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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einem Batteriesystem nach Gattung des unabhängigen Anspruchs. Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind auch ein Fahrzeug sowie ein Verfahren zur Herstellung des Batteriesystems.
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Aus dem Stand der Technik ist 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 werden und somit zu dem Batteriemodul zusammengeschaltet werden können. Insbesondere können die Batteriezellen jeweils einen ersten Spannungsabgriff, insbesondere einen positiven Spannungsabgriff, und einen zweiten Spannungsabgriff, insbesondere einen negativen Spannungsabgriff, aufweisen, die miteinander mittels Zellverbindern elektrisch leitend verbunden sind, sodass eine elektrisch serielle und/oder parallele Verschaltung ausgebildet ist. Batteriemodule ihrerseits werden ferner zu Batterien bzw. zu gesamten Batteriesystemen zusammengeschaltet.
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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.
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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.
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Solche sogenannten Wechselbatterien können beispielsweise mittels Griffen in vorgesehene Ausnehmungen an Fahrzeugen gesteckt werden. Die mechanische Befestigung kann zum Beispiel durch einen Fahrersitz, mittels Bändern oder Schiebern ausgebildet werden. Des Weiteren kann die elektrische Verbindung zudem per Hand durch einen separaten Stecker ausgebildet werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Ein Batteriesystem mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs bietet den Vorteil, dass mittels einer Schraubverbindung auf einfache Weise eine mechanische Befestigung eines Batteriemoduls in einer Batteriemodulaufnahme des Batteriesystems unter einer gleichzeitigen Herstellung einer elektrischen Verbindung ausgebildet werden kann. Insbesondere kann somit ein wechselbares Batteriekonzept zur Verfügung gestellt werden.
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Dazu wird ein Batteriesystem umfassend ein Batteriemodul und eine Batteriemodulaufnahme zur Verfügung gestellt. Insbesondere kann das Batteriemodul eine Mehrzahl an elektrisch leitend seriell und/oder parallel miteinander verbundenen Batteriezellen umfassen. In oder an der Batteriemodulaufnahme ist das Batteriemodul elektrisch und mechanisch reversibel aufnehmbar. Zwischen dem Batteriemodul und der Batteriemodulaufnahme ist zu deren elektrischen Verbindung eine Steckverbindung ausbildbar. Weiterhin ist zwischen dem Batteriemodul und der Batteriemodulaufnahme zu deren mechanischen Verbindung eine Schraubverbindung ausbildbar. Dabei ist mit Ausbildung der Schraubverbindung auch die Steckverbindung ausgebildet. Mit anderen Worten ausgedrückt bedeutet dies, dass mit Herstellung der Schraubverbindung gleichzeitig auch die Steckverbindung ausgebildet ist. Die Steckverbindung und Schraubverbindung werden also zusammen ausgebildet.
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Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.
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Es ist zweckmäßig, wenn das Batteriemodul ein erstes Element der Steckverbindung und die Batteriemodulaufnahme ein zweites Element der Steckverbindung aufweist. Dabei umfassen das erste Element der Steckverbindung und das zweite Element der Steckverbindung jeweils zumindest einen Signalkontakt und/oder zumindest einen Leistungskontakt. Dies bietet den Vorteil, dass beispielsweise eine elektrische Verbindung und eine elektronische Verbindung ausbildbar ist. Insbesondere können hierdurch ein positiver Spannungsabgriff des Batteriemoduls und ein negativer Spannungsabgriff des Batteriemoduls elektrisch leitend mit der Batteriemodulaufnahme verbunden werden. Zudem kann auch eine Batteriesteuerung des Batteriemoduls mit der Batteriemodulaufnahme verbunden werden.
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An dieser Stelle sei angemerkt, dass während der Ausbildung der Schraubverbindung auch das erste Element der Steckverbindung und das zweite Element der Steckverbindung ineinandergreifen, sodass zuverlässig gleichzeitig neben der Schraubverbindung auch die Steckverbindung ausgebildet wird.
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Von Vorteil ist es, wenn das erste Element der Steckverbindung und das zweite Element der Steckverbindung jeweils Fasen und/oder Radien aufweisen. Dies bietet den besonderen Vorteil, dass die Steckverbindung sich selbst zentrieren kann. Insbesondere ist die Steckverbindung dabei in alle drei Raumrichtungen gelagert.
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Besonders von Vorteil ist es, wenn das erste Element der Steckverbindung und/oder das zweite Element der Steckverbindung flexibel gelagert sind. Insbesondere kann dabei das an dem Batteriemodul angeordnete erste Element der Steckverbindung flexibel gelagert sein oder das an der Batteriemodulaufnahme angeordnet zweite Element der Steckverbindung flexibel gelagert sein. Selbstverständlich können auch sowohl das erste Element der Steckverbindung als auch das zweite Element der Steckverbindung flexibel gelagert sein. Hierdurch ist eine zuverlässige Ausbildung der Steckverbindung gewährleistet, da Toleranzen zuverlässig ausgeglichen werden können.
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Zweckmäßigerweise weist das Batteriemodul ein erstes Element der Schraubverbindung und die Batteriemodulaufnahme ein zweites Element der Schraubverbindung auf. Dabei ist das erste Element der Schraubverbindung oder das zweite Element der Schraubverbindung als Gewindebuchse ausgebildet. Insbesondere umfasst die Schraubverbindung eine Schraube oder eine Gewindestange, welche in der Gewindebuchse aufgenommen werden kann. Zur Herstellung einer mechanischen Verbindung und somit zugleich auch einer elektrischen Verbindung zwischen dem Batteriemodul und der Batteriemodulaufnahme wird die Schraube bzw. die Gewindestange in einer ersten Richtung in die Gewindebuchse hineingedreht. Zur Lösung der mechanischen Verbindung und somit bevorzugt auch der elektrischen Verbindung wird die Schraube bzw. die Gewindestange in einer ersten Richtung aus der Gewindebuchse herausgedreht. Insbesondere kann hierbei das Batteriemodul angehoben werden und somit eine Herausnahme beispielsweise aus der in einem Fahrzeug angeordneten Batteriemodulaufnahme erleichtern.
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Insbesondere kann das Batteriemodul zumindest eine Gewindebuchse aufweisen, in welcher eine Schraube oder eine Gewindestange der Batteriemodulaufnahme aufnehmbar ist. Des Weiteren könnte auch die Batteriemodulaufnahme zumindest eine Gewindebuchse aufnehmen, in welcher eine Schraube oder eine Gewindestange des Batteriemoduls aufnehmbar ist. An dieser Stelle sei angemerkt, dass die Schraubverbindung auch mehrere Gewindebuchsen und Schrauben bzw. Gewindestangen umfassen kann.
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Besonders bevorzugt ist es, wenn die Steckverbindung und die Schraubverbindung an derselben Seitenfläche des Batteriemoduls ausgebildet sind. Hierdurch ist eine besonders einfache Ausbildung möglich.
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Gemäß einem bevorzugten Aspekt der Erfindung umfasst das Batteriesystem eine Vorrichtung, welche ausgebildet ist, die Schraubverbindung auszubilden. Insbesondere kann die Vorrichtung die Schraubverbindung beispielsweise angetrieben durch einen Motor selbstständig ausbilden.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Fahrzeug mit einem eben beschriebenen, erfindungsgemäßen Batteriesystem. Dabei bildet das Fahrzeug die Batteriemodulaufnahme aus.
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Ferner ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung eines Batteriesystems. Zu einer reversibel ausgebildeten elektrischen und mechanischen Aufnahme des Batteriemoduls in oder an der Batteriemodulaufnahme wird zwischen dem Batteriemodul und der Batteriemodulaufnahme eine Schraubverbindung ausgebildet und wird weiterhin zwischen dem Batteriemodul und der Batteriemodulaufnahme gleichzeitig eine Steckverbindung ausgebildet.
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Figurenliste
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Es zeigt
- 1a, 1b ein Batteriemodul jeweils in perspektivischen Ansichten,
- 2 ein Batteriemodul und eine Batteriemodulaufnahme in einer perspektivischen Ansicht und
- 3a, 3b ein Batteriesystem in einer perspektivischen Ansicht.
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Die 1a und 1b zeigen in perspektivischen Ansichten jeweils ein Batteriemodul 2.
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Dieses Batteriemodul 2 ist elektrisch und mechanisch reversibel in oder an einer noch beschriebenen Batteriemodulaufnahme 3 aufnehmbar. Insbesondere ist zwischen dem Batteriemodul 2 und der Batteriemodulaufnahme 3 zu deren elektrischen Verbindung eine Steckverbindung 4 ausbildbar. Weiterhin ist zwischen dem Batteriemodul 2 und der Batteriemodulaufnahme 3 zu deren mechanischen Verbindung eine Schraubverbindung 5 ausbildbar. Dabei ist mit Ausbildung der Schraubverbindung 5 gleichzeitig auch die Steckverbindung 4 ausgebildet.
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Das Batteriemodul 2 weist dabei ein erstes Element 41 der Steckverbindung 4 auf. Das erste Element 41 umfasst dabei Signalkontakte 71 und Leistungskontakte 72.
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Weiterhin weist das Batteriemodul 2 erste Elemente 51 der Schraubverbindung 5 auf. Insbesondere sind die ersten Element 51 jeweils als Gewindebuchse 53 ausgebildet.
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Das erste Element 41 weist dabei Fasen 81 und/oder Radien 82 auf.
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Die 2 zeigt ein Batteriemodul 2 und eine Batteriemodulaufnahme 3 in einer perspektivischen Ansicht.
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Die Batteriemodulaufnahme 3 weist dabei ein zweites Element 42 der Steckverbindung 4 auf. Das zweite Element 42 umfasst dabei Signalkontakte 71 und Leistungskontakte 72.
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Weiterhin weist die Batteriemodulaufnahme 3 zweite Elemente 52 der Schraubverbindung 5 auf. Insbesondere sind die zweiten Elemente 52 jeweils als Schraube 54 oder Gewindestange 54 ausgebildet.
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Die 3a und 3b zeigen jeweils in einer perspektivischen Ansicht ein Batteriesystem 1. Dabei ist das Batteriemodul 2 elektrisch und mechanisch reversibel an der Batteriemodulaufnahme 3 aufgenommen. Insbesondere ist hierzu zu einer mechanischen Verbindung zwischen dem Batteriemodul 2 und der Batteriemodulaufnahme 3 eine Schraubverbindung 5 ausgebildet. Weiterhin ist hierzu zu einer elektrischen Verbindung zwischen dem Batteriemodul 2 und der Batteriemodulaufnahme 3 eine Steckverbindung 4 ausgebildet. Dabei ist mit Ausbildung der Schraubverbindung 5 auch die Steckverbindung 4 ausgebildet.
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Hierbei ist insbesondere zu erkennen, dass die Steckverbindung 4 und Schraubverbindung 5 an derselben Seitenfläche 6 ausgebildet sind.
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Weiterhin ist zu erkennen, dass das Batteriesystem 1 eine Vorrichtung 9 aufweist, welche ausgebildet ist die Schraubverbindung 5 auszubilden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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