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Die Erfindung betrifft eine Akkumulatoranordnung für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Akkumulatoranordnungen - auch Traktionsbatterien genannt - für Elektro- oder Hybridfahrzeuge sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt. Eine Akkumulatoranordnung umfasst üblicherweise mehrere Batteriemodule, in denen mehrere Einzelzellen parallel oder seriell miteinander verschaltet sind. Die Batteriemodule sind in einem zweiteiligen Batteriegehäuse angeordnet und lösbar festgelegt. Um die Batteriemodule zu temperieren, wird in dem Batteriegehäuse der Akkumulatoranordnung üblicherweise ein Kühlsystem eingebaut. Die in den Batteriemodulen erzeugte Wärme kann an ein Kühlmittel in dem Kühlsystem abgegeben und die Batteriemodule können auf diese Weise gekühlt werden. Alternativ können die Batteriemodule bei einer niedrigen Außentemperatur durch heißes Kühlmittel auch geheizt werden.
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Das Kühlsystem kann dabei beispielsweise ein einzelnes Kühlmittelmodul umfassen, das an den Batteriemodulen anliegend und wärmeübertragend angeordnet ist. Ein Verteilen des Kühlmittels zu den einzelnen Batteriemodulen findet dabei nicht statt. Ein derartiges Kühlsystem ist beispielsweise aus
DE 10 2012 206 495 A1 bekannt. Alternativ kann in dem Kühlsystem das Kühlmittel zu den einzelnen Batteriemodulen geführt werden und die einzelnen Batteriemodule über jeweils eine Temperierungseinheit entsprechend einzeln gekühlt oder geheizt werden. Das Verteilen des Kühlmittels findet dabei über Zulauf- und Rücklaufrohre statt, die in dem Batteriegehäuse festgelegt sind. Bei der Montage oder Demontage der Batteriemodule in dem Batteriegehäuse werden auch die jeweiligen Temperierungseinheiten an die Kanalstruktur angeschlossen oder von dieser gelöst. Beim Anschließen der Temperierungseinheiten an die Kanalstruktur werden die Zulauf- und Rücklaufrohre der Kanalstruktur mit den einzelnen Temperierungseinheiten über Normanschlüsse kühlmittelleitend verbunden. Dazu werden die Normanschlüsse der Temperierungseinheiten und der Zulauf- und Rücklaufrohre über einzelne Leitungen miteinander verbunden. Toleranzen zwischen den Temperierungseinheiten und den Zulauf- und Rücklaufrohren werden dabei durch die flexiblen Leitungen ausgeglichen. Entsprechend müssen beim Lösen der Temperierungseinheiten von der Kanalstruktur die einzelnen Verbindungen wieder gelöst werden.
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Ein Anschließen sowie ein Lösen der Temperierungseinheiten werden per Hand durchgeführt und sind mit einem hohen Aufwand verbunden. Die Normanschlüsse der Temperierungseinheiten und der Zulauf- und Rücklaufrohre müssen zudem zugänglich in dem Batteriegehäuse sein, wodurch der Bauraumbedarf in dem Batteriegehäuse nachteiligerweise erhöht wird.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, für eine Akkumulatoranordnung der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest alternative Ausführungsform anzugeben, bei der die beschriebenen Nachteile überwunden werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, in einer Akkumulatoranordnung für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug ein Anschließen und ein Lösen von Temperierungseinheiten per Plug-and-Play zu realisieren. Die Akkumulatoranordnung weist dabei wenigstens ein Batteriemodul auf, an dem eine Temperierungseinheit anliegend und wärmeübertragend festgelegt ist. Die Temperierungseinheit weist einen ersten Einlassstutzen zum Zuströmen eines Kühlmittels und einen ersten Auslassstutzen zum Abströmen des Kühlmittels auf. Die Akkumulatoranordnung weist ferner eine kühlmittelleitende Kanalstruktur auf, die für jeweils eine Temperierungseinheit einen zweiten Einlassstutzen zum Zuleiten des Kühlmittels und einen zweiten Auslassstutzen zum Ableiten des Kühlmittels aufweist. Die jeweiligen Einlassstutzen und die jeweiligen Auslassstutzen sind über jeweils ein Rohrstück kühlmittelleitend miteinander verbunden. Erfindungsgemäß weisen die jeweiligen Einlassstutzen und/oder die jeweiligen Auslassstutzen jeweils eine innenliegende zylinderförmige Dichtungsfläche und das jeweilige Rohrstück beidseitig jeweils wenigstens eine außenliegende ringförmige Dichtung auf. Die jeweilige Dichtung des Rohrstücks ist dabei an der entsprechenden Dichtungsfläche des jeweiligen Einlassstutzens und/oder des jeweiligen Auslassstutzens reibschlüssig festgelegt.
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Beim Anschließen der Temperierungseinheit des jeweiligen Batteriemoduls an die Kanalstruktur wird das Rohrstück in den jeweiligen Einlassstutzen oder in den jeweiligen Auslassstutzen festgelegt. Die ringförmigen Dichtungen des Rohrstücks liegen dabei an den zylinderförmigen Dichtungsflächen der jeweiligen Einlassstutzen oder der jeweiligen Auslassstutzen an und bilden jeweils einen Reibschluss mit diesen. Dadurch ist das Rohrstück in den jeweiligen Einlassstutzen oder in den jeweiligen Auslassstutzen festgelegt und das Kühlmittel kann zwischen den jeweiligen Einlassstutzen oder den jeweiligen Auslassstutzen über das Rohrstück leckagefrei geleitet werden. Beim Lösen der Temperierungseinheit von der Kanalstruktur wird das Rohrstück aus den jeweiligen Einlassstutzen oder aus den jeweiligen Auslassstutzen rausgenommen, so dass der Reibschluss zwischen den Dichtungen des Rohrstücks und den Dichtungsflächen der jeweiligen Einlassstutzen oder der jeweiligen Auslassstutzen gelöst wird. Auf diese Weise kann die Temperierungseinheit des jeweiligen Batteriemoduls per Plug-and-Play an die Kanalstruktur des Batteriegehäuses aufwandreduziert und vereinfacht angeschlossen oder von dieser gelöst werden. Die ringförmige Dichtung des Rohrstücks kann ferner einen Reibschluss über die gesamte zylinderförmige Dichtungsfläche bilden, so dass das Rohrstück axial in den jeweiligen Einlassstutzen oder in den jeweiligen Auslassstutzen verschoben werden kann. Auf diese Weise können axiale Toleranzen zwischen der Temperierungseinheit und der Kanalstruktur ausgeglichen werden.
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Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass die jeweilige ringförmige Dichtung des Rohrstücks in einer Dichtungsnut formschlüssig festgelegt ist. Die Dichtungsnut verhindert ein Verschieben der Dichtung an dem Rohrstück, so dass die Temperierungseinheit sicher an der Kanalstruktur angeschlossen werden kann. Vorgesehen ist auch, dass die jeweilige ringförmige Dichtung aus einem elastischen Material besteht. Das elastische Material ermöglicht zusammen mit einer vorteilhaften Gestaltung der Dichtungsnut einen Ausgleich radialer Toleranzen zwischen der Temperierungseinheit und der Kanalstruktur und das Rohrstück kann ferner leckagefrei in den jeweiligen Einlassstutzen oder in den jeweiligen Auslassstutzen festgelegt werden. Vorteilhafterweise kann das jeweilige Rohrstück steif sein, so dass ein Anschließen und ein Lösen der Temperierungseinheiten im Vergleich zu flexiblen und teilweise unhandlichen Leitungen vereinfacht werden. Das Rohrstück besteht dabei bevorzugt aus einem Kunststoff oder aus einem Metall. Die Dichtungsflächen der jeweiligen Auslassstutzen und/oder der jeweiligen Einlassstutzen können vorteilhafterweise gleich und das Rohrstück spiegelsymmetrisch ausgebildet sein. Auf diese Weise kann insbesondere eine Fehlmontage verhindert und die Herstellungskosten reduziert werden.
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Bei einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Akkumulatoranordnung ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass das wenigstens eine Batteriemodul an einem Modulgehäuse wenigstens zwei Halteklemmen aufweist, in denen das jeweilige Rohrstück klemmend festgelegt ist. Das Rohrstück kann bereits vorab an dem jeweiligen Batteriemodul festgelegt und mit dem ersten Einlassstutzen oder mit dem zweiten Auslassstutzen der Temperierungseinheit des jeweiligen Batteriemoduls kühlmittelleitend verbunden sein. Beim Festlegen des jeweiligen Batteriemoduls in dem Batteriegehäuse kann dann gleichzeitig auch die jeweilige Temperierungseinheit an die Kanalstruktur per Plug-and-Play kühlmittelleitend angeschlossen werden. Das Anschließen der Temperierungseinheit an die Kanalstruktur ist dabei auf ein Einschieben des Rohrstücks in den entsprechenden zweiten Einlassstutzen oder in den entsprechenden zweiten Auslassstutzen der Kanalstruktur begrenzt. Entsprechend vereinfacht sich auch das Lösen der Temperierungseinheit von der Kanalstruktur. Zweckgemäß sind an dem wenigstens einem Batteriemodul zwei Rohrstücke für die jeweiligen Einlassstutzen und für die jeweiligen Auslassstutzen klemmend festgelegt. Vorteilhafterweise können dann die jeweiligen Einlassstutzen und die jeweiligen Auslassstutzen zeitgleich über die jeweiligen Rohrstücke kühlmittelleitend verbunden werden. Die Zeit für das Anschließen und für das Lösen der Temperierungseinheit und insgesamt für das Festlegen des jeweiligen Batteriemoduls in dem Batteriegehäuse wird dadurch deutlich reduziert.
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Ferner ist vorgesehen, dass das Rohrstück beidseitig jeweils eine ringförmige Anschlagausformung aufweist und durch die jeweiligen Anschlagausformungen an den jeweiligen Halteklemmen axial festgelegt ist. Auf diese Weise kann ein unerwünschtes Verschieben des Rohrstücks in den jeweiligen Einlassstutzen oder in den jeweiligen Auslassstutzen verhindert werden und ein unerwünschtes Lösen der kühlmittelleitenden Verbindung zwischen der Temperierungseinheit und der Kanalstruktur sowie eine Leckage des Kühlmittels vermieden werden. Zudem wird auch ein Anschließen der Temperierungseinheit an die Kanalstruktur dadurch vereinfacht.
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Um beim Lösen der Temperierungseinheit von der Kanalstruktur eine Leckage des Kühlmittels zu vermeiden, ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass der zweite Einlassstutzen und/oder der zweite Auslassstutzen der Kanalstruktur jeweils ein Rücklaufsperrventil aufweist. Dabei kann das jeweilige Rücklaufsperrventil bei einem Festlegen des Rohrstücks in dem zweiten Einlassstutzen oder in dem zweiten Auslassstutzen geöffnet und bei einem Lösen des Rohrstücks aus dem zweiten Einlassstutzen oder aus dem zweiten Auslassstutzen geschlossen sein. Beim Lösen der Temperierungseinheiten von der Kanalstruktur können dann die Rohrstücke einfach aus den jeweiligen Einlassstutzen oder aus den jeweiligen Auslassstutzen rausgenommen werden und eine Leckage des Kühlmittels wird durch die Rücklaufsperrventile verhindert.
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Vorteilhafterweise ist auch vorgesehen, dass die Kanalstruktur an einem Batteriegehäuse der Akkumulatoranordnung festgelegt ist. Dabei ist das wenigstens eine Batteriemodul mit der Kanalstruktur kühlmittelleitend verbunden und an dem Batteriegehäuse lösbar festgelegt. Beim Festlegen des Batteriemoduls in dem Batteriegehäuse kann das Batteriemodul beispielsweise zuerst in dem Batteriegehäuse festgelegt und anschließend die jeweilige Temperierungseinheit mit der Kanalstruktur kühlmittelleitend verbunden werden. Alternativ kann zuerst die Temperierungseinheit an die Kanalstruktur angeschlossen und anschließend das Batteriemodul in dem Batteriegehäuse festgelegt werden.
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Insgesamt sind in der erfindungsgemäßen Akkumulatoranordnung ein Anschließen und ein Lösen der Temperierungseinheit des jeweiligen Batteriemoduls per Plug-and-Play aufwandreduziert und vereinfacht möglich. Ferner ist der Bauraumbedarf für die jeweiligen Batteriemodule in dem Batteriegehäuse vorteilhaft reduziert und die Akkumulatoranordnung kann kompakter und leichter ausgestaltet sein.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
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Es zeigen, jeweils schematisch
- 1 eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Akkumulatoranordnung mit mehreren Batteriemodulen;
- 2 eine Ansicht eines Batteriemoduls mit an dem Batteriemodul festgelegten Rohrstücken;
- 3 eine Ansicht eines Batteriemoduls mit an eine Kanalstruktur angeschlossenen Rohrstücken;
- 4 eine Schnittansicht eines Rohrstücks an jeweiligen Einlassstutzen beziehungsweise an jeweiligen Auslassstutzen.
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1 zeigt eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Akkumulatoranordnung 1 für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug mit einem Batteriegehäuse 2. Das Batteriegehäuse 2 weist ein Gehäuseteil 2a und einen Deckel 2b auf und umschließt mehrere lösbar in dem Batteriegehäuse 2 festgelegte Batteriemodule 3. Die Batteriemodule 3 können in dem Gehäuseteil 2a beispielsweise form- oder kraftschlüssig und das Gehäuseteil 2a mit den Batteriemodulen 3 beispielsweise unter dem Elektro- oder Hybridfahrzeug festgelegt werden.
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2 und 3 zeigen Ansichten des Batteriemoduls 3. An dem Batteriemodul 3 ist eine Temperierungseinheit 4 anliegend und wärmeübertragend festgelegt, die einen ersten Einlassstutzen 5a zum Zuströmen eines Kühlmittels und einen ersten Auslassstutzen 6a zum Abströmen des Kühlmittels aufweist. Die Akkumulatoranordnung 1 weist ferner gemäß 3 eine kühlmittelleitende Kanalstruktur 7 mit einem Kühlmittelkanal 7a auf, die für die jeweilige Temperierungseinheit 4 einen zweiten Einlassstutzen 5b zum Zuleiten des Kühlmittels und einen zweiten Auslassstutzen 6b zum Ableiten des Kühlmittels aufweist. In 3 sind an dem Batteriemodul 3 abweichend zu 2 zwei Auslassstutzen 6b zum Abströmen des Kühlmittels aus der Temperierungseinheit 4 vorgesehen, die parallel geschaltet sind. Die Kanalstruktur 7 mit den Kühlkanälen 7a ist in dem Gehäuseteil 2a des Batteriegehäuses 2 festgelegt.
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Die jeweiligen Einlassstutzen 5a und 5b sowie die jeweiligen Auslassstutzen 6a und 6b sind durch jeweils ein Rohrstück 8 kühlmittelleitend miteinander verbunden. Das jeweilige Rohrstück 8 ist steif und kann beispielsweise aus einem Kunststoff oder aus einem Metall bestehen. Ein Modulgehäuse 9 des Batteriemoduls 3 weist für die beiden Rohrstücke 8 jeweils zwei Halteklemmen 10a und 10b auf, in denen die jeweiligen Rohrstücke 8 klemmend festgelegt sind. Das jeweilige Rohrstück 8 kann bereits vorab an dem Batteriemodul 3 festgelegt und mit dem ersten Einlassstutzen 5a und mit dem ersten Auslassstutzen 6a kühlmittelleitend verbunden sein. Beim Anschließen der Temperierungseinheit 4 an die Kanalstruktur 7 können die jeweiligen Rohrstücke 8 aufwandreduziert in den zweiten Einlassstutzen 5b und in den zweiten Auslassstutzen 6b der Kanalstruktur 7 eingeschoben und die Temperierungseinheit 4 auf diese Weise per Plug-and-Play kühlmittelleitend mit der Kanalstruktur 7 verbunden werden. Das Anschließen der Temperierungseinheit 4 an die Kanalstruktur 7 vereinfacht sich dadurch vorteilhafterweise auf ein Einschieben der jeweiligen Rohrstücke 8 in den zweiten Einlassstutzen 5b und in den zweiten Auslassstutzen 6b. Die Zeit für die Montage und die Demontage des Batteriemoduls 3 in dem Batteriegehäuse 2 wird dadurch deutlich reduziert.
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Um ein unerwünschtes Verschieben der jeweiligen Rohrstücke 8 in den Einlassstutzen 5a und 5b sowie in den Auslassstutzen 6a und 6b zu verhindern, weist das jeweilige Rohrstück 8 beidseitig jeweils eine ringförmige Anschlagausformung 11a und 11b auf. Die jeweiligen Anschlagausformungen 11a und 11b legen das jeweilige Rohrstück 8 an den jeweiligen Halteklemmen 10a und 10b axial fest. Auf diese Weise kann eine Leckage des Kühlmittels vermieden und das Anschließen der Temperierungseinheit 4 an die Kanalstruktur 7 weiter vereinfacht werden. Um auch beim Lösen der Temperierungseinheit 4 von der Kanalstruktur 7 eine Leckage des Kühlmittels aus der Kanalstruktur 7 zu verhindern, weisen der zweite Einlassstutzen 5b und der zweite Auslassstutzen 6b jeweils ein Rücklaufsperrventil 12 auf. Dabei ist das jeweilige Rücklaufsperrventil 12 beim Festlegen des Rohrstücks 8 in dem zweiten Einlassstutzen 5b oder in dem zweiten Auslassstutzen 6b geöffnet und beim Lösen des Rohrstücks 8 aus dem zweiten Einlassstutzen 5b oder aus dem zweiten Auslassstutzen 6b geschlossen. Beim Lösen der Temperierungseinheit 4 von der Kanalstruktur 7 werden dann die jeweiligen Rohrstücke 8 aus dem Einlassstutzen 5b und aus dem Auslassstutzen 6b mechanisch geschlossen und eine Leckage des Kühlmittels verhindert.
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4 zeigt eine Schnittansicht des Rohrstücks 12 mit den Einlassstutzen 5a und 5b beziehungsweise mit den Auslassstutzen 6a und 6b. Die Einlassstutzen 5a und 5b sowie die Auslassstutzen 6a und 6b weisen jeweils eine innenliegende zylinderförmige Dichtungsfläche 13 auf. Das jeweilige Rohrstück 8 weist beidseitig jeweils eine außenliegende ringförmige elastische Dichtung 14 auf, die in einer Dichtungsnut 15 formschlüssig festgelegt ist. Die Dichtungsnut 15 verhindert ein Verschieben der Dichtung 14 an dem Rohrstück 8 und ermöglicht zudem einen Ausgleich radialer Toleranzen zwischen dem Rohrstücks 8 und den Einlassstutzen 5a und 5b oder den Auslassstutzen 6a und 6b.
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Beim Anschließen der Temperierungseinheit 4 des jeweiligen Batteriemoduls 3 an die Kanalstruktur 7 wird das Rohrstück 8 in die Einlassstutzen 5a und 5b oder in die Auslassstutzen 6a und 6b eingeschoben. Die ringförmigen Dichtungen 14 des Rohrstücks 12 sind dann an den zylinderförmigen Dichtungsflächen 15 der Einlassstutzen 5a und 5b oder der Auslassstutzen 6a und 6b reibschlüssig festgelegt. Dadurch ist das Rohrstück 8 in den Einlassstutzen 5a und 5b oder in den Auslassstutzen 6a und 6b kühlmittelleitend und leckagefrei festgelegt. Beim Lösen der Temperierungseinheit 4 von der Kanalstruktur 7 wird das Rohrstück 8 aus den Einlassstutzen 5a oder 5b oder aus den Auslassstutzen 6a und 6b rausgenommen und der Reibschluss zwischen den Dichtungen 14 des Rohrstücks 8 und den Dichtungsflächen 13 der Einlassstutzen 5a und 5b oder der Auslassstutzen 6a und 6b gelöst. Die jeweilige Dichtung 14 des Rohrstücks 8 kann an der gesamten Dichtungsfläche 13 reibschlüssig festgelegt sein, so dass auch axiale Toleranzen zwischen dem Rohrstücks 8 und den Einlassstutzen 5a und 5b oder den Auslassstutzen 6a und 6b ausgeglichen werden können. Ferner sind die jeweiligen Dichtungsflächen 13 der Einlassstutzen 5a und 5b sowie der Auslassstutzen 6a und 6b gleich und das Rohrstück 12 spiegelsymmetrisch ausgestaltet. Vorteilhafterweise können so eine Fehlmontage verhindert und die Herstellungskosten reduziert werden.
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Insgesamt kann in der erfindungsgemäßen Akkumulatoranordnung 1 die Temperierungseinheit 4 des Batteriemoduls 3 aufwandreduziert per Plug-and-Play an die Kanalstruktur 7 angeschlossen und von dieser gelöst werden. Ferner ist der Bauraumbedarf für die jeweiligen Batteriemodule 3 in dem Batteriegehäuse 2 vorteilhaft reduziert und die Akkumulatoranordnung 1 kann kompakter und leichter ausgestaltet sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012206495 A1 [0003]
