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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Speichergehäuse gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Fahrzeug mit einem entsprechenden Speichergehäuse.
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Fahrzeughersteller setzen derzeit in verstärktem Maße auf Fahrzeuge mit Hybridantrieb oder reinem Elektroantrieb. Derartige Fahrzeuge benötigen elektrische Energiespeicher zur Versorgung des jeweiligen elektrischen Antriebs mit elektrischer Energie.
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Bekannte Speichergehäuse zur sicheren und wasserdichten Aufnahme der Energiespeicher umfassen üblicherweise wannenförmige Gehäuse, die in verbautem Zustand im Wesentlichen horizontal ausgerichtet sind und auf ihrer Oberseite mit einem Deckel verschlossen werden. Die Energiespeicher werden bei der Montage dementsprechend von oben in das wannenförmige Gehäuse eingesetzt und anschließend elektrisch verschaltet sowie an eine Flüssigkeitskühlung angeschlossen. Sollen mehrere Schichten der Energiespeicher vorgesehen werden, so werden diese nacheinander und schichtweise übereinander in dem wannenförmigen Gehäuse aufgebaut, beginnend mit der Montage und Installation der untersten Schicht der Energiespeicher.
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Dies bedeutet jedoch, dass eine nachträgliche Zugänglichkeit der Energiespeicher je nach ihrer Position innerhalb des wannenförmigen Gehäuses sehr eingeschränkt ausfallen kann. Gegebenenfalls müssen sogar höherliegende Energiespeicher ausgebaut werden, um die erforderliche Zugänglichkeit für darunterliegenden Energiespeicher zu ermöglichen.
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Ein im Wesentlichen wannenförmiges mehrteiliges Speichergehäuse für ein Fahrzeug, insbesondere ein Motorrad, zur Aufnahme von elektrischen Speichermitteln ist beispielsweise aus der
DE 10 2018 203 603 A1 bekannt.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es ein Speichergehäuse weiterzuentwickeln, insbesondere eine verbesserte Zugänglichkeit für elektrische Energiespeicher bereitzustellen.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einem Speichergehäuse gemäß dem Gegenstand des Patentanspruchs 1 sowie einem Fahrzeug nach Patentanspruch 10. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweils abhängigen Patentansprüchen.
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Demnach wird ein Speichergehäuse für ein Fahrzeug zur Aufnahme mindestens eines elektrischen Speichermoduls bereitgestellt, wobei das Speichergehäuse zumindest ein Gehäusehauptsegment umfasst, welches eine Gehäusewandung aufweist, die einen Aufnahmeraum zur Aufnahme des mindestens einen elektrischen Speichermoduls zumindest abschnittsweise umschließt. Außerdem weist die Gehäusewandung zumindest eine seitlich angeordnete Öffnung auf, die zum seitlichen Einbringen oder Entnehmen des mindestens einen Speichermoduls in den beziehungsweise aus dem Aufnahmeraum ausgebildet ist.
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Demnach bildet das Gehäusehauptsegment eine zentrale Komponente des Speichergehäuses. Dieses umschließt mit seiner Wand, der Gehäusewandung, abschnittsweise oder (mit Ausnahme der einen oder mehreren seitlichen Öffnungen) vollständig ein Volumen, welches als Aufnahmeraum für das eine oder die mehreren elektrischen Speichermodule dient. Diese sind also (im verbauten Zustand) im Inneren des Gehäusehauptsegments angeordnet.
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Aufgrund der seitlich angeordneten Öffnung(en) in der Gehäusewandung ist es nun in besonders vorteilhafter Weise möglich, das mindestens eine elektrische Speichermodul einzeln oder gemeinsam mit anderen Speichermodulen in den Aufnahmeraum einzubringen. Auf gleiche Weise können das eine oder die mehreren Speichermodule über die seitliche Öffnung wieder aus dem Aufnahmeraum entnommen werden.
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Beispielsweise kann lediglich eine seitlich angeordnete Öffnung vorgesehen sein. Alternativ können aber auch mehr als eine derartige Öffnung zum Einsatz kommen. So kann das Gehäusehauptsegment zwei oder mehr Öffnungen auf derselben Seite aufweisen. Alternativ oder zusätzlich können zumindest zwei Öffnungen auch auf unterschiedlichen Seiten des Gehäusehauptsegments, also insbesondere auf zueinander entgegengesetzten Seiten angeordnet sein.
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Ebenso ermöglicht die Zugänglichkeit über die eine oder die mehreren seitlichen Öffnungen eine vereinfachte und unabhängig voneinander durchführbare Montage und Installation des mindestens einen Speichermoduls, insbesondere zu dessen Verkabelung und/oder Anschluss von Kühlleitungen.
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Jedes elektrische Speichermodul kann zum Beispiel mehrere elektrische Speichereinheiten umfassen. Der Begriff „Speichereinheit“ umfasst insbesondere Batteriezellen, Akkumulatoren, Kondensatoren oder andere Einrichtungen, die zum Speichern von elektrischer Energie geeignet und bestimmt sind. Die einzelnen Speichereinheiten können parallel und/oder seriell miteinander verschaltet sein. Vorzugsweise können jeweils mehrere Speichereinheiten zu jeweils einem Speichermodul zusammengefasst und miteinander verschaltet sein.
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Vorzugsweise sind die Speichereinheiten zur Bereitstellung der elektrischen Energie als primäre Antriebsenergie für ein primär elektrisch angetriebenes Fahrzeug vorgesehen, also für ein rein elektrisch angetriebenes Fahrzeug oder ein Hybridfahrzeug.
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Als Fahrzeuge im Rahmen dieser Beschreibung kommen grundsätzlich alle Land-, Wasser- und Luftfahrzeuge in Betracht, die ein entsprechendes Speichergehäuse aufweisen. Bei Landfahrzeugen ist ein Einsatz neben Personenkraftwagen und Lastkraftwagen auch bei anderen motorgetriebenen Fahrzeugen möglich, wie beispielsweise Dreirädern oder Quads.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Fahrzeug jedoch als sogenanntes Neigefahrzeug ausgebildet. Unter einem Neigefahrzeug werden unter anderem Motorräder oder motorradähnliche Kraftfahrzeuge, wie Motorroller, insbesondere neigefähige zwei-, drei- oder vierrädrige Motorroller, Scooter oder Dergleichen verstanden.
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Zum Beispiel kann die Gehäusewandung einen zumindest in Längsrichtung des Gehäusehauptsegments orientierten, geschlossenen Querschnitt aufweisen, der den Aufnahmeraum vollständig umschließt. Das Gehäusehauptsegment umschließt hierbei vorzugweise das im Aufnahmeraum angeordnete, mindestens eine Speichermodul und trägt dieses vollständig.
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Das Gehäusehauptsegment kann hierzu profilartig ausgebildet sein und im Wesentlichen aus mehreren Wandabschnitten gebildet sein. So kann das Gehäusehauptsegment beispielsweise einen Bodenabschnitt und zwei voneinander beabstandete Wandabschnitte aufweisen, die einen den geschlossenen Querschnitt abschließenden Deckenabschnitt tragen. Hierbei kann ein erster der beiden Wandabschnitte einen in der Längsrichtung vorderen Wandabschnitt bilden. Der zweite der beiden Wandabschnitte kann einen in der Längsrichtung hinteren Wandabschnitt bilden.
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In einem im Fahrzeug verbauten Zustand des Speichergehäuses kann die Längsrichtung des Gehäusehauptsegments vorzugsweise der Fahrzeuglängsrichtung beziehungsweise der Haupt-Fahrtrichtung entsprechen. Dementsprechend ist die seitliche Anordnung der zumindest einen Öffnung als seitliche Anordnung bezüglich der Längsrichtung, also im Wesentlichen quer (Querrichtung Q) zu dieser auf einer linken oder rechten Seite des Fahrzeugs zu verstehen. Die Begriffe „links“ und „rechts‟ sind insbesondere aus Sicht des Nutzers beziehungsweise des Fahrers des Fahrzeugs zu verstehen.
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Des Weiteren kann das Gehäusehauptsegment Führungsmittel zum seitlichen Einbringen oder Entnehmen des mindestens einen Speichermoduls umfassen. Diese sind derart ausgebildet, dass eine möglichst leichte Montage des Speichermoduls durch die zumindest eine seitliche Öffnung ermöglicht wird. Zum Beispiel können die Führungsmittel als Führungsschlitze in einer Innenseite der Gehäusewandung des Gehäusehauptsegments ausgebildet sein, in die das eine oder die mehreren Speichermodule eingreifen und so leicht in den Aufnahmeraum eingeschoben werden können. Vorzugsweise sind die Führungsschlitze hierzu in Einschubrichtung ausgerichtet. Beispielsweise kann die Einschubrichtung quer zur Längsrichtung, also in der Querrichtung Q des Fahrzeugs, ausgerichtet sein.
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Alternativ oder zusätzlich können die Führungsmittel auch analog ausgerichtete Führungsschienen umfassen, mit denen das mindestens eine Speichermodul verbunden wird, um dieses durch die zumindest eine seitliche Öffnung in den Aufnahmeraum einschieben zu können.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das Gehäusehauptsegment einstückig ausgebildet sein. Dies bedeutet, dass das Gehäusehauptsegment aus einem Stück beziehungsweise materialeinheitlich gefertigt ist.
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Alternativ kann das Gehäusehauptsegment mehrteilig ausgebildet sein. Einzelne Wandelemente werden beispielsweise separat hergestellt und anschließend zu dem Gehäusehauptsegment verbunden. Die mehrteilige Ausgestaltung ermöglicht insbesondere die Realisierung eines Gehäusehauptsegments mit größeren Dimensionen und/oder komplexerer Geometrie. Zum Beispiel können die voranstehend beschriebenen Wandabschnitte durch einzelne oder gemeinsam von mehreren dieser Wandelemente gebildet werden.
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Im Falle der mehrteiligen Ausführung kann das Gehäusehauptsegment ein oberes U-förmiges Wandelement und ein unteres U-förmiges Wandelement umfassen, wobei zwischen den beiden Wandelementen der Aufnahmeraum definiert ist. Die beiden U-förmigen Wandabschnitte sind derart ausgerichtet, dass die beiden U-förmigen Querschnitte gegeneinander ausgerichtet sind, so dass die entsprechenden Schenkel der jeweiligen U-Form miteinander in Verbindung stehen und diese zusammen den Aufnahmeraum definieren.
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Selbstverständlich kann mindestens ein zusätzliches Wandelement zwischen den beiden U-förmigen Wandelementen angeordnet sein. Auf diese Weise werden die beiden U-förmigen Wandelemente voneinander beabstandet und der Aufnahmeraum vergrößert.
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In jedem Fall kann das Gehäusehauptsegment als ein Bauteil oder seine einzelnen Komponenten mittels Gießverfahren hergestellt sein. Als Material sind vorzugsweise metallische Werkstoffe, insbesondere Leichtmetalle, einsetzbar. Alternativ können aber auch Kunststoffe und faserverstärkte Kunststoffe zum Einsatz kommen.
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Eine Anbindung des Speichergehäuses an das (restliche) Fahrzeug kann beispielsweise erfolgen, indem das Gehäusehauptsegment auf mindestens einer äußeren Oberfläche Befestigungsabschnitte zum Verbinden mit einer Fahrzeugstruktur aufweist. Als Fahrzeugstruktur ist beispielsweise eine Karosserie oder ein Fahrzeugrahmen zu verstehen.
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Des Weiteren kann das Speichergehäuse zumindest ein Deckelelement umfassen, welches zum lösbaren Verschließen der zumindest einen seitlich angeordneten Öffnung der Gehäusewandung ausgebildet ist. Sind mehrere der seitlichen Öffnungen vorhanden, so kann ein einzelnes Deckelelement mehrere Öffnungen gemeinsam verschließen oder mehrere separate Deckelelemente vorgesehen sein, die jeweils eines oder mehrere der Öffnungen verschließen können.
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In jedem Fall sind das eine oder die mehreren Deckelelemente derart ausgebildet, dass diese das Gehäusehauptsegment und dessen Öffnung(en) gegenüber einer Umgebung abdichten.
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Die Deckelelemente können als flache Platten ausgeführt sein. Alternativ können die Deckelelemente aber auch wannenförmig ausgebildet sein. In diesem Fall können die Deckelelemente jeweils mindestens einen schrägen Wandabschnitt aufweisen, so dass zumindest ein daran angrenzender Deckelabschnitt gegenüber einem umlaufenden Randabschnitt nach außen (also in der Querrichtung) versetzt beziehungsweise hervorstehend ausgebildet ist. Auf diese Weise kann der innerhalb des Gehäusehauptsegments gebildete Aufnahmeraum in den zumindest einen nach außen versetzten Deckelabschnitt erweitert werden. Der mindestens eine schräge Wandabschnitt kann beispielsweise eine Schräge von 30° bis 60°, vorzugsweise, 40° bis 50°, besonders bevorzugt etwa 45°, aufweisen.
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Zum Beispiel können die oberen Schrägen des mindestens einen schrägen Wandabschnitts in Höhe einer oberen Kante des daran angrenzenden obersten Speichermoduls angeordnet sein. Entsprechend können die unteren Schrägen in Höhe einer unteren Kante des daran angrenzenden untersten Speichermoduls angeordnet sein. Zusätzlich können die nach außen versetzten Deckelabschnitte einen definierten Abstand zu dem mindestens einen Speichermodul aufweisen, der ein entsprechendes Volumen zur Aufnahme von Elektro- und Kühlanschlüssen zwischen dem (jeweiligen) Speichermodul und dem benachbarten Deckelabschnitt ermöglicht.
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Des Weiteren wird ein Fahrzeug mit einem Speichergehäuse zur Aufnahme mindestens eines elektrischen Speichermoduls bereitgestellt, wobei das Speichergehäuse gemäß dieser Beschreibung ausgebildet ist.
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Zum Beispiel weist das Fahrzeug mindestens ein Vorderrad und mindestens ein Hinterrad sowie eine elektrische Antriebsmaschine auf, welche zum Antreiben des mindestens einen Hinter- und/oder Vorderrads ausgebildet ist.
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Hierbei kann das Speichergehäuse derart am oder in dem Fahrzeug angeordnet sein, dass das Gehäusehauptsegment und dessen Längsrichtung zumindest in einem Betriebszustand des Fahrzeugs in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichtet sind.
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Das beschriebene Fahrzeug mit dem beschriebenen Speichergehäuse ermöglicht also das mindestens eine elektrische Speichermodul in einer Querrichtung zur Fahrzeuglängsrichtung in das Speichergehäuse einzubauen oder zumindest in dieser Richtung seitlich zugänglich zu machen. In jedem Fall ist das mindestens eine Speichermodul einschließlich seiner elektrischen Verkabelung und eventueller Kühlmittelanschlüsse seitlich leicht zugänglich. Dies erleichtert sowohl die anfängliche Montage und Installation als auch spätere Reparaturen oder einen eventuellen Austausch.
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Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen anhand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert. Hierbei zeigen:
- 1: ein Gehäusehauptsegment für ein Speichergehäuse gemäß der Beschreibung,
- 2: das Gehäusehauptsegment nach 1 mit mehreren Speichermodulen,
- 3: ein Speichergehäuse gemäß der Beschreibung in geöffnetem Zustand, und
- 4: das Speichergehäuse gemäß 3 in geschlossenem Zustand.
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Die 1 zeigt ein Gehäusehauptsegment 11 für ein Speichergehäuse 10 (dargestellt in den 3 und 4) eines Fahrzeugs (nicht dargestellt), welches zur Aufnahme mehrerer elektrischer Speichermodule 12 vorgesehen ist, wobei die Speichermodule 12 (dargestellt in 2) jeweils mehrere elektrische Speichereinheiten umfassen. Demnach bildet das Gehäusehauptsegment 11 eine zentrale Komponente des Speichergehäuses 10. Als „Speichereinheiten“ können insbesondere Batteriezellen, Akkumulatoren, Kondensatoren oder andere Einrichtungen, die zum Speichern von elektrischer Energie geeignet und bestimmt sind, eingesetzt werden. Die einzelnen Speichereinheiten können parallel und/oder seriell miteinander verschaltet sein und zu dem einen oder den mehreren Speichermodulen 12 miteinander verschaltet sein.
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Das Gehäusehauptsegment 11 weist eine Gehäusewandung 13 auf, die einen Aufnahmeraum 14 zur Aufnahme der elektrischen Speichermodule 12 mit Ausnahme von zwei seitlichen Öffnungen 15 vollständig umschließt. Hierbei weist die Gehäusewandung 13 in der dargestellten Ausführungsform zwei der seitlich angeordneten Öffnungen 15 auf, die zum seitlichen Einbringen oder Entnehmen der Speichermodule 12 in den beziehungsweise aus dem Aufnahmeraum 14 ausgebildet sind. Die beiden Öffnungen 15 sind auf unterschiedlichen Seiten des Gehäusehauptsegments 11, also auf zueinander entgegengesetzt angeordneten Seiten angeordnet.
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Wie insbesondere aus 2 ersichtlich ist, ermöglichen die seitlichen Öffnungen 15 eine vorteilhafte Zugänglichkeit zur vereinfachten Montage und Installation der Speichermodule 12, insbesondere zur Verkabelung und zum Anschluss von Kühlleitungen 12a für eine Kühlung der Speichermodule 12 mit Hilfe eines Kühlmittels.
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So können die Speichermodule 12 einzeln oder gemeinsam über die seitlich angeordneten Öffnungen 15 in den Aufnahmeraum 14 eingebracht oder aus diesem entnommen werden.
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Hierbei weist die Gehäusewandung 13 und damit das Gehäusehauptsegment 11 einen in einer Längsrichtung L orientierten, geschlossenen Querschnitt auf, der den Aufnahmeraum 14 und die darin angeordneten Speichermodule 12 vollständig umschließt. Das Gehäusehauptsegment 11 trägt diese somit vollständig.
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Gemäß einer nicht dargestellten Ausführungsform kann das Gehäusehauptsegment 11 einstückig ausgebildet sein.
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Dagegen ist in den Figuren eine Ausführungsform dargestellt, wonach das Gehäusehauptsegment 11 mehrteilig ausgebildet ist.
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So kann das Gehäusehauptsegment 11 - wie dargestellt - beispielsweise einen Bodenabschnitt 11a und zwei voneinander beabstandete Wandabschnitte 11b, 11c aufweisen, die einen den geschlossenen Querschnitt abschließenden Deckenabschnitt 11d tragen. Hierbei kann ein erster der beiden Wandabschnitte 11b einen in Längsrichtung L vorderen Wandabschnitt 11b bilden. Der zweite der beiden Wandabschnitte 11c kann einen in der Längsrichtung hinteren Wandabschnitt 11c bilden. Rein beispielhaft dargestellt, kann der hintere Wandabschnitt 11c mit einem Vorsprung 11c' ausgebildet sein, um den Aufnahmeraum 14 zusätzlich zu vergrößern und zusätzliches Volumen zur Aufnahme zusätzlicher Speichermodule 12 bereitzustellen.
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In der dargestellten Ausführungsform sind die beschrieben Wandabschnitte 11b, 11c durch einzelne oder gemeinsam von mehreren Wandelementen gebildet. So umfasst das Gehäusehauptsegment 11 ein oberes U-förmiges Wandelement 21 und ein unteres U-förmiges Wandelement 22, wobei zwischen den beiden U-förmigen Wandelementen 21,22 ein zusätzliches Wandelement 23 angeordnet ist. Selbstverständlich können die Wandabschnitte 11a-11d aber auch durch eine andere Zusammenstellung und Anzahl von anders geformten Wandelementen 21-23 erzeugt werden.
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In einem im Fahrzeug verbauten Zustand entspricht die Längsrichtung L einer Fahrzeuglängsrichtung beziehungsweise der Haupt-Fahrtrichtung. Entsprechend ist die seitliche Anordnung der zumindest einen Öffnung 15 als seitlich zu der Längsrichtung L, also im Wesentlichen quer (Querrichtung Q) hierzu auf einer linken oder rechten Seite zum Fahrzeug zu verstehen.
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Wie aus 2 und der Detailansicht A ersichtlich umfasst das Gehäusehauptsegment 11 außerdem Führungsmittel 25 zum seitlichen Einbringen oder Entnehmen der Speichermodule 12. Zum Beispiel können die Führungsmittel 25 als Führungsschlitze 25 in der Innenseite der Gehäusewandung 13 des Gehäusehauptsegments 11 ausgebildet sein, in die die Speichermodule 12 eingreifen und so leicht in den Aufnahmeraum 14 eingeschoben werden können. Vorzugsweise sind die Führungsschlitze 25 hierzu in Einschubrichtung E ausgerichtet. Beispielsweise kann die Einschubrichtung E quer zur Längsrichtung L, also in der Querrichtung Q des Fahrzeugs, ausgerichtet sein. Alternativ oder zusätzlich können die Führungsmittel 25 auch analog Führungsschienen umfassen, die mit den Speichermodulen 12 verbunden sind, um diese in den Aufnahmeraum 14 einschieben zu können.
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Des Weiteren weist das Gehäusehauptsegment 11 auf mindestens einer äußeren Oberfläche Befestigungsabschnitte 26 zum Verbinden mit einer Fahrzeugstruktur (nicht dargestellt) auf.
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Wie aus den 3 und 4 ersichtlich, umfasst das Speichergehäuse 10 außerdem zwei Deckelelemente 30, welche zum lösbaren Verschließen der beiden seitlich angeordneten Öffnungen 15 der Gehäusewandung 13 ausgebildet sind. Die beiden Deckelelemente 30 sind derart ausgebildet, dass diese das Gehäusehauptsegment 11 und dessen Öffnungen 15 gegenüber einer Umgebung abdichten.
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Optional sind die beiden Deckelelemente 30 wannenförmig ausgebildet und weisen dementsprechend angrenzend an einen umlaufenden Randabschnitt 31 außerdem eine ebenfalls umlaufende schräge Wandung 32 auf, so dass Deckelabschnitte 33 der Deckelelemente 30 gegenüber dem umlaufenden Randabschnitt 31 nach außen (also in der Querrichtung Q) versetzt beziehungsweise hervorstehend ausgebildet sind. Auf diese Weise kann der innerhalb des Gehäusehauptsegments 11 gebildete Aufnahmeraum 14 in die nach außen versetzten Deckelabschnitte 33 erweitert werden. Die schräge Wandung 32 kann beispielsweise eine Schräge von 30° bis 60°, vorzugsweise, 40° bis 50°, besonders bevorzugt etwa 45°, aufweisen.
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Das beschriebene Speichergehäuse 10 ermöglicht in einem am oder in dem Fahrzeug verbauten Zustand die Speichermodule 12 in der Querrichtung Q zur Fahrzeuglängsrichtung (gleichgerichtet zur Längsrichtung L des Gehäusehauptsegments 11) einzubauen oder zumindest in dieser Richtung seitlich zugänglich zu machen. In jedem Fall sind die Speichermodule 12 einschließlich ihrer Verkabelung und eventueller Kühlmittelanschlüsse 12a dadurch seitlich leicht zugänglich.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102018203603 A1 [0005]
