DE102016010939A1 - Method for operating an electrically driven motor vehicle, electrically driven motor vehicle - Google Patents

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Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren zum Betrieb eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeuges (2), das wenigstens einen Elektroantrieb (4) sowie wenigstens eine Akkumulatoranordnung (8) zur Energieversorgung des wenigstens einen Elektroantriebs (4) aufweist, wobei eine Ladeelektrik (10) mit einem Ladeanschluss (12) zum Laden der wenigstens einen Akkumulatoranordnung (8) vorgesehen ist, wobei das Kraftfahrzeug (2) eine Passagierraumklimaanlage (20) aufweist, wobei während des Ladens an der Ladeelektrik (10) entstehende Wärmeenergie von der Ladeelektrik (10) über die Passagierraumklimaanlage (20) abgeführt wird. Beschrieben wird desweiteren ein Kraftfahrzeug (2).A method is described for operating an electrically driven motor vehicle (2) which has at least one electric drive (4) and at least one accumulator arrangement (8) for supplying energy to the at least one electric drive (4), wherein a charging electrics (10) having a charging connection (12 ) is provided for charging the at least one accumulator assembly (8), wherein the motor vehicle (2) comprises a passenger compartment air conditioning system (20), wherein thermal energy arising during charging on the charging electrics (10) from the charging electrics (10) via the passenger compartment air conditioning system (20) is dissipated. Described is further a motor vehicle (2).

Description

Nachfolgend werden ein Verfahren zum Betrieb eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs sowie ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug beschrieben. Das elektrisch angetriebene Kraftfahrzeug weist wenigstens einen Elektroantrieb sowie wenigstens eine Akkumulatoranordnung zur Energieversorgung des wenigstens einen Elektroantriebs auf.The following describes a method for operating an electrically driven motor vehicle and an electrically driven motor vehicle. The electrically driven motor vehicle has at least one electric drive and at least one accumulator arrangement for supplying energy to the at least one electric drive.

Verfahren und Kraftfahrzeuge der eingangs genannten Art sind im Stand der Technik bekannt. Elektrisch angetriebene Kraftfahrzeuge mit an Bord befindlichen Energiequellen in Form von Akkumulatoren sind seit einigen Jahren im Einsatz. Dabei ist bekannt, die Akkumulatoren mittels stationärer Ladeeinrichtungen, sogenannte Ladestationen, zu laden. Da der Ladevorgang eines elektrisch geladenen Kraftfahrzeugs verglichen mit dem Betanken eines Kraftfahrzeugs mit fossilen Brennstoffen verhältnismäßig lange dauert, besteht das Bestreben, den Ladevorgang auf das technisch mögliche Minimum des Zeitbedarfs zu reduzieren. Dies bedingt sehr hohe Leistungen in der Ladeelektrik. Durch die Verlustleistung erwärmt sich die Ladeelektrik beim Laden erheblich, was einerseits zu Lasten der Haltbarkeit der Ladeelektrik geht und andererseits die Ladeströme begrenzt.Methods and motor vehicles of the type mentioned are known in the art. Electrically powered vehicles with on-board energy sources in the form of accumulators have been in use for several years. It is known to charge the batteries by means of stationary charging devices, so-called charging stations. Since the charging of an electrically charged motor vehicle takes relatively long compared to the refueling of a motor vehicle with fossil fuels, there is a desire to reduce the charging process to the technically possible minimum of the time required. This requires very high performance in the charging electrical system. Due to the power loss, the charging electrical system heats up considerably when charging, which on the one hand is at the expense of the durability of the charging electrics and on the other hand limits the charging currents.

Aus der JP 2002 354 608 A ist eine Batteriekühlvorrichtung mit einem Kühlkreislauf bekannt, der die Batterie durch Kühlmittel kühlt. Nachteilig hieran ist, dass eine separate Kühlvorrichtung zur Kühlung der Batterie notwendig ist, was die Anzahl an Bauteilen steigert und damit Kosten und Gewicht des Kraftfahrzeugs erhöht.From the JP 2002 354 608 A a battery cooling device with a cooling circuit is known, which cools the battery by coolant. The disadvantage of this is that a separate cooling device for cooling the battery is necessary, which increases the number of components and thus increases the cost and weight of the motor vehicle.

Somit stellt sich die Aufgabe, Verfahren der eingangs genannten Art sowie Kraftfahrzeuge der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass eine Kühlung der Ladeelektrik mit minimalen Bauteilaufwand zu ermöglichen.Thus, the task of developing methods of the type mentioned as well as motor vehicles of the type mentioned in such a way that to allow cooling of the charging electrics with minimal component complexity.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Betrieb eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Kraftfahrzeug gemäß dem nebengeordneten Anspruch 5. Weiterführende Ausgestaltungen des Verfahrens und des Kraftfahrzeugs sind Gegenstand der jeweiligen abhängigen Ansprüche.The object is achieved by a method for operating an electrically driven motor vehicle according to claim 1 and by a motor vehicle according to the independent claim 5. Further embodiments of the method and of the motor vehicle are the subject of the respective dependent claims.

Nachfolgend wird ein Verfahren zum Betrieb eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs beschrieben. Das elektrisch angetriebene Kraftfahrzeug weist wenigstens einen Elektroantrieb sowie wenigstens eine Akkumulatoranordnung zur Energieversorgung des wenigstens einen Elektroantriebs auf, wobei eine Ladeelektrik zum Laden der wenigstens einen Akkumulatoranordnung vorgesehen ist. Die Ladeelektrik weist einen Ladeanschluss zum Verbinden mit einer Ladestation auf.Hereinafter, a method for operating an electrically driven motor vehicle will be described. The electrically driven motor vehicle has at least one electric drive and at least one accumulator arrangement for supplying energy to the at least one electric drive, wherein a charging electrics is provided for charging the at least one accumulator arrangement. The charging electrical system has a charging connection for connecting to a charging station.

Das Kraftfahrzeug weist des Weiteren eine Passagierraumklimaanlage auf, die zum Klimatisieren eines Passagierraums dient. Die Klimaanlage kann gemäß dem Stand der Technik ausgerüstet sein. Hier sind u. a. Klimaanlagen bekannt, die einen Kühlmittelkreislauf mit Kompressor, Expansionsventil, Verdampfer und Wärmetauschern besitzen.The motor vehicle furthermore has a passenger compartment air conditioning system, which is used to air-condition a passenger compartment. The air conditioner may be equipped according to the prior art. Here are u. a. Air conditioning systems are known which have a refrigerant circuit with compressor, expansion valve, evaporator and heat exchangers.

Des Weiteren ist vorgesehen, dass während des Ladens an der Ladeelektrik entstehende Wärmeenergie von der Ladeelektrik über die Passagierraumklimaanlage abgeführt wird. Auf diese Weise kann die Passagierraumklimaanlage dazu verwendet werden, die Ladeelektrik zu kühlen.Furthermore, it is provided that heat energy arising during charging at the charging electrics is dissipated from the charging electrics via the passenger compartment air conditioning system. In this way, the passenger compartment air conditioning system can be used to cool the charging electrical system.

Das Vorsehen einer zusätzlichen Kühlung für die Ladeelektrik kann somit vermieden werden. Stattdessen kann eine ohnehin in den mittlerweile meisten Kraftfahrzeugen vorhandene Passagierraumklimaanlage zusätzlich dazu verwendet werden, die Ladeelektrik zu kühlen. Darüber hinaus kann gleichzeitig eine Klimatisierung des Passagierraums bei stehendem Kraftfahrzeug vorgenommen werden, was insbesondere im beruflichen Kraftverkehr von Vorteil ist, in dem, insbesondere im Bereich der Passagierbeförderung, große Passagierraumvolumina klimatisiert werden müssen und die Ladezeiten möglichst gering gehalten werden sollen.The provision of additional cooling for the charging electrical system can thus be avoided. Instead, an existing passenger compartment air conditioning system, which is already present in most motor vehicles, can be used in addition to cool the charging electrics. In addition, at the same time an air conditioning of the passenger compartment can be made when the motor vehicle, which is particularly advantageous in professional motor transport, in which, especially in the field of passenger transport, large passenger compartment volumes must be air conditioned and the loading times should be kept as low as possible.

In einer ersten weiterführenden Ausgestaltung kann die Wärmeenergie der Ladeelektrik mittels wenigstens eines Wärmeleiters an die Passagierraumklimaanlage geleitet werden. Der Wärmeleiter kann verschiedene Wärmetransportprinzipien verwenden, beispielsweise Wärmeleitung, Wärmestrahlung oder Konvektion. Auf diese Weise kann die an der Ladeelektrik entstehende Energie abgeführt werden. Der Wärmeleiter kann beispielsweise in Form einer Kaltluftleitung ausgestaltet sein. Somit kann kalte Luft zum Kühlen der Ladeelektrik von der Passagierraumklimaanlage bereitgestellt werden.In a first further embodiment, the heat energy of the charging electrical system can be conducted to the passenger compartment air conditioning system by means of at least one heat conductor. The heat conductor can use various heat transport principles, such as heat conduction, heat radiation or convection. In this way, the energy produced at the charging electrics can be dissipated. The heat conductor can be configured for example in the form of a cold air line. Thus, cold air may be provided for cooling the charging electrical system from the passenger compartment air conditioning system.

In einer anderen weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Passagierraumklimaanlage während des Ladens in Betrieb ist. Auf diese Weise kann eine bessere aktive Kühlung erreicht werden. Zudem kann die Klimatisierung des Passagierraums fortgesetzt werden, während das Kraftfahrzeug geladen wird. Hierdurch ist es nach Abschluss des Ladevorgangs komfortabel einsetzbar.In another further embodiment, it can be provided that the passenger compartment air conditioning system is in operation during charging. In this way, a better active cooling can be achieved. In addition, the air conditioning of the passenger compartment can be continued while the motor vehicle is being charged. This makes it convenient to use after charging is complete.

In einer anderen weiterführenden Ausgestaltung kann Luft mit einer Temperatur unterhalb der Umgebungstemperatur von der Passagierraumklimaanlage zur Ladeelektrik befördert werden. Hiermit lässt sich die Ladeelektrik effektiv kühlen.In another further embodiment, air with a temperature below the ambient temperature can be transported from the passenger compartment air conditioning system to the charging electrical system. This allows the charging electrics to effectively cool.

Ein erster unabhängiger Gegenstand betrifft ein Kraftfahrzeug, das wenigstens einen Elektroantrieb sowie wenigstens eine Akkumulatoranordnung zur Energieversorgung des wenigstens einen Elektroantriebs aufweist, wobei eine Ladeelektrik mit Ladeanschluss zum Laden der wenigstens einen Akkumulatoranordnung vorgesehen ist, wobei das Kraftfahrzeug weiterhin eine Passagierraumklimaanlage aufweist. Des Weiteren ist vorgesehen, dass die Ladeelektrik und die Passagierraumklimaanlage über einen Wärmeleiter thermisch miteinander gekoppelt sind. Auf diese Weise kann die Ladeelektrik durch die Passagierraumklimaanlage effektiv gekühlt werden. A first independent subject relates to a motor vehicle which has at least one electric drive and at least one accumulator arrangement for supplying energy to the at least one electric drive, wherein a charging electrics with charging connection for charging the at least one accumulator arrangement is provided, wherein the motor vehicle further comprises a passenger compartment air conditioning system. Furthermore, it is provided that the charging electrical system and the passenger compartment air conditioning system are thermally coupled to one another via a heat conductor. In this way, the charging electrics can be effectively cooled by the passenger compartment air conditioning.

In einer ersten weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der Wärmeleiter eine Kühlluftleitung aufweist. Hierdurch kann kühle Luft zum Kühlen der Ladeelektrik von der Passagierraumklimaanlage zur Ladeelektrik transportiert werden. Dies reduziert den Platzbedarf zur Implementierung einer Kühlung der Ladeelektrik über die Passagierraumklimaanlage.In a first further embodiment, it can be provided that the heat conductor has a cooling air line. As a result, cool air for cooling the charging electrical system can be transported from the passenger compartment air conditioning system to the charging electrical system. This reduces the space required to implement cooling of the charging electrical system via the passenger compartment air conditioning system.

In einer anderen weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Ladeelektrik mit einem Wärmetauscher thermisch gekoppelt ist. Der Wärmetauscher dient zur effektiven Wärmeabfuhr von der Ladeelektrik. Der Wärmetauscher kann nach verschiedenen Prinzipien aufgebaut sein, beispielsweise in Form von Kühlrippen, die von einer Kühlluftleitung angeströmt werden oder in Form von Kühlschlangen, die Kühlmittel leiten. Auch Kombinationen der vorgenannten Wärmetauscher sind denkbar.In another further embodiment, it can be provided that the charging electrical system is thermally coupled to a heat exchanger. The heat exchanger is used for effective heat dissipation from the charging electronics. The heat exchanger can be constructed according to various principles, for example in the form of cooling fins, which are impinged by a cooling air line or in the form of cooling coils, which conduct coolant. Combinations of the aforementioned heat exchangers are conceivable.

In einer anderen weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Ladeelektrik einen Ladeanschluss, Verkabelung und/oder Leistungselektrik aufweist. Diese Komponenten sind beim Laden thermisch besonders belastet.In another further embodiment, it can be provided that the charging electrical system has a charging connection, cabling and / or power electronics. These components are particularly stressed during charging thermally.

In einer anderen weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Passagierraumklimaanlage elektrisch antreibbar ist. Auf diese Weise kann die Passagierraumklimaanlage zumindest für die Zeit des Ladevorgangs ohne laufendes Antriebsaggregat betrieben werden.In another further embodiment, it may be provided that the passenger compartment air conditioning system is electrically drivable. In this way, the passenger compartment air conditioning system can be operated at least for the time of charging without running drive unit.

In einer anderen weiterführenden Ausgestaltung kann eine Steuerung vorgesehen sein, die zur Steuerung der Kühlung der Ladeelektrik eingerichtet ist. Eine solche Steuerung kann beispielsweise Temperatursensorik aufweisen, mittels derer eine Temperatur der Ladeelektrik gemessen wird. Auf diese Weise kann Beanspruchung von Kühlleistung auf die Zeiten reduziert werden, in denen sie benötigt wird, was den Gesamtenergieverbrauch des Betriebs eines entsprechenden Kraftfahrzeugs reduziert.In another further embodiment, a controller may be provided which is set up to control the cooling of the charging electrics. Such a controller may include, for example, temperature sensors, by means of which a temperature of the charging electrical system is measured. In this way, the demand for cooling power can be reduced to the times when it is needed, which reduces the overall energy consumption of operating a corresponding motor vehicle.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel beschrieben. Dabei zeigen schematisch:Hereinafter, an embodiment will be described. Here are shown schematically:

1 eine Seitenansicht eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs sowie 1 a side view of an electrically driven motor vehicle and

2 ein Ablaufdiagramm. 2 a flowchart.

1 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Passagierbusses 2. 1 shows a schematic side view of a passenger bus 2 ,

Der Passagierbus 2 ist elektrisch angetrieben und weist einen Elektromotor 4 auf, der auf eine Hinterachse 6 des Passagierbusses 2 wirkt. Der Elektromotor 4 wird durch eine Akkumulatoranordnung 8 mit Antriebsenergie versorgt. Die Akkumulatoranordnung 8 bezieht ihre Energie beim Aufladen von einer Ladeelektrik 10, die einen Ladeanschluss 12 aufweist. Der Ladeanschluss 12 dient zum Anschluss des Passagierbusses 2 an eine (nicht dargestellte) externe Ladestation.The passenger bus 2 is electrically driven and has an electric motor 4 up on a rear axle 6 of the passenger bus 2 acts. The electric motor 4 is through an accumulator assembly 8th supplied with drive energy. The accumulator arrangement 8th draws its energy when charging from a charging electrical system 10 that have a charging port 12 having. The charging port 12 serves to connect the passenger bus 2 to an external charging station (not shown).

Die Ladeelektrik 10 kann des Weiteren eine Steuerung 14 sowie eine Verkabelung 16 aufweisen. Die Steuerung 14 kann zur Steuerung des Ladevorgangs sowie der nachfolgend detaillierter beschriebenen Kühlung dienen.The charging electrics 10 Furthermore, a controller 14 as well as a wiring 16 exhibit. The control 14 can be used to control the charging process as well as the cooling described in more detail below.

Der Passagierbus 2 weist des Weiteren eine auf einem Dach 18 angeordnete Passagierraumklimaanlage 20 zur Klimatisierung eines Passagierraums 22 auf. Die Ladeelektrik 10 und die Passagierraumklimaanlage 20 sind durch eine Kühlluftleitung 24 miteinander verbunden. Die Kühlluftleitung 24 transportiert von der Passagierraumklimaanlage 20 erzeugte kalte Luft zur Ladeelektrik 10 und kühlt diese. Auf diese Weise kann die Temperaturbelastung der Ladeelektrik 10 reduziert werden und die Ladeströme maximiert.The passenger bus 2 also has one on a roof 18 arranged passenger compartment air conditioning 20 for the air conditioning of a passenger compartment 22 on. The charging electrics 10 and the passenger compartment air conditioning 20 are through a cooling air line 24 connected with each other. The cooling air line 24 transported by the passenger compartment air conditioning 20 generated cold air to the charging electrics 10 and cools them. In this way, the temperature load of the charging electrics 10 be reduced and maximizes the charging currents.

2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Kühlung der Ladeelektrik. 2 shows a flowchart of a method for cooling the charging electrical system.

In einem ersten Schritt wird festgestellt, ob das Kraftfahrzeug steht. Ist dies der Fall, wird geprüft, ob ein Ladekabel an dem Ladeanschluss 12 angeschlossen ist. Ist dies der Fall, wird eine Temperatur der Ladeelektrik geprüft. Liegt diese unterhalb einer kritischen Temperatur TK, findet keine Aktion statt. Erst wenn eine Temperatur TK erreicht ist, wird die Ladeelektrik gekühlt.In a first step, it is determined whether the motor vehicle is stationary. If this is the case, it will check for a charging cable at the charging port 12 connected. If this is the case, a temperature of the charging electrical system is checked. If this is below a critical temperature TK, no action takes place. Only when a temperature TK is reached, the charging electrical system is cooled.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • JP 2002354608 A [0003] JP 2002354608 A [0003]

Claims (10)

Verfahren zum Betrieb eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeuges (2), das wenigstens einen Elektroantrieb (4) sowie wenigstens eine Akkumulatoranordnung (8) zur Energieversorgung des wenigstens einen Elektroantriebs (4) aufweist, wobei eine Ladeelektrik (10) mit einem Ladeanschluss (12) zum Laden der wenigstens einen Akkumulatoranordnung (8) vorgesehen ist, wobei das Kraftfahrzeug (2) eine Passagierraumklimaanlage (20) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass während des Ladens an der Ladeelektrik (10) entstehende Wärmeenergie von der Ladeelektrik (10) über die Passagierraumklimaanlage (20) abgeführt wird.Method for operating an electrically driven motor vehicle ( 2 ), the at least one electric drive ( 4 ) and at least one accumulator arrangement ( 8th ) for supplying energy to the at least one electric drive ( 4 ), wherein a charging electrics ( 10 ) with a charging port ( 12 ) for charging the at least one accumulator arrangement ( 8th ) is provided, wherein the motor vehicle ( 2 ) a passenger compartment air conditioning ( 20 ), characterized in that during charging on the charging electrical system ( 10 ) resulting heat energy from the charging electrical system ( 10 ) via the passenger compartment air conditioning system ( 20 ) is discharged. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeenergie der Ladeelektrik (10) mittels wenigstens eines Wärmeleiters (24) an die Passagierraumklimaanlage (20) geleitet wird.A method according to claim 1, characterized in that the heat energy of the charging electrics ( 10 ) by means of at least one heat conductor ( 24 ) to the passenger compartment air conditioner ( 20 ). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Passagierraumklimaanlage (20) während des Ladens in Betrieb ist.Method according to Claim 1 or 2, characterized in that the passenger compartment air conditioning system ( 20 ) is in operation during charging. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Luft mit einer Temperatur unterhalb der Umgebungstemperatur von der Passagierraumklimaanlage (20) zur Ladeelektrik (10) befördert wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that air at a temperature below the ambient temperature of the passenger compartment air conditioning ( 20 ) to the charging electrics ( 10 ). Kraftfahrzeug, das wenigstens einen Elektroantrieb (4) sowie wenigstens eine Akkumulatoranordnung (8) zur Energieversorgung des wenigstens einen Elektroantriebs (4) aufweist, wobei eine Ladeelektrik (10) mit Ladeanschluss (12) zum Laden der wenigstens einen Akkumulatoranordnung (8) vorgesehen ist, wobei das Kraftfahrzeug (2) eine Passagierraumklimaanlage (20) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladeelektrik (10) und die Passagierraumklimaanlage (20) über einen Wärmeleiter (24) thermisch miteinander gekoppelt sind.Motor vehicle having at least one electric drive ( 4 ) and at least one accumulator arrangement ( 8th ) for supplying energy to the at least one electric drive ( 4 ), wherein a charging electrics ( 10 ) with charging connection ( 12 ) for charging the at least one accumulator arrangement ( 8th ) is provided, wherein the motor vehicle ( 2 ) a passenger compartment air conditioning ( 20 ), characterized in that the charging electrics ( 10 ) and the passenger compartment air conditioning ( 20 ) via a heat conductor ( 24 ) are thermally coupled together. Kraftfahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeleiter eine Kühlluftleitung (24) aufweist.Motor vehicle according to claim 5, characterized in that the heat conductor is a cooling air line ( 24 ) having. Kraftfahrzeug nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladeelektrik (10) mit einem Wärmetauscher thermisch gekoppelt ist.Motor vehicle according to claim 5 or 6, characterized in that the charging electrics ( 10 ) is thermally coupled to a heat exchanger. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladeelektrik (10) einen Ladeanschluss (12), Verkabelung (16) und/oder Leistungselektrik aufweist.Motor vehicle according to one of claims 5 to 7, characterized in that the charging electrics ( 10 ) a charging port ( 12 ), Wiring ( 16 ) and / or power electronics. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Passagierraumklimaanlage (20) elektrisch antreibbar ist.Motor vehicle according to one of claims 5 to 8, characterized in that the passenger compartment air conditioning ( 20 ) is electrically driven. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerung (14) vorgesehen ist, die zur Steuerung der Kühlung der Ladeelektrik (10) eingerichtet ist.Motor vehicle according to one of claims 5 to 9, characterized in that a control ( 14 ) provided for controlling the cooling of the charging electrical system ( 10 ) is set up.
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JP2002354608A (en) 2001-05-28 2002-12-06 Honda Motor Co Ltd Battery cooling device for electric automobile

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