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Der vorliegende Gegenstand bezieht sich im Allgemeinen auf Batterieverteilereinheiten (im englischen Sprachraum als auch als BDUs für Battery Distribution Units bekannt) für Batteriesysteme. Batterien, wie z. B. solche für Elektrofahrzeuge oder Hybridfahrzeuge, beinhalten typischerweise eine Mehrzahl von Zellen, die als Batteriepack bzw. Batteriesatz zusammen gruppiert sind. Der Batteriepack beinhaltet eine Batterieverteilereinheit, die für das Management der Leistungskapazität sowie der Funktionalität des Batteriepacks zuständig ist. Die Batterieverteilereinheiten sind typischerweise im Inneren eines Gehäuses des Batteriepacks angebracht. Die Batterieverteilereinheit beinhaltet zahlreiche elektrische Vorrichtungen, wie z. B. mindestens ein Leistungsrelais, mindestens ein Vorladerelais, mindestens einen Vorladewiderstand, mindestens einen Y-Kondensator, mindestens eine Sicherung, einen Stromsensor sowie weitere elektrische Vorrichtungen.
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Herkömmliche Batterieverteilereinheiten verwenden Schrauben/Mutter-Verbindungen, so dass die Anzahl der Komponenten im Inneren des Gehäuses der Batterieverteilereinheit zunimmt und die Montagezeit länger wird. Die Batterieverteilereinheit hat eine relativ große Größe, um die Verbindungen unterzubringen. Die große Anzahl von Teilen erhöht die Kosten der Batterieverteilereinheit. Andere Batterieverteilereinheitausbildungen verwenden individuell ausgebildete Sammelschienen, bei denen es sich typischerweise um durch Stanzen und Formen gebildete Sammelschienen handelt, bei denen die Sammelschiene horizontal angeordnet ist und gestanzte Kontaktmesser in einem Winkel von 90° ausgebildet sind, so dass sie sich zur Verbindung mit den Vorrichtungen in vertikaler Richtung erstrecken. Schrauben/Mutter-Verbindungen können bei solchen Sammelschienen verwendet werden. Andere Systeme verwenden kastenförmige Anschlüsse, die auf die Kontaktmesser passen. Herkömmliche 12 V-Sicherungsrelaiskästen mit individuellen Sammelschienen verwenden typischerweise eine Anordnung der Sammelschienen in mehreren (z. B. vier) verschiedenen Schichten, wodurch die Gesamtkosten und die Baugröße des 12 V-Sicherungsrelaiskastens zunehmen. Die Systeme sind komplex und weisen viele Komponenten auf. Bei solchen Systemen besteht keine Auslegungsflexibilität für eine Anpassung an verschiedene Ausrichtungen, verfügbare Räume und Formgebungen. Derartige Systeme sind auch schwierig mit anderen Verbindern oder Vorrichtungen zu integrieren. Darüber hinaus ist es für die individuell ausgebildete Sammelschiene sehr schwierig, die Toleranz hinsichtlich der Messerposition zu kontrollieren. Manchmal kann es schwierig sein, der Messerausrichtung der Vorrichtungen Rechnung zu tragen. Die Kosten sind ein wesentlicher Nachteil derartige Systeme.
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Die Lösung des Problems besteht in einer robusten Batterieverteilereinheit, wie sie vorliegend offenbart ist, die in der Ausbildung flexibel ist, eine geringe Größe zur Anordnung innerhalb des Batteriesystems aufweist sowie in der Lage ist, der Positionierung von Vorrichtungen, wie z. B. Relais, Sicherungen, Widerständen und dergleichen, Rechnung zu tragen. Die Batterieverteilereinheit (BDU) hält eine erste elektronische Vorrichtung mit einem ersten sich von dieser weg erstreckenden Messeranschluss sowie eine zweite elektronische Vorrichtung mit einem zweiten sich von dieser weg erstreckenden Messeranschluss. Die Batterieverteilereinheit beinhaltet ein Batterieverteilereinheit-Gehäuse, eine in dem Batterieverteilereinheit-Gehäuse aufgenommene streifenförmige Sammelschiene sowie einen ersten und einen zweiten kreuzförmigen Anschluss bzw. Kreuzanschluss, die in dem Batterieverteilereinheit-Gehäuse aufgenommen sind. Der erste Kreuzanschluss nimmt die streifenförmige Sammelschiene an einem ersten Ende desselben auf und ist dazu ausgebildet, den ersten Messeranschluss an einem zweiten Ende des ersten Kreuzanschlusses aufzunehmen. Der zweite Kreuzanschluss nimmt die streifenförmige Sammelschiene an einem ersten Ende desselben auf und ist dazu ausgebildet, den zweiten Messeranschluss an einem zweiten Ende des zweiten Kreuzanschlusses aufzunehmen.
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Die Erfindung wird nun anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen beschrieben; darin zeigen:
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1 ein Batteriesystem mit einer Batterieverteilereinheit (BDU), die gemäß einer exemplarischen Ausführungsform ausgebildet ist;
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2 eine auseinandergezogene Ansicht einer Batterieverteilereinheit des Batteriesystems gemäß einer exemplarischen Ausführungsform;
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3 eine von unten betrachtete Perspektivansicht eines Kreuzanschlusses der Batterieverteilereinheit, die gemäß einer exemplarischen Ausführungsform ausgebildet ist;
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4 eine Perspektivansicht des in 3 gezeigten Kreuzanschlusses;
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5 eine von unten betrachtete Perspektivansicht einer elektronischen Vorrichtung der Batterieverteilereinheit;
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6 eine Darstellung von elektrischen Komponenten der Batterieverteilereinheit;
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7 eine vergrößerte Darstellung eines Bereichs der Batterieverteilereinheit;
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8 eine Darstellung eines Bereichs der Batterieverteilereinheit;
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9 eine Darstellung eines Bereichs der Batterieverteilereinheit;
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10 eine von unten betrachtete Perspektivansicht der Batterieverteilereinheit.
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1 veranschaulicht ein Batteriesystem 100 mit einer Batterieverteilereinheit (BDU) 106, die gemäß einer exemplarischen Ausführungsform ausgebildet ist. Das Batteriesystem 100 beinhaltet einen Batteriepack bzw. Batteriesatz 102, der im Inneren eines äußeren Gehäuses 104 enthalten ist. Die Batterieverteilereinheit (BDU) 106 ist mit dem Batteriepack 102 gekoppelt. Der Batteriepack 102 kann Teil eines Hochspannungs-Energiespeichersystems sein. Beispielsweise kann der Batteriepack 102 in einer Kraftfahrzeuganwendung eingesetzt werden, beispielsweise als Teil eines Elektrofahrzeugs oder eines hybridelektrischen Fahrzeugs.
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Die Batterieverteilereinheit 106 wird für das Management der Leistungskapazität und der Funktionalität des Batteriesystems 100 verwendet, beispielsweise durch Messen des Stroms sowie Regeln der Leistungsverteilung des Batteriepacks 102. Das Batteriesystem 100 kann sowohl eine Hochstrom-Leistungsschaltung als auch eine Niedrigstrom-Leistungsschaltung aufweisen, die durch die Batterieverteilereinheit 106 beide mit dem Batteriepack 102 elektrisch verbunden sind. Die Batterieverteilereinheit 106 kann den Betrieb der Komponenten des Batteriesystems 100 überwachen und/oder steuern. Die Batterieverteilereinheit 106 kann die Batteriegesundheit des Batteriepacks 102 messen oder auf diese reagieren. Die Batterieverteilereinheit 106 kann den Batteriezustand des Batteriepacks 102 messen oder auf diesen reagieren. Die Batterieverteilereinheit 106 kann auf eine Überspannungs- und/oder Niedrigspannungssituation bei dem Batteriepack 102 überwachen oder auf diese reagieren. Die Batterieverteilereinheit 106 kann aufgrund der Temperaturänderung des Batteriepacks 102 reagieren. Die Batterieverteilereinheit 106 kann Ladefunktionen des Batteriepacks 102 handhaben. Die Batterieverteilereinheit 106 kann externe Verbindungen und/oder Verbinder aufweisen, wie z. B. zum Anbringen von Leistungsanschlüssen an der Batterieverteilereinheit 106 und/oder dem Batteriepack 102, zum Anbringen von Sensoren an der Batterieverteilereinheit 106, zur Kommunikation von Daten zu/von der Batterieverteilereinheit 106 und dergleichen.
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Die Batterieverteilereinheit 106 kann bei anderen Ausführungsformen in das äußere Gehäuse 104 eingeschlossen sein. Alternativ kann die Batterieverteilereinheit 106 direkt an einer Außenseite des äußeren Gehäuses 104 angebracht sein. Die Batterieverteilereinheit 106 beinhaltet ein Batterieverteilereinheit-Gehäuse 108 und eine Abdeckung 110, die mit dem Batterieverteilereinheit-Gehäuse 108 gekoppelt ist, um die darin vorhandenen Komponenten zu bedecken. Bei einer exemplarischen Ausführungsform können ein positiver Batterieanschluss 112 und ein negativer Batterieanschluss 114 durch das Batterieverteilereinheit-Gehäuse 108 und/oder die Abdeckung 110 zur externen Verbindung mit der Batterieverteilereinheit 106 zugänglich sein. Bei einer exemplarischen Ausführungsform können sich Hochspannungsdrähte 116 und/oder Niederspannungsdrähte 118 von der Batterieverteilereinheit 106 weg erstrecken. Ein Sensor-Verbinder 120 ist durch das Batterieverteilereinheit-Gehäuse 108 und/oder die Abdeckung 110 zugänglich, um eine externe Verbindung mit einem oder mehreren Sensoren der Batterieverteilereinheit 106 herzustellen.
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Bei einer exemplarischen Ausführungsform kann das Batteriesystem 100 einen manuellen Service-Trenner bzw. Trennschalter (im englischen Sprachraum auch als MSD für Manual Service Disconnect bekannt) 122 zum Trennen der Leistungsschaltung des Batteriesystems 100 aufweisen, beispielsweise für Servicezwecke. Der manuelle Service-Trennschalter 122 kann direkt mit dem äußeren Gehäuse 104 verbunden sein. Alternativ hierzu kann der manuelle Service-Trennschalter direkt mit der Batterieverteilereinheit 106 verbunden sein. Der manuelle Service-Trennschalter 122 wird dazu verwendet, die Leistungsschaltung des Batteriesystems 100 zu unterbrechen oder zu trennen, beispielsweise während Service- oder Wartungsvorgängen. Beispielsweise kann ein Trennschalter-Stecker des manuellen Service-Trennschalters 122 von einem Trennschalter-Sockel des manuellen Service-Trennschalters 122 getrennt und von diesem entfernt werden. Der manuelle Service-Trennschalter 122 kann eine Hochspannungs-Verriegelungsschaltung (HVIL-Schaltung, wobei HVIL für High Voltage InterLock steht) zum Steuern der Hochstrom-Leistungsschaltung während des Öffnens und Schließens des manuellen Service-Trennschalters 122 aufweisen.
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Bei einer exemplarischen Ausführungsform beinhaltet der Batteriepack 102 eine Mehrzahl von Batteriezellen 124, die im Inneren des äußeren Gehäuses 104 untergebracht sind. Bei den Batteriezellen 124 kann es sich um einen beliebigen Typ von Batteriezellen handeln. Beispielsweise kann es sich bei den Batteriezellen 124 um Taschen-Batteriezellen oder prismenförmige Batteriezellen handeln. Bei alternativen Ausführungsformen können andere Arten von Batteriezellen verwendet werden. Optional kann es sich bei den Batteriezellen 124 um schmale Platten handeln, die in einer gestapelten Konfiguration angeordnet sind. In dem Batteriepack 102 kann eine beliebige Anzahl von Batteriezellen 124 vorhanden sein. Jede der Batteriezellen 124 kann mit der Batterieverteilereinheit 106 durch eine geeignete elektrische Verbindung innerhalb des Batteriepacks 102 elektrisch verbunden sein.
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2 zeigt eine auseinandergezogene Darstellung der Batterieverteilereinheit 106, die gemäß einer exemplarischen Ausführungsform ausgebildet ist. Bei der exemplarischen Ausführungsform handelt es sich bei dem Batterieverteilereinheit-Gehäuse 108 um ein zweiteiliges Gehäuse mit einem oberen Gehäuseelement 130 und einem unteren Gehäuseelement 132. Das obere Gehäuseelement 130 ist zur Kopplung mit dem unteren Gehäuseelement 132 ausgebildet. Die Abdeckung 110 ist zur Anbringung an dem oberen Gehäuseelement 130 ausgebildet. Das untere Gehäuseelement 132 beinhaltet Befestigungsflansche 134 zur Befestigung der Batterieverteilereinheit 106 an dem äußeren Gehäuse 104 (in 1 gezeigt), wie z. B. an einer Innenseite des äußeren Gehäuses 104 oder an einer Außenseite des äußeren Gehäuses 104. Die Batterieverteilereinheit 106 kann an dem äußeren Gehäuse 104 derart angebracht sein, dass das untere Gehäuseelement 132 an dem äußeren Gehäuse 104 angebracht ist oder innenseitig von diesem angeordnet ist und das obere Gehäuseelement 132 von dem äußeren Gehäuse 104 nach außen weist. Alternativ hierzu kann die Batterieverteilereinheit 106 derart an dem äußeren Gehäuse 104 angebracht sein, dass das obere Gehäuseelement 130 innerhalb des äußeren Gehäuses 104 angeordnet ist und der Boden des unteren Gehäuseelements 132 von dem äußeren Gehäuse 104 nach außen weist.
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Bei einer exemplarischen Ausführungsform sind das obere und das untere Gehäuseelement 130, 132 aus einem dielektrischen Material, wie z. B. einem Kunststoffmaterial, hergestellt. Das obere Gehäuseelement 130 enthält eine Mehrzahl von elektronischen Vorrichtungen, die allgemein bei dem Bezugszeichen 136 dargestellt sind. Das untere Gehäuseelement 132 hält eine Mehrzahl von streifenförmigen Sammelschienen 138 sowie kreuzförmigen Anschlüssen bzw. Kreuzanschlüssen 140, die zum elektrischen Verbinden der elektronischen Vorrichtungen 136 miteinander verwendet werden. Wenn das obere Gehäuseelement 130 mit dem unteren Gehäuseelement 132 gekoppelt ist, können die elektronischen Vorrichtungen 136 über entsprechende Kreuzanschlüsse 140 mit entsprechenden Sammelschienen 138 elektrisch verbunden werden. Optional kann das untere Gehäuseelement 132 eine oder mehrere elektronische Vorrichtungen 136 halten. Optional kann das obere Gehäuseelement 130 eine oder mehrere streifenförmige Sammelschienen 138 und/oder Kreuzanschlüsse 140 halten.
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In Abhängigkeit von den speziellen Anforderungen des Batteriesystems 100 (in 1 gezeigt) kann ein beliebiger Typ von elektronischen Vorrichtungen 136 Bestandteil der Batterieverteilereinheit 106 sein. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel beinhaltet die Batterieverteilereinheit 106 ein Paar Leistungsrelais 142, 144, ein Vorladerelais 146, einen Vorladewiderstand 148, ein Paar Sicherungen 150, 152, Y-Kondensatoren 154, 156, einen Sensor 158 sowie den positiven und den negativen Batterieanschluss 112, 114. Bei alternativen Ausführungsformen können andere Arten von elektronischen Vorrichtungen 136 verwendet werden. Die Positionierung der elektronischen Vorrichtungen 136 kann eine derartige Auslegung aufweisen, dass der Fußabdruck der Batterieverteilereinheit 106 minimiert ist.
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Die streifenförmigen Sammelschienen 138 bilden elektrische Pfade zwischen entsprechenden elektronischen Vorrichtungen 136. Die streifenförmige Sammelschiene 138 kann im Inneren des unteren Gehäuseelements 132 zwischen den entsprechenden elektronischen Vorrichtungen 136 in einfacher Weise verlegt werden. Die streifenförmigen Sammelschienen 138 und die Kreuzanschlüsse 140 gestatten bequeme und einfache Verbindungen zwischen den streifenförmigen Sammelschienen 138 und den elektronischen Vorrichtungen 136. Die Kreuzanschlüsse 140 gestatten ein rasches Einstecken der elektronischen Vorrichtungen 136 in die Batterieverteilereinheit 106 sowie ein rasches Entfernen der elektronischen Vorrichtungen 136 aus der Batterieverteilereinheit 106. Die Kreuzanschlüsse 140 eliminieren einige oder alle Verdrahtungsverbindungen mit den elektronischen Vorrichtungen 136, so dass die Montagezeit der Batterieverteilereinheit 106 vermindert ist.
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Bei einer exemplarischen Ausführungsform beinhaltet das untere Gehäuseelement 132 eine Oberseite 160 und einen Boden 162. Das untere Gehäuseelement 132 beinhaltet eine Mehrzahl von darin ausgebildeten Kanälen 164, die an der Oberseite 160 und/oder am Boden 162 offen sind. Die streifenförmigen Sammelschienen 138 sind in entsprechende Kanäle 164 eingebracht. Die Kanäle 164 dienen zur Positionierung und zum Festhalten der streifenförmigen Sammelschienen 138 sowie zur Schaffung einer elektrischen Isolierung und zum Verhindern einer unbeabsichtigten Berührung der streifenförmigen Sammelschienen 138. Das dielektrische Material des Gehäuseelements 132 verhindert Kurzschlüsse unter den leitfähigen Elementen in der Batterieverteilereinheit 106. Die Kanäle 164 erstrecken sich innerhalb des unteren Gehäuseelements 132 allgemein vertikal zwischen der Oberseite 160 und dem Boden 162. Die streifenförmigen Sammelschienen 138 sind in den Kanälen 164 derart aufgenommen, dass sich die streifenförmigen Sammelschienen 138 allgemein vertikal in dem unteren Gehäuseelement 132 zwischen der Oberseite 160 und/oder dem Boden 162 erstrecken. Bei einer exemplarischen Ausführungsform sind die streifenförmigen Sammelschienen 138 jeweils auf der gleichen horizontalen Ebene angeordnet sowie auf der gleichen Tiefe in dem unteren Gehäuseelement 132 aufgenommen. Beispielsweise sind die streifenförmigen Sammelschienen 138 um einander herum verlegt, sind jedoch nicht vertikal übereinander oder untereinander geführt. Das Anordnen von allen der streifenförmigen Sammelschienen 138 auf der gleichen Tiefe ermöglicht, dass das untere Gehäuseelement 132, und somit die Batterieverteilereinheit 106, ein niedriges Profil aufweisen und damit kostbarer Raum in und um das Batteriesystem 100 herum eingespart werden kann und/oder das Batteriesystem 100 kompakter ausgebildet werden kann. Indem Sammelschienen nicht übereinander oder untereinander geführt werden, ist die Notwendigkeit zum Vorsehen einer angemessenen Kriechdistanz zwischen derartigen Sammelschienen eliminiert, die zusätzliche Höhle für das untere Gehäuseelement 132 erforderlich macht. Durch eine derartige Anordnung sind die Kosten und die Baugröße reduziert.
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Das untere Gehäuseelement 132 beinhaltet eine Mehrzahl von Kammern 166, die zu entsprechenden Kanälen 164 offen sind. Die Kammern 166 sind an der Oberseite 160 und/oder am Boden 162 offen. Die Kammern 166 nehmen entsprechende Kreuzanschlüsse 140 auf. Optional können die Kammern 166 derart dimensioniert und ausgebildet sein, dass sie die Kreuzanschlüsse 140 darin beispielsweise durch einen Reibungssitz oder unter Verwendung von Verriegelungseinrichtungen festhalten. Die Kammern 166 können derart dimensioniert und ausgebildet sein, dass sie die Kreuzanschlüsse 140 relativ zu dem unteren Gehäuseelement 132 und den streifenförmigen Sammelschienen 138 zum Anschluss an diese ausrichten. Beispielsweise können die Kreuzanschlüsse 140 in die Kammern 166 eingesteckt werden und beim Einstecken der Kreuzanschlüsse 140 in die Kammern 166 an die streifenförmigen Sammelschienen 138 angeschlossen werden. Die Kreuzanschlüsse 140 sind in entsprechenden Kammern 166 aufgenommen, um eine mechanische und elektrische Verbindung mit den entsprechenden streifenförmigen Sammelschienen 138 herzustellen. Die Kammern 166 sorgen für eine Festlegung, Rückhaltung, Ausrichtung, Orientierung sowie Befestigung der Kreuzanschlüsse 140. Die Kammern 166 schaffen eine Isolierung um die Kreuzanschlüsse 140 herum und sorgen für eine elektrische Trennung sowie Schutz vor unbeabsichtigter Berührung.
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3 zeigt eine von unten betrachtete Perspektivansicht von einem der kreuzförmigen Anschlüsse bzw. Kreuzanschlüsse 140 in einer Ausbildung gemäß einer exemplarischen Ausführungsform. 4 zeigt eine Perspektivansicht des in 3 gezeigten Kreuzanschlusses 140. Der Kreuzanschluss 140 beinhaltet einen durch Stanzen und Formen gebildeten Körper 200, der kreuzförmig ausgebildet ist. Der Kreuzanschluss 140 beinhaltet eine Mehrzahl von L-förmigen Wandsegmenten 202, die zum Bilden eines kreuzförmigen Hohlraums 204 voneinander beabstandet sind. Bei einer exemplarischen Ausführungsform sind vier Wandsegmente 202 vorgesehen und in vier verschiedenen Quadranten angeordnet. Die Wandsegmente 202 liegen einander über den kreuzförmigen Hohlraum 204 hinweg gegenüber.
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Bei einer exemplarischen Ausführungsform ist der kreuzförmige Hohlraum 204 durch ein erstes Hohlraumsegment 206 und ein zweites Hohlraumsegment 208 gebildet, das zu dem ersten Hohlraumsegment 206 rechtwinklig ist und dieses schneidet. Die streifenförmige Sammelschiene 138 (in 2 gezeigt) ist dazu ausgebildet, in einem von dem ersten Hohlraumsegment 206 oder dem zweiten Hohlraumsegment 208 aufgenommen zu werden. Der Kreuzanschluss 104 ist dazu ausgebildet, mit der streifenförmigen Sammelschiene 138 in verschiedenen orthogonalen Ausrichtungen gekoppelt zu werden, indem die streifenförmige Sammelschiene 138 in das erste Hohlraumsegment 206 oder in das zweite Hohlraumsegment 308 eingebracht wird. Der Kreuzanschluss 140 kann somit in Bezug auf die streifenförmige Sammelschiene 138 in einer Position von 0 Grad, einer Position von 90 Grad, einer Position von 180 Grad oder einer Position von 270 Grad orientiert werden.
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Der Kreuzanschluss 140 beinhaltet eine Mehrzahl von Erhebungen 210, die sich von den Wandsegmenten 202 in den kreuzförmigen Hohlraum 204 hinein erstrecken. Die Erhebungen 210 sind zum Zusammenwirken mit der streifenförmigen Sammelschiene 138 ausgebildet, wenn die streifenförmige Sammelschiene 138 in den kreuzförmigen Hohlraum 204 eingebracht wird. Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Erhebungen 210 durch halbkreisförmige Höcker gebildet, die sich von den Wandsegmenten 202 in den kreuzförmigen Hohlraum 204 hinein erstrecken, jedoch können die Erhebungen 210 bei alternativen Ausführungsformen auch andere Formen aufweisen. Bei den Erhebungen kann es sich um biegsame Zungen handeln, die aus den Wandsegmenten 202 herausgestanzt sind.
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Der Kreuzanschluss 140 beinhaltet offene Seiten 212, 214, 216, 218, die sich zwischen einem ersten Ende 220 und einem zweiten Ende 222 des Kreuzanschlusses 140 erstrecken. Bei einer exemplarischen Ausführungsform sind die offenen Seiten 212, 214, 216, 218 zumindest entlang eines Teils der Länge des Kreuzanschlusses 140 zwischen dem ersten und dem zweiten Ende 220, 222 offen. Verbindungssegmente 224 erstrecken sich zwischen entsprechenden Wandsegmenten 202 über die Seiten 212, 214, 216, 218. Die Seiten 212, 214, 216, 218 können an der Position der Verbindungsegmente 224 geschlossen sein. Optional können die Verbindungsegmente 224 entlang der Seiten 212, 216 ungefähr zentral angeordnet sein, so dass die Seiten 212, 216 an dem ersten und dem zweiten Ende 220, 222 offen sind. Optional und wie in 4 gezeigt, können sich die Verbindungsegmente 224 entlang der Seiten 214, 218 bis zu dem zweiten Ende 222 erstrecken, so dass die Seiten 214, 218 nur in der Nähe des ersten Endes 220 offen sind und in der Nähe des zweiten Endes 222 geschlossen sind.
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Bei einer exemplarischen Ausführungsform ist der Körper 200 durch Stanzen und Formen derart gebildet, dass sich ein Überlappungssegment 226 von einem Wandsegment 202 weg, über die Seite 218 sowie entlang des gegenüberliegenden Wandsegments 202 erstreckt. Das Überlappungssegment 226 hält den Kreuzanschluss 140 zusammen. Alternativ können anstatt der Verwendung des Überlappungssegments 226 ein oder mehrere Wandsegmente 202 an einem (mehreren) anderen Wandsegment(en) befestigt sein, beispielsweise durch Zusammenschweißen der Wandsegmente 202 durch Laserschweißen.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Kreuzanschluss 140 an dem ersten Ende 220 auf allen vier Seiten 212, 214, 216, 218 offen, während er an dem zweiten Ende 222 nur auf zwei Seiten 212, 216 offen ist und auf den anderen beiden Seiten 214, 218 geschlossen ist. Alternativ hierzu kann das zweite Ende 222 des Kreuzanschlusses 140 mit dem ersten Ende des Kreuzanschlusses 140 identisch ausgebildet sein und auf allen vier Seiten 212, 214, 216, 218 offen sein. Bei weiteren alternativen Ausführungsformen kann das erste Ende 220 auf einer beliebigen der Seiten 212, 214, 216, 218 geschlossen sein, beispielsweise auf den Seiten 214, 218 in ähnlicher Weise wie an dem zweiten Ende 222, während das zweite Ende 222 des Kreuzanschlusses 140 mit dem ersten Ende 220 des Kreuzanschlusses 140 identisch ausgebildet sein kann, das auf allen vier Seiten 212, 214, 216, 218 offen ist. Bei weiteren alternativen Ausführungsformen kann das erste Ende 220 des Kreuzanschlusses 140 mit dem zweiten Ende des Kreuzanschlusses 140 identisch ausgebildet sein und auf zwei Seiten 212, 216 offen sein, so dass sowohl das erste als auch das zweite Ende 220, 222 zwei offene Seiten und zwei geschlossene Seiten aufweisen. Die Enden 220, 222 können in Abhängigkeit von der jeweiligen Anwendung eine beliebige Anzahl von offenen Seiten und geschlossenen Seiten aufweisen. Bei weiteren alternativen Ausführungsformen kann das erste Ende 220 des Kreuzanschlusses 140 auf allen vier Seiten geschlossen sein, wie z. B. dann, wenn zumindest ein Kontaktmesser von der vertikalen streifenförmigen Sammelschiene 138 nach außen abzweigt, während das zweite Ende 222 des Kreuzanschlusses 140 eine beliebige Anzahl von offenen Seiten und geschlossenen Seiten aufweisen kann.
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Bei einer alternativen Ausführungsform kann der Kreuzanschlüsse 140 zusätzliche Wandsegmente und zusätzliche Hohlraumsegmente (z. B. 3 oder mehr Hohlraumsegmente) aufweisen, die zusätzliche Montageausrichtungen des Kreuzanschlusses 140 relativ zu der streifenförmigen Sammelschiene 138 und der elektronischen Vorrichtung 136 ermöglichen (z. B. parallel, rechtwinklig und quer/nicht-parallel und nicht-rechtwinklig). Der kreuzförmige Hohlraum bei derartigen Ausführungsformen wäre dann nicht mehr rechtwinklig kreuzförmig, sondern hätte viele sich kreuzende Hohlraumsegmente.
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5 zeigt eine von unten betrachtete Perspektivansicht von einer der elektronischen Vorrichtungen 136. Die elektronische Vorrichtung 136 besitzt einen Körper 240 mit einem Boden 242. Eine Mehrzahl von Messeranschlüssen 244 erstreckt sich von dem Boden 242 weg. Die Messeranschlüsse 244 sind dazu ausgebildet, an entsprechende Kreuzanschlüsse 140 (in 3 und 4 gezeigt) oder an andere Arten von Buchsenanschlüssen angeschlossen zu werden. Die Messeranschlüsse 244 sind planar und erstrecken sich zu einem freien Ende 246. Die Messeranschlüsse 244 weisen gegenüberliegende Seiten 248 auf, die sich zwischen gegenüberliegenden Rändern 250 erstrecken.
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6 veranschaulicht elektrische Komponenten der Batterieverteilereinheit 106 (in 2 gezeigt), wobei das Batterieverteilereinheit-Gehäuse 108 (in 2 gezeigt) aus Gründen der Klarheit entfernt worden ist. 6 veranschaulicht die streifenförmigen Sammelschienen 138, die entsprechende elektronische Vorrichtungen 136 in Abhängigkeit von einem speziellen Leistungsschema für die Batterieverteilereinheit 106 elektrisch miteinander verbinden. Bei einer exemplarischen Ausführungsform ist jede streifenförmige Sammelschiene 138 aus einem auf Länge geschnittenen und in eine vorbestimmte Form gebogenen Metallbandstreifen gebildet sowie zwischen entsprechenden elektronischen Vorrichtungen 136 verlegt und über die Kreuzanschlüsse 140 elektrisch mit diesen verbunden. Die streifenförmige Sammelschiene 138 kann entlang ihrer gesamten Länge einen rechteckigen Querschnitt aufweisen.
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Die streifenförmige Sammelschiene 138 weist eine erste und eine zweite breite Seite 300, 302 auf, die sich zwischen einem ersten und einem zweiten Ende 304, 306 über die Länge der streifenförmigen Sammelschiene 138 erstrecken. Die streifenförmigen Sammelschienen 138 können unterschiedliche Längen zwischen ihrem ersten und ihrem zweiten Ende 304, 306 aufweisen. Die streifenförmige Sammelschiene 138 weist einen oberen Rand 308 und einen unteren Rand 310 auf, die sich zwischen dem ersten und dem zweiten Ende 304, 306 erstrecken. Die streifenförmigen Sammelschienen 138 können zwischen dem ersten und dem zweiten Ende 304, 306 eine beliebige Anzahl von Biegungen 312 aufweisen. Optional kann es sich bei den Biegungen 312 um 90-Grad-Biegungen handeln. Alternativ hierzu können die Biegungen 312 andere Winkel aufweisen, so dass die Segmente auf gegenüberliegenden Seiten der Biegungen 312 nicht rechtwinklig zueinander sind.
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Die streifenförmigen Sammelschienen 138 sind durch die Batterieverteilereinheit 106 verlegt, um verschiedene elektronische Vorrichtungen 136 oder andere Komponenten der Batterieverteilereinheit 106 oder des Batteriesystems 100 (in 1 gezeigt) elektrisch miteinander zu verbinden. Die streifenförmigen Sammelschienen 138 verlaufen vertikal unter entsprechenden Messeranschlüssen 244 der elektronischen Vorrichtungen 136, so dass die Kreuzanschlüsse 140 die streifenförmigen Sammelschienen 138 mit den entsprechenden Messeranschlüssen 244 elektrisch verbinden können. Optional können die streifenförmigen Sammelschienen 138 parallel zu den Messeranschlüssen 244 sein (z. B. mit den breiten Seiten 300, 302 parallel zu den Seiten 248 verlaufen), oder alternativ können die streifenförmigen Sammelschienen 138 rechtwinklig zu den Messeranschlüssen 244 orientiert sein (z. B. mit den breiten Seiten 300, 302 rechtwinklig zu den Seiten 248 angeordnet sein).
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Die kreuzförmigen Hohlräume 204 der Kreuzanschlüsse 140 gestatten den streifenförmigen Sammelschienen 138 ein Hindurchlaufen durch die Kreuzanschlüsse 140 in verschiedenen orthogonalen Ausrichtungen (z. B. parallel oder rechtwinklig) zu den Messeranschlüssen 244. Die zweiten Enden 222 der Kreuzanschlüsse 140 sind mit den entsprechenden Messeranschlüssen 244 gekoppelt, während die ersten Enden 220 der Kreuzanschlüsse 140 entsprechende streifenförmige Sammelschienen 138 aufnehmen. Da die zweiten Enden 222 zwei offene Seiten 212, 216 aufweisen, sind die Kreuzanschlüsse 140 zur Kopplung mit den Messeranschlüssen 244 entweder in einer Null-Grad-Position oder in einer 180-Grad-Position ausgebildet, so dass die Messeranschlüsse 244 in dem ersten Hohlraumsegment 206 (in 3 gezeigt) aufgenommen sind. Die Ränder 350 erstrecken sich über die Seiten 212, 216 der Kreuzanschlüsse 140 hinaus. Bei einer derartigen Ausrichtung relativ zu dem Messeranschluss 244 können die vier offenen Seiten 212, 214, 216, 218 (in 3 gezeigt) der Kreuzanschlüsse 140 die streifenförmigen Sammelschienen 138 entweder in dem ersten Hohlraumsegment 206 oder in dem zweiten Hohlraumsegment 208 (in 3 gezeigt) aufnehmen. Wenn die streifenförmige Sammelschiene 138 parallel zu dem Messeranschluss 244 ist, ist die streifenförmige Sammelschiene 138 in dem ersten Hohlraumsegment 206 aufgenommen. Wenn die streifenförmige Sammelschiene 138 rechtwinklig zu dem Messeranschluss 244 ist, ist die streifenförmige Sammelschiene 138 in dem zweiten Hohlraumsegment 208 aufgenommen. Die Ausbildung mit offenen Seiten gestattet Flexibilität bei der Positionierung der streifenförmigen Sammelschienen 138 und der elektronischen Vorrichtungen 136. Die Kreuzanschlüsse 140 verfügen über eine größere Positionstoleranz relativ zu den streifenförmigen Sammelschienen 138 und/oder den elektronischen Vorrichtungen 136 im Vergleich zu Kreuzanschlusses 140, die vier geschlossene Seiten an ihrem ersten oder zweiten Ende aufweisen. Die Ausbildung und die Auslegung der streifenförmigen Sammelschienen 138 sowie der elektronischen Vorrichtungen 136 innerhalb der Batterieverteilereinheit 106 lassen sich unter Verwendung von offenseitigen Kreuzanschlüssen 140 einfacher gestalten.
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Bei einer alternativen Ausführungsform können die Kreuzanschlüsse 140 um 180 Grad umgedreht sein, so dass die ersten Enden 220 mit den Messeranschlüssen 244 gekoppelt sind und die zweiten Enden mit den streifenförmigen Sammelschienen 138 gekoppelt sind. Da die zweiten Enden 222 nur entlang der beiden Seiten 214, 218 offen sind, kann der Kreuzanschluss 140 nur in dem ersten Hohlraumsegment 206 aufgenommen werden; das erste Ende 220 kann jedoch den Messeranschluss 240 entweder in dem ersten Hohlraumsegment 206 oder in dem zweiten Hohlraumsegment 208 aufnehmen, so dass der Messeranschluss 244 entweder parallel zu der streifenförmigen Sammelschiene 138 oder rechtwinklig zu der streifenförmigen Sammelschiene 138 sein kann.
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Die Kreuzanschlüsse 140 verbinden die streifenförmigen Sammelschienen 138 und entsprechende Messeranschlüsse 240 elektrisch miteinander. Optional können die streifenförmigen Sammelschienen 138 zusätzlich zu einer oder mehreren elektronischen Komponenten 136 mit weiteren Komponenten elektrisch verbunden sein. Beispielsweise können die streifenförmigen Sammelschienen 138 mit den positiven oder negativen Batterieanschlüssen 112, 114 oder dem Sensor-Verbinder eines Nebenschluss-Sensors verbunden sein oder durch einen Hall-Sensor 120, die Y-Kondensatoren 154, 156, elektrische Abgriffe 320 oder andere Komponenten hindurchgeführt sein. Bei einer exemplarischen Ausführungsform sind sich von den Y-Kondensatoren 154, 156 weg erstreckende erste Drähte 322 mit den entsprechenden streifenförmigen Sammelschienen 138 direkt verbunden, beispielsweise durch Verlöten oder Verschweißen der Drähte 322 mit den streifenförmigen Sammelschienen 138. Sich von den Y-Kondensatoren 154, 156 weg erstreckende zweite Drähte sind mit externen Drähten (nicht gezeigt) direkt verbunden, beispielsweise durch Verlöten oder Verschweißen der Drähte mit den externen Drähten.
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Optional kann das erste oder das zweite Ende 304, 306 der streifenförmigen Sammelschienen 138 umgefaltet sein, um Laschen 324 zu bilden. Die Laschen 324 können mit weiteren elektrischen Komponenten direkt verbunden sein, wie z. B. direkt mit Batteriezellen 124 (in 1 gezeigt), direkt mit dem manuellen Service-Trennschalter 122, wenn sich der manuelle Service-Trennschalter in der Nähe des unteren Gehäuseelements 132 (in 2 gezeigt) befindet, oder mit anderen Komponenten. Die Laschen 324 können sich zur Verbindung mit solchen weiteren elektrischen Komponenten über das Batterieverteilereinheit-Gehäuse 108 hinaus erstrecken. Optional können die Laschen 324 den positiven und den negativen Batterieanschluss 112, 114 bilden, im Gegensatz zu einer Ausbildung mit separaten Batterieanschlüssen, die mit den streifenförmigen Sammelschienen 138 verschweißt sind.
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Die elektrischen Abgriffe bzw. Abnehmer 320 können mit den streifenförmigen Sammelschienen 138 entlang eines beliebigen Segments derselben verbunden sein. Beispielsweise können die elektrischen Abgriffe 320 an Drähten angebrachte offenseitige Anschlüsse aufweisen. Die offenseitigen Anschlüsse werden mit den streifenförmigen Sammelschienen 138 entweder entlang des oberen Rands 308 oder entlang des unteren Rands 310 gekoppelt. Die an die elektrischen Abgriffe 320 angeschlossenen Drähte können sich zu anderen elektrischen Komponenten innerhalb der Batterieverteilereinheit 106 oder außerhalb der Batterieverteilereinheit 106 erstrecken. Der elektrische Abgriff 320 kann Strom leiten oder kann zur Spannungsmessung oder für andere Funktionen verwendet werden.
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Bei einer exemplarischen Ausführungsform sind Messerkontakte 330 zumindest mit einigen der Messeranschlüsse 244 der elektronischen Vorrichtungen 136 gekoppelt. Die Messerkontakte 330 können an Drähte 332 angeschlossen sein, die innerhalb der Batterieverteilereinheit 106 und/oder außerhalb der Batterieverteilereinheit 106 verlegt sind. Optional können die Drähte 332 einen oder mehrere der Hochspannungsdrähte 116 (in 1 gezeigt) oder der Niedrigspannungsdrähte 118 (in 1 gezeigt) bilden, die von der Batterieverteilereinheit 106 zu anderen Komponenten des Batteriesystems 100 führen.
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7 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs der Batterieverteilereinheit 106. 7 veranschaulicht streifenförmige Sammelschienen 138, die das Vorladerelais 146 unter Verwendung von entsprechenden Kreuzanschlüssen 140 mit dem Vorladewiderstand 148 verbinden. 7 veranschaulicht auch das Vorladerelais 146, das unter Verwendung von entsprechenden Kreuzanschlüssen 140 mit dem Leistungsrelais 144 verbunden ist. Messerkontakte 330 und entsprechende Drähte 332 sind mit entsprechenden Messeranschlüssen 244 des Vorladerelais 146 und des Leistungsrelais 144 verbunden. Solche Drähte 332 können auch mit anderen elektrischen Komponenten der Batterieverteilereinheit 106 verbunden sein. 7 veranschaulicht Teile von anderen elektronischen Vorrichtungen 136 und streifenförmigen Sammelschienen 138. 7 zeigt das Vorladerelais 146, bei dem eine der streifenförmigen Sammelschienen 138 rechtwinklig zu dem entsprechenden Messeranschluss 244 ausgerichtet ist und eine andere streifenförmige Sammelschiene 138 parallel zu dem entsprechenden Messeranschluss 244 ausgerichtet ist. Die zweiten Enden 222 der Kreuzanschlüsse 140 nehmen die Messeranschlüsse 244 auf, und die ersten Enden 220 der Kreuzanschlüsse 140 nehmen die streifenförmigen Sammelschienen 138 auf. Die streifenförmigen Sammelschienen 138 sind hinsichtlich ihrer Ausbildung flexibel, so dass innerhalb der Batterieverteilereinheit 106 Verlegungsschemata zum Reduzieren der Gesamtgröße oder des Fußabdrucks der Batterieverteilereinheit 106 ermöglicht sind.
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8 veranschaulicht einen Bereich der Batterieverteilereinheit 106. 8 zeigt den Vorladewiderstand 148, der über entsprechende Kreuzanschlüsse 140 mit den Sicherungen 150, 152 elektrisch verbunden ist. Die Sicherung 150 ist durch einen entsprechenden Kreuzanschluss 140 mit einer weiteren streifenförmigen Sammelschiene 138 elektrisch verbunden. Die Sicherung 152 ist mit einem entsprechenden Messerkontakt 330 verbunden, wobei der entsprechende Draht 332 mit einer weiteren elektrischen Komponente innerhalb der Batterieverteilereinheit 106 oder außerhalb der Batterieverteilereinheit 106 elektrisch verbunden sein kann. 8 veranschaulicht einen Leistungsabgriff 320, der mit dem oberen Rand 308 der streifenförmigen Sammelschiene 138 gekoppelt ist. Der elektrische Abgriff 320 kann mit einer weiteren Komponente verbunden sein, wie z. B. einer Zubehöreinrichtung, einem Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler, einem Spannungssensor oder einer weiteren elektrischen Komponente innerhalb der Batterieverteilereinheit 106 oder außerhalb der Batterieverteilereinheit 106. Wie in 1 gezeigt, treten z. B. die Hochspannungsdrähte 116 und/oder die Niedrigspannungsdrähte 118 von der Seite des Batterieverteilereinheit-Gehäuses 108 nach außen.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Kreuzanschlüsse 140 mit der streifenförmigen Sammelschiene 138 entlang des oberen Rands 108 der streifenförmigen Sammelschiene 138 verbunden. Der obere Rand 308 ist in dem kreuzförmigen Hohlraum 204 der Kreuzanschlüsse 140 aufgenommen.
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9 veranschaulicht einen Bereich der Batterieverteilereinheit 106 unter Darstellung von einer der streifenförmigen Sammelschienen 138, die über die entsprechenden Kreuzanschlüsse 140 mit dem Vorladewiderstand 148 und den Sicherungen 150, 152 elektrisch verbunden ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Kreuzanschlüsse 140 mit dem unteren Rand 310 der streifenförmigen Sammelschiene 138 verbunden. Die Sicherungen 150, 152 sind unter der streifenförmigen Sammelschiene 138 positioniert. Wahlweise können die Sicherungen 150, 152 unter dem Boden 162 (in 2 gezeigt) des unteren Gehäuseelements 132 (in 2 gezeigt) positioniert sein, beispielsweise für einen Zugang von außerhalb des Batterieverteilereinheit-Gehäuses 108 (in 2 gezeigt).
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10 zeigt eine von unten betrachtete Perspektivansicht der Batterieverteilereinheit 106 gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel, wobei der Boden 162 des Batterieverteilereinheit-Gehäuses 108 gezeigt ist. Bei dem in 10 veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist der manuelle Service-Trennschalter 122 mit dem Boden 162 des Batterieverteilereinheit-Gehäuses 108 verbunden dargestellt. Die Sicherungen 150, 152 befinden sich innerhalb des manuellen Service-Trennschalters 122. Die Sicherungen benötigen möglicherweise keine zusätzlichen damit verbundenen Drähte, die von dem Batterieverteilereinheit-Gehäuse 108 nach außen geführt sind. Die Sicherungen 150, 152 können von dem Stecker des manuellen Service-Trennschalters 122 verdeckt werden, wenn der Stecker des manuellen Service-Trennschalters 122 mit dem Sockel des manuellen Service-Trennschalters 122 gekoppelt wird. Wenn der Stecker entfernt wird, liegen die Sicherungen 150, 152 für Wartungszwecke sowie zum Austausch frei.
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Die Batterieverteilereinheit 106 beinhaltet externe Verbinder 340 entlang des Bodens 162 zur elektrischen Verbindung mit anderen komplementären Verbindern (nicht gezeigt). Kreuzanschlüsse 140 sind innerhalb der externen Verbinder 340 positioniert, um Verbindungen mit den komplementären Verbindern herzustellen. Die Kreuzanschlüsse 140 sind dazu ausgebildet, mit entsprechenden streifenförmigen Sammelschienen 138 entlang der unteren Ränder 310 (beides in 7 gezeigt) der streifenförmigen Sammelschienen 138 gekoppelt zu werden. Die Kreuzanschlüsse 140 sind zur Verbindung mit den komplementären Verbindern an einer Außenseite der Batterieverteilereinheit 106 angeordnet.
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Es versteht sich, dass die vorliegende Beschreibung der Erläuterung dienen soll und nicht einschränkend zu verstehen ist. Beispielsweise können die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele (und/oder Aspekte derselben) in Kombination miteinander verwendet werden. Darüber hinaus können zahlreiche Modifikationen vorgenommen werden, um eine spezielle Situation oder ein spezielles Material an die Lehren der Erfindung ohne Verlassen des Umfangs derselben anzupassen. Abmessungen, Materialarten, Ausrichtungen der verschiedenen Komponenten sowie die Anzahl und die Positionen der verschiedenen hierin beschriebenen Komponenten sollen Parameter von bestimmten Ausführungsbeispielen definieren und sind keineswegs einschränkend zu verstehen, sondern bilden lediglich exemplarische Ausführungsformen. Den Fachleuten erschließen sich bei Lektüre der vorstehenden Beschreibung zahlreiche weitere Ausführungsformen und Modifikationen, die im Geist und Umfang der Ansprüche liegen.
