DE102021205609A1 - Batterie, Fahrzeug und Verfahren zur Herstellung eines solchen - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Batterie mit einer Mehrzahl an Batteriezellen, insbesondere Lithium-Ionen-Batteriezellen, welche elektrisch leitend seriell und/oder parallel miteinander verschaltet sind, und in einem Gehäuseelement (2) der Batterie (1) aufgenommen sind, wobei das Gehäuseelement (2) der Batterie (1) an einer Außenseite (3) zumindest ein Arretierungselement (4) umfasst, welches als Verschlussbolzen (41) oder als Bolzenaufnahme (51) ausgebildet ist, wobei das zumindest eine Arretierungselement (4) dazu ausgebildet ist, bei einer Aufnahme der Batterie (1) in einer Batterieaufnahme (6), insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mechanisch formschlüssig und lösbar ausgebildet in einer Arretierungsaufnahme (5) der Batterieaufnahme (6), welche als Bolzenaufnahme (51) bzw. als Verschlussbolzen (41) ausgebildet ist, aufnehmbar zu sein.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einer Batterie nach Gattung des unabhängigen Anspruchs. Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind auch ein Fahrzeug und ein Verfahren zu einer Herstellung eines solchen.
  • Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass Batteriemodule aus einer Mehrzahl an einzelnen Batteriezellen bestehen können, welche seriell und/oder parallel elektrisch leitend miteinander verschaltet sein können, so dass die einzelnen Batteriezellen zu dem Batteriemodul zusammengeschaltet sind.
  • Weiterhin werden solche Batteriemodule zu Batterien bzw. zu gesamten Batteriesystemen zusammengeschaltet.
  • Insbesondere sind die Batteriezellen dabei als Lithium-Ionen-Batteriezellen ausgebildet. Mit solchen Lithium-Ionen-Batteriezellen können vergleichbar hohe Energiedichten erreicht werden, die eine kompaktere Bauweise der Batterie erlauben. Somit können solche Batterien auch tragbar gestaltet werden und insbesondere für Anwendungen in Fahrzeugen wie z.B. eBikes oder Light electric Vehicles (LeVs) genutzt werden. Dies bringt einige Vorteile mit sich wie z.B. der schnellere Austausch einer leeren Batterie gegen eine volle in einer Wechselstation oder das komfortablere Laden der Batterie über Nacht zu Hause, wenn insbesondere keine eigene Garage für das Fahrzeug vorhanden ist.
  • Stand der Technik sind bspw. EP 2 231 447 A1 und CN 101 289 056 .
  • Offenbarung der Erfindung
  • Eine Batterie mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs bietet den Vorteil, dass die Batterie einerseits während eines Betriebes bspw. in einem Fahrzeug vergleichbar robust verbaut sein kann und dadurch unempfindlich gegenüber Vibrationen oder mechanischen Stößen ist, und dass die Batterie andererseits auf einfache Weise vergleichbar schnell entnommen werden kann bzw. auf einfache Weise vergleichbar schnell eingesetzt werden kann.
  • Dazu wird eine Batterie mit einer Mehrzahl an Batteriezellen zur Verfügung gestellt. Die Batteriezellen sind dabei insbesondere als Lithium-Ionen-Batteriezellen ausgebildet. Zudem sind die Batteriezellen elektrisch leitend seriell und/oder parallel miteinander verschaltet. Die Batteriezellen sind dabei in einem Gehäuseelement der Batterie aufgenommen. An einer Außenseite umfasst das Gehäuseelement der Batterie zumindest ein Arretierungselement, welches als Verschlussbolzen oder als Bolzenaufnahme ausgebildet ist. Dabei ist das zumindest eine Arretierungselement dazu ausgebildet, bei einer Aufnahme der Batterie in einer Batterieaufnahme, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mechanisch formschlüssig und lösbar ausgebildet in einer Arretierungsaufnahme der Batterieaufnahme aufnehmbar zu sein. Die Arretierungsaufnahme der Batterieaufnahme ist dabei als Bolzenaufnahme bzw. als Verschlussbolzen ausgebildet. An dieser Stelle sei angemerkt, dass bei einer Ausbildung des zumindest einen Arretierungselements des Gehäuseelements der Batterie als Verschlussbolzen die Arretierungsaufnahme der Batterieaufnahme als Bolzenaufnahme ausgebildet ist und bei einer Ausbildung des zumindest einen Arretierungselements des Gehäuseelements der Batterie als Bolzenaufnahme die Arretierungsaufnahme der Batterieaufnahme als Verschlussbolzen ausgebildet ist.
  • Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.
  • Das Gehäuseelement kann dabei insbesondere einen Innenraum aufweisen, in welchem die Mehrzahl an Batteriezellen vollständig aufgenommen sind. Der Innenraum kann dabei gegenüber einer Umgebung abgeschlossen sein.
  • Gemäß einem bevorzugten Aspekt der Erfindung umfasst das Gehäuseelement der Batterie an der Außenseite zwei Arretierungselemente, welche jeweils in einer Arretierungsaufnahme der Batterieaufnahme aufnehmbar sind.
  • Dies bietet den Vorteil, dass eine zuverlässigere mechanische Aufnahme ausgebildet werden kann. Insbesondere kann ein zuverlässiger Diebstahlschutz ausgebildet werden.
  • Dabei kann besonders bevorzugt ein erstes Arretierungselement als Festlager ausgebildet sein und ein zweites Arretierungselement als Loslager ausgebildet sein. Beispielsweise kann das als Festlager ausgebildete erste Arretierungselement insbesondere als eine Einzelkomponente ausgebildet sein und mit dem Gehäuseelement der Batterie verbunden sein oder weiterhin beispielsweise in das Gehäuseelement der Batterie integriert sein.
  • Beispielsweise kann das als Loslager ausgebildete zweite Arretierungselement in zumindest eine Raumrichtung und bevorzugt in mehrere Raumrichtungen, beispielsweise in zwei oder alle drei Raumrichtungen, beweglich ausgebildet sein. Dadurch ist es möglich, toleranzbedingte Ungleichheiten auszugleichen.
  • Es ist zweckmäßig, wenn die Bolzenaufnahme ein Federelement umfasst. Bei einer Anordnung des Federelements in einer ersten Position ist dabei der Verschlussbolzen mechanisch formschlüssig in der Bolzenaufnahme aufgenommen. Bei einer Anordnung des Federelements in einer zweiten Position ist dabei der Verschlussbolzen aus der Bolzenaufnahme lösbar. Insbesondere dient das Federelement also zu einem Schließen und Öffnen der Bolzenaufnahme. Besonders bevorzugt kann hierdurch auf einfache Weise das wechselseitige Lösen und mechanisch formschlüssige Aufnehmen ausgebildet werden. Somit ist eine mechanische Kontaktierung der Batterie auf einfache Weise ausbildbar. Unter einer mechanischen Kontaktierung soll dabei verstanden sein, dass die Batterie mechanisch in der Batterieaufnahme fixiert und bspw. ein Lösen aus der Batterieaufnahme unterbunden ist. Die Batterie kann also mechanisch gesichert werden.
  • Insbesondere kann das in einer ersten Position angeordnete Federelement zu einer Anordnung in der zweiten Position bspw. mittels einer durch die Batterie bzw. das Arretierungselement aufgebrachten Kraft in der Art verformt werden, dass das Federelement in der ersten Position angeordnet wird, um die Batterie in der Batterieaufnahme anzuordnen bzw. um das Arretierungselement in der Arretierungsaufnahme anzuordnen. Dadurch ist die Batterie gegen Schock und Vibrationen gesichert.
  • Weiterhin kann das in der ersten Position angeordnete Federelement zu einer Anordnung in der zweiten Position bspw. mittels eines Schaltelements in der ersten Position angeordnet werden, um das die Batterie aus der Batterieaufnahme zu lösen bzw. um das Arretierungselement aus der Arretierungsaufnahme zu lösen. Ein solches Schaltelement kann bspw. durch einen Taster oder Knopf am Kraftfahrzeug oder auch mittels eines Smartphones bedient werden.
  • Zudem ist es auch zweckmäßig, wenn das Gehäuseelement einen ersten Spannungsabgriff und einen zweiten Spannungsabgriff umfasst. Diese sind jeweils elektrisch leitend mit einem ersten Spannungsanschluss bzw. einem zweiten Spannungsanschluss der Batterieaufnahme verbindbar. Mit anderen Worten ausgedrückt bedeutet dies, dass der erste Spannungsabgriff elektrisch leitend mit dem ersten Spannungsanschluss verbindbar ist und dass der zweite Spannungsabgriff elektrisch leitend mit dem zweiten Spannungsanschluss verbindbar ist. Somit ist eine elektrische Kontaktierung auf einfache Weise ausbildbar. Unter einer elektrischen Kontaktierung soll dabei verstanden sein, dass die Batterie elektrisch an die Batterieaufnahme angebunden ist, so dass bspw. eine Spannung von der Mehrzahl an Batteriezellen abgegriffen werden kann.
  • Gemäß einem bevorzugten weiteren Aspekt der Erfindung weist das Gehäuseelement der Batterie ein aus einem polymeren oder metallischen Werkstoff ausgebildetes Aufnahmeelement auf, an welchem das zumindest eine Arretierungselement angeordnet ist.
  • An einer Außenseite des Gehäuseelements der Batterie ist insbesondere ein elektronisches Element der Batterie angeordnet, welches elektronisch mit einem elektronischen Anschluss der Batterieaufnahme verbindbar ist. Somit ist eine elektronische Kontaktierung auf einfache Weise ausbildbar.
  • Die Außenseite der Batterie kann beispielsweise eine Unterfläche oder eine Seitenfläche sein. Dadurch ist es möglich, dass die Batterie beispielsweise auch mittels einer Einführhilfe vertikal oder horizontal oder auch unter unterschiedlichen Winkelpositionen in die Batterieaufnahme insbesondere des Fahrzeugs eingeführt werden kann.
  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Fahrzeug mit einer Batterieaufnahme. Insbesondere ist das Fahrzeug ein Zweirad, wie bspw. ein elektrisch angetriebenes Fahrrad (Bike) oder ein elektrisch angetriebener Motorroller (Light electric Vehicle). Die Batterieaufnahme ist dabei dazu ausgebildet, eine eben beschriebene Batterie aufzunehmen. Die Batterieaufnahme weist dabei eine Arretierungsaufnahme auf, welche als Bolzenaufnahme bzw. als Verschlussbolzen ausgebildet ist, wobei das zumindest eine Arretierungselement mechanisch formschlüssig und lösbar ausgebildet in der Arretierungsaufnahme der Batterieaufnahme aufnehmbar ist.
  • Es ist zweckmäßig, wenn die Aufnahme des Fahrzeugs ein Federdämpferelement umfasst. Dadurch ist es möglich, die Batterie besonders schonend in der Aufnahme anzuordnen. Insbesondere kann das Eigengewicht der Batterie dazu genutzt werden, das Federdämpferelement definiert zu verformen, um die Batterie definiert in der Aufnahme anzuordnen.
  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Fahrzeug, bei welchem die Batterie in der Batterieaufnahme aufgenommen ist.
  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung eines eben beschriebenen Fahrzeuges mit einer ebenfalls eben beschriebenen Batterie. Dazu wird die Batterie in der Batterieaufnahme des Fahrzeugs angeordnet, sodass das zumindest eine Arretierungselement in der zumindest einen Arretierungsaufnahme mechanisch formschlüssig aufgenommen ist.
  • Figurenliste
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
  • Es zeigt:
    • 1 in einer perspektivischen Ansicht eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Batterie mit einer Arretierungsaufnahme einer Batterieaufnahme und
    • 2 in einer perspektivischen Ansicht ein Arretierungselement.
  • 1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Batterie 1 mit einer Arretierungsaufnahme 5 einer Batterieaufnahme 6.
  • Die Batterie 1 umfasst eine Mehrzahl an in der 1 nicht zu erkennenden Batteriezellen, welche insbesondere als Lithium-Ionen-Batteriezellen ausgebildet sind, und welche elektrisch leitend seriell und/oder parallel miteinander verschaltet sind. Die Batteriezellen sind in einem Gehäuseelement 2 der Batterie 1 aufgenommen.
  • Das Gehäuseelement 2 der Batterie 1 umfasst an einer Außenseite 3 des Gehäuseelements 2 zumindest ein Arretierungselement 4. Das Arretierungselement 4 ist dabei bei der Ausführungsform gemäß 1 als Verschlussbolzen 41 ausgebildet.
  • Dieses Arretierungselement 4 bzw. der Verschlussbolzen 41 ist dazu ausgebildet, bei einer Aufnahme der Batterie 1 in einer Batterieaufnahme 6, insbesondere eines in der Figur nicht zu erkennenden Kraftfahrzeuges, mechanisch formschlüssig und lösbar ausgebildet in einer Arretierungsaufnahme 5 der Batterieaufnahme 6 aufnehmbar zu sein. Die Arretierungsaufnahme 5 ist dabei bei der Ausführungsform gemäß 1 als Bolzenaufnahme 51 ausgebildet.
  • Gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 umfasst das Gehäuseelement 2 der Batterie 1 an der Außenseite 3 zwei Arretierungselemente 4. Weiterhin umfasst auf die Batterieaufnahme 6 zwei Arretierungsaufnahmen 5. Dabei ist jeweils ein Arretierungselement 4 in einer Batterieaufnahme 6 aufnehmbar.
  • Insbesondere ist dabei ein erstes Arretierungselement 410 als Festlager 71 ausgebildet und ist ein zweites Arretierungselement 420 als Loslager 72 ausgebildet.
  • Weiterhin zeigt die 1, dass das Gehäuseelement 2 der Batterie 1 ein aus einem polymeren oder metallischen Werkstoff ausgebildetes Aufnahmeelement 8 aufweist. An dem Aufnahmeelement 8 ist das zumindest eine Arretierungselement 4 angeordnet.
  • Die Bolzenaufnahme 51 umfasst dabei ein Federelement 52, welches bei einer Anordnung in einer ersten Position den Verschlussbolzen 41 mechanisch formschlüssig aufnimmt und wobei bei einer Anordnung in einer zweiten Position der Verschlussbolzen 41 aus der Bolzenaufnahme 51 lösbar ist.
  • An der Außenseite 3 des Gehäuseelements 2 der Batterie 1 ist ein elektronisches Element 9 der Batterie 1 angeordnet, welches elektronisch mit einem in der 1 nicht zu erkennenden elektronischen Anschluss der Batterieaufnahme 6 verbindbar ist.
  • Die Außenseite 3 der Batterie ist dabei eine Unterseite 31. Weiterhin ist es auch möglich, dass die Außenseite 3 der Batterie eine Seitenfläche 32 ist.
  • Ferner umfasst das Gehäuseelement 2 einen ersten Spannungsabgriff 91, insbesondere einen positiven Spannungsabgriff, und einen zweiten Spannungsabgriff 92, insbesondere negativen Spannungsabgriff, welche jeweils elektrisch leitend mit einem in der 1 nicht zu erkennenden ersten Spannungsanschluss bzw. einem zweiten Spannungsanschluss der Batterieaufnahme 6 verbindbar sind.
  • Die 2 zeigt in einer perspektivischen Ansicht ein Arretierungselement 4. Das Arretierungselement ist dabei als Verschlussbolzen 41 ausgebildet.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 2231447 A1 [0005]
    • CN 101289056 [0005]

Claims (11)

  1. Batterie mit einer Mehrzahl an Batteriezellen, insbesondere Lithium-Ionen-Batteriezellen, welche elektrisch leitend seriell und/oder parallel miteinander verschaltet sind, und in einem Gehäuseelement (2) der Batterie (1) aufgenommen sind, wobei das Gehäuseelement (2) der Batterie (1) an einer Außenseite (3) zumindest ein Arretierungselement (4) umfasst, welches als Verschlussbolzen (41) oder als Bolzenaufnahme (51) ausgebildet ist, wobei das zumindest eine Arretierungselement (4) dazu ausgebildet ist, bei einer Aufnahme der Batterie (1) in einer Batterieaufnahme (6), insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mechanisch formschlüssig und lösbar ausgebildet in einer Arretierungsaufnahme (5) der Batterieaufnahme (6), welche als Bolzenaufnahme (51) bzw. als Verschlussbolzen (41) ausgebildet ist, aufnehmbar zu sein.
  2. Batterie nach dem vorhergehenden Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseelement (2) der Batterie (1) an der Außenseite (3) zwei Arretierungselemente (4, 410, 420) umfasst, welche jeweils in einer Arretierungsaufnahme (5) der Batterieaufnahme (6) aufnehmbar sind.
  3. Batterie nach dem vorhergehenden Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Arretierungselement (410) als Festlager (71) ausgebildet ist und ein zweites Arretierungselement (420) als Loslager (72) ausgebildet ist.
  4. Batterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bolzenaufnahme (51) ein Federelement (52) umfasst, welches bei einer Anordnung in einer ersten Position den Verschlussbolzen (41) mechanisch formschlüssig aufnimmt und wobei bei einer Anordnung in einer zweiten Position der Verschlussbolzen (41) aus der Bolzenaufnahme (51) lösbar ist.
  5. Batterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseelement (2) einen ersten Spannungsabgriff (91) und einen zweiten Spannungsabgriff (92) umfasst, welche jeweils elektrisch leitend mit einem ersten Spannungsanschluss bzw. einem zweiten Spannungsanschluss der Batterieaufnahme (6) verbindbar sind.
  6. Batterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseelement (2) der Batterie (1) ein aus einem polymeren oder metallischen Werkstoff ausgebildetes Aufnahmeelement (8) aufweist, an welchem das zumindest eine Arretierungselement (4) angeordnet ist.
  7. Batterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an der Außenseite (3) des Gehäuseelements (2) der Batterie (1) ein elektronisches Element (9) der Batterie (1) angeordnet ist, welches mit einem elektronischen Anschluss der Batterieaufnahme (6) elektronisch verbindbar ist.
  8. Batterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenseite (3) der Batterie (1) eine Unterfläche (31) oder eine Seitenfläche (32) ist.
  9. Fahrzeug mit einer Batterieaufnahme (6), welche ausgebildet ist, eine Batterie (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 aufzunehmen, mit einer Arretierungsaufnahme (5), welche als Bolzenaufnahme (51) bzw. als Verschlussbolzen (41) ausgebildet ist, wobei das zumindest eine Arretierungselement (4), welche als Verschlussbolzen (41) bzw. als Bolzenaufnahme (51) ausgebildet ist mechanisch formschlüssig und lösbar ausgebildet in der Arretierungsaufnahme (5) der Batterieaufnahme (6) aufnehmbar ist.
  10. Fahrzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie (1) in der Batterieaufnahme (6) aufgenommen ist.
  11. Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeuges nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Batterie (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 in der Batterieaufnahme (6) des Fahrzeugs nach Anspruch 9 aufgenommen wird, sodass das zumindest eine Arretierungselement (4) in der zumindest einen Arretierungsaufnahme (5) mechanisch formschlüssig aufgenommen ist.
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