DE102013017342A1 - Kühleinrichtung für einen Energiespeicher in einem Kraftwagen sowie Verfahren zum Betreiben einer solchen Kühleinrichtung - Google Patents

Kühleinrichtung für einen Energiespeicher in einem Kraftwagen sowie Verfahren zum Betreiben einer solchen Kühleinrichtung Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kühleinrichtung (1) für einen Energiespeicher (2) in einem Kraftwagen, welche über einen Kühlkreislauf (3) verfügt, mit dem der Energiespeicher (2) und eine Leistungselektronik (4), welche zur Steuerung einer elektrischen Antriebsmaschine (5) des Kraftwagens ausgelegt ist, thermisch miteinander gekoppelt sind, wobei die Leistungselektronik (4) in einen Heizmodus versetzbar ist, in welchem die elektrische Antriebsmaschine (5) motorisch betreibbar ist und welcher sich von einem Fahrbetriebsmodus, in welchem die elektrische Antriebsmaschine (5) zusätzlich zu einer elektrischen Wirkleistung je auch eine zugeordnete elektrische Blindleistung verbraucht, dahingehend unterscheidet, dass in dem Heizmodus die einer augenblicklich zugeführten Wirkleistung zugeordnete Blindleistung wesentlich größer ist, als die Blindleistung, welche in dem Fahrbetriebsmodus der augenblicklich zugeführten Wirkleistung zugeordnet ist, um den Kühlkreislauf (3) und damit den Energiespeicher (2) zu heizen und so eine schnelle Einsatzfähigkeit des Energiespeichers zu ermöglichen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Kühleinrichtung für einen Energiespeicher in einem Kraftwagen gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 und 2. Sie betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Kühleinrichtung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 4 und 5.
  • In Kraftwagen finden mehr und mehr Energiespeicher Verwendung, welche auf unterschiedliche Technologien zurückgreifen. Insbesondere kommen hier Technologien zum Einsatz, die für eine bestmögliche Verwendung in einem bestimmten Temperaturband betrieben werden müssen bzw. welche in einem gewissen Temperaturbereich nicht betrieben werden sollen oder können. So ist es beispielsweise bei geringen Temperaturen von ca. –10°C bis –30°C kaum möglich, von einer Lithium-Ionen-Batterie Leistung einzufordern. Da solche Batterien sich stark erhitzen können, sind sie oft mir einem Kühlkreislauf thermisch gekoppelt. Um hier eine Batterie aufzuwärmen und so schnell in einen Temperaturbereich zu bringen, in welchem diese betriebsbereit ist, werden oft zusätzliche Heizelemente aller Art in den Kühlkreislauf solcher Batterien eingebaut.
  • Gemäß der DE 10 2009 049 761 A1 werden Brennstoffzellensysteme in einer Aufwärm- oder Warmfahrphase aufgewärmt. Hier wird ein Erwärmen des Brennstoffzellensystems bewirkt, indem die Brennstoffzelle gezielt in der Aufwärm- oder Warmfahrphase mit einer hohen Verlustleistung betrieben wird.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine schnelle Einsatzfähigkeit eines Energiespeichers zu ermöglichen. Diese Aufgabe wird durch eine Kühleinrichtung und ein Verfahren zum Betreiben einer Kühleinrichtung gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung und der Figur.
  • Eine erfindungsgemäße Kühleinrichtung für einen Energiespeicher in einem Kraftwagen verfügt über einen Kühlkreislauf, mit dem der Energiespeicher und eine Leistungselektronik, welche zur Steuerung einer elektrischen Antriebsmaschine des Kraftwagens ausgelegt ist, thermisch miteinander gekoppelt sind. Um durch ein Heizen eine schnelle Einsatzfähigkeit des Energiespeichers zu gewährleisten, ist die Leistungselektronik in einen Heizmodus versetzbar, in welchem die elektrische Antriebsmaschine motorisch betreibbar ist und welcher sich von einem Fahrbetriebsmodus, in welchem die elektrische Antriebsmaschine zusätzlich zu einer elektrischen Wirkleistung je auch eine zugeordnete elektrische Blindleistung aufnimmt, dahingehend unterscheidet, dass in dem Heizmodus die einer augenblicklich zugeführten Wirkleistung zugeordnete Blindleistung wesentlich größer ist, als die Blindleistung, welche in dem Fahrbetriebsmodus der augenblicklich zugeführten Wirkleistung zugeordnet ist. Die elektrische Maschine wird also insbesondere über die Leistungselektronik in einen aktiven Betrieb gebracht. Dabei wird durch den Betrieb im Heizmodus ein hoher Wärmeeintrag in den Kühlkreislauf generiert. Es wird somit ein großes Maß an Leistung, z. B. Blindleistung, über die Leistungselektronik, insbesondere also über Transistoren wie IGBTs oder MOSFETs oder Dioden verbraucht, die nicht zum eigentlichen Antrieb der elektrischen Maschine als Wirkleistung benötigt wird. Das hat den Vorteil, dass die im Vergleich zum Fahrbetrieb erhöhte Abwärme der Leistungselektronik, welche auf höhere Ströme zurückzuführen ist, in den Kühlwasserkreislauf gelangt. Somit wird der Kühlkreislauf und damit auch der Energiespeicher schnell aufgeheizt und auf eine geeignete Betriebstemperatur gebracht, und somit eine schnelle Einsatzfähigkeit eines Energiespeichers gewährleistet. Überdies werden Kosten gespart und zusätzlich die Komplexität der Elektronik reduziert, da keine zusätzlichen Heizelemente wie PTC-Elemente in den Kühlkreislauf integriert werden müssen, welche ihrerseits wieder über eine Ansteuerelektronik verfügen müssen.
  • In einer alternativen Ausführungsform ist eine erfindungsgemäße Kühleinrichtung für einen Energiespeicher in einem Kraftwagen, welche über einen Kühlkreislauf verfügt, mit dem der Energiespeicher und eine Leistungselektronik, welche zur Steuerung einer elektrischen Antriebsmaschine des Kraftwagens ausgelegt ist, thermisch miteinander gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungselektronik in einen Heizmodus versetzbar ist, in welchem die elektrische Antriebsmaschine mittels der Leistungselektronik in einen aktiven Kurzschluss gebracht ist, so dass die Leistungselektronik bei generatorischem Betrieb der elektrischen Antriebsmaschine den Kühlkreislauf und damit den Energiespeicher aufheizt und insbesondere auf eine Betriebstemperatur bringt. Insbesondere kann die elektrische Antriebsmaschine hier über eine weitere Antriebsmaschine, wie beispielsweise einen Benzin- oder Dieselkraftstoffverbrennungsmotor angetrieben werden. Alternativ kann die elektrische Maschine in einem Rollbetrieb des Kraftwagens, insbesondere während eines Bergabrollens, generatorisch betrieben werden. Das hat den Vorteil, dass der Kühlkreislauf so schnell erwärmt wird und damit der Energiespeicher schnell eine Betriebstemperatur erreicht und somit eine schnelle Einsatzfähigkeit eines Energiespeichers gewährleistet wird. In einem solchen aktiven Kurzschlussbetrieb werden nämlich durch die Leistungselektronik, die insbesondere durch Transistoren wie Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode (IGBTs) oder Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekt-Transistoren (MOSFETs) oder durch Dioden ausgebildet ist, hohe Ströme fließen und somit wird ein großes Maß an Wärme entstehen. Die Stärke der fließenden Ströme richtet sich hier nach der Art der jeweiligen elektrischen Antriebsmaschine, liegt jedoch insbesondere in einer Größenordnung von rund 200 bis 250 Ampere. Als weiterer Vorteil werden Kosten gespart und die Komplexität der Elektronik reduziert, da keine zusätzlichen Heizelemente wie PTC-Elemente in den Batteriekühlkreislauf integriert werden müssen, welche ihrerseits wieder über eine Ansteuerelektronik verfügen müssen.
  • Insbesondere kann vorgesehen sein, die Leistungselektronik innerhalb des Kühlkreislaufs in einer Flussrichtung eines Kühlmittels des Kühlkreislaufs kurz vor dem Energiespeicher anzuordnen. Somit kann die in der Leistungselektronik generierte Wärme den Energiespeicher besonders effektiv und effizient erwärmen und damit auf eine Betriebstemperatur bringen. Die Betriebstemperatur des Energiespeichers zeichnet sich durch die größte Leistungsfähigkeit und Belastbarkeit des Energiespeichers aus und ist in erster Linie technologieabhängig, kann aber insbesondere auch von einer spezifischen Bauform abhängen.
  • Hierbei kann auch vorgesehen sein, dass die Abwärme an der Leistungselektronik im Stand, also ohne dass sich der Kraftwagen vorwärts bewegt, zur Verfügung gestellt wird. Insbesondere kann hier auch vorgesehen sein, dass sich die elektrische Antriebsmaschine nicht dreht. Es wird dann lediglich ein Blindstrom und kein Wirkstrom über die Leistungselektronik generiert bzw. lediglich eine elektrische Blindleistung und keine elektrische Wirkleistung von der elektrischen Antriebsmaschine verbraucht. Das hat den Vorteil, dass der Energiespeicher schnell aufgeheizt und insbesondere auf die Betriebstemperatur gebracht wird, ohne dass sich der Kraftwagen dazu fortbewegen muss.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Kühlkreislauf auch über einen Kühler und/oder einen Chiller verfügt, und diese von dem Kühlkreislauf entkoppelbar sind. Das hat den Vorteil, dass zunächst nur ein kleinerer Teil des gesamten Kühlkreislaufs erwärmt werden muss, dieser sich also schneller erwärmen wird und somit auch er Energiespeicher seine Betriebstemperatur zügig erlangt. Zudem werden so Wärmeverluste durch den Kühler oder Chiller vermieden. Auch dies trägt zu einem schnelleren Erwärmen und damit einer schnelleren Betriebsbereitschaft des Energiespeichers bei.
  • Die Erfindung beinhaltet ferner ein Verfahren zum Betreiben einer Kühlrichtung in einer oder mehrere beschriebenen Ausführungsformen. Dabei wird die Leistungselektronik vorübergehend in einen Heizmodus versetzt, wie er bereits weiter oben in verschiedenen Ausführungsformen beschrieben wurde. Dabei ergeben sich die den Ausführungsformen entsprechenden Vorteile.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Heizmodus beendet wird, sobald der Energiespeicher die Betriebstemperatur erreicht hat. Das hat den Vorteil, dass die Leistungselektronik wieder in den für den Fahrbetrieb optimalen Betriebszustand zurückversetzt werden kann, somit also die im Energiespeicher gespeicherte Energie die dem primären Verwendungszweck effizient zugeführt werden kann und insbesondere auch ein Verschleiß der Leistungselektronik verringert wird.
  • Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie anhand der Figur.
  • Dabei zeigt die einzige Figur einen schematischen Aufbau einer Kühleinrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
  • In der Fig. ist ein schematischer Aufbau einer Kühleinrichtung dargestellt. Die Kühleinrichtung 1 für einen Energiespeicher 2 hat hier einen Kühlkreislauf 3, welcher den Energiespeicher 2 thermisch an die Leistungselektronik 4 koppelt. Teil des Kühlkreislaufs sind auch ein erstes Umschaltventil 8 und ein zweites Umschaltventil 9, sowie ein Chiller 7 und ein Kühler 6. Ferner ist noch ein Ausgleichsbehälter 10 und eine Kühlflüssigkeitspumpe 11 Teil des Kühlkreislaufs 3. In einem Betrieb des Kühlkreislaufs 3 strömt eine Kühlflüssigkeit in den Kühlkreislauf 3 von der Kühlflüssigkeitspumpe 11 zunächst in einer Flussrichtung des Kühlmittels, also der Kühlflüssigkeit, zu der Leistungselektronik 4 und dann weiter zu dem Energiespeicher 2. Je nach Stellung des ersten Umschaltventils 8 wird das Kühlwasser dann weiter in Richtung des zweiten Umschaltventils 9 oder zurück zu der Kühlflüssigkeitspumpe 11 geleitet. Die Stellung des zweiten Umschaltventils 9 entschiedet darüber, ob Kühlflüssigkeit von dem ersten Umschaltventil 8 zu dem Kühler oder dem Chiller 7 oder sowohl dem Kühler 6 als auch dem Kühler 7 geleitet wird. Die Leistungselektronik 4 ist über Hochvoltleitungen 12 elektrisch an eine elektrische Antriebsmaschine 5 gekoppelt. Dabei steuert die Leistungselektronik 4 die elektrische Antriebsmaschine 5.
  • Ist nun ein Kraftwagen, in dem die Kühleinrichtung 1 installiert ist, in einem Ruhezustand und der Energiespeicher 2 beispielsweise stark ausgekühlt, und damit in seiner Leistungsfähigkeit beeinträchtigt, so ist für den sicheren Betrieb des Kraftwagens ein schnelles Erreichen einer Betriebstemperatur durch den Energiespeicher 2 zweckmäßig. Es wird also zunächst in diesem Fall das erste Umschaltventil 8 in eine Stellung gebracht, welche den Kühler 6 und den Chiller 7 von dem restlichen Kühlkreislauf 3 entkoppelt. Als nächstes wird die Leistungselektronik 4 vorübergehend, also bis der Energiespeicher 2 eine Betriebstemperatur und damit eine ausreichende Leistungsfähigkeit erreicht hat, in einem Heizmodus betrieben. Dadurch wird sich der Kühlkreislauf 3 lokal stark erwärmen. Da im gezeigten Beispiel die Leistungselektronik 4 im Kühlkreislauf 3 direkt vor dem Energiespeicher 2 angeordnet ist, wird die von der Leistungselektronik 4 an den Kühlkreislauf 3 abgegebene Wärme mit nur geringen Verlusten dem Energiespeicher 2 zugeführt. Da zudem das erste Umschaltventil 8 Kühler 6 und Chiller 7 von dem Kühlkreislauf 3 entkoppelt, muss hier insgesamt nur ein kleiner, also verkürzter, Kühlkreislauf 3 auf die Betriebstemperatur des Energiespeichers 2 gebracht werden. Dies kann also zügig erfolgen, da dem Kühlkreislauf 3 wenig Wärme entweicht. Sobald der Energiespeicher 2 seine Betriebstemperatur und damit seine volle Belastbarkeit oder Leistungsfähigkeit erreicht, wird der Heizmodus der Leistungselektronik 4 beendet und somit z. B. wieder ein energieeffizienter Betrieb der Leistungselektronik 4 gewährleistet. Um beispielsweise ein Überhitzen zu vermeiden, welches durch weitere Wärme, die im Betrieb der Leistungselektronik 4 und des Energiespeichers 2 auftreten kann, verursacht werden könnte, wird in Folge das erste Umschaltventil 8 geöffnet, so dass je nach Kühlbedarf Kühler 6 oder Chiller 7 über das zweite Umschaltventil 9 zu dem Kühlkreislauf 3 hinzugekoppelt werden können. Damit ist ein stabiler Betrieb des Energiespeichers 2 bei konstanter Temperatur möglich.
  • Der beschriebene Heizmodus der Leistungselektronik 4 kann hier beispielsweise auf zwei unterschiedliche Arten und Weisen oder eine Kombination dieser beiden Weisen erfolgen. Zum einen kann die elektrische Antriebsmaschine 5 über die Leistungselektronik 4 in einen aktiven Betrieb gebracht werden. Dabei wird ein Betriebsmodus gewählt, der eine möglichst große Wärmeerzeugung in der Leistungselektronik 4, welche beispielsweise als IGBT oder MOSFET oder auch als Diode ausgeführt ist, generiert. Die Leistungselektronik 4 wird also in einem Modus betrieben, der normalerweise vermieden wird, da viel Leistung verbraucht wird, die nicht zum eigentlichen Antrieb der elektrischen Antriebsmaschine 5 als Wirkleistung zur Verfügung steht. Die in der Leistungselektronik 4 auftretenden Ströme führen hier zu einer höheren Abwärme, da z. B. die Scheinleistung auf Grund einer gestiegenen Blindleistung viel höher ist, als in einem herkömmlichen Betriebsmodus für eine identische Wirkleistung erforderlich ist. Insbesondere kann hier die Abwärme an der Leistungselektronik 4 auch im Stand, also wenn sich die elektrische Antriebsmaschine 5 nicht dreht, zur Verfügung gestellt werden. Dabei wird dann nur ein Blindstrom und kein Wirkstrom über die Leistungselektronik 4 gesteuert.
  • Alternativ oder ergänzend kann die elektrische Antriebsmaschine 5 über die Leistungselektronik 4 in dem Heizmodus in einen aktiven Kurzschluss gebracht werden. Dabei wird die elektrische Antriebsmaschine 5 dann generatorisch betrieben. Dies kann einerseits z. B. durch eine weitere Antriebsmaschine, z. B. eine Verbrennungsmaschine erfolgen oder auch dadurch, dass der Kraftwagen, in dem die Kühleinrichtung 1 eingebaut ist, einen Berg hinabrollt und die sich drehenden Räder an die elektrische Antriebsmaschine 5 gekoppelt werden. In einem derartigen Betrieb fließen sehr hohe Ströme, welche in Abhängigkeit der elektrischen Antriebsmaschine 5 bis zu 250 Ampere oder sogar mehr betragen können. Somit erwärmt sich die Leistungselektronik 4, insbesondere IGBTs oder Dioden, stark auf. Hierbei ist auch denkbar, z. B. in Abhängigkeit einer Fahrsituation, also beispielsweise in Abhängigkeit davon, ob der Kraftwagen bergab fährt, eine Kombination der beiden Heizmodi oder ein Hin- und Herschalten zwischen den beiden Heizmodi durchzuführen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Kühleinrichtung
    2
    Energiespeicher
    3
    Kühlkreislauf
    4
    Leistungselektronik
    5
    elektrische Antriebsmaschine
    6
    Kühler
    7
    Chiller
    8
    erstes Umschaltventil
    9
    zweites Umschaltventil
    10
    Ausgleichsbehälter
    11
    Kühlflüssigkeitspumpe
    12
    Hochvoltleitung
  • 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
    • DE 102009049761 A1 [0003]

Claims (6)

  1. Kühleinrichtung (1) für einen Energiespeicher (2) in einem Kraftwagen, welche über einen Kühlkreislauf (3) verfügt, mit dem der Energiespeicher (2) und eine Leistungselektronik (4), welche zur Steuerung einer elektrischen Antriebsmaschine (5) des Kraftwagens ausgelegt ist, thermisch miteinander gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungselektronik (4) in einen Heizmodus versetzbar ist, in welchem die elektrische Antriebsmaschine (5) motorisch betreibbar ist und welcher sich von einem Fahrbetriebsmodus, in welchem die elektrische Antriebsmaschine (5) zusätzlich zu einer elektrischen Wirkleistung je auch eine zugeordnete elektrische Blindleistung verbraucht, dahingehend unterscheidet, dass in dem Heizmodus die einer augenblicklich zugeführten Wirkleistung zugeordnete Blindleistung wesentlich größer ist, als die Blindleistung, welche in dem Fahrbetriebsmodus der augenblicklich zugeführten Wirkleistung zugeordnet ist, um den Kühlkreislauf (3) und damit den Energiespeicher (2) zu heizen.
  2. Kühleinrichtung (1) für einen Energiespeicher (2) in einem Kraftwagen, welche über einen Kühlkreislauf (3) verfügt, mit dem der Energiespeicher (2) und eine Leistungselektronik (4), welche zur Steuerung einer elektrischen Antriebsmaschine (5) des Kraftwagens ausgelegt ist, thermisch miteinander gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungselektronik (4) in einen Heizmodus versetzbar ist, in welchem die elektrische Antriebsmaschine (5) mittels der Leistungselektronik (4) in einen aktiven Kurzschluss gebracht ist, so dass die Leistungselektronik (4) bei generatorischem Betrieb der elektrischen Antriebsmaschine (5) den Kühlkreislauf (3) und damit den Energiespeicher (2) heizt.
  3. Kühleinrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkreislauf (3) auch über einen Kühler (6) und/oder einen Chiller (7) verfügt und diese von dem Kühlkreislauf (3) entkoppelbar sind.
  4. Verfahren zum Betreiben einer Kühleinrichtung (1) für einen Energiespeicher (2) in einem Kraftwagen, wobei die Kühleinrichtung (1) über einen Kühlkreislauf (3) verfügt, mit dem der Energiespeicher (2) und eine Leistungselektronik (4), welche zur Steuerung einer elektrischen Antriebsmaschine (5) des Kraftwagens ausgelegt ist, thermisch miteinander gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungselektronik (4) vorübergehend in einen Heizmodus versetzt wird, in welchem die elektrische Antriebsmaschine (5) motorisch betrieben wird und welcher sich von einem Fahrbetriebsmodus, in welchem die elektrische Antriebsmaschine (5) zusätzlich zu einer elektrischen Wirkleistung je auch eine zugeordnete elektrische Blindleistung verbraucht, dahingehend unterscheidet, dass in dem Heizmodus die der augenblicklich zugeführten Wirkleistung zugeordnete Blindleistung wesentlich größer ist, als die Blindleistung, welche in dem Fahrbetriebsmodus der augenblicklich zugeführten Wirkleistung zugeordnet ist, um den Kühlkreislauf (3) und damit den Energiespeicher (2) zu heizen.
  5. Verfahren zum Betreiben einer Kühleinrichtung (1) für einen Energiespeicher (2) in einem Kraftwagen, wobei die Kühleinrichtung (1) über einen Kühlkreislauf (3) verfügt, mit dem der Energiespeicher (2) und eine Leistungselektronik (4), welche zur Steuerung einer elektrischen Antriebsmaschine (5) des Kraftwagens ausgelegt ist, thermisch miteinander gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungselektronik (4) vorübergehend in einen Heizmodus versetzt wird, in welchem die elektrische Antriebsmaschine (5) mittels der Leistungselektronik (4) in einen aktiven Kurzschluss gebracht wird, so dass die Leistungselektronik (4) bei generatorischem Betrieb der elektrische Antriebsmaschine (5) den Kühlkreislauf (3) und damit den Energiespeicher (2) heizt.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizmodus beendet wird, sobald der Energiespeicher (2) die Betriebstemperatur erreicht hat.
DE201310017342 2013-10-18 2013-10-18 Kühleinrichtung für einen Energiespeicher in einem Kraftwagen sowie Verfahren zum Betreiben einer solchen Kühleinrichtung Withdrawn DE102013017342A1 (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102018212641A1 (de) * 2018-07-30 2020-01-30 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zum Temperieren elektrischer Komponenten eines Fahrzeugs sowie Fahrzeug
DE102022103289A1 (de) 2022-02-11 2023-08-17 Audi Aktiengesellschaft Heizeinrichtung und Verfahren zum Beheizen einer Komponente eines Kraftfahrzeugs

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009049761A1 (de) 2009-09-10 2011-03-17 Daimler Ag Verfahren zum Kaltstarten eines Brennstoffzellensystems und Brennstoffzellensystem eines Kraftfahrzeugs

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009049761A1 (de) 2009-09-10 2011-03-17 Daimler Ag Verfahren zum Kaltstarten eines Brennstoffzellensystems und Brennstoffzellensystem eines Kraftfahrzeugs

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018212641A1 (de) * 2018-07-30 2020-01-30 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zum Temperieren elektrischer Komponenten eines Fahrzeugs sowie Fahrzeug
DE102022103289A1 (de) 2022-02-11 2023-08-17 Audi Aktiengesellschaft Heizeinrichtung und Verfahren zum Beheizen einer Komponente eines Kraftfahrzeugs

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