DE102021209309A1 - Elektrische Vorrichtung - Google Patents

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Abstract

Eine elektrische Vorrichtung (10) weist zumindest eine Energiequelle (20), einen Stromrichter (31) und eine Kühleinrichtung (40) auf. Die Energiequelle (20) ist dazu vorgesehen, elektrische Energie in Form einer Gleichspannung zu erzeugen. Die Kühleinrichtung (40) ist dazu vorgesehen, die zumindest eine Energiequelle (20) zu kühlen. Der Stromrichter (31) ist mit der Energiequelle (20) und der Kühleinrichtung (40) verbunden. Der Stromrichter (31) ist mit zumindest einem Verbraucher (32) verbindbar ausgebildet. Der Stromrichter (31) ist dazu ausgebildet, eine elektrische Spannung aus der von der Energiequelle (20) erzeugten Gleichspannung zu generieren und sowohl den Verbraucher (32) als auch die Kühleinrichtung (40) jeweils mit der generierten elektrischen Spannung zu versorgen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Vorrichtung.
  • Stand der Technik
  • Ein Brennstoffzellantrieb eines Kraftfahrzeugs erzeugt im Betrieb Abwärme, die beispielsweise mittels eines Kühlerlüfters an eine Umgebung abgeführt werden kann. Der Kühlerlüfter und eine elektrische Antriebseinrichtung (englisch: electric drive unit, EDU) werden typischerweise für einen Betrieb jeweils aus einem Hochspannungs-Bordnetz des Kraftfahrzeugs mittels elektrischer Energie versorgt. Der Kühlerlüfter und die EDU müssen für ihren Betrieb jeweils mit einer Wechselspannung versorgt werden. Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, sowohl für den Kühlerlüfter als auch für die EDU jeweils einen Wechselrichter vorzusehen, um eine vom Hochspannungs-Bordnetz bereitgestellte Gleichspannung jeweils in eine Wechselspannung zu transformieren.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte elektrische Vorrichtung bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch eine elektrische Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Eine elektrische Vorrichtung weist zumindest eine Energiequelle, einen Stromrichter und eine Kühleinrichtung auf. Die Energiequelle ist dazu vorgesehen, elektrische Energie in Form einer Gleichspannung zu erzeugen. Die Kühleinrichtung ist dazu vorgesehen, die zumindest eine Energiequelle zu kühlen. Der Stromrichter ist mit der Energiequelle und der Kühleinrichtung verbunden. Der Stromrichter ist mit zumindest einem Verbraucher verbindbar ausgebildet. Der Stromrichter ist dazu ausgebildet, eine elektrische Spannung aus der von der Energiequelle erzeugten Gleichspannung zu generieren und sowohl den Verbraucher als auch die Kühleinrichtung jeweils mit der generierten elektrischen Spannung zu versorgen.
  • Vorteilhafterweise umfasst die elektrische Vorrichtung lediglich einen Stromrichter, der dazu vorgesehen ist, elektrischen Strom für den Betrieb des Verbrauchers und der Kühleinrichtung in eine gewünschte Stromart umzuwandeln, wodurch ein Platzbedarf für die elektrische Vorrichtung reduziert ist. Im Vergleich dazu weisen bekannte elektrische Vorrichtungen zwei separate Stromrichter auf, die den Verbraucher und den Elektromotor jeweils mit einer gewünschten und/oder erforderlichen Stromart versorgen. Dadurch, dass die elektrische Vorrichtung lediglich einen Stromrichter umfasst, ist vorteilhafterweise auch lediglich eine Verdrahtung und lediglich ein Anschluss erforderlich. Die elektrische Vorrichtung kann auf diese Weise einfacher und schneller zusammengebaut und montiert werden. Aufgrund des geringeren Montageaufwands können Kosten gespart werden.
  • In einer Ausführungsform umfasst die Energiequelle zumindest eine Brennstoffzelle oder zumindest eine Antriebsbatterie. Im Fall einer Mehrzahl von Brennstoffzellen kann die Energiequelle auch als Brennstoffzellen-Stack, d.h. als Brennstoffzellenstapel ausgebildet sein, bei dem die Brennstoffzellen in Reihe geschaltet sind.
  • In einer Ausführungsform weist die Kühleinrichtung einen Elektromotor auf. Der Stromrichter ist mit dem Elektromotor verbunden. Der Stromrichter ist dazu ausgebildet, sowohl den Verbraucher als auch den Elektromotor jeweils mit einer elektrischen Spannung zu versorgen. In einer Ausführungsform weist die Kühleinrichtung einen Kühlerlüfter auf. Der Elektromotor ist dazu vorgesehen, den Kühlerlüfter anzutreiben. Vorteilhafterweise kann mittels des Kühlerlüfters Wärme von der Brennstoffzelle abtransportiert werden.
  • In einer Ausführungsform ist der Stromrichter als Wechselrichter ausgebildet. Vorteilhafterweise kann dadurch eine Wechselspannung generiert werden, beispielsweise eine dreiphasige Wechselspannung für den Betrieb eines Elektromotors und eines Elektroantriebs.
  • In einer Ausführungsform ist der Verbraucher als Elektroantrieb ausgebildet. Vorteilhafterweise können Elektroantrieb und Elektromotor von einem gemeinsamen Stromrichter, insbesondere von einem Wechselrichter mit einer elektrischen Spannung versorgt werden. In einer Ausführungsform ist der Elektromotor elektronisch kommutierbar ausgebildet. Unter einer Kommutierung versteht man eine Form der Ansteuerung eines Elektromotors, bei der ein Stromfluss in verschiedenen Zweigen gezielt angesteuert wird. Dadurch kann beispielsweise eine dreiphasige Wechselspannung erzeugt werden. Der Stromrichter kann hierzu einen Kommutator aufweisen, beispielswiesen einen Kommutator bestehend aus drei Halbbrücken.
  • In einer Ausführungsform umfasst die elektrische Vorrichtung den Verbraucher und der Stromrichter ist mit dem Verbraucher verbunden. Bei anderen Ausführungsformen können Verbraucher auch extern angeordnet sein. Beispielsweise kann es sein, dass die vom Wechselrichter bereitgestellte elektrische Energie zunächst über eine gewisse Distanz zu einem Verbraucher transportiert werden muss.
  • In einer Ausführungsform ist die elektrische Vorrichtung als Brennstoffzellenantrieb ausgebildet.
  • Die elektrische Vorrichtung wird im Folgenden anhand von schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
    • 1: ein Blockschaltbild einer elektrische Vorrichtung 1 gemäß der Idee der vorliegenden Erfindung; und
    • 2: ein Blockschaltbild einer Brennstoffzellenvorrichtung gemäß dem Stand der Technik.
  • 1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild mit Bestandteilen einer elektrische Vorrichtung 10.
  • Die elektrische Vorrichtung 10 weist eine Energiequelle 20 auf. Die Energiequelle 20 umfasst beispielsweise zumindest eine Brennstoffzelle 20, einen Brennstoffzellenstapel 20 oder zumindest eine Antriebsbatterie 20. Mittels einer Brennstoffzelle 20 kann aus verschiedensten Energieträgern elektrische Energie erzeugt werden. Als Energieträger können beispielsweise Wasserstoff, Ammoniak und niedermolekulare Alkohole, wie etwa Methanol und Ethanol verwendet werden. Die mittels einer Brennstoffzelle 20 gewonnene elektrische kann zur Versorgung zumindest eines Verbrauchers 32 verwendet werden. Die Brennstoffzelle 20 ist dazu ausgebildet, elektrische Energie in Form einer Gleichspannung bereitzustellen, beispielsweise eine Gleichspannung von 400V oder beispielsweise 800V, wobei die Gleichspannung nicht auf die genannten Werte beschränkt ist.
  • Brennstoffzellen sind vielfältig einsetzbar. Die elektrische Vorrichtung 10 kann beispielswiese als Brennstoffzellenantrieb ausgebildet sein, beispielsweise als Brennstoffzellenantrieb eines Brennstoffzellenfahrzeugs, insbesondere eines Brennstoffzellenkraftfahrzeugs. Bei dem Brennstoffzellenfahrzeug kann es sich um ein Landfahrzeug oder ein Wasserfahrzeug handeln.
  • Die elektrische Vorrichtung 10 muss jedoch nicht zwingenderwiese als Brennstoffzellenantrieb ausgebildet sein. Die elektrische Vorrichtung 10 kann beispielsweise auch als eine stationäre elektrische Vorrichtung 10 ausgebildet sein. Eine solche stationäre Vorrichtung 10 kann beispielsweise dazu vorgesehen sein, Gebäude oder beispielsweise auch industrielle Anlagen mit elektrischer Energie zu versorgen.
  • Alternativ kann die elektrische Vorrichtung 10 beispielsweise auch Bestandteil 10 eines Satelliten sein. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass die elektrische Vorrichtung 10 Bestandteil eines tragbaren Geräts ist, beispielsweise eines Mobiltelefons oder eines tragbaren Computers.
  • 1 zeigt, dass die elektrische Vorrichtung 10 den Verbraucher 32 umfasst, was jedoch nicht zwingend erforderlich ist. Insbesondere wenn die elektrische Vorrichtung 10 als stationäre elektrische Vorrichtung 10 ausgebildet ist, beispielsweise als Energiegewinnungsanlage, muss der Verbraucher 32 nicht notwendigerweise Bestandteil der elektrische Vorrichtung 10. Der Verbraucher 32 kann jedoch beispielswiese auch als Elektroantrieb 32, beispielsweise eines Brennstoffzellenfahrzeugs, ausgebildet sein. In diesem Fall ist der Verbraucher 32 Bestandteil der elektrische Vorrichtung 10.
  • Es kann auch ein zusätzlicher Verbraucher 32 vorgesehen sein. Im Fall der als Brennstoffzellenantriebs ausgebildeten elektrische Vorrichtung 10 kann es sich beim zusätzlichen Verbraucher beispielsweise um eine Antriebsbatterie handeln, in der beispielsweise die mittels einer Brennstoffzelle 20 gewonnenen elektrische Energie zwischengespeichert und zu einem späteren Zeitpunkt für einen Betrieb des Brennstoffzellenantriebs verwendet werden kann.
  • Die elektrische Vorrichtung 10 weist ferner einen Stromrichter 31 auf. Der Stromrichter 31 ist mit dem Verbraucher 32 verbunden, wenn dieser Bestandteil der elektrische Vorrichtung 10 ist. Ansonsten ist der Stromrichter 31 mit dem Verbraucher 32 verbindbar ausgebildet. Der Stromrichter 31 ist ferner mit der Energiequelle 20 verbunden. Der Stromrichter 31 ist dazu ausgebildet, eine von der Energiequelle 20 bereitgestellte elektrische Gleichspannung umzuwandeln. Der Wechselrichter 31 und der Elektroantrieb 32 bilden eine elektrische Antriebseinrichtung 30 (englisch: electric drive unit, EDU).
  • Der Stromrichter 31 kann beispielsweise als Wechselrichter 31 ausgebildet sein. In diesem Fall ist der Stromrichter 31 dazu ausgebildet, die von der Energiequelle 20 bereitgestellte Gleichspannung in eine Wechselspannung umzuwandeln. Alternativ kann der Stromrichter 31 beispielsweise auch als Gleichspannungswandler ausgebildet sein. In diesem Fall ist der Stromrichter 31 dazu ausgebildet, die von der Energiequelle 20 bereitgestellte Gleichspannung in eine weitere Gleichspannung umzuwandeln.
  • Die Art des verwendeten Stromrichters 31 richtet sich unter anderem nach den Erfordernissen des Verbrauchers 32. Ist der Verbraucher 32 beispielswiese als Elektroantrieb ausgebildet, so ist es typischerweise zweckmäßig, einen Wechselrichter zu verwenden, beispielsweise einen Wechselrichter, der dazu ausgebildet ist, eine dreiphasige Wechselspannung zu erzeugen. Ein Wechselrichter kommt jedoch beispielswiese auch in Betracht, wenn die von der Energiequelle 20 bereitgestellte elektrische Energie in ein Stromnetz eingespeist werden soll, das elektrische Energie mittels Wechselstrom transportiert.
  • Im Betrieb gibt die Energiequelle 20 Wärme ab. Die Wärme muss von der Energiequelle 20 wegtransportiert werden. Aus diesem Grund weist die elektrische Vorrichtung 10 eine zur Kühlung der Energiequelle 20 vorgesehenen Kühleinrichtung 40 auf. Der Stromrichter 31 ist mit der Kühleinrichtung 40 verbunden. Der Stromrichter 31 ist dazu ausgebildet, sowohl den Verbraucher 32 als auch die Kühleinrichtung 40 jeweils mit einer elektrischen Spannung zu versorgen.
  • Die Kühleinrichtung 40 kann einen Elektromotor 41 aufweisen. In diesem Fall ist der Stromrichter 31 mit dem Elektromotor 41 verbunden und dazu ausgebildet, sowohl den Verbraucher 32 als auch den Elektromotor 41 jeweils mit einer elektrischen Spannung zu versorgen. Beim Elektromotor 41 kann es sich beispielsweise um einen elektronisch kommutierbaren Motor handeln. Ein elektronisch kommutierbarer Motor wird auch als bürstenloser Gleichstrommotor (englisch: brushless DC motor, kurz BLDC) bezeichnet. Der Stromrichter 31 kann in diesem Fall als Wechselrichter ausgebildet sein, der beispielsweise dazu ausgebildet ist, eine dreiphasige Wechselspannung zu erzeugen.
  • Die Kühleinrichtung 40 kann außerdem zumindest einen Kühlerlüfter 42 aufweisen. Der Elektromotor 41 ist dazu vorgesehen, den Kühlerlüfter 42 anzutreiben. Der Kühlerlüfter 42 ist dazu ausgebildet, Wärme, die im Betrieb der Energiequelle 20 anfällt, von der Energiequelle 20 abzuführen. Alternativ kann die Kühleinrichtung 40 statt des Kühlerlüfters 42 eine Kühlmittelpumpe aufweisen. In diesem Fall ist der Elektromotor 41 dazu vorgesehen, die Kühlmittelpumpe anzutreiben und die Kühlmittelpumpe ist dazu ausgebildet, Wärme, die im Betrieb Energiequelle 20 anfällt, von der Energiequelle 20 abzuführen.
  • Prinzipiell ist es denkbar, dass die Kühleinrichtung 40 keinen Elektromotor 41 und keinen Kühlerlüfter 42 bzw. keine Kühlmittelpumpe aufweist. Stattdessen könnte die Kühleinrichtung 40 beispielsweise auch als Peltier-Element ausgebildet sein. Ein Peltier-Element ist ein elektrothermischer Wandler, der bei Stromdurchfluss eine Temperaturdifferenz erzeugt.
  • Im Folgenden soll eine beispielhafte elektrische Vorrichtung 10 beschrieben werden. In dem Beispiel ist die elektrische Vorrichtung 10 als Brennstoffzellenantrieb ausgebildet. Das Brennstoffzellenantrieb 10 weist zumindest eine Brennstoffzelle 20, eine elektrische Antriebseinrichtung 30 mit einem Wechselrichter 31 und einem Elektroantrieb 32 und eine Kühleinrichtung 40 mit einem Elektromotor 41 und einem Kühlerlüfter 42 auf. Der Wechselrichter 31 muss nicht zwingenderweise Bestandteil der elektrischen Antriebseinrichtung 30 sein. Der Wechselrichter 31 kann beispielsweise auch Bestandteil der Kühleinrichtung 40 sein.
  • Die Brennstoffzelle 20 ist dazu ausgebildet, elektrische Energie in Form einer Gleichspannung bereitzustellen. Die Kühleinrichtung 40 ist dazu vorgesehen, die zumindest eine Brennstoffzelle 20 zu kühlen. Der Elektromotor 41 ist dazu vorgesehen, den Kühlerlüfter 42 anzutreiben. Der Wechselrichter 31 ist mit dem Elektroantrieb 32 der elektrischen Antriebseinrichtung 30 und dem Elektromotor 41 der Kühleinrichtung 40 verbunden. Der Wechselrichter 31 ist mit der Brennstoffzelle 20 verbunden und ist dazu ausgebildet, sowohl den Elektroantrieb 32 als auch den Elektromotor 41 jeweils mit einer elektrischen Spannung zu versorgen, die der Wechselrichter 31 durch Umwandeln der von der Brennstoffzelle 20 bereitgestellten Gleichspannung erzeugt.
  • 2 zeigt ein schematisches Blockschaltbild mit Bestandteilen einer bekannten Brennstoffzellenvorrichtung 50. Die Brennstoffzellenvorrichtung 50 der 2 und eine als Brennstoffzellenantrieb ausgebildete elektrische Vorrichtung 10 der 1 weisen Gemeinsamkeiten auf. Identische Elemente werden im Folgenden mit identischen Bezugszeichen gekennzeichnet. Nachfolgend werden lediglich Unterschiede zwischen der bekannten Brennstoffzellenvorrichtung 50 der 2 und der erfindungsgemäßen elektrischen Vorrichtung 10 der 1 erläutert.
  • Im Unterschied zu einer als Brennstoffzellenantrieb ausgebildeten elektrischen Vorrichtung 10 der 1 weist die bekannte Brennstoffzellenvorrichtung 50 der 2 einen zusätzlichen Stromrichter 43 auf. Der zusätzliche Stromrichter 43 ist wie der Stromrichter 31 mit der zumindest einen Brennstoffzelle 20 verbunden. Die Brennstoffzelle 20 ist dazu ausgebildet, sowohl dem Stromrichter 31, als auch dem zusätzlichen Stromrichter 43 eine Gleichspannung bereitzustellen. Der zusätzliche Stromrichter 43 ist mit dem Elektromotor 41 verbunden und ist dazu vorgesehen, den Elektromotor 41 mit einer elektrischen Spannung zu versorgen, die der zusätzliche Stromrichter 43 durch Umwandeln einer von der Brennstoffzelle 20 bereitgestellten Spannung erzeugt.
  • Ein Nachteil der bekannten Brennstoffzellenvorrichtung 50 besteht darin, dass sie insgesamt zwei Stromrichter 31, 43 aufweist. Im Gegensatz dazu weist die elektrische Vorrichtung 10 der 1 lediglich einen Stromrichter 31 auf. Infolgedessen wird bei der elektrischen Vorrichtung 10 der 1 lediglich eine Verdrahtung für eine Spannungsversorgung benötigt. Durch diese Lösung kann also vorteilhafterweise der zusätzliche Wechselrichter 43, eine erforderliche Kabellänge und eine Anzahl von Steckverbindern eingespart werden. Außerdem kann ein Aufwand bzgl. einer Montage bzw. Systemintegration in die elektrische Vorrichtung 10 verringert sein. Die genannten Vorteile ermöglichen es jeweils, eine kostengünstige elektrische Vorrichtung 10 bereitzustellen bzw. eine solche kostengünstig zu montieren und zu warten.

Claims (9)

  1. Elektrische Vorrichtung (10), aufweisend zumindest eine Energiequelle (20), einen Stromrichter (31) und eine Kühleinrichtung (40), wobei die Energiequelle (20) dazu vorgesehen ist, elektrische Energie in Form einer Gleichspannung zu erzeugen, wobei die Kühleinrichtung (40) dazu vorgesehen ist, die zumindest eine Energiequelle (20) zu kühlen, wobei der Stromrichter (31) mit der Energiequelle (20) und der Kühleinrichtung (40) verbunden ist, wobei der Stromrichter (31) mit zumindest einem Verbraucher (32) verbindbar ausgebildet ist, wobei der Stromrichter (31) dazu ausgebildet ist, eine elektrische Spannung aus der von der Energiequelle (20) erzeugten Gleichspannung zu generieren und sowohl den Verbraucher (32) als auch die Kühleinrichtung (40) jeweils mit der generierten elektrischen Spannung zu versorgen.
  2. Elektrische Vorrichtung (10) gemäß Anspruch 1, wobei die Energiequelle (20) zumindest eine Brennstoffzelle oder zumindest eine Antriebsbatterie umfasst.
  3. Elektrische Vorrichtung (10) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Kühleinrichtung (40) einen Elektromotor (41) aufweist, wobei der Stromrichter (31) mit dem Elektromotor (41) verbunden ist, wobei der Stromrichter (31) dazu ausgebildet ist, sowohl den Verbraucher (32) als auch den Elektromotor (41) jeweils mit einer elektrischen Spannung zu versorgen.
  4. Elektrische Vorrichtung (10) gemäß Anspruch 3, wobei die Kühleinrichtung (40) einen Kühlerlüfter (42) aufweist, wobei der Elektromotor (41) dazu vorgesehen ist, den Kühlerlüfter (42) anzutreiben.
  5. Elektrische Vorrichtung (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Stromrichter (31) als Wechselrichter ausgebildet ist.
  6. Elektrische Vorrichtung (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Elektromotor (41) elektronisch kommutierbar ausgebildet ist.
  7. Elektrische Vorrichtung (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Verbraucher (32) als Elektroantrieb ausgebildet ist.
  8. Elektrische Vorrichtung (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Brennstoffzellenvorrichtung (10) den Verbraucher (32) umfasst und der Stromrichter (31) mit dem Verbraucher (32) verbunden ist.
  9. Elektrische Vorrichtung (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Brennstoffzellenvorrichtung (10) als Brennstoffzellenfahrzeug ausgebildet ist.
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10106219A1 (de) 2001-02-10 2002-08-22 Mtu Friedrichshafen Gmbh Verfahren zum Betrieb einer Brennstoffzellenanordnung und entsprechende Brennstoffzellenanordnung selbst
US20140156128A1 (en) 2012-11-30 2014-06-05 Honda Motor Co., Ltd. Stop method of vehicle electrical power system
DE112004001465B4 (de) 2003-08-08 2014-09-11 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Brennstoffzellen-Fahrzeug
US20150017485A1 (en) 2011-12-28 2015-01-15 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell system
DE102014213980A1 (de) 2013-10-18 2015-04-23 Hyundai Motor Company Startvorrichtung und -Verfahren eines Brennstoffzellenfahrzeugs
DE102016110964A1 (de) 2016-06-15 2017-12-21 Volkswagen Ag Brennstoffzellen-Kühlsystem mit zwei Kühlkreisen und Verfahren zum Abschalten einer Brennstoffzelle
US20180319283A1 (en) 2017-05-08 2018-11-08 Bell Helicopter Textron Inc. Aircraft Power System
DE102018116903A1 (de) 2017-10-18 2019-04-18 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fahrzeug und Verfahren zur Steuerung eines Fahrzeugs

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10106219A1 (de) 2001-02-10 2002-08-22 Mtu Friedrichshafen Gmbh Verfahren zum Betrieb einer Brennstoffzellenanordnung und entsprechende Brennstoffzellenanordnung selbst
DE112004001465B4 (de) 2003-08-08 2014-09-11 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Brennstoffzellen-Fahrzeug
US20150017485A1 (en) 2011-12-28 2015-01-15 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell system
US20140156128A1 (en) 2012-11-30 2014-06-05 Honda Motor Co., Ltd. Stop method of vehicle electrical power system
DE102014213980A1 (de) 2013-10-18 2015-04-23 Hyundai Motor Company Startvorrichtung und -Verfahren eines Brennstoffzellenfahrzeugs
DE102016110964A1 (de) 2016-06-15 2017-12-21 Volkswagen Ag Brennstoffzellen-Kühlsystem mit zwei Kühlkreisen und Verfahren zum Abschalten einer Brennstoffzelle
US20180319283A1 (en) 2017-05-08 2018-11-08 Bell Helicopter Textron Inc. Aircraft Power System
DE102018116903A1 (de) 2017-10-18 2019-04-18 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fahrzeug und Verfahren zur Steuerung eines Fahrzeugs

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