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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batterie gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Batterien sind aus dem Stand der Technik bekannt. Sie können aufladbar oder nicht aufladbar ausgebildet sein. Aufladbare Batterien können auch als Akkumulatoren bezeichnet werden. Batterien sind dazu ausgebildet, elektrochemisch Energie zu speichern und können als Energiequelle in elektrischen Schaltungen verwendet werden.
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Elektrische Transportmittel wie Kraftfahrzeuge oder Fluggeräte werden immer wichtiger. Häufig ist jedoch ein Problem, dass die in diesen Transportmitteln eingesetzten Batterien relativ lange Zeit benötigen, um wieder aufgeladen zu werden. Ein Austausch einer leeren Batterie gegen eine volle Batterie ist mit einem relativ großen Aufwand verbunden.
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Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Batterie zu schaffen, die mit wenig Aufwand ausgetauscht werden kann. Außerdem soll ein System mit einer solchen Batterie geschaffen werden.
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Diese Aufgabe wird durch eine Batterie gemäß Anspruch 1 und durch ein System gemäß Anspruch 10 gelöst. Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Die Batterie umfasst einen Energiespeicher, zwei elektrische Batteriekontakte, die elektrisch mit dem Energiespeicher verbunden sind, und Lagerungsmittel. Der Energiespeicher kann beispielsweise mehrere Zellen umfassen. Die Lagerungsmittel können beispielsweise für eine Lagerung der Batterie genutzt werden. Dies kann bedeuten, dass die Lagerungsmittel ausreichend stabil sind, um das Gewicht der Batterie zu tragen, wenn die Batterie ausschließlich mittels der Lagerungsmittel gelagert wird.
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Die Lagerungsmittel sind dazu ausgebildet, in Transportschienen und einer Lagerungsaufnahme angeordnet zu werden. Beispielsweise können die Lagerungsmittel über die Transportschiene zur Lagerungsaufnahme transportiert werden. Es kann auch möglich sein, dass die Lagerungsmittel aus der Lagerungsaufnahme in die Transportschiene transportiert werden. Eine weitere Möglichkeit ist, dass die Lagerungsmittel aus einer ersten Lagerungsaufnahme über die Transportschiene in eine zweite Lagerungsaufnahme transportiert werden. Der Transport kann dabei beispielsweise durch die Schwerkraft angetrieben sein. Es ist insbesondere möglich, dass die Lagerungsmittel dazu ausgebildet sind, durch die Transportschienen zu rollen und/oder zu gleiten.
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Die Batterie ist vorteilhaft, da sie automatisiert mittels der Lagerungsmittel über Transportschienen aus der Lagerungsaufnahme entfernt und in sie eingesetzt werden kann. Somit kann eine aufzuladende erste erfindungsgemäße Batterie besonders einfach durch eine aufgeladene zweite erfindungsgemäße Batterie ausgetauscht werden.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann der Energiespeicher zwischen den Lagerungsmitteln angeordnet sein. Diese Anordnung ist insbesondere vorteilhaft für einen stabilen Transport der Batterie, da der Energiespeicher vorzugsweise der Bereich der Batterie ist, der die größte Masse aufweist.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung können die Lagerungsmittel dazu ausgebildet sein, in den Transportschienen zu gleiten und/oder zu rollen. Diese Transportart ist besonders einfach und kann durch die Schwerkraft ohne zusätzliche Energiequelle eingesetzt werden.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung können die Lagerungsmittel rotationssymmetrisch ausgebildet sein. Dies ist insbesondere vorteilhaft, um gute Rolleigenschaften der Batterie zu erreichen.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann der Energiespeicher rotationssymmetrisch ausgebildet sein. Dies ist insbesondere vorteilhaft für gute Rolleigenschaften der Batterie, da der Energiespeicher das Bauteil mit der größten Masse sein kann.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung können die Batteriekontakte von den Lagerungsmitteln umgeben sein. Hierbei ist zu beachten, dass die Batteriekontakte nicht vollkommen von den Lagerungsmitteln umgeben sind, da sie noch elektrisch kontaktierbar sein müssen. Beispielsweise können die Batteriekontakte jeweils umlaufend von den Lagerungsmitteln umgeben sein, während sie in einer axialen Richtung freiliegen.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann bzw. können zumindest ein Teil oder die gesamten Lagerungsmittel zwischen den Batteriekontakten und dem Energiespeicher angeordnet sein.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann ein erstes der Lagerungsmittel eine andere Form aufweisen als ein zweites der Lagerungsmittel. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass die Batteriekontakte falsch kontaktiert werden. Wenn beispielsweise die Batterie aufgrund der Form der Lagerungsmittel nur in einer ersten Orientierung in der Lagerungsaufnahme angeordnet werden kann, wird die Anordnung in einer zweiten Orientierung mit falscher Kontaktierung der Batteriekontakte verhindert.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann das erste Lagerungsmittel dicker ausgebildet sein als das zweite Lagerungsmittel. Unter der Dicke wird dabei im Rahmen dieser Beschreibung insbesondere die Richtung verstanden, in der sich die Rotationsachse der Lagerungsmittel erstreckt, wenn die Batterie durch die Transportschienen rollt.
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Das System gemäß Anspruch 10 umfasst eine Batterie nach einer Ausführungsform der Erfindung und eine Aufnahmeeinrichtung für diese Batterie. Die Aufnahmeeinrichtung umfasst die Lagerungsaufnahme und elektrische Aufnahmekontakte, die so angeordnet sind, dass sie die Batteriekontakte kontaktieren, wenn die Lagerungsmittel in der Lagerungsaufnahme angeordnet sind.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die Lagerungsaufnahme um eine Rotationsachse drehbar sein.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann sich die Rotationsachse der Lagerungsaufnahme von einem ersten der Batteriekontakte zu einem zweiten der Batteriekontakte erstrecken, wenn die Lagerungsmittel in der Lagerungsaufnahme angeordnet sind.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die Lagerungsaufnahme von einer ersten Position in eine zweite Position und umgekehrt drehbar sein. Öffnungen der Lagerungsaufnahme können in der ersten Position in eine andere Richtung weisen als in der zweiten Position. Beispielsweise kann die Batterie in der ersten Position sicher in der Lagerungsaufnahme gelagert sein. In der zweiten Position kann die Batterie in die Lagerungsaufnahme hineingleiten und/oder hineinrollen. Vorzugsweise rollt sie aufgrund der Schwerkraft in die Lagerungsaufnahme. Durch die Drehung der Lagerungsaufnahme kann so einfach die Batterie wahlweise eingesetzt oder sicher gelagert werden.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die Lagerungsaufnahme von der ersten oder der zweiten Position in eine dritte Position drehbar sein. Die Öffnungen können in der ersten und der zweiten Position zumindest schräg nach oben weisen. Unter dem Begriff „schräg“ wird dabei im Rahmen dieser Beschreibung insbesondere eine Richtung verstanden, die weder vertikal noch horizontal ist. „Zumindest schräg nach oben“ kann im Rahmen dieser Beschreibung insbesondere bedeuten, dass die Öffnungen vertikal nach oben oder schräg nach oben weisen.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung können die Öffnungen in der ersten Position senkrecht nach oben und in der zweiten Position schräg nach oben weisen.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung können die Öffnungen in der dritten Position schräg nach unten weisen. Somit kann die Batterie in der dritten Position aus der Lagerungsaufnahme entnommen werden. Vorzugsweise rollt sie automatisch aufgrund der Schwerkraft aus der Lagerungsaufnahme.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann das System eine Transporteinrichtung umfassen, die die Transportschienen umfasst.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung können die Transportschienen zumindest parallel zueinander angeordnet sein.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die Transporteinrichtung eine Transportaufnahme umfassen. Die Batterie kann mit den Lagerungsmitteln in der Transportaufnahme lagerbar sein.
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Es ist beispielsweise möglich, dass die Batterie in einer Transportaufnahme eines Roboters angeordnet ist. Der Roboter kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, die Batterie in die Lagerungsaufnahme einzusetzen. In diesem Fall wird die Batterie also nicht über Transportschienen gerollt und/oder gerutscht.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die Transportaufnahme drehbar ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Transportaufnahme ähnlich ausgebildet sein wie die Lagerungsaufnahme. Beispielsweise kann in einer ersten Position die Batterie sicher in der Transportaufnahme gehalten werden. In einer zweiten Position kann die Batterie aufgrund der Schwerkraft in die Transportaufnahme hineingleiten und/oder hineinrollen. In einer dritten Position kann die Batterie aus der Transportaufnahme herausrollen und/oder herausgleiten.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung können die Transportaufnahme, die Lagerungsmittel, die Transportschienen und die Lagerungsaufnahme dazu ausgebildet sein, dass die Batterie aus der Transportaufnahme über die Transportschienen in die Lagerungsaufnahme rollen und/oder gleiten kann. Beispielsweise können die Transportschienen zwischen der Transportaufnahme und der Lagerungsaufnahme angeordnet sein. Diese Anordnung kann insbesondere vorliegen, wenn die Lagerungsaufnahme in der zweiten Position und die Transportaufnahme in der dritten Position ist.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung können die Transportaufnahme, die Lagerungsmittel, die Transportschienen und die Lagerungsaufnahme dazu ausgebildet sein, dass die Batterie aus der Lagerungsaufnahme über die Transportschienen in die Transportaufnahme rollen und/oder gleiten kann. Diese Anordnung kann insbesondere vorliegen, wenn die Lagerungsaufnahme in der dritten Position und die Transportaufnahme in der zweiten Position ist.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die Transporteinrichtung vier Transportschienen umfassen, von denen zweite erste Transportschienen parallel zueinander und zwei zweite Transportschienen parallel zueinander angeordnet sein. Dies ist eine Möglichkeit, um die Batterie über die Schwerkraft sowohl in die Lagerungsaufnahme hinein als auch aus der Lagerungsaufnahme heraus zu befördern.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die Batterie aus der Transportaufnahme über die ersten Transportschienen in die Lagerungsaufnahme rollen und/oder gleiten.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die Batterie aus der Lagerungsaufnahme über die zweiten Transportschienen in die Transportaufnahme rollen und/oder gleiten.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die Transporteinrichtung Fördermittel umfassen. Die Fördermittel können dazu ausgebildet sein, die Transportaufnahme zu bewegen. Auf diese Weise kann die Transportaufnahme beispielsweise zunächst oberhalb der ersten Transportschienen angeordnet und in die dritte Position gedreht werden, sodass die Batterie über die ersten Transportschienen in die Lagerungsaufnahme rollt. Zu diesem Zweck kann die Lagerungsaufnahme in die zweite Position gedreht werden. Wenn die Batterie leer ist und in der Lagerungsaufnahme angeordnet ist, kann die Transportaufnahme unterhalb der zweiten Transportschienen angeordnet und in die zweite Position gedreht werden, sodass die Batterie aus der Lagerungsaufnahme in die Transportaufnahme rollen kann. Zu diesem Zweck kann die Lagerungsaufnahme in die dritte Position gedreht werden.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die Transporteinrichtung mehrere Transportaufnahmen aufweisen. Diese können insbesondere so ausgebildet sein, wie es zuvor für die eine Transportaufnahme beschrieben worden ist. Die Fördermittel können dazu ausgebildet sein, die Transportaufnahmen zu bewegen.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung können die Fördermittel dazu ausgebildet sein, die Transportaufnahmen bzw. die Transportaufnahme in Richtung der Transportschienen und von den Transportschienen weg zu bewegen. Diese Ausführungsform ist insbesondere vorteilhaft, um möglichst zügig mehrere Batterien austauschen zu können. Wenn die Batterien beispielsweise als Energiequellen in einem Fahrzeug oder Flugobjekt verwendet werden, können so kurz nacheinander die Batterien mehrerer Fahrzeuge bzw. Flugobjekte ausgetauscht werden.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die Lagerungsaufnahme in dem Flugobjekt angeordnet sein.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die Batterie als Energiespeicher für das Flugobjekt ausgebildet sein.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann das Flugobjekt als unbemanntes Flugobjekt, vorzugsweise als Drohne, ausgebildet sein.
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Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Dabei werden für gleiche oder ähnliche Bauteile und für Bauteile mit gleichen oder ähnlichen Funktionen dieselben Bezugszeichen verwendet. Darin zeigen:
- 1 eine schematische perspektivische Ansicht einer Batterie nach einer Ausführungsform der Erfindung;
- 2 eine schematische perspektivische Ansicht eines Systems mit zwei Batterien;
- 3 eine schematische perspektivische Ansicht des Systems aus 2;
- 4 eine schematische perspektivische Ansicht des Systems aus 2;
- 5 eine schematische perspektivische Ansicht des Systems aus 2;
- 6 eine schematische perspektivische Ansicht des Systems aus 2;
- 7 eine schematische perspektivische Ansicht des Systems aus 2.
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Die Batterie 100 umfasst einen Energiespeicher 101 und Lagerungsmittel 102. Das System umfasst außerdem eine weitere Batterie 100', Fördermittel 200, Transportaufnahmen 201, 201' und 201", eine Lagerungsaufnahme 202 und Transportschienen 203 und 204.
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Im Betrieb kann die Batterie 100 solange als Energiequelle verwendet werden, bis sie nicht mehr genügend Energie hat und aufgeladen werden muss. Die Verwendung der Batterie 100 erfolgt vorzugsweise, wenn die Lagerungsaufnahme 202 in der in 2 dargestellten ersten Position angeordnet ist. In dieser Position sind Öffnungen der Lagerungsaufnahme 202 nach oben gerichtet, sodass die Batterie 100 sicher gehalten wird.
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Wenn die Batterie 100 ausgetauscht werden soll, da sie nicht mehr genügend Energie enthält, werden die Lagerungsaufnahme 202 in die in 3 dargestellte dritte Position und die Transportaufnahme 201 in die in 3 dargestellte zweite Position gedreht, sodass die Batterie 100 über die Transportschienen 204 von der Lagerungsaufnahme 202 in die Transportaufnahme 201 rollt (4).
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Die Transportaufnahme 201 kann anschließend in die in 5 dargestellte erste Position gedreht werden, sodass die Batterie 100 sicher gehalten wird. Die Lagerungsaufnahme 202 kann in die in 5 dargestellte zweite Position gedreht werden, um eine neue Batterie 100' aufnehmen zu können. Diese Batterie 100' ist in der Transportaufnahme 201' angeordnet. Die Transportaufnahme 201' wird in die in 5 dargestellte dritte Position gedreht, sodass die Batterie 100' von der Transportaufnahme 201' über die Transportschienen 203 in die Lagerungsaufnahme 202 rutscht ( 6).
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Anschließend kann die Lagerungsaufnahme 202 wieder in die erste Position gedreht werden (7), sodass die Batterie 100' sicher gehalten wird. Nun kann die Batterie 100' als Energiequelle genutzt werden.
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Die Transportaufnahmen 201, 201' und 201" können durch Fördermittel bewegt werden. Auf diese Weise können häufig und schnell Batterien verschiedener Kraftfahrzeuge oder Flugobjekte ausgetauscht werden. Eines der Kraftfahrzeug bzw. Flugobjekte kann nach erfolgtem Batterietausch wegfahren bzw. fliegen. Das nächste Kraftfahrzeug bzw. Flugobjekt kann dann an seine Stelle rücken. Dessen Batterie kann auf dieselbe Weise ausgetauscht werden, da die Fördermittel die Transportaufnahmen 201, 201' und 201" entsprechend bewegen können.
