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Die vorliegende Erfindung betrifft ein System aus zwei oder mehr Batterien, von denen jede ein quaderförmiges Gehäuse besitzt.
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In der Fahrzeugtechnik, insbesondere bei Flurförderzeugen ergibt sich die Notwendigkeit, in einem vorgegebenen Batterieraum oder Batterietrog platzsparend eine möglichst große Anzahl von Batterien oder Batteriemodulen anzuordnen. Im Folgenden wird mit Batterie auch eine üblicherweise als Batteriemodul bezeichnete Spannungsquelle bezeichnet. Batterien sind hierbei jeweils mit einem quaderförmigen Gehäuse ausgestattet, für das eine Breite, eine Länge und eine Höhe definiert werden kann. Das Gehäuse ist quaderförmig, so dass einander gegenüberliegende Seiten parallel sind. Die Batterien, insbesondere Lithium-Ionen-Batterien, sind in aller Regel mit einer elektronischen Überwachungs-, Steuer- und Regeleinheit ausgestattet, die an der Batterie verbaut sind. Diese Regaleinheiten werden auch als Batteriemanagementsysteme bezeichnet.
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Aus
DE 10 2013 114 541 A1 ist eine Traktionsbatterie für eine batterieelektrisch angetriebene mobile Arbeitsmaschine bekannt geworden, bei der alle Module innerhalb eines Batterietrogs angeordnet sind und zu den Wänden des Batterietrogs einen Mindestabstand einhalten.
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Aus
WO 2017/041844 A1 ist ein Gehäuse für ein Batteriemodul bekannt geworden, das eine im Wesentlichen quaderförmige Gestalt aufweist und bei dem stirnseitig ein Elektronikbereich aufgesetzt ist, der sich über mehr als die halbe Stirnseite des Batteriegehäuses erstreckt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System aus zwei oder mehr Batterien bereitzustellen, das platzsparend angeordnet werden kann.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein System mit den Merkmalen aus Anspruch 1 gelöst. Die Unteransprüche bilden entsprechend bevorzugte Ausgestaltungen.
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Das erfindungsgemäße System nach Anspruch 1 besteht aus zwei oder mehr Batterien bzw. Batteriemodulen, von denen jede ein quaderförmiges Gehäuse mit einer Breite, einer Länge und einer Höhe aufweist. Das Gehäuse besitzt zwei von Breite und Höhe aufgespannte Stirnseiten, zwei von Breite und Länge aufgespannte Grundseiten und zwei von Länge und Höhe aufgespannte Längsseiten. Jede Batterie besitzt zudem ein Elektronikgehäuse, das auf einer der Seiten des Gehäuses angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die mindestens zwei Batterien an einer ihrer Seiten in Kontakt stehen und vier Außenseiten in Form von Stirn- und Längsseiten besitzen, die an einem umschriebenen Viereck anliegen und die frei von Elektronikgehäusen sind. Das Konzept des umschriebenen Vierecks bezeichnet, wie der umschriebene Kreis für das Dreieck, das kleinste Viereck, das das System der mindestens zwei Batterien bei vorgegebener Orientierung der Batterien zueinander aufnehmen kann, wobei Stirn- und Längsseiten des Systems zumindest teilweise mit jeder der Seiten des umschriebenen Vierecks zusammen fallen. Das erfindungsgemäße System ist dadurch gekennzeichnet, dass das Elektronikgehäuse nicht an einer Wand des umschriebenen Vierecks anliegt. Setzt man das erfindungsgemäße System von Batterien in einen Batterietrog mit der Grundfläche des umschriebenen Vierecks, so kommt das Elektronikgehäuse nicht in Kontakt mit einer Wand des Batterietrogs. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass ein von der Seitenwand des Batterietrogs bzw. des umschriebenen Vierecks wegorientiertes Elektronikgehäuse eine platzsparende Anordnung für das System der mindestens beiden Batterien vorsieht. In Kontakt stehende Batteriegehäuse bedeutet hierbei, dass sich zwei Flächen der Batteriegehäuse einander gegenüberstehen und parallel zueinander verlaufen. Dies schließt den Fall mit ein, dass die Flächen in vollflächigem Kontakt zu einander stehen und dass die Flächen parallel und beabstandet zueinander angeordnet sind, beispielsweise um einen Abstand für Kühlungszwecke oder für Kabel und Stecker bereitzustellen.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung stehen die mindestens zwei Batteriegehäuse flächig in Kontakt miteinander. In einer bevorzugten Ausgestaltung weist jede der Batterien eine sich in der Länge erstreckende Längsachse auf, wobei die mindestens zwei Batterien senkrecht zueinander angeordnete Längsachsen aufweisen. Zwei zueinander senkrecht stehende Längsachsen bedeuten, dass eine der beiden Batterien über ihre Stirnseite mit der anderen Batterie in Kontakt steht.
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Bevorzugt sind genau zwei Batterien vorgesehen, von denen eine erste an ihrer Längsseite mit der Stirnseite einer zweiten Batterie in Kontakt steht und die Stirnseite der ersten Batterie mit der Längsseite der zweiten Batterie vollständig oder annähernd in einer Ebene liegt. Die beiden Batterien besitzen hierbei eine Art von L- oder T-Konfiguration.
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In der vorbezeichneten L- oder T-Konfiguration der beiden Batterien liegen für eine erste Batterie die drei folgenden Seiten in einer Seite des umschriebenen Vierecks an: Die beiden Stirnseiten und die der in Kontakt stehenden Längsseite gegenüberliegende Längsseite. Für eine entsprechende zweite Batterie in der vorbezeichneten Konfiguration liegen ein oder zwei Seiten an den Seiten des umschriebenen Vierecks an: Die der in Kontakt stehenden Stirnseite gegenüberliegende Stirnseite, wobei bei der L-Konfiguration zusätzlich die mit der Stirnseite der ersten Batterie in einer Ebene liegende Längsseite an einer Seite des umschriebenen Vierecks anliegen. In der L-förmigen Konfiguration sind die Elektronikgehäuse der zweiten Batterie an der der außenliegenden Längsseite gegenüberliegenden Seite angeordnet.
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Neben den vorstehend beschriebenen Konfigurationen für zwei Batterien kann der erfindungsgemäße Gedanke auch in einer Parallel-Konfiguration der Batterien verwirklicht werden. Bevorzugt sind bei der Parallel-Konfiguration der Batterien die Längsachsen der einzelnen Batterien parallel zueinander angeordnet, wobei zwischen parallel zusammenfallend und parallel beabstandet unterschieden werde muss.
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Bei der Anordnung der Batterie, bei der die Längsachsen zusammen fallen, sind die Elektronikgehäuse an beiden Batterien stirnseitig angeordnet und die Batterien stehen über diese Stirnseite miteinander in Kontakt. Bevorzugt bedecken die Elektronikgehäuse dabei jeweils weniger als eine halbe Stirnfläche, so dass das Elektronikgehäuse der einen Batterie an der Stirnseite der anderen Batterie anliegt.
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In einer bevorzugten Weiterbildung sind die Elektronikgehäuse an der Stirnseite angeordnet und stoßen mittig aneinander. Weiterhin sind die Elektronikgehäuse bevorzugt von den Längsseiten beabstandet. Auf diese Weise entsteht zwischen den beiden Batterien ein Zwischenraum zwischen den einander gegenüberliegenden Stirnseiten, der beispielsweise zur Aufnahme von Steckern und Kabeln dienen kann.
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Zweckmäßigerweise besitzt jedes Elektronikgehäuse elektrische Kontakte, die zur Außenseite weisen. Im Fall der stirnseitigen Anordnung der Batterien bedeutet dies, dass die Kontakte zu der näher zu dem Elektronikgehäuse liegenden Längsseite weisen.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung bedecken die Elektronikgehäuse jeweils weniger als eine halbe Längsseite und das Elektronikgehäuse der einen Batterie liegt an der Längsseite der anderen Batterie an. In einer bevorzugten Ausgestaltung weist jedes der Elektronikgehäuse elektrische Kontakte auf, wobei diese bevorzugt zu der jeweils näher liegenden Stirnseite weisen. Die elektrischen Kontakte können auch an einer anderen Seite des Elektronikgehäuses herausgeführt werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist das Elektronikgehäuse jeweils derart an dem Gehäuse der Batterie angeordnet, dass eine Hälfte der Seite der Batterie, an welcher das Elektronikgehäuse angeordnet ist, frei bleibt.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung erstreckt sich das Elektronikgehäuse über die gesamte Höhe des quaderförmigen Gehäuses. Ebenfalls bevorzugt sind die Komponenten eines Batteriemanagements ganz oder teilweise in dem Elektronikgehäuse angeordnet.
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Bevorzugte Ausgestaltungen zeigen die nachfolgenden Ausführungsbeispiele. Es zeigen:
- 1a, 1b eine erste L-förmige Konfiguration von zwei Batterien mit senkrecht zueinander stehenden Längsachsen,
- 2 eine zweite L-förmige Konfiguration von zwei Batterien,
- 3a, 3b zwei stirnseitig zueinander angeordnete Batterien,
- 4a, 4b zwei entlang ihrer Längsseite angeordnete Batterien,
- 5a, 5b eine Batterie aus 4 mit einer Detailansicht des Elektronikgehäuses und
- 6a, 6b zwei Batterien mit ihren Elektronikgehäusen auf der Grundseite.
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1a und b zeigen eine erste Batterie 10 und eine zweite Batterie 12. Die Längsachsen L der Batterien 10, 12 sind als gestrichelte Hilfslinie in 1b eingezeichnet. Die Längsachse verläuft in Längsrichtung der jeweiligen Batterie und kann als mittig in Bezug auf die Querrichtung angenommen werden. Jede der Batterien 10, 12 besitzt ein quaderförmiges Batteriegehäuse, das zwei Grundseiten 14a, 14b, zwei Stirnseiten 16a, 16b und zwei Längsseiten 18a, 18b besitzt. Ein Elektronikgehäuse 20 ist an der Längsseite 18a angeordnet.
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2 zeigt die zweite Batterie 12, die mit einer Stirnseite mit der Längsseite 18a und der ersten Batterie 10 in Kontakt steht. Ein Elektronikgehäuse 22 der zweiten Batterie 12 ist an einer Längsseite 24a der zweiten Batterie 12 angeordnet. Erste und zweite Batterie in 1a und 1b sind baugleich ausgebildet.
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Das umschriebene Viereck zu der Batterieanordnung in den 1a, 1b umfasst die Längsseite 18b, die Stirnseite 16b sowie die Längsseite 24b der zweiten Batterie 12. Vervollständigt wird dieses umschriebene Viereck so, dass die Ecken zwischen der Längsseite 18b und der Stirnseite 16b sowie zwischen der Längsseite 24b und der Stirnseite 26b sowie der Längsseite 18b und der Stirnseite 16a drei der vier Ecken des umschriebenen Vierecks bilden. Die Elektronikgehäuse 20 und 22 sind in dem Bereich des umschriebenen Vierecks angeordnet, in dem sich kein Batteriegehäuse befindet. Auf diese Weise ist die Fläche des umschriebenen Vierecks vorgegeben von den Abmessungen der Elektronikgehäuse 20 und 22 vorgegeben und es existiert kein zusätzlicher Platzbedarf für die Elektronikgehäuse.
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2 zeigt eine alternative Ausgestaltung der L-förmigen Konfiguration, bei der die zweite Batterie 28 ein Elektronikgehäuse 30 besitzt, dessen Kontakte und/oder Anschlüsse 32 zur Längsseite 34a hin orientiert sind. Diese zweite Batterie 28 ist nicht baugleich mit der ersten Batterie 10, bei der die Kontakte und/oder Anschlüsse 36 des Elektronikgehäuses 20 zur Stirnseite 16a der ersten Batterie 10 weisen. Auch bei der Anordnung in der L-förmigen Konfiguration nach 2 sind die Elektronikgehäuse 20, 30 so angeordnet, dass sie keinen zusätzlichen Platz benötigen.
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3a, 3b zeigen eine alternative Konfiguration für die Batterien, bei der die Batterien stirnseitig aneinander grenzend angeordnet sind. Eine erste Batterie 38 besitzt ein Elektronikgehäuse 40 an einer Stirnseite, dessen elektrische Anschlüsse und Kontakte 42 zu der Längsseite 44a weisen. Eine zweite Batterie 48 besitzt ein Elektronikgehäuse 50, dessen elektrische Anschlüsse und Kontakte 52 ebenfalls nach außen weisen.
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Wie in 3b zu erkennen ist, strecken sich die Elektronikgehäuse 40 und 50 über ungefähr die halbe Breite der Stirnseiten 54b und 46b. Dies bedeutet, dass bei der ersten Batterie die halbe Stirnseite 46b von dem Elektronikgehäuse 40 bedeckt ist und die zweite Hälfte der Stirnseite 46 frei bleibt, um in Kontakt mit dem zweiten Elektronikgehäuse 50 der zweiten Batterie 48 zu gelangen. Ebenso bleibt bei der zweiten Batterie 48 die Hälfte der Stirnseite 54b frei, so dass das Elektronikgehäuse 40 der ersten Batterie 38 in Kontakt mit der Stirnfläche 54 der zweiten Batterie gelangt. Das umschriebene Viereck für die Konfiguration der Batterien aus den 3a und 3b umfasst die Stirnseiten 46a und 54a sowie die Längsseiten der Batterien 48 und 49. Die Längsseite 44a befindet sich in der dargestellten Konfiguration fluchtend mit der Längsseite 56a der zweiten Batterie 48. Ebenso die Längsseite 56b der zweiten Batterie 48 mit der Längsseite 44b der ersten Batterie 38. Ausgerichtet werden die beiden Batterien relativ zueinander über die Elektronikgehäuse 40 und 50. Die dargestellten Batterien 38 und 48 sind baugleich miteinander ausgebildet.
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4 und 5 zeigen eine weitere Ausgestaltung, bei der die Längsachsen der Batterien parallel und beabstandet zueinander angeordnet sind. Die erste Batterie 60 besitzt ein Elektronikgehäuse 62, das an einer Längsseite 64a angeordnet ist. Die Kontakte 63 des Elektronikgehäuses 62 weisen zur Stirnseite 66a der ersten Batterie 60. Die zweite Batterie 68 besitzt ein Elektronikgehäuse 70, das an der Längsseite 72b angeordnet ist. Die Kontakte 76 des Elektronikgehäuses 70 weisen zur Stirnseite 74b. Die Elektronikgehäuse 62 und 70 sind derart angeordnet, dass die Kontakte 63 und 76 auf den Längsseiten 64a bzw. 72b angeordnet sind und einen Abstand zu den nächsten Stirnseiten 66a und 74b besitzen. In den so gebildeten Zwischenräumen zwischen den Längsseiten 64a und 72b können Stecker und ihr Kabel für die Batterie angeordnet und geführt werden. Hierdurch ist kein zusätzlicher Platzbedarf erforderlich. Das umschriebene Viereck besteht in dieser Anordnung aus den vier Stirnseiten der Batterien 60, 68 sowie aus den Längsseiten 72b und 64a, die den Kontakt stehenden Längsseiten gegenüberliegen.
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5a zeigt eine Ansicht der ersten Batterie 60 mit dem Elektronikgehäuse 62 an der Längsseite 64a. 5b zeigt eine Detailansicht Z der elektrischen Kontakte. Hier ist zu erkennen, dass ein elektrischer Stecker 78 vorgesehen ist, über den beispielsweise Daten von und zu der Batterie oder ihrem Batteriemanagementsystem geführt werden können. Ebenfalls zu erkennen in der Detailansicht sind zwei Kontakte 80, 82, über die Leistung aus der Batterie entnommen oder in diese eingespeist werden kann.
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6a und b zeigen eine weitere Konfiguration, bei der eine erste Batterie 84 und eine zweite Batterie 86 übereinander angeordnet sind. Die erste Batterie 84 besitzt ein Elektronikgehäuse 88 und die zweite Batterie 86 besitzt ein Elektronikgehäuse 90. Das Elektronikgehäuse 88 ist an einer Grundseite 92a der ersten Batterie 84 angeordnet. Das Elektronikgehäuse 90 der zweiten Batterie 86 ist an deren Grundseite 94a angeordnet. Die Elektronikgehäuse 88, 90 sind an ihren jeweiligen Grundseiten derart angeordnet, dass sie mit der Grundseite der in Kontakt stehenden Batterie direkt in Kontakt stehen. Dies bedeutet, das Elektronikgehäuse 88 an der Grundseite 92a steht in Kontakt mit der Grundseite 94a. Das Elektronikgehäuse 90 steht in Kontakt mit der Grundseite 92a der anderen Batterie. Das umschriebene Viereck wird in der dargestellten Konfiguration durch die Grund- und Stirnseiten der ersten und zweiten Batterie 84, 86 gebildet. Die elektrischen Kontakte der Elektronikgehäuse stehen dabei jeweils von deren Stirnseite ab, sie stehen also frei in den Zwischenraum zwischen den Batterien 84, 86, so dass Kabel und Leitungen in dem zwischen den Grundseiten 92a und 94a befindlichen Zwischenraum geführt werden können.
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Die Elektronikgehäuse der vorstehenden Ausführungsbeispiele enthalten jeweils vollständig oder teilweise das Batteriemanagementsystem für die Batterie. Das Batteriemanagementsystem umfasst ebenfalls eine Steuerung für die Batterie sowie eine Kommunikationseinrichtung zum Austausch von Daten.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- erste Batterie
- 12
- zweite Batterie
- 14a,b
- Grundseiten
- 16a,b
- Stirnseiten
- 18a,b
- Längsseiten
- 20
- Elektronikgehäuse
- 22
- Elektronikgehäuse
- 24a,b
- Längsseiten
- 26b
- Stirnseite
- 28
- zweite Batterie
- 30
- Elektronikgehäuse
- 32
- Kontakte und Anschlüsse
- 34a
- Längsseite
- 36
- Kontakte und Anschlüsse
- 38
- erste Batterie
- 40
- Elektronikgehäuse
- 42
- Anschlüsse und Kontakte
- 44a,b
- Längsseite
- 46a,b
- Stirnseiten
- 48
- zweite Batterie
- 49
- Batterie
- 50
- Elektronikgehäuse
- 52
- Anschlüsse und Kontakte
- 54a, b
- Stirnseite
- 56a, b
- Längsseiten
- 60
- erste Batterie
- 62
- Elektronikgehäuse
- 63
- Kontakte
- 64a
- Längsseite
- 66a
- Stirnseite
- 68
- zweite Batterie
- 70
- Elektronikgehäuse
- 72a,b
- Längsseite
- 74a, b
- Stirnseite
- 76
- Kontakte
- 78
- Stecker
- 80
- Kontakte
- 82
- Kontakte
- 84
- erste Batterie
- 86
- zweite Batterie
- 88
- Elektronikgehäuse
- 90
- Elektronikgehäuse
- 92a
- Grundseite
- 94a
- Grundseite
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013114541 A1 [0003]
- WO 2017/041844 A1 [0004]
