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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batteriegehäuse-Anordnung zum Aufnehmen wenigstens zweier Batterien sowie eine Batterie-Anordnung mit einer solchen Batteriegehäuse-Anordnung und mit wenigstens zwei Batterien.
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Moderne Elektro-und Hybridfahrzeuge sind typischerweise mit elektrischen Batterien ausgestattet, in welchen elektrische Energie für das elektrische Antriebssystem des Fahrzeugs gespeichert werden kann. Da im Elektro- bzw. Hybridfahrzeug typischerweise eine Vielzahl von solchen Batterien zum Einsatz kommt, erweist sich sowohl der mechanische Aufbau der Batteriegehäuse sowie das Thermomanagement der einzelnen Batterien in den Batteriegehäusen und auch die elektrische Anbindung der Batterien nach außen als aufwändig und nicht unproblematisch.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei der Entwicklung von Batteriegehäusen für Batterien von Elektro- und Hybridfahrzeugen neue Wege aufzuzeigen.
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Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Grundidee der Erfindung ist demnach, eine Anordnung aus wenigstens zwei Batteriegehäusen mit einem Trägerteil zu versehen, welches die Batteriegehäuse-Anordnung aussteift und somit mechanisch stabilisiert. Erfindungsgemäß ist das Trägerteil als Rohrkörper ausgebildet, so dass es von einem Temperierfluid durchströmt werden kann. Somit können im Batteriegehäuse angeordnete Batterien durch thermischen Kontakt mit dem Trägerteil bzw. mit dem Rohrkörper durch Wärmeübertragung auf das Temperierfluid bzw. von dem Temperierfluid temperiert werden. Insbesondere ist auf diese Weise eine Abführung von Abwärme von den Batterien wirksam möglich. Weiterhin ist das als Rohrkörper ausgebildete Trägerteil aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt, sodass es zum Führen eines elektrischen Stroms geeignet ist. Somit kann das Trägerteil bzw. der Rohrkörper anstelle separater elektrischer Leitungen treten, welche elektrisch mit besagten Batterien verbunden sind.
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Im Ergebnis wird eine Batteriegehäuse-Anordnung geschaffen, bei welcher das Trägerteil gleich drei Funktionen, nämlich mechanische Aussteifung, Temperierung und elektrischen Stromtransport übernehmen kann. Dies führt zu einer erheblichen Vereinfachung des Aufbaus der Anordnung, womit erhebliche Kostenvorteile und auch eine nicht zu vernachlässigende Bauraum-Ersparnis einhergeht.
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Eine erfindungsgemäße Batteriegehäuse-Anordnung umfasst ein erstes Batteriegehäuse, welches einen ersten Gehäuseinnenraum begrenzt, und wenigstens ein benachbart zum ersten Batteriegehäuse angeordnetes zweites Batteriegehäuse, welches einen zweiten Gehäuseinnenraum begrenzt. Ferner umfasst die erfindungsgemäße Anordnung wenigstens ein als Rohrkörper ausgebildetes und von einem Temperierfluid durchströmbares Trägerteil aus einem elektrisch leitenden Material, welcher zur Aussteifung der Batteriegehäuse-Anordnung die Batteriegehäuse miteinander verbindet. Es versteht sich, dass zusätzlich zum wenigstens einen Trägerteil weitere Verbindungen zwischen den Batteriegehäusen der Batteriegehäuse-Anordnung möglich sind. Insbesondere können die beiden Batteriegehäuse - unabhängig vom erfindungswesentlichen Trägerteil - aneinander befestigt oder integral aneinander ausgeformt sein. Letztere Variante bedeutet, dass die wenigstens zwei Batteriegehäuse einstückig und materialeinheitlich ausgebildet sind. Bevorzugt kann das Material der beiden Batteriegehäuse jeweils ein elektrisch isolierender Kunststoff, besonders bevorzugt ein Thermoplast oder ein Duroplast, sein. Auf diese Weise wird ein unerwünschter elektrischer Kurzschluss zwischen den Batteriegehäusen und den elektrisch leitenden Trägerteilen bzw. Rohrkörpern verhindert. Für den Fall, dass für eines oder beide der Batteriegehäuse ein elektrisch leitendes Material, beispielsweise ein Metall, gewählt ist, kann zwischen dem/den Batteriegehäuse(n) und dem/den Trägerteil(en) bzw. Rohrkörper(n) eine elektrische Isolation aus einem elektrisch isolierenden Material - typischerweise ein elektrisch isolierender Kunststoff - angeordnet sein. Die elektrische Isolation kann beispielsweise als elektrische Isolationsschicht, insbesondere als Kunststoffschicht, realisiert sein.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist auf einer Außenumfangsseite des Rohrkörpers wenigstens ein nach außen abstehender elektrischer Anschluss ausgebildet oder angeformt. Dies erlaubt es, auf einfache Weise elektrische Leitungen elektrisch mit dem Trägerteil zu verbinden. Insbesondere können auf diese Weise die im Gehäuseinnenraum angeordneten elektrischen Batterien elektrisch mit dem Trägerteil zu verbinden.
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Zweckmäßig ist der wenigstens eine elektrische Anschluss elektrisch mit dem elektrisch leitenden Material des Trägerteils verbunden. Auf diese Weise wird eine elektrische Verbindung von an den betreffenden elektrischen Anschluss angeschlossenen Komponenten, insbesondere von im Gehäuseinnenraum angeordneten Batterien, mit dem Trägerteil, welche anstelle herkömmlicher elektrischer Leitungen tritt, realisiert.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst der wenigstens eine elektrische Anschluss eine, vorzugsweise U-förmige, elektrische Lasche zum Befestigen einer elektrischen Leitung. Auf diese Weise lässt sich besagte elektrische Leitung auf einfache Weise unter Ausbildung einer elektrischen Verbindung mit dem Trägerteil an diesem fixieren.
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Besonders bevorzugt sind zumindest zwei elektrische Anschlüsse vorgesehen, die einander auf der Außenumfangsseite im Wesentlichen gegenüberliegen. Bei geeigneter Anordnung des Trägerteils am Batteriegehäuse kann das Trägerteil somit die Funktion einer elektrischen Durchführung vom Gehäuseinnenraum durch das Batteriegehäuse in die äußere Umgebung des jeweiligen Batteriegehäuses übernehmen.
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Die beiden elektrischen Anschlüsse und das Trägerteil sind daher besonders zweckmäßig als elektrische Durchführung vom ersten oder zweiten Gehäuseinnenraum nach außen ausgebildet.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich das wenigstens eine als Rohrkörper ausgebildete Trägerteil entlang einer Längsrichtung und ist an zwei in der Längsrichtung einander gegenüberliegenden Längsenden offen ausgebildet, so dass dort das Temperierfluid in das Rohrkörper ein- oder austreten kann.
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Zweckmäßig können die beiden Batteriegehäuse entlang der Längsrichtung benachbart zueinander angeordnet sein. Auf diese Weise können mittels des Trägerteils zwei oder mehr Batteriegehäuse wirksam mechanisch ausgesteift und - bei Durchströmung mit dem Temperierfluid - temperiert werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die beiden Batteriegehäuse integral aneinander ausgeformt. Diese Variante erweist sich als sowohl mechanisch besonders stabil als auch kostengünstig in der Herstellung.
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Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform sind ein erstes Trägerteil und ein zweites Trägerteil vorhanden. Dabei ist das erste Trägerteil am ersten Batteriegehäuse angeordnet, insbesondere befestigt. Das zweite Trägerteil ist entsprechend am zweiten Batteriegehäuse angeordnet, insbesondere befestigt. Bei dieser Ausführungsform sind die beiden Trägerteile miteinander verbunden, bevorzugt aneinander befestigt. Alternativ dazu können die beiden Trägerteile integral aneinander ausgeformt sein. Somit kann durch die Verwendung zweier oder mehrerer Trägerteile auch eine größere Anzahl an Batteriegehäuse mechanisch ausgesteift und - bei Durchströmung mit dem Temperierfluid - temperiert werden. Es versteht sich, dass in Weiterbildung dieser Ausführungsform auch drei oder mehr Trägerteile vorgesehen sein können.
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Besonders bevorzugt verlängert das zweite Trägerteil das erste Trägerteil entlang der Längsrichtung. Auf diese Weise kann das Temperierfluid auf einfache Weise durch zwei oder eine größere Anzahl an Trägerteilen geführt werden, die nebeneinander angeordnet sind.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die beiden elektrisch leitenden Trägerteile mittels einer elektrischen Isolation, vorzugsweise aus einem elektrisch isolierenden Material, miteinander verbunden, so dass das erste Trägerteil elektrisch gegenüber dem zweiten Trägerteil isoliert ist. Dies erlaubt eine separate elektrische Verbindung von zwei oder mehr im jeweiligen Gehäuseinnenraum angeordneten Batterien mit einem einzelnen Trägerteil - elektrisch isoliert vom anderen Trägerteil - und, gegebenenfalls, eine separate Durchführung aus dem jeweiligen Gehäuseinnenraum in die äußere Umgebung des betreffenden Batteriegehäuses.
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Bevorzugt ist die elektrische Isolation so ausgebildet, dass das Temperierfluid von dem das als Rohrkörper ausgebildeten ersten Trägerteil in das als Rohrkörper ausgebildete zweite Trägerteil - und umgekehrt - strömen kann. Besonders bevorzugt weist die elektrische Isolation einen von dem Temperierfluid durchströmbaren Durchbruch auf. Somit können zwei elektrisch gegeneinander isolierte Trägerteile von ein und demselben Temperierfluid durchströmt werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist die elektrische Isolation in einem Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung dieselbe geometrische Formgebung auf wie die beiden Trägerteile. Diese Variante benötigt für die beiden Trägerteile und die elektrische Isolation besonders wenig Bauraum. Darüber hinaus erfährt das Temperierfluid beim Übergang vom Trägerteil durch die elektrische Isolation hindurch in das andere Trägerteil einen besonders geringen Strömungswiderstand. Insbesondere kann ein Öffnungsquerschnitt des Durchbruchs gleich bzw. identisch zu einem Rohrquerschnitt der beiden Rohrkörper sein.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Batterie-Anordnung mit einer voranstehend erläuterten Batteriegehäuse-Anordnung. Die voranstehend erläuterten Vorteile der erfindungsgemäßen Batteriegehäuse-Anordnung übertragen sich daher auch auf die erfindungsgemäße Batterie-Anordnung. Die erfindungsgemäße Batterie-Anordnung umfasst ferner eine im ersten Gehäuseinnenraum angeordnete erste Batterie und eine im zweiten Gehäuseinnenraum angeordnete zweite Batterie, wobei die erste und die zweite Batterie thermisch mit dem wenigstens einen Trägerteil verbunden sind.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform liegt die erste Batterie sowie, alternativ oder zusätzlich, die zweite Batterie mechanisch am wenigstens einen Trägerteil an oder/und stützt sich mechanisch am wenigstens einen Trägerteil abstützt. Auf diese Weise erzielt das wenigstens eine Trägerteil eine besonders hohe mechanische Ausschweifungen der Batterie-Anordnung.
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Zweckmäßig ist die erste Batterie sowie, alternativ oder zusätzlich, die zweite Batterie elektrisch mit dem wenigstens einen Trägerteil verbunden.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung sind zwei Trägerteile vorgesehen, wobei das erste Trägerteil mittels der elektrischen Isolation elektrisch gegenüber dem zweiten Trägerteil isoliert ist. Bei dieser Weiterbildung ist die erste Batterie elektrisch mit dem ersten Trägerteil verbunden, und die zweite Batterie ist elektrisch mit dem zweiten Trägerteil verbunden. Aufgrund der elektrischen Isolation sind die beiden Batterien elektrisch gegeneinander isoliert.
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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 beispielhafte Darstellung zweier Trägerteile der erfindungsgemäßen Batteriegehäuse-Anordnung,
- 2 eine beispielhafte Darstellung einer erfindungsgemäßen Batteriegehäuse-Anordnung mit den Trägerteilen der 1.
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1 illustriert in perspektivische Darstellung ein Beispiel zweier Trägerteile 1a, 1b, jeweils aus einem elektrisch leitenden Material, welche jeweils einen erfindungswesentlichen Bestandteil einer erfindungsgemäßen Batteriegehäuse-Anordnung 10 bilden. Die 2 illustriert in perspektivischer Darstellung eine Batteriegehäuse-Anordnung 10 mit zwei solchen Trägerteilen 1a, 1b.
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Gemäß 1 sind die beiden Trägerteile 1a, 1b jeweils als Rohrkörper 2a, 2b ausgebildet und können jeweils von einem geeigneten Temperierfluid (nicht gezeigt) durchströmt werden. Zweckmäßig ist der jeweilige Rohrkörper 2a, 2b wie in den 1 und 2 gezeigt als Hohlprofil 3a bzw. 3b, beispielsweise mit rechteckigem Querschnitt, ausgebildet. Jeder der beiden Rohrkörper 2a, 2b erstreckt sich entlang einer Längsrichtung L1 bzw. L2. Jedes der beiden Trägerteile 1a, 1b bzw. jeder der beiden Rohrkörper 2a, 2b ist an seinen beiden, in der Längsrichtung L1 bzw. L2 einander gegenüberliegenden Längsenden 4 offen ausgebildet, so dass Temperierfluid dort in den Rohrkörper 2a bzw. 2b eintreten oder aus diesem austreten kann.
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Im Beispiel der 1 sind die beiden Trägerteile 1a, 1b bzw. die beiden Rohrkörper 2a, 2b entlang einer gemeinsamen Längsrichtung L nebeneinander angeordnet und verlängern sich somit entlang dieser gemeinsamen Längsrichtung L gegenseitig. Es gilt also für die Längsrichtungen L1 = L2 = L.
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Im Folgenden wird auf das erste Trägerteil 1a gemäß 1 Bezug genommen. Es versteht sich, dass das zweite Trägerteil 1b identisch zum ersten Trägerteil 1a ausgebildet sein kann. In jedem Fall gelten die folgenden Erläuterungen zum ersten Trägerteil 1a mutatis mutandis auch zum zweiten Trägerteil 1b.
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Auf einer Außenumfangsseite 8a des ersten Rohrkörpers 2a sind jeweils zwei nach außen abstehende elektrische Anschlüsse 5a, 5b angeformt, die entlang der Längsrichtung L1 bzw. L2 im Abstand zueinander angeordnet sind. Jeder der beiden elektrischen Anschlüsse 5a, 5b ist elektrisch mit dem elektrisch leitenden Material des betreffenden Trägerteils 1a bzw. 1b verbunden. Jeder der beiden elektrischen Anschlüsse 5a, 5b weist eine, im Beispielszenario U-förmige, elektrische Lasche 6a, 6b zum Anschließen einer elektrischen Leitung (nicht gezeigt) auf. Die beiden elektrischen Anschlüsse 5a, 5b liegen einander auf der Außenumfangsseite 8a bzw. 8b gegenüber.
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Im Beispiel der 1 und 2 sind die beiden elektrisch leitenden Trägerteile 1a, 1b mittels einer elektrischen Isolation 7 aus einem elektrisch isolierenden Material - bevorzugt einem elektrisch isolierenden Kunststoff - miteinander verbunden. Somit ist das erste Trägerteil 1a elektrisch gegenüber dem zweiten Trägerteil 1b isoliert.
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Wie 1 erkennen lässt, ist die elektrische Isolation 7 so ausgebildet, dass das Temperierfluid von dem als Rohrkörper 2a ausgebildeten ersten Trägerteil 1a durch die elektrische Isolation hindurch 7 in das als Rohrkörper 2b ausgebildete zweite Trägerteil 2b, und umgekehrt, strömen kann. Hierzu weist die elektrische Isolation 7 einen von dem Temperierfluid durchströmbaren Durchbruch 9 auf. Im Beispiel der Figuren ist die elektrische Isolation 7 ebenso wie die beiden Rohrkörper 2a, 2b als Hohlprofil 3c ausgebildet, welches besagten Durchbruch 9 einfasst. Zur Reduzierung des Strömungswiderstands für das Temperierfluid kann die elektrische Isolation 7 in einem Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung L dieselbe geometrische Formgebung aufweisen wie die beiden Trägerteile 2a, 2b. Insbesondere kann ein Öffnungsquerschnitt des Durchbruchs 9 gleich einem Rohrquerschnitt der Rohrkörper 2a, 2b sein.
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Gemäß 2 umfasst die Batteriegehäuse-Anordnung 10 ein erstes Batteriegehäuse 11a und ein zweites Batteriegehäuse 11b sowie die beiden in 1 gezeigten Trägerteile 1a, 1b. In der Darstellung gemäß 2 sind die beiden Batteriegehäuse 11a, 11b entlang der gemeinsamen Längsrichtung L benachbart zueinander angeordnet. Das erste Batteriegehäuse 11a begrenzt einen ersten Gehäuseinnenraum 12a. Das zweite Batteriegehäuse 11b begrenzt einen zweiten Gehäuseinnenraum 12b. Die beiden Batteriegehäuse 11a, 11b können integral aneinander ausgeformt sein. Die beiden Batteriegehäuse 11a, 11b und auch die beiden Gehäuseinnenräume 12a, 12b können auch direkt ineinander übergehen. Bevorzugt kann das Material der beiden Batteriegehäuse 11a, 11b jeweils ein elektrisch isolierender Kunststoff, besonders bevorzugt ein Thermoplast oder ein Duroplast, sein. Auf diese Weise wird ein unerwünschter elektrischer Kurzschluss zwischen den Batteriegehäusen 11a, 11b und den elektrisch leitenden Trägerteilen 1a, 1b bzw. Rohrkörpern 2a, 2b verhindert. Für den Fall, dass für eines oder beide der Batteriegehäuse 11a, 11b ein elektrisch leitendes Material, beispielsweise ein Metall, gewählt wird, kann zwischen dem Batteriegehäuse 11a, 11b und den Trägerteilen 1a, 1b bzw. Rohrkörpern 2a, 2b eine elektrische Isolation aus einem elektrisch isolierenden Material - typischerweise ein elektrisch isolierender Kunststoff - angeordnet werden. Die elektrische Isolation kann beispielsweise als elektrische Isolationsschicht, insbesondere als Kunststoffschicht, realisiert sein.
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Wie 2 erkennen lässt, verbinden die beiden Trägerteile 1a, 1b die beiden Batteriegehäuse 11a, 11b miteinander und steifen auf diese Weise die Anordnung 10 mechanisch aus. Das am ersten Batteriegehäuse 11a angeordnete und auch an diesem befestigte erste Trägerteil 1a ist über die elektrische Isolation 7 mit dem am zweiten Batteriegehäuse 11b angeordneten und auch an diesem befestigten zweiten Trägerteil 1b verbunden.
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Die beiden elektrischen Anschlüsse 5a, 5b des jeweiligen Trägerteils 1a bzw. 1b sind jeweils als elektrische Durchführung vom ersten oder zweiten Gehäuseinnenraum nach außen ausgebildet.
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Die dem jeweiligen Gehäuseinnenraum 12a, 12b zugewandten elektrischen Anschlüsse 5a, 5b (in der Darstellung der 2 verdeckt) können elektrisch mit einer im jeweiligen Gehäuseinnenraum 12a, 12b angeordneten elektrischen Batterie (nicht gezeigt) verbunden werden. Insbesondere können im ersten Gehäuseinnenraum 12a eine erste Batterie (nicht gezeigt) und im zweiten Gehäuseinnenraum 12b eine zweite Batterie (ebenfalls nicht gezeigt) angeordnet sein, wobei die erste Batterie thermisch mit dem ersten Trägerteil 1a bzw. und die zweite Batterie thermisch mit dem zweiten Trägerteil 1b verbunden ist. Dabei kann die erste Batterie mechanisch am ersten Trägerteil 1a anliegen und sich zudem mechanisch an diesem Trägerteil 1a abstützen. Ebenso kann die zweite Batterie mechanisch am zweiten Trägerteil 1a anliegen und sich auch mechanisch an diesem Trägerteil 1b abstützen. Auf diese Weise können die beiden Batterien von dem durch die Trägerteile 1a, 1b bzw. die Rohrkörper 2a, 2b strömenden Temperierfluid durch Wärmeübertragung wirksam temperiert werden.
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Über die beiden am ersten Trägerteil 1a vorgesehenen elektrischen Anschlüsse 5a, 5b kann eine elektrische Verbindung von der ersten Batterie nach außen - in die äußere Umgebung des ersten Batteriegehäuses 11a - geführt und somit bereitgestellt sein. Ebenso kann über die beiden am zweiten Trägerteil vorgesehenen Anschlüsse 5a, 5b eine elektrische Verbindung von der zweiten Batterie nach außen - in die äußere Umgebung des zweiten Batteriegehäuses 11b - geführt und somit auch bereitgestellt sein.
