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TECHNISCHES GEBIET
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Das Gebiet, auf das sich die Offenbarung im Allgemeinen bezieht, beinhaltet Elektrofahrräder, und beinhaltet insbesondere, Elektrofahrräder mit batteriebetriebenen Antriebssystemen.
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HINTERGRUND
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Ein Elektrofahrrad kann unterschiedliche Radanordnungen haben und einen On-Board-Elektromotor besitzen, der für den Antrieb des Fahrrads verwendet wird.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ILLUSTRATIVEN VARIATIONEN
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Eine Anzahl an veranschaulichenden Variationen kann ein Produkt beinhalten, das ein Batteriepack beinhalten kann. Ein Gehäuse kann das Batteriepack aufnehmen. Das Gehäuse kann einen Kunststoff umfassen, der eine erste Wärmeleitfähigkeit aufweist. Das Gehäuse kann ein Additiv enthalten, das elektrisch isolierend ist und das eine zweite Wärmeleitfähigkeit aufweist, die größer als die erste Wärmeleitfähigkeit ist.
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Eine Anzahl zusätzlicher veranschaulichender Variationen kann ein Produkt beinhalten, das ein Batteriepack beinhalten kann, welches mindestens eine Batteriezelle enthalten kann. Ein Gehäuse kann das Batteriepack aufnehmen und kann einen wärmeleitenden Bestandteil und ein thermoplastisches Harz beinhalten. Das Gehäuse kann so konstruiert und angeordnet sein, dass es Wärme leitet und gegen die Stromleitung isoliert.
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Eine Anzahl an anderen veranschaulichenden Variationen kann ein Verfahren beinhalten, das das Bereitstellen einer Anzahl an Batteriezellen beinhalten kann. Ein Gehäuse kann aus einem Material gebildet sein, das ein thermoplastisches Harz und eine Keramik umfassen kann. Die Batteriezellen können in das Gehäuse angeordnet werden. Eine Trägerstruktur kann vorgesehen sein und kann mechanisch und thermisch mit dem Gehäuse gekoppelt sein.
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Andere veranschaulichende Variationen innerhalb des Umfangs der Erfindung werden aus der hierin bereitgestellten ausführlichen Beschreibung offensichtlich werden. Es sollte verstanden werden, dass die ausführliche Beschreibung und die spezifischen Beispiele, obwohl sie Variationen innerhalb des Umfangs der Erfindung offenbaren, nur für Veranschaulichungszwecke bestimmt sind und nicht zur Begrenzung des Umfangs der Erfindung gedacht sind.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Ausgewählte Beispiele von Variationen innerhalb des Umfangs der Erfindung werden vollständiger aus der ausführlichen Beschreibung und den zugehörigen Zeichnungen verstanden, worin:
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1 ein Elektrofahrrad gemäß einer Reihe von Variationen darstellt.
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2 zeigt ein Batteriepack in perspektivischer Ansicht gemäß einer Anzahl an Variationen.
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3 zeigt ein Batteriepack, welches das Batteriepack aus 2 sein kann und teilweise in ein Gehäuse in einer perspektivischen Ansicht gemäß einer Anzahl an Variationen gezeigt ist.
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4 ist eine schematische, fragmentarische Querschnittsdarstellung eines Teils des Batteriepacks und des Gehäuses von 3.
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5 zeigt einen Teil eines Elektrofahrrads in einer fragmentarischen perspektivischen Ansicht gemäß einer Anzahl an Variationen.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON VERANSCHAULICHENDEN VARIATIONEN
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Die folgende Beschreibung der Variationen ist lediglich veranschaulichend in ihrer Art und ist in keiner Weise dazu gedacht, den Umfang der Erfindung, ihre Anwendung oder Verwendungen einzuschränken.
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1 veranschaulicht eine Reihe von Variationen für ein Elektrofahrrad 40. In einer beliebigen Anzahl an Variationen kann das Elektrofahrrad 40 einen Rahmen 42 beinhalten, welcher ein Hauptrohr 44 beinhalten kann, das mit einem Sitzrohr 46 verbunden ist. Das Hauptrohr 44 kann ein Drehgelenk 41 zum Zusammenfalten des Rahmens 42 beinhalten, sodass das Elektrofahrrad 40 leichter transportiert und gelagert werden kann. Vom Hauptrohr 44 kann sich ein Lenkrohr 45 erstrecken. Der Gabelschaft 45 kann operativ mit einer Vorderradgabel 56 verbunden sein, welche mit einem Vorderrad 54 verbunden sein kann. Eine Lenkstange 48 kann am Gabelschaft 45 angebracht sein und diese kann zum Bestimmen der Richtung des Vorderrades 54 mithilfe der Vorderradgabel 56 verwendet werden. An der Lenkstange 48 können Steuerhebel 50 angebracht sein, die so konstruiert und angeordnet sind, dass sie mit einem oder mehreren Eingangs- oder Steuergeräten und/oder einem Motor kommunizieren. Die eine oder die mehreren elektronischen Steuervorrichtungen können elektronische Verarbeitungskomponenten beinhalten, um Eingangssignale zu empfangen und Signale zu senden, um verschiedene Komponenten des Elektrofahrrads 40 zu steuern, die das Senden von Ausgangssignalen beinhalten können, um den Betrieb eines Elektromotors zu steuern, der einer Leistungseinheit 60 zugeordnet sein kann. In einer Reihe von Variationen kann das mindestens eine Steuergerät einen Speicher, einen Prozessor sowie Software und/oder Hardware zum Verarbeiten von Eingangssignalen und zum Generieren von Ausgangssignalen enthalten, und es kann Formeln, Nachschlagetabellen oder andere Mittel zum Vergleichen und Verarbeiten von Daten enthalten. Die eine oder die mehreren elektronischen Steuervorrichtungen können mit einer Schaltungsplatine 124 (in 2 gezeigt) verbunden sein und können in einem Gehäuse 150 (gezeigt in 3) zusammen mit einem Batteriepack 122 (ebenfalls in 2 gezeigt) vorgesehen sein, und kann Leistungselektronik einschließlich eines Wechselrichters beinhalten, der den Gleichstrom von der Batterie auf Wechselstrom umwandelt.
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Das Elektrofahrrad 40 kann auch ein Antriebssystem 55 beinhalten, das die Antriebseinheit 60 beinhaltet. Das Antriebssystem 55 kann zudem eine Kurbelgarnitur 62 beinhalten, welche eine Kurbelwelle 64 beinhalten kann, die mit einer ersten Pedalbaugruppe 66 und einer zweiten Pedalbaugruppe 70 verbunden sein kann. Die erste Pedalbaugruppe 66 kann ein erstes Fußpedal 68 beinhalten, und die zweite Pedalbaugruppe 70 kann ein zweites Fußpedal 72 beinhalten. Ein verknüpftes Element 71, das ein Kettenrad oder eine Riemenscheibe oder eine andere Vorrichtung zum Verbinden mit dem Antriebsrad 82 sein kann, kann mit der Kurbelwelle 64 betrieben werden, um ein Verbindungselement 76 anzutreiben. Das Verbindungselement 76 kann eine Kette oder ein Riemen oder eine andere Verbindung sein, die zum Eingreifen des verbundenen Elements 71 geeignet ist und mit einem hinteren Verbindungselement 78, das mit einer Nabe 80 des Antriebsrads 82 in Wirkverbindung steht, betriebsmäßig verbunden sein kann. Das Antriebsrad 82 kann ein Straßenrad sein, welches die Oberfläche berührt, auf der das Fahrrad 40 arbeitet. Das Verbindungselement 78 kann ein Kettenrad oder eine Riemenscheibe oder eine andere geeignete Vorrichtung sein, die zum Eingriff mit dem Verbindungselement 76 geeignet ist.
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Das Elektrofahrrad 40 kann so konstruiert und angeordnet sein, es einem Fahrer zu ermöglichen, eine erste und eine zweite Pedalanordnung 66, 70 zu drehen, um das Elektrofahrrad 40 anzutreiben. Ein Fahrer kann ein Pedalkraft-basiertes Antriebssystem mit den ersten und zweiten Pedalanordnungen 66, 70 verwenden, sodass ein Fahrer Eingabebefehle durch Anwenden einer Kraft auf ein erstes Fußpedal 68, das an der ersten Pedalanordnung 66 angebracht ist, oder ein zweites Fußpedal 72, das an der zweiten Pedalanordnung 70 im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn angebracht ist, um den Antrieb des Elektrofahrrads 40 zu befehlen. Das Elektrofahrrad 40 kann ein Fahrrad, Dreirad oder ein vierrädriges Elektrofahrrad, bei dem die Kurbelanordnung 62 so konstruiert und angeordnet ist, dass sie es einem Fahrer ermöglicht, eine Eingabe unter Verwendung der ersten Pedalanordnung 66 und der zweiten Pedalanordnung 70 vorzusehen.
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Die Antriebseinheit 60 kann einen Elektromotor-Generator beinhalten, der durch eine Batterie oder eine beliebige Anzahl an Batterien oder Batterieanordnungen versorgt werden kann, die unter Bezugnahme auf 2 Batteriezellen 101–120 beinhalten, die jeweils ein Teil des Batteriesatzes sein können, der als Batteriepack 122 bezeichnet wird. Das Batteriepack 122 kann in einem rechteckigen Stapel oder einer anderen Anordnung angeordnet sein, um die Raumbeschränkungen und Leistungsanforderungen der Anwendung anzupassen. Das Batteriepack 122 kann in mehreren Reihen von Zellen angeordnet sein, die voneinander versetzt sein können, sodass die zylindrisch geformten Zellen näher zusammengepackt werden können. Die Leiterplatte 124 kann angrenzend an das Batteriepack 122 positioniert sein und kann eine Vielzahl von Steuerungsvorgängen, wie zum Beispiel Batteriezustandsüberwachung, Temperatur und/oder Sensorfunktionen, unterstützen und kann Leiter zur Verbindung verschiedener Elemente bereitstellen. Die Leiterplatte 124 kann ein Abschlussblock 126 zur Zusammenschaltung mit Leitern, wie beispielsweise den elektrischen Leitersatz 128, beinhalten. Jede der Batteriezellen 101–120 kann Anschlüsse aufweisen, die sich an jedem ihrer Enden befinden können und die mit Sammelschienen, wie beispielsweise Sammelschienen 131–136 auf der Seite 140 des Batteriepacks 122 verbunden sein können. Sammelschienen können auch auf der Seite 141 des Batteriepacks 122 vorgesehen sein. Die Sammelschienen 131–136 können Gruppen von Zellen verbinden, beispielsweise kann die Sammelschiene 134 Anschlüsse der Zellen 103, 104, 105 und 112 an ihren Enden auf der Seite 140 verbinden. Die Sammelschienen 131–136 können mit dem Anschlussblock 126 über den elektrischen Leitersatz 128 verbunden sein. Die Sammelschienen 131–136 können Laschen, wie beispielsweise die Lasche 142 der Sammelschiene 134, die mit dem elektrischen Leitersatz 128 verbunden sein können, der mit dem Anschlussblock 126 verbunden sein kann. Das Batteriepack 122 kann einen oder mehrere Verbinder 144 beinhalten, die mit den Zellen 101–120 über einen Leiter 146 verbunden sein können, um der Leistungseinheit 60 Energie zuzuführen und das Batteriepack 122 von der Leistungseinheit 60 oder von einer externen elektrischen Quelle zu laden.
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Unter Bezugnahme auf 3 kann das Batteriepack 122 in ein Gehäuse 150 eingeführt werden. Wie durch die Pfeile in 3 angedeutet, ist das Batteriepack 122 beim Vorgang des Einbringens in das Gehäuse 150 gezeigt und ist, wie gesehen, teilweise in das Gehäuse 150 eingebracht. Es versteht sich, dass das Batteriepack 122 vollständig in das Gehäuse 150 eingeführt und darin enthalten ist. Das Gehäuse 150 kann in einer Form vorgesehen sein, die eng am Batteriepack 122 anliegt. Das Gehäuse 150 kann vier Seiten 151–154 beinhalten. Die Seiten 151 und 153 können nahe am Batteriepack 122 angeordnet sein und können die Sammelschienen auf jeder Seite 140, 141 des Batteriepacks 122 kontaktieren. So sind beispielsweise die Stromschienen 133–135 dargestellt, welche die Seite 151 berühren. Das Gehäuse 150 kann aus einer Vielzahl von Materialien hergestellt sein, die Wärmeleitfähigkeitseigenschaften aufweisen können und die elektrisch isolierend sein können. So kann beispielsweise das Gehäuse 150 aus einem thermoplastischen Harzmaterial hergestellt sein, das modifiziert ist, um seine Wärmeleitfähigkeitseigenschaften zu verbessern. Das ausgewählte Material kann durch bekannte Verfahren in die gewünschte Form geformt werden, um das Gehäuse 150 vorzusehen. Das Material kann so gewählt werden, dass es einen Schmelzpunkt oberhalb der Betriebstemperaturen des Batteriepacks 122 aufweist, wie etwa 100 Grad Celsius. Das Material kann aus einem Mediumtemperaturkunststoff wie Acrylnitril-Butadien-Styrol, Polybutylenterephthalat, Polycarbonat oder einem aliphatischen oder halbaromatischen Polyamid oder einem anderen Material ausgewählt werden. Bei Anwendungen mit höherer Temperatur kann das Material aus Flüssigkristallpolymer, Polyphenylensulfid, Polyetheretherketon, Polysulfon oder einem anderen Material ausgewählt werden. Bei Anwendungen mit niedrigerer Temperatur kann das Gehäuse 150 aus einem Material wie Polypropylen oder Polystyrol hergestellt sein. Die ausgewählte Material kann durch Zugabe einer Wärmeleitfähigkeit verbessernden Substanz, wie beispielsweise Keramik, die Aluminiumnitrid, Bornitrid oder ein anderes wärmeleitendes und elektrisch isolierendes Material sein kann, modifiziert werden. Die Sammelschienen 131–135 können das Gehäuse 150 kontaktieren, um dort einen Wärmeleitungsweg zu schaffen, um die von den Sammelschienen erzeugte oder durch die Sammelschienen geführte Wärme zu entfernen, indem sie auf das Gehäuse 150 übertragen wird, das in die Atmosphäre ausstrahlen kann. Die Batteriezellen 101–120 können das Gehäuse 150 kontaktieren, um dort einen Wärmeleitungsweg zu schaffen. So können beispielsweise die Batteriezellen 101–107 die Seite 152 des Gehäuses 150 berühren. Auch können die Enden der Zellen 101–120 beispielsweise die Seiten 151, 153 des Gehäuses 150 berühren. Das Gehäuse 150 kann äußere Rippen beinhalten, die als Kühlrippen 156 geformt sein können, um eine konvektive Wärmeübertragung von dem Gehäuse 150 zu der benachbarten Luft zu unterstützen. Mit Bezug auf 4 kann eine exemplarische Batteriezelle 102 des Batteriepacks 122 in elektrischer Verbindung mit der Sammelschiene 131 über einen Kontakt 157 sein. Wie dargestellt, kann das Gehäuse 150 die Sammelschiene 131 kontaktieren. Ebenfalls wie dargestellt, kann das Gehäuse 150 die Seite 159 der Batteriezelle 102 kontaktieren. Zusätzlich kann das Gehäuse 150 das Ende 161 der Batteriezelle 102 berühren und kann einen Schlitz 163 beinhalten, der die Sammelschiene 131 aufnehmen kann. Der Kontakt kann in ähnlicher Weise von anderen der Batteriezellen 101, 103–120 und dem Gehäuse 120 und zwischen den anderen Sammelschienen 132–135 und dem Gehäuse 120 für Wärmeübertragungszwecke bereitgestellt werden. Die Kühlrippen 156 können an der Außenseite des Gehäuses 150 vorgesehen sein, können jedoch an Schnittstellen mit dem Elektrofahrrad 40 weggelassen werden, wie beispielsweise an der Oberfläche 167, die das Elektrofahrrad 40 am Rahmen 42 oder eine befestigte Klammer berühren kann, um die Kontaktfläche für die Wärmeübertragung von dem Gehäuse 150 zum Elektrofahrrad 40 zu maximieren.
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In einer Anzahl an Variationen, wie in 5 dargestellt, kann das Elektrofahrrad 40 eine Klammer 160 beinhalten, die am Hauptrohr 44 und/oder dem Sitzrohr 46 oder an einem anderen Teil des Rahmens 42 befestigt ist und kann einen konturierten Abschnitt 162 beinhalten, der mit der Außenseite der Leistungseinheit 60 übereinstimmt. Die Klammer 162 kann als Stütz- und Kopplungsstruktur zwischen dem Gehäuse 150 und dem Elektrofahrrad 40 als ein Fahrzeug dienen. Die Klammermatte dient als Wärmeübertragungsweg vom Gehäuse 150 zum Rahmen 42. Die Klammer 160 kann die Antriebseinheit 60 relativ zu dem Rahmen 42 halten. Die Kurbelanordnung 62 (nicht gezeigt in 5) kann sich an der Öffnung 164 anschließen. Das Batteriepack 122 in dem Gehäuse 150 kann über der Leistungseinheit 60 angebracht sein. Der Verbinder 144 kann mit einem passenden Verbinder (nicht gezeigt) der Leistungseinheit 60 verbunden sein. Das Gehäuse 150 kann so angebracht sein, dass es die Klammer 160 und/oder den Rahmen 42 berührt, um dazwischen Wärmeleitbahnen vorzusehen. Die Kühlrippen 156 können an ausgewählten Stellen weggelassen oder abgeflacht werden, wie in 4 gezeigt, um den Oberflächenbereich der Kontaktschnittstellen zwischen dem Gehäuse 150 und der Klammer 160 und/oder dem Rahmen 42, wie beispielsweise an der Schnittstelle 165, zu maximieren. Der Rahmen 42 kann als Wärmesenke für das Batteriepack 122 dienen. Mit der vorteilhaften Kühlung hiervon kann das Gehäuse 150 durch eine Stirnwand 168 verschlossen werden, um eine wetterfeste und/oder luftdichte und abgedichtete Konstruktion zu schaffen, die das Batteriepack 122 einkapselt. Das Gehäuse 150 kann vollständig um das Batteriepack 122 geschlossen sein, sodass es hermetisch abgedichtet werden kann, was bedeutet, dass das Eindringen von unerwünschtem Staub, Wasser oder anderen Fremdkörper blockiert ist.
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Durch die vorstehend beschriebenen Variationen kann der Bereich eines Elektrofahrrads 40 durch einzigartige Kühlmechanismen erweitert werden, welche reduzierte Betriebstemperaturen des Batteriepacks 122 bereitstellen. Mit der passiven Kühlung kann die Anzahl der Zellen, die im Batteriepack 122 erforderlich sind, wahlweise reduziert werden, um einen gewünschten Bereich zu erreichen. Die nachfolgende Beschreibung der Varianten dient nur der Veranschaulichung von Komponenten, Elementen, Handlungen, Produkten und Methoden, die sich im Rahmen der Erfindung befinden. Sie soll den Umfang in keiner Weise durch das, was speziell ausgewiesen ist oder nicht ausdrücklich dargelegt wird, beschränken. Die hierin beschriebenen Komponenten, Elemente, Wirkungsweisen, Produkte und Verfahren können anders als ausdrücklich hierin beschrieben kombiniert und neu angeordnet sein und werden dennoch als zum Umfang der Erfindung gehörig erachtet.
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Variation 1 kann ein Produkt beinhalten, das ein Batteriepack beinhalten kann, und ein Gehäuse kann das Batteriepack aufnehmen. Das Gehäuse kann einen Kunststoff umfassen, der eine erste Wärmeleitfähigkeit aufweist. Das Gehäuse kann ein Additiv enthalten, das elektrisch isolierend ist und eine größere Wärmeleitfähigkeit aufweist als der Kunststoff.
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Die Variation 2 kann das Produkt gemäß der Variation 1 beinhalten, worin das Gehäuse luftdicht sein kann.
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Variation 3 kann das Produkt nach Variation 1 beinhalten, worin das Batteriepack eine Anzahl an Batteriezellen beinhalten kann, die durch mindestens eine Sammelschiene miteinander verbunden sein können. Die Sammelschiene kann das Gehäuse kontaktieren.
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Variation 4 kann das Produkt nach Variation 3 beinhalten, worin jede der Anzahl der Batteriezellen das Gehäuse kontaktieren kann.
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Variation 5 kann das Produkt nach Variation 1 beinhalten, worin der Kunststoff eine Struktur umfassen kann, die ein thermoplastisches Harz mit einer Keramik enthält, die in dem thermoplastischen Harz vermischt ist.
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Variation 6 kann das Produkt gemäß der Variation 1 beinhalten und kann ein Elektrofahrrad mit einem Rahmen beinhalten. Das Gehäuse kann am Rahmen montiert werden und kann den Rahmen berühren.
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Die Variation 7 kann das Produkt gemäß der Variation 1 beinhalten, worin das Gehäuse eine äußere Oberfläche mit Kühlrippen beinhalten kann.
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Variation 8 kann ein Produkt beinhalten, das ein Batteriepack beinhalten kann, das mindestens eine Batteriezelle enthalten kann. Ein Gehäuse kann den Akkupack aufnehmen und kann einen wärmeleitenden Bestandteil und ein thermoplastisches Harz enthalten. Das Gehäuse kann so konstruiert und angeordnet sein, dass es Wärme leitet und gegen die Stromleitung isoliert.
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Variation 9 kann das Produkt gemäß der Variante 8 beinhalten, worin das Gehäuse hermetisch abgedichtet sein kann.
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Variation 10 kann das Produkt gemäß der Variante 8 beinhalten, worin das Batteriepack eine Anzahl an Batteriezellen beinhalten kann, die durch mindestens eine Sammelschiene miteinander verbunden sein können. Die Sammelschiene kann das Gehäuse kontaktieren.
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Variation 11 kann das Produkt gemäß Variation 10 beinhalten, worin jede der Anzahl der Batteriezellen das Gehäuse kontaktieren kann.
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Variation 12 kann das Produkt gemäß Variation 8 beinhalten, worin das thermoplastische Harz eine Schmelzpunkttemperatur über 100 Grad Celsius aufweisen kann.
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Variation 13 kann das Produkt gemäß der Variation 8 beinhalten, und kann ein Elektrofahrrad mit einem Rahmen beinhalten. Das Gehäuse kann am Rahmen montiert werden und kann den Rahmen berühren.
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Variation 14 kann das Produkt gemäß der Variation 13 beinhalten, worin das Gehäuse eine äußere Oberfläche beinhalten kann, die Kühlrippen aufweisen kann. Das Gehäuse kann den Rahmen an einer Schnittstelle berühren und worin an der Grenzfläche keine Kühlrippen vorhanden sein können.
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Variation 15 kann ein Produkt beinhalten, das die Bereitstellung einer Anzahl an Batteriezellen beinhalten kann. Ein Gehäuse kann aus einem Material gebildet sein, das ein thermoplastisches Harz und eine Keramik umfassen kann. Die Batteriezellen können im Gehäuse angeordnet werden. Eine Stützstruktur kann vorgesehen sein und kann mechanisch und thermisch mit dem Gehäuse gekoppelt sein.
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Variation 16 kann das Verfahren gemäß der Variation 15 beinhalten und kann das Bereitstellen des Gehäuses mit einer äußeren Oberfläche beinhalten. Auf der Außenfläche können Kühlrippen gebildet werden.
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Variation 17 kann das Verfahren gemäß der Variation 15 beinhalten kann das Auswählen des thermoplastischen Harzes aus einer Gruppe beinhalten, die aus Acrylnitril-Butadien-Styrol, Polybutylenterephthalat, Polycarbonat oder einem aliphatischen oder halbaromatischen Polyamid besteht.
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Variation 18 kann das Verfahren gemäß der Variation 15 beinhalten und kann das Verbinden wenigstens eines Teils der Anzahl an Batteriezellen mit einer Sammelschiene beinhalten, sodass eine Kontaktierungsschnittstelle zwischen dem Gehäuse mit der Sammelschiene hergestellt werden kann.
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Variation 19 kann das Verfahren gemäß der Variation 18 beinhalten und kann das Bereitstellen des Gehäuses als luftdichte Struktur um die Anzahl der Batteriezellen beinhalten.
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Variation 20 kann das Verfahren gemäß der Variation 15 beinhalten und kann das Bereitstellen eines Elektrofahrrads mit einem Rahmen und das Bilden der Tragstruktur als eine Klammer auf dem Rahmen beinhalten.
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Die vorstehende Beschreibung von ausgewählten Variationen innerhalb des Umfangs der Erfindung ist lediglich veranschaulichend in ihrer Art und damit sind Variationen davon nicht als Abweichung vom Geist und Umfang der Erfindung anzusehen.
