DE102021109922A1 - Battery system and method for accommodating a battery unit in a battery holder - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Batteriesystem mit einer Batterieaufnahme (2), welche einen Aufnahmeraum (3) umfasst, in welchem ein elastisch verformbar ausgebildetes Arretierungselement (4) angeordnet ist, das zumindest einen Kontaktierungsbereich (51) und zumindest einen Befestigungsbereich (52) aufweist, wobei eine Batterieeinheit (10) in der Art in dem Aufnahmeraum (3) angeordnet ist, dass eine auf den zumindest einen Kontaktierungsbereich (51) einwirkende Kraft (71) das Arretierungselement (4) in der Art verformt, dass der zumindest eine Befestigungsbereich (52) eine Kraft (72) auf die Batterieeinheit (10) ausübt, sodass die Batterieeinheit (10) in der Batterieaufnahme (2) zumindest kraftschlüssig befestigt ist.The invention relates to a battery system with a battery holder (2) which comprises a receiving space (3) in which an elastically deformable locking element (4) is arranged, which has at least one contact area (51) and at least one fastening area (52), wherein a battery unit (10) is arranged in the receiving space (3) in such a way that a force (71) acting on the at least one contact area (51) deforms the locking element (4) in such a way that the at least one fastening area (52) exerts a force (72) on the battery unit (10), so that the battery unit (10) is fastened at least in a non-positive manner in the battery holder (2).
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht aus von einem Batteriesystem nach Gattung des unabhängigen Anspruchs. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Verfahren zur Aufnahme einer Batterieeinheit in einer Batterieaufnahme.The invention is based on a battery system according to the species of the independent claim. The subject matter of the present invention is also a method for accommodating a battery unit in a battery holder.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, dass ein Batteriemodul eine Mehrzahl an einzelnen Batteriezellen aufweist, welche jeweils einen positiven Spannungsabgriff und einen negativen Spannungsabgriff aufweisen, wobei zu einer elektrisch leitenden seriellen und/oder parallelen Verbindung der Mehrzahl an Batteriezellen untereinander die jeweiligen Spannungsabgriffe elektrisch leitend miteinander verbunden sind und somit zu dem Batteriemodul zusammengeschaltet werden können. Batteriemodule ihrerseits werden zu Batterien bzw. zu gesamten Batteriesystemen zusammengeschaltet.It is known from the prior art that a battery module has a plurality of individual battery cells, each of which has a positive voltage tap and a negative voltage tap, the respective voltage taps being electrically connected to an electrically conductive serial and/or parallel connection of the plurality of battery cells to one another are conductively connected to each other and can thus be interconnected to form the battery module. Battery modules, for their part, are interconnected to form batteries or entire battery systems.
Oftmals ist es erforderlich, Batterien bzw. Batteriemodule auf einfache Weise auszutauschen. Dabei sollte eine möglichst einfache Anordnung sowie eine zuverlässige Befestigung ausgebildet werden.It is often necessary to exchange batteries or battery modules in a simple manner. In this case, the simplest possible arrangement and reliable attachment should be formed.
Aus dem Stand der Technik sind hierzu zum Beispiel Befestigungen mittels Spannbändern oder Verriegelungen bekannt.Fastenings by means of tightening straps or locks, for example, are known for this purpose from the prior art.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention
Ein Batteriesystem mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs bietet den Vorteil, dass eine zuverlässige Aufnahme einer Batterieeinheit in einer Batterieaufnahme ausgebildet werden kann. Insbesondere kann mit einer erfindungsgemäßen Ausführungsform auf einfache Weise eine Batterieeinheit aufgenommen und auch wieder entfernt werden, also kann die Batterieeinheit auf einfache Weise gewechselt werden.A battery system with the features of the independent claim offers the advantage that a battery unit can be reliably accommodated in a battery holder. In particular, with an embodiment according to the invention, a battery unit can be picked up and removed again in a simple manner, ie the battery unit can be changed in a simple manner.
Dazu wird ein Batteriesystem zur Verfügung gestellt. Das Batteriesystem weist dabei eine Batterieaufnahme auf, welche einen Aufnahmeraum umfasst. In dem Aufnahmeraum ist ein elastisch verformbar ausgebildetes Arretierungselement angeordnet. Dieses Arretierungselement weist zumindest einen Kontaktierungsbereich und zumindest einen Befestigungsbereich auf. Dabei ist eine Batterieeinheit in der Art in dem Aufnahmeraum angeordnet, dass eine auf den zumindest einen Kontaktierungsbereich einwirkende Kraft das Arretierungselement in der Art verformt, dass der zumindest eine Befestigungsbereich eine Kraft auf die Batterieeinheit ausübt, sodass die Batterieeinheit in der Batterieaufnahme zumindest kraftschlüssig befestigt ist.A battery system is provided for this purpose. In this case, the battery system has a battery receptacle which includes a receptacle space. An elastically deformable locking element is arranged in the receiving space. This locking element has at least one contacting area and at least one fastening area. A battery unit is arranged in the receiving space in such a way that a force acting on the at least one contact area deforms the locking element in such a way that the at least one fastening area exerts a force on the battery unit, so that the battery unit is fastened in the battery holder at least in a non-positive manner .
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.Advantageous developments and improvements of the device specified in the independent claim are possible as a result of the measures listed in the dependent claims.
Das Arretierungselement ist dabei in der Art ausgebildet, dass die Verformung sich nur in der Art ausbilden kann bzw. in der Art begrenzt ist, sodass eine Befestigung der Batterieeinheit ausgebildet ist.The locking element is designed in such a way that the deformation can only develop or is limited in such a way that the battery unit is fastened.
Bevorzugt umfasst das Arretierungselement einen Innenraum, der mit einem Fluid gefüllt ist. Das Fluid ist dabei insbesondere Luft. Hierdurch ist es besonders bevorzugt möglich, dass die Batterieeinheit mittels einer Luftverdrängung in dem Innenraum des Arretierungselements in dem Aufnahmeraum befestigt werden kann. Insbesondere bewirkt hierbei eine auf den zumindest einen Kontaktierungsbereich einwirkende Kraft eine Verformung des Arretierungselements mit einer Verdrängung des sich in dem Innenraum befindlichen Fluids in Richtung des zumindest einen Befestigungsbereichs. Dadurch kann der zumindest eine Befestigungsbereich eine Flächenpressung gegenüber der Batterieeinheit ausbilden, sodass eine kraftschlüssige Verbindung ausgebildet ist.The locking element preferably comprises an interior space which is filled with a fluid. The fluid is in particular air. As a result, it is particularly preferably possible for the battery unit to be able to be fastened in the receiving space by means of air displacement in the interior of the locking element. In particular, a force acting on the at least one contacting area causes a deformation of the locking element with a displacement of the fluid located in the interior in the direction of the at least one fastening area. As a result, the at least one fastening area can form a surface pressure in relation to the battery unit, so that a non-positive connection is formed.
Es ist zweckmäßig, wenn der Innenraum mehrere Kammern aufweist. Dabei sind insbesondere zwischen zwei Kammern jeweils Durchlassöffnungen ausgebildet. Dies bietet zudem den besonderen Vorteil, dass die Durchlassöffnungen definierte Engpässe ausbilden können, wodurch ein zeitabhängiges System ausgebildet ist. An dieser Stelle sei angemerkt, dass die definierten Engpässe dazu führen, dass die Verteilung der Luft eine vordefinierte Zeit benötigt. Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, auch Batterieeinheiten mit einem vergleichbar großen Gewicht auf zuverlässige und sanfte Weise in der Batterieaufnahme aufzunehmen. Insgesamt kann das Arretierungselement beispielsweise auch eine Wabenstruktur und/oder eine Mehrzahl an Unterkammern aufweisen. Ein Innenraum mit einer Mehrzahl an Kammern bietet den Vorteil, dass zum einen eine Stabilisierung des Arretierungselements erreicht werden kann und zum anderen eine besonders geeignete Kraftverteilung zur Befestigung der Batterieeinheit ausgebildet werden kann.It is useful if the interior has several chambers. In this case, passage openings are formed in each case in particular between two chambers. This also offers the particular advantage that the passage openings can form defined bottlenecks, as a result of which a time-dependent system is formed. At this point it should be noted that the defined bottlenecks mean that the distribution of the air requires a predefined time. As a result, it is advantageously possible to accommodate battery units with a comparably large weight in the battery holder in a reliable and gentle manner. Overall, the locking element can also have a honeycomb structure and/or a plurality of sub-chambers, for example. An interior space with a plurality of chambers offers the advantage that, on the one hand, the locking element can be stabilized and, on the other hand, a particularly suitable force distribution for fastening the battery unit can be formed.
Vorteilhafterweiße weist das Arretierungselement zwei Kontaktierungsbereiche auf. Dabei ist die Batterieeinheit zwischen den zwei Kontaktierungsbereichen befestigt. Insbesondere sind die zwei Kontaktierungsbereiche einander gegenüberliegend an der Batterieeinheit angeordnet. Mit anderen Worten ausgedrückt, ist die Batterieeinheit zwischen die zwei Kontaktierungsbereiche geklemmt.Advantageously, the locking element has two contact areas. In this case, the battery unit is fastened between the two contacting areas. In particular, the two contacting areas are arranged opposite one another on the battery unit. In other words, the battery unit is clamped between the two contact areas.
Vorteilhafterweiße kann die Batterieeinheit auch zwischen dem zumindest einen Kontaktierungsbereich und einer Wandung des Aufnahmeraums befestigt sein. Mit anderen Worten ausgedrückt, ist die Batterieeinheit zwischen der Wandung des Aufnahmeraums und dem Kontaktierungsbereich geklemmt.Advantageously, the battery unit can also be located between the at least one contact tion area and be attached to a wall of the receiving space. In other words, the battery unit is clamped between the wall of the receiving space and the contacting area.
Gemäß einem bevorzugten Aspekt der Erfindung weist die Batterieeinheit eine Vertiefung und/oder einen Vorsprung auf. Weiterhin greift der zumindest eine Befestigungsbereich in die Vertiefung ein bzw. umschließt der zumindest eine Befestigungsbereich den Vorsprung. Somit ist die Batterieeinheit in der Batterieaufnahme zudem formschlüssig befestigt. Dadurch kann zusätzlich ein Formschluss zu dem Kraftschluss ausgebildet werden, um die Batterieeinheit in der Batterieaufnahme zu befestigen. Insbesondere kann durch die formschlüssige Befestigung die Batterieeinheit gegenüber einer vergleichbar starken Beschleunigung, wie beispielsweise einer Schockbelastung, geschützt werden. Beispielsweise kann der Vorsprung eine rechteckige Form aufweisen. Selbstverständlich sind auch andere Formen, bspw. halbkreisförmig, halbovalförmig oder quadratisch, möglich.According to a preferred aspect of the invention, the battery unit has a depression and/or a projection. Furthermore, the at least one fastening area engages in the recess or the at least one fastening area encloses the projection. The battery unit is thus also fastened in a form-fitting manner in the battery receptacle. As a result, a positive connection can be formed in addition to the frictional connection in order to fasten the battery unit in the battery receptacle. In particular, the battery unit can be protected against a comparably strong acceleration, such as a shock load, due to the form-fitting attachment. For example, the projection can have a rectangular shape. Other shapes, for example semi-circular, semi-oval or square, are of course also possible.
Besonders zweckmäßig ist es, wenn auf den zumindest einen Kontaktierungsbereich eine Gewichtskraft der Batterie wirkt. Dies bietet den Vorteil, dass die Gewichtskraft der Batterieeinheit dazu dient, das Arretierungselement zu verformen. Dadurch kann einzig durch die Anordnung der Batterieeinheit in dem Aufnahmeraum beispielsweise unter Kontaktierung des Kontaktierungsbereichs durch die Batterieeinheit eine zuverlässige Aufnahme der Batterieeinheit in dem Aufnahmeraum ausgebildet werden. Mit anderen Worten ausgedrückt bedeutet dies, dass die Gewichtskraft der Batterieeinheit einen Druck auf den Kontaktierungsbereich ausübt, welcher zu einer Verformung des Arretierungselements dient.It is particularly expedient if a weight of the battery acts on the at least one contact area. This offers the advantage that the weight of the battery unit serves to deform the locking element. As a result, the battery unit can be reliably accommodated in the accommodation space simply by arranging the battery unit in the accommodation space, for example with the battery unit making contact with the contacting region. In other words, this means that the weight of the battery unit exerts pressure on the contact area, which serves to deform the locking element.
Weiterhin ist es auch zweckmäßig, wenn auf den Kontaktierungsbereich eine Federkraft eines Federelements und/oder eine zusätzliche Druckkraft wirkt. Dies bietet den Vorteil, dass die Federkraft bzw. die zusätzliche Druckkraft dazu dienen, das Arretierungselement zu verformen. Insbesondere kann die Federkraft bzw. die Druckkraft hierbei auch die Gewichtskraft der Batterieeinheit unterstützen. Beispielsweise kann die zusätzliche Druckkraft durch einen Benutzer, eine Einspannvorrichtung oder auch ein zusätzliches Gewicht ausgebildet werden.Furthermore, it is also expedient if a spring force of a spring element and/or an additional compressive force acts on the contact area. This offers the advantage that the spring force or the additional compressive force serves to deform the locking element. In particular, the spring force or the compressive force can also support the weight of the battery unit. For example, the additional compressive force can be formed by a user, a clamping device or an additional weight.
Zweckmäßig ist es auch, wenn die Batterieeinheit in Richtung einer Längsrichtung der Batterieeinheit der Batterieaufnahme angeordnet ist. Insbesondere ist dadurch eine vertikale Aufnahme der Batterieeinheit in der Batterieaufnahme ausgebildet.It is also expedient if the battery unit is arranged in the direction of a longitudinal direction of the battery unit of the battery receptacle. In this way, in particular, a vertical receptacle for the battery unit is formed in the battery receptacle.
Es ist selbstverständlich aber auch möglich, dass die Batterieaufnahme beispielsweise in einer horizontalen Richtung der Batterieaufnahme angeordnet sein kann.However, it is of course also possible for the battery holder to be arranged, for example, in a horizontal direction of the battery holder.
Besonders bevorzugt kann die Batterieeinheit zumindest ein Halteelement, wie beispielsweise ein Griff, aufweisen. Dadurch ist es möglich, die Batterieeinheit zuverlässig in der Batterieaufnahme anzuordnen und auch wieder zu entfernen.Particularly preferably, the battery unit can have at least one holding element, such as a handle. This makes it possible to reliably arrange the battery unit in the battery holder and also to remove it again.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Verfahren zur Aufnahme einer Batterieeinheit in einer Batterieaufnahme. Die Batterieaufnahme umfasst dabei einen Aufnahmeraum, in welchem ein elastisch verformbar ausgebildetes Arretierungselement angeordnet ist. Das Arretierungselement weist dabei zumindest ein Kontaktierungsbereich und zumindest einen Befestigungsbereich auf. Dabei wird eine Batterieeinheit in der an dem Aufnahmeraum angeordnet, dass eine auf den zumindest einen Kontaktierungsbereich einwirkende Kraft des Arretierungselements in der Art verformt wird, dass der zumindest eine Befestigungsbereich eine Kraft auf die Batterieeinheit ausübt, sodass die Batterieeinheit in der Batterieaufnahme zumindest kraftschlüssig befestigt wird.The subject matter of the present invention is also a method for accommodating a battery unit in a battery holder. The battery holder comprises a receiving space in which an elastically deformable locking element is arranged. The locking element has at least one contacting area and at least one fastening area. In this case, a battery unit is arranged on the receiving space in such a way that a force of the locking element acting on the at least one contacting area is deformed in such a way that the at least one fastening area exerts a force on the battery unit, so that the battery unit is fastened in the battery holder at least with a force fit .
Selbstverständlich kann das erfindungsgemäße Verfahren gemäß des erfindungsgemäßen Batteriesystems weitergebildet werden.Of course, the method according to the invention can be further developed according to the battery system according to the invention.
Insbesondere bietet die Erfindung den besonderen Vorteil, dass zum Lösen der Befestigung lediglich die auf den Kontaktierungsbereich einwirkende Kraft zu entfernen ist, beispielsweise durch ein Anheben der Batterie zum Lösen der Gewichtskraft und/oder durch Wegnahme einer der anderen wirkenden Kräfte.In particular, the invention offers the particular advantage that in order to release the attachment, only the force acting on the contact area has to be removed, for example by lifting the battery to release the weight and/or by removing one of the other forces acting.
Figurenlistecharacter list
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention are shown in the drawings and explained in more detail in the following description.
Es zeigt:
-
1 eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform eines Batteriesystems und -
2 eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform eines Batteriesystems.
-
1 a first embodiment of a battery system according to the invention and -
2 a second embodiment of a battery system according to the invention.
Die
Das Batteriesystem 1 weist eine Batterieaufnahme 2 auf. Die Batterieaufnahme 2 umfasst dabei einen Aufnahmeraum 3. In dem Aufnahmeraum 3 ist ein Arretierungselement 4 angeordnet, welches elastisch verformbar ausgebildet ist.The battery system 1 has a
Das Arretierungselement 4 weist dabei einen Kontaktierungsbereich 51 auf und weist Befestigungsbereiche 52 auf. Das Arretierungselement 4 weist dabei einen Innenraum 41 auf, der mit einem Fluid 43 gefüllt ist. Eine Umhüllung 42 begrenzt dabei den Innenraum 41 fluiddicht. Insbesondere ist das Fluid 43 hierbei Luft 44.The locking element 4 has a contacting
In dem Aufnahmeraum 3 ist dabei eine Batterieeinheit 10 angeordnet. Die Batterieeinheit 10 wird dabei in der dargestellten Richtung 6 in dem Aufnahmeraum 3 angeordnet. Die Batterieeinheit 10 ist dabei in Richtung einer Längsrichtung 13 der Batterieeinheit 10 in der Batterieaufnahme 2 angeordnet. Die Längsrichtung 13 entspricht dabei der dargestellten Richtung 6. Unter einer Anordnung in Richtung der Längsrichtung 13 der Batterieeinheit 10 in der Batterieaufnahme 2 ist insbesondere zu verstehen, dass die Batterieeinheit 10 eben in Richtung der Längsrichtung 13 in die Batterieaufnahme 2 eingeführt ist. Dabei ist die Batterieeinheit 10 in der Art in dem Aufnahmeraum 3 angeordnet, dass auf den Kontaktierungsbereich 51 eine Kraft 71 einwirkt, welche das Arretierungselement 4 verformt. Weiterhin ist bzw. wird durch die Kraft 71 das Arretierungselement 4 in der Art verformt, dass die Befestigungsbereiche 52 Kräfte 72 auf die Batterieeinheit 10 ausüben. Dadurch ist die Batterieeinheit 10 in der Batterieaufnahme 2 kraftschlüssig befestigt.A
Die Kraft 71 ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß
Insbesondere weist das Arretierungselement 4 zwei Kontaktierungsbereiche 51 auf und die Batterieeinheit 10 ist zwischen den zwei Kontaktierungsbereichen 51 befestigt. Es ist auch möglich, dass die Batterieeinheit 10 zwischen einem Kontaktierungsbereich 52 und einer Wandung 11 des Aufnahmeraums 2 befestigt ist, was in
Gemäß dem Ausführungsbeispiel der
Die
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