebehälter 30 auf. Die insgesamt 18 Aufnahmeräume 22 sind derart angeordnet, dass jeweils drei Aufnahmeräume 22 übereinander angeordnet sind und jeweils sechs Aufnahmeräume 22 in Fahrzeuglängsrichtung hintereinander. Die Aufnahmeräume 22 sind jeweils an einer Seite mit einer Zugangsöffnung 22A versehen, durch die die Aufnahmebehälter 30 eingesetzt werden können. Die Zugangsöffnungen 22A weisen beim Lastkraftwagen 10 der 1 zur linken Fahrzeugseite hin und sind dort über zwei Schiebetore 18 verschließbar.
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Die Aufnahmeräume 22 sind an ein zentrales Belüftungssystem 40 angeschlossen. Aus jedem Aufnahmeraum 22 führt ein Luftkanal 42 zu einem Vertikalkanal 44. Die insgesamt sechs Vertikalkanäle 44 sind stromabwärts mit einem Zentralkanal 46 verbunden, der an ein Ventilationssystem 48 angeschlossen ist.
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Weiterhin sind die Aufnahmeeinheiten in im Weiteren noch erläuterter Weise mit einer zentralen Auswerteeinheit 68 verbunden, wobei hierfür Leitungen 62 von der zentralen Auswerteeinheit 68 zu den verschiedenen Aufnahmeeinheiten 20 führen. Ebenfalls mit der zentralen Auswerteeinheit 68 verbunden sind Wärmebildkameras 63 zur Erkennung von Wärmequellen und eine Sensoreinrichtung 64 im Zentralkanal 46 des Belüftungssystems 40 zur Analyse der hindurchströmenden Luft und/oder zum Prüfen des Betriebszustandes des Belüftungssystems 40. Bei der zentralen Auswerteeinheit 68 handelt es sich um einen Zentralcomputer, der eingehende Daten analysiert und auf Basis derer Maßnahmen in Hinblick auf die Weitergabe an den Fahrzeugführer oder auf automatisch ausgelöste Maßnahmen im Bereich der Aufnahmeeinheiten 20 trifft.
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Die durch die zentrale Auswerteeinheit 68 erfassten Daten der Aufnahmeeinheiten 20 und der weiteren Sensoren 63, 65 sowie ggf. hieraus abgeleitete Daten werden bestimmungsgemäß über eine Kabelschnittstelle oder eine Funkschnittstelle an einen Empfänger 69 im Fahrerhaus weitergeleitet, so dass der Fahrer des Lastkraftwagens 10 die entsprechenden Daten ablesen kann und gegebenenfalls angemessen reagieren kann.
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2 zeigt drei Aufnahmeräume 22, die entsprechend der Darstellung der 1 übereinander angeordnet sind. Die Perspektive entspricht dabei jener der 1. Die Aufnahmeräume 22 sind jeweils zur Aufnahme eines Aufnahmebehälters 30 ausgebildet, der in 3 dargestellt ist, und auf den im Weiteren Bezug genommen wird.
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An der der Zugangsöffnung 22A gegenüberliegenden Stirnseite des Aufnahmeraums 22 ist der schon genannte Luftkanal 42 vorgesehen, der über einen Belüftungsanschluss 23 in den Aufnahmeraum mündet. In diesem Luftkanal 42 ist ein Gassensor 25D angeordnet ist. Weitere Sensoren 25A bis 25C, beispielsweise ein Temperatursensor, ein Rauchdetektor oder ein weiterer Gassensor, können ebenfalls an dieser Stirnseite oder einer anderen Wandung des Aufnahmeraums 22 angeordnet sein. Neben dem Belüftungsanschluss 23 sind an der genannten Stirnseite Kontaktflächen 24 vorgesehen.
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Korrespondierend zum Belüftungsanschluss 23 und den Kontaktflächen 24 sind am Aufnahmebehälter 30 ebenfalls Kontaktflächen 33 zur Übermittlung elektrischer Signale sowie ein Belüftungsanschluss 34B eines Entlüftungskanals vorgesehen. Wenn der Aufnahmebehälter 30 bestimmungsgemäß in den Aufnahmebereich eingeschoben wird, so gelangen diese jeweils in Kontakt mit den korrespondierenden Elementen im Aufnahmeraum 22, so dass eine kommunizierende Verbindung zwischen dem Entlüftungskanal und dem Luftkanal und eine galvanische Kopplung zwischen den Kontaktflächen 24, 33 geschaffen wird.
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Zum Zwecke der richtigen Positionierung und der Erfassbarkeit der Positionierung ist an der Stirnseite eine Einführhilfe für Füße 31A des Aufnahmebehälters und Sensoren 25E zur Erfassung der korrekten Positionierung vorgesehen. Um den Aufnahmebehälter 30 mit geringem Aufwand in seine Sollposition bringen zu können und dort fixieren zu können, sind Druckglieder 28A, 28B an der Oberseite bzw. Unterseite des Aufnahmeraums 22 vorgesehen, die in im Weiteren noch erläuterter Weise gemeinsam verlagert werden können. Sie sind hierfür über eine Druckstrebe 28C gekoppelt.
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Der bereits erwähnte Aufnahmebehälter 30, der in 3 dargestellt ist, dient der Aufnahme einer Batterieeinheit 70. Er besteht zu diesem Zweck aus einem schalenartigen Unterteil 31 mit Füßen 31B, die ein Anheben mittels eines Staplers gestatten, und einem Deckel 32. Details zum inneren Aufbau ergeben sich aus 5.
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Die aufzunehmende Batterieeinheit 70 ist in 4 dargestellt. Es handelt sich um einen Verbund aus einer Vielzahl von Einzelzellen, die in nicht näher dargestellter Art und Weise miteinander verschaltet sind. In die Batterieeinheit 70 integriert sind Temperatursensoren 74, die über einen Anschluss 78 abgefragt werden können. Weiterhin weist die Batterieeinheit zwei Polelemente 79 auf, über die im Betrieb die Leistungsabgabe erfolgt.
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Die 5 und 6 verdeutlichen die Innengestaltung des Aufnahmebehälters 30 sowie die Aufnahme der Batterieeinheit 70 im Innenraum 35 des Aufnahmebehälters 30. In 5 ist ersichtlich, dass der Aufnahmebehälter 30 auch über innen liegende Sensoren 37A, 37B verfügen kann. Weiterhin verfügt der Aufnahmebehälter 30 über Kabelleitungen 39 zum Anschluss an die Polelemente 79 der Batterieeinheit sowie ein Anschlusskabel 38 zum Verbinden mit der batterieeinheitsseitigen Steckerbuchse 78. In nicht näher dargestellter Weise können die Kabel 38, 39 mittels lösbarer Steckverbinder mit dem Aufnahmebehälter 30 verbunden sein, so dass sie gegen andere Kabel ausgetauscht werden können, wenn ein anderer Typ von Batterieeinheiten verstaut werden soll. Ebenfalls zur Anpassung des Aufnahmebehälters an die konkreten Maße der Batterieeinheit 70 sind entnehmbare Einlegeteile 76 vorgesehen, welche dafür sorgen, dass die Batterieeinheit 70 weitgehend spielfrei im Innenraum 35 verstaut werden kann.
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Auf der dem Auslasskanal gegenüberliegenden Stirnseite des Aufnahmebehälters 30 ist ein Einlasskanal 34A vorgesehen, der vorliegend mittels eines Filters verschlossen ist, um das Eindringen von Verunreinigungen zu verhindern.
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Die mittels der Sensoren 37A, 37B erfassten Sensordaten sowie die mittels der batterieseitigen Sensoren 74 über das Kabel 38 erfassten Sensordaten und die an den Polelementen 79 anliegende Spannung können von einer in den Aufnahmebehälter 30 integrierten dezentralen Auswerteeinheit 36 ausgewertet werden und in bereits ausgewerteter und insbesondere digitaler Form über die Kontaktflächen 33 an die zentrale Auswerteeinheit 68 und den Empfänger 69 im Fahrerhaus weitergegeben werden. Alternativ kann die dezentrale Auswerteeinheit auch in den Aufnahmeraum integriert sein und somit eine technisch einfachere Form des Aufnahmebehälters gestatten.
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Weiterhin ist es möglich, auf eine solche dezentrale Auswerteeinheit zu verzichten und die über die Sensoren oder an den Polelementen erfassten Daten unmittelbar zur Auswertung an die zentrale Auswerteeinheit 68 weiterzugeben.
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Die 7 und 8 verdeutlichen die Funktionsweise des Positionier- und Arretiersystems, dessen wichtigste Elemente die schwenkbaren Druckglieder 28A, 28B sind. Die 7 und 8 verdeutlichen den Beladungsvorgang.
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7 zeigt einen Zustand, nachdem die Aufnahmebehälter 30 mittels eines Staplers in die Aufnahmeräume 22 eingeführt worden sind. Die Aufnahmebehälter 30 sind jeweils noch nicht in der Sollposition angeordnet, in der die Kontaktflächen 33, 24 einander berühren und die Belüftungsanschlüsse 34B, 23 eine kommunizierende Verbindung bilden. Zudem sind die Aufnahmebehälter 30 jeweils in unterschiedlicher Position im Aufnahmeraum 22 angeordnet.
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Ausgehend von dieser Situation der 7 wird das Positionier- und Arretiersystem aktiviert und hierdurch ein Pneumatikkolben 80 ausgefahren, der über eine Kopplungsstange 81 mechanisch mit den Druckgliedern 28A, 28B gekoppelt ist. Wie sich anhand der 8 ersehen lässt, bewirken die Druckglieder 28B, dass die Aufnahmebehälter 30 bezogen auf die Perspektive der 8 nach links verschoben werden. Durch die in 2 dargestellten Einführhilfen 27 wird dabei gewährleistet, dass sie auch in Querrichtung ihre Sollposition erreichen. Die aufgrund mechanischer Kopplung gleichzeitig nach unten schwenkenden Druckglieder 28A sorgen in dieser Position für eine Fixierung, so dass in dem während des Transportes verbleibenden Zustand der 8 eine insgesamt sichere Lagefixierung der Aufnahmebehälter 30 gegeben ist.
