DE102022100742B4 - Interface for liquid- and gas-tight connection of a battery system to a motor vehicle body - Google Patents
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Abstract
Schnittstelle zur flüssigkeits- und gasdichten Verbindung eines Batteriesystems (3) mit einer Karosserie (5) eines Kraftfahrzeugs (7), wobei die Schnittstelle (1) ein batteriesystemseitiges erstes Verbindungselement (11) mit einem ersten Anbindungsbereich (12) zur Anbindung an das Batteriesystem (3) und ein karosserieseitiges zweites Verbindungselement (21) mit einem zweiten Anbindungsbereich (22) zur Anbindung an die Karosserie (5) aufweist, wobei das erste und zweite Verbindungselement (11, 21) mittels eines flüssigkeits- und gasdichten, elastischen Zwischenglieds (15) relativ zueinander bewegbar verbunden sind.Interface for the liquid- and gas-tight connection of a battery system (3) to a body (5) of a motor vehicle (7), wherein the interface (1) has a first connecting element (11) on the battery system side with a first connection area (12) for connection to the battery system (3) and a second connecting element (21) on the body side with a second connection area (22) for connection to the body (5), wherein the first and second connecting elements (11, 21) are connected so as to be movable relative to one another by means of a liquid- and gas-tight, elastic intermediate member (15).
Description
Die Erfindung betrifft eine Schnittstelle zur flüssigkeits- und gasdichten Verbindung eines Batteriesystems mit einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem Batteriesystem, einer Karosserie und einer derartigen Schnittstelle.The invention relates to an interface for the liquid- and gas-tight connection of a battery system to a body of a motor vehicle according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a motor vehicle with a battery system, a body and such an interface.
Beispielsweise ist in der
Eine gattungsgemäße Schnittstelle zur flüssigkeits- und gasdichten Verbindung eines Batteriesystems mit einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs ist aus der
Vor diesem Hintergrund stellt sich die Aufgabe, eine Schnittstelle zur Verbindung einer Batterieanordnung mit einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen, welche etwaige Montage-, Positionierungs- und Ausrichtungsfehler der Batterieanordnung gegenüber der Karosserie ausgleichen kann.Against this background, the task is to provide an interface for connecting a battery arrangement to a body of a motor vehicle, which can compensate for any assembly, positioning and alignment errors of the battery arrangement relative to the body.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Schnittstelle zur flüssigkeits- und gasdichten Verbindung eines Batteriesystems mit einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs, wobei die Schnittstelle ein batteriesystemseitiges erstes Verbindungselement mit einem ersten Anbindungsbereich zur Anbindung an das Batteriesystem und ein karosserieseitiges zweites Verbindungselement mit einem zweiten Anbindungsbereich zur Anbindung an die Karosserie aufweist, wobei das erste und zweite Verbindungselement mittels eines flüssigkeits- und gasdichten, elastischen Zwischenglieds relativ zueinander bewegbar verbunden sind, und wobei das Zwischenglied erfindungsgemäß als Faltenbalg ausgebildet ist.The object is achieved by an interface for the liquid- and gas-tight connection of a battery system to a body of a motor vehicle, wherein the interface has a first connecting element on the battery system side with a first connection area for connection to the battery system and a second connecting element on the body side with a second connection area for connection to the body, wherein the first and second connecting elements are connected so as to be movable relative to one another by means of a liquid- and gas-tight, elastic intermediate member, and wherein the intermediate member is designed according to the invention as a bellows.
Durch die fluiddichte Ausgestaltung der Schnittstelle gemäß der Erfindung kann der Fahrgastraum vor äußeren Einflüssen wie Gas-, Flüssigkeits- und/oder Festkörpereintrag geschützt werden. Ferner können durch das erfindungsgemäße elastische Zwischenglied zwischen dem ersten und dem zweiten Verbindungselement Positionierungs- und Ausrichtungsfehler des Batteriesystems ausgeglichen werden, da das als Faltenbalg ausgebildete Zwischenglied aufgrund seiner elastischen Beschaffenheit eine Relativbewegung zwischen dem ersten und dem zweiten Verbindungselement ermöglicht.Due to the fluid-tight design of the interface according to the invention, the passenger compartment can be protected from external influences such as the entry of gas, liquid and/or solid bodies. Furthermore, positioning and alignment errors of the battery system can be compensated for by the elastic intermediate member according to the invention between the first and second connecting elements, since the intermediate member designed as a bellows enables a relative movement between the first and second connecting elements due to its elastic nature.
Der Faltenbalg kann aus einem Elastomer wie beispielsweise Silikonkautschuk gefertigt sein, um gummielastische Eigenschaften aufzuweisen. Zudem kann - unabhängig von der Elastizität des Faltenbalgmaterials - durch bloße Entfaltung des Balgs eine Relativbewegung zwischen den beiden Verbindungselementen ermöglicht werden, ohne Zugeständnisse hinsichtlich der Dichtigkeit der Schnittstelle zu machen. Insgesamt kann zwischen den beiden Verbindungselementen bzw. zwischen dem Batteriesystem und der Karosserie ein Toleranzausglich in alle drei Raumrichtungen realisiert werden.The bellows can be made of an elastomer such as silicone rubber in order to have rubber-elastic properties. In addition, regardless of the elasticity of the bellows material, a relative movement between the two connecting elements can be made possible by simply unfolding the bellows, without making any concessions with regard to the tightness of the interface. Overall, tolerance compensation can be achieved in all three spatial directions between the two connecting elements or between the battery system and the body.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht ein erstes Dichtelement zur Abdichtung gegenüber dem Batteriesystem vor. Das erste Dichtelement kann einen Nassraum, in dem das Batteriesystem angeordnet ist, gegenüber der Fahrgastzelle effektiv abdichten. Das Dichtelement kann ebenfalls aus einem Elastomer gefertigt sein.A preferred embodiment of the invention provides a first sealing element for sealing against the battery system. The first sealing element can effectively seal a wet space in which the battery system is arranged from the passenger compartment. The sealing element can also be made of an elastomer.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht ein zweites Dichtelement zur Abdichtung gegenüber der Karosserie vor. Das zweite Dichtelement kann ebenfalls aus einem Elastomer gefertigt sein und die Fahrgastzelle gegenüber dem Nassraum abgrenzen. Das zweite Dichtelement kann insbesondere mit dem ersten Dichtelement zeitgleich eingesetzt werden und so die Gesamtdichtigkeit der Schnittstelle erhöhen. Durch die räumliche Entfernung zwischen dem ersten und dem zweiten Dichtelement kann zudem ein Zwischenraum ausgebildet sein, welcher zu einer weiteren Zunahme der Abdichtwirkung führen kann. Partikel und Fluide, die das erste Dichtelement unter Umständen passiert haben, können sich im besagten Zwischenraum verfangen und ablagern.A further preferred embodiment of the invention provides a second sealing element for sealing against the body. The second sealing element can also be made of an elastomer and can separate the passenger compartment from the wet area. The second sealing element can in particular be used at the same time as the first sealing element, thus increasing the overall tightness of the interface. The spatial distance between the first and second sealing elements can also create a gap, which can lead to a further increase in the sealing effect. Particles and fluids that may have passed through the first sealing element can become trapped and deposited in the said gap.
Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht vor, dass das Zwischenglied und das erste Dichtelement einstückig ausgebildet sind. Die einstückige Ausbildung kann einen zusätzlichen Herstellungsschritt entbehrlich machen, da anstelle von zwei lediglich ein Teil gefertigt wird. In Analogie zu einem entbehrlichen Herstellungsschritt kann gleichermaßen ein Montageschritt entfallen. Insgesamt kann hierdurch Zeit in der Fertigung gespart werden.An advantageous embodiment of the invention provides that the intermediate member and the first sealing element are formed in one piece. The one-piece design can make an additional manufacturing step unnecessary, since only one part is manufactured instead of two. In analogy to an unnecessary manufacturing step, an assembly step can also be omitted. Overall, this can save time in production.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Zwischenglied und das zweite Dichtelement einstückig ausgebildet sind. Analog zur einteiligen Ausbildung des Zwischenglieds und des ersten Dichtelement können durch die einstückige Ausführung des Zwischenglieds und des zweiten Dichtelements Fertigungsschritte und damit Zeit eingespart werden.A further advantageous embodiment of the invention provides that the intermediate member and the second sealing element are formed in one piece. Analogous to the one-piece design of the intermediate member and the first sealing element, manufacturing steps and thus time can be saved by the one-piece design of the intermediate member and the second sealing element.
Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass das Zwischenglied, das erste Dichtelement und das zweite Dichtelement einstückig ausgebildet sind. Die höchste Fertigungs- und Montageeffizienz kann durch die einteilige Ausbildung des Zwischenglieds, des ersten und des zweiten Dichtelements erzielt werden. Dies ist gleichbedeutend mit dem Umstand, dass das Zwischenglied das erste und das zweite Dichtelement umfasst.A particularly preferred embodiment provides that the intermediate member, the first sealing element and the second sealing element are formed in one piece. The highest manufacturing and assembly efficiency can be achieved by the one-piece design of the intermediate member, the first and the second sealing element. This is equivalent to the fact that the intermediate member comprises the first and the second sealing element.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der Faltenbalg zumindest teilweise entlang einer ersten äußeren Kontur des ersten Verbindungselements angeordnet ist, wobei das zweite Verbindungselement zumindest teilweise entlang einer zweiten äußeren Kontur des Faltenbalgs angeordnet ist. Durch die Anordnung des Faltenbalgs an einer äußeren Kontur des ersten Verbindungselements kann die Ausrichtung des ersten Verbindungselements in Bezug auf das zweite Verbindungselement unter Faltenbildung des Faltenbalgs in mehrere Raumrichtungen verändert werden. Ferner kann der Faltenbalg in einer derartigen Anordnung als eine Erweiterung des ersten Verbindungselements verstanden werden, wodurch eine größere Inanspruchnahme von Fläche und Volumen zwischen dem Batteriesystem und der Karosserie verwirklicht werden kann, und so einen Beitrag zur Dichtigkeit der Schnittstelle leisten. Des Weiteren kann der Faltenbalg über eine Außenkontur an eine Innenkontur des zweiten Verbindungselements angebunden sein. Durch diese Anordnung kann eine hermetische Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Verbindungselement hergestellt werden.According to a preferred embodiment, it is provided that the bellows is arranged at least partially along a first outer contour of the first connecting element, wherein the second connecting element is arranged at least partially along a second outer contour of the bellows. By arranging the bellows on an outer contour of the first connecting element, the orientation of the first connecting element in relation to the second connecting element can be changed with the bellows folding in several spatial directions. Furthermore, the bellows in such an arrangement can be understood as an extension of the first connecting element, whereby a larger area and volume can be used between the battery system and the body, thus contributing to the tightness of the interface. Furthermore, the bellows can be connected to an inner contour of the second connecting element via an outer contour. This arrangement can create a hermetic connection between the first and the second connecting element.
Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht vor, dass das erste Verbindungselement zumindest ein Durchgangsloch aufweist. Durch das erfindungsmäßige Durchgangsloch kann das Batteriesystem zumindest teilweise durch das erste Verbindungselement der Schnittstelle hindurchragen, um beispielsweise die elektrische Anbindung des Batteriesystems an das Kraftfahrzeug über geeignete Stecker über den hindurchragenden Abschnitt des Batteriesystems zu ermöglichen. Ferner können mehrere Durchgangslöcher im ersten Verbindungselement ausgebildet sein, um beispielsweise Hochvolt- und Niedervoltleitungen durch separate Ausnehmungen in der Schnittstelle zu führen.An advantageous embodiment of the invention provides that the first connecting element has at least one through hole. The through hole according to the invention allows the battery system to at least partially protrude through the first connecting element of the interface in order, for example, to enable the electrical connection of the battery system to the motor vehicle via suitable plugs via the protruding section of the battery system. Furthermore, several through holes can be formed in the first connecting element in order, for example, to guide high-voltage and low-voltage lines through separate recesses in the interface.
Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht ein erstes Dichtelement zur Abdichtung gegenüber dem Batteriesystem, welches an einer durch das Durchgangsloch definierten Innenkontur angeordnet ist, vor. Durch die Anordnung eines - insbesondere elastischen - Dichtelements an der Innenkontur kann die Schnittstelle eine effektive Abdichtwirkung gegenüber dem Batteriesystem gewährleisten. Die Abdichtwirkung kann durch den physischen Kontakt zwischen dem Dichtelement und dem durch das Durchgangsloch hindurchragenden Batteriesystemabschnitt erzielt werden.A preferred embodiment provides a first sealing element for sealing against the battery system, which is arranged on an inner contour defined by the through hole. By arranging a - in particular elastic - sealing element on the inner contour, the interface can ensure an effective sealing effect against the battery system. The sealing effect can be achieved by the physical contact between the sealing element and the battery system section protruding through the through hole.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das erste Verbindungselement mindestens einen zumindest teilweise röhrenförmigen Anschluss zum Durchfluss eines flüssigen Mediums - insbesondere Kühlmediums - aufweist, wobei der Anschluss einteilig mit dem ersten Verbindungselement ausgebildet ist. Da Batteriesysteme in Kraftfahrzeugen ein Thermomanagement erfordern, können derartige Anschlüsse zum Temperieren des Batteriesystems erforderlich sein. Ein Kühlmedium, das durch geeignete Rohrleitungen geführt werden kann, kann die Schnittstelle durch einen ersten Kühlmittelanschluss hin zum Batteriesystem durchfließen. Über einen zweiten Kühlmittelanschluss kann das infolge einer Zirkulation aufgewärmte Kühlmedium die Schnittstelle in entgegengesetzte Richtung durchströmen.According to an advantageous embodiment, the first connecting element has at least one at least partially tubular connection for the flow of a liquid medium - in particular a cooling medium - whereby the connection is formed in one piece with the first connecting element. Since battery systems in motor vehicles require thermal management, such connections may be required for controlling the temperature of the battery system. A cooling medium, which can be guided through suitable pipes, can flow through the interface through a first coolant connection to the battery system. The cooling medium, which has been heated up as a result of circulation, can flow through the interface in the opposite direction via a second coolant connection.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das erste und zweite Verbindungselement aus einem glasfaserverstärkten Kunststoff (GFK) gefertigt sind, insbesondere aus Polyamid 66 mit einem Glasfaseranteil von 25% (PA66 GF25). Durch den Einsatz von PA66 GF25 können für die erfindungsgemäße Anwendung gute Eigenschaften bezüglich der elektrischen Isolation, chemischen Korrosionsbeständigkeit und Festigkeit der an das Batteriesystem und die Karosserie befestigten Verbindungselemente erreicht werden. Zudem weist ein glasfaserverstärkter Kunststoff mit Polyamid 66 und einem Glasfaseranteil von 25% flammhemmende Eigenschaften auf.An advantageous embodiment of the invention provides that the first and second connecting elements are made of a glass fiber reinforced plastic (GRP), in particular of
Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass die Schnittstelle in einem Mehrkomponenten-Spritzgussverfahren hergestellt ist. Mittels des Mehrkomponenten-Spritzgussverfahrens kann der Faltenbalg auf das zuvor gespritzte erste und zweite Verbindungselement aufgespritzt werden, wodurch eine einteilige Schnittstelle entsteht. Anschließende Montageschritte entfallen, da der Faltenbalg nicht gesondert auf die Verbindungselemente gezogen und mit diesen geschraubt, geklebt oder anderweitig gefügt werden muss.A preferred embodiment provides that the interface is produced in a multi-component injection molding process. By means of the multi-component injection molding process, the The bellows are sprayed onto the previously sprayed first and second connecting elements, creating a one-piece interface. Subsequent assembly steps are not necessary, as the bellows do not have to be pulled separately onto the connecting elements and screwed, glued or otherwise joined to them.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Kraftfahrzeug mit einem Batteriesystem, einer Karosserie und einer Schnittstelle nach einem der vorhergehenden Ausgestaltungen. Ein derartiges Kraftfahrzeug kann mit einem elektrischen Antriebssystem betrieben werden. Ferner kann das Batteriesystem mithilfe der bezüglich der Ausrichtung fehlertoleranten Schnittstelle einfach mit dem Kraftfahrzeug verbunden werden. Des Weiteren kann zwischen dem Batteriesystem und dem Kraftfahrzeug eine gute Dichtigkeit erzielt werden. Zudem kann die Schnittstelle zumindest teilweise aus Materialien mit flammenhemmenden Eigenschaften gefertigt sein und so der Eintritt von Flammen in die Fahrgastzelle zumindest zeitlich begrenzt verhindert werden.A further subject of the invention is a motor vehicle with a battery system, a body and an interface according to one of the preceding embodiments. Such a motor vehicle can be operated with an electric drive system. Furthermore, the battery system can be easily connected to the motor vehicle using the interface, which is error-tolerant with regard to alignment. Furthermore, a good seal can be achieved between the battery system and the motor vehicle. In addition, the interface can be made at least partially from materials with flame-retardant properties, thus preventing the entry of flames into the passenger compartment, at least for a limited period of time.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen nachfolgend anhand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert werden. Hierin zeigt:
-
1a eine erfindungsgemäße Schnittstelle in einer perspektivischen Darstellung von oben; -
1b die erfindungsgemäße Schnittstelle aus der1a in einer perspektivischen Darstellung von unten; -
2 die Schnittstelle im montierten Zustand in einer schematischen Darstellung; -
3 ein Batteriesystem in einer schematischen Darstellung; und -
4 die Ausrichtung des Batteriesystems aus3 gegenüber einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs unmittelbar vor seiner Montage an der Karosserie in einer schematischen Darstellung.
-
1a an interface according to the invention in a perspective view from above; -
1b the interface according to the invention from the1a in a perspective view from below; -
2 the interface in the assembled state in a schematic representation; -
3 a battery system in a schematic representation; and -
4 the orientation of the battery system3 opposite a body of a motor vehicle immediately before its assembly on the body in a schematic representation.
In der
Das erste Verbindungselement 11 umfasst einen ersten Anbindungsbereich 12. Im ersten Anbindungsbereich 12 weist das erste Verbindungselement 11 mehrere, hier vier, Stahlbuchsen 24 mit Gewindeeinsätzen für eine Schraubverbindung auf. Über den ersten Anbindungsbereich 12 wird das erste Verbindungselement 11 mithilfe der Buchsen 24 und Schrauben mit dem Batteriesystem 3 verbunden.The first connecting
Das zweite Verbindungselement 21 weist einen zweiten Anbindungsbereich 22 auf. Im zweiten Anbindungsbereich 22 weist das zweite Verbindungselemente 21 mehrere, hier acht, Stahlbuchsen 24 mit Gewindeeinsätzen für eine Schraubverbindung auf. Über den zweiten Anbindungsbereich 22 wird das zweite Verbindungselement 21 mithilfe der Buchsen 24 und Schrauben mit einer Karosserie 5 eines Kraftfahrzeugs 7 verbunden.The second connecting
Die beiden Verbindungselemente 11, 21 wurden im Rahmen eines Zweikomponenten-Spritzgussverfahrens teilweise mit Silikon umspritzt. Das Silikon ist teilweise als Faltenbalg 15 ausgebildet. Der Faltenbalg 15 ermöglicht aufgrund seiner Falten sowie elastischen Eigenschaften eine Relativbewegung zwischen dem ersten Verbindungselement 11 und dem zweiten Verbindungselement 21 in alle drei Raumrichtungen. Ferner sind am ersten Verbindungselement 11 ein erstes Durchgangsloch 41 und ein zweites Durchgangsloch 42 ausgebildet. Das erste Verbindungselement 11 weist am äußeren Rand des ersten Durchgangslochs 41 ein erstes Dichtelement 31 auf. Des Weiteren weist das zweite Verbindungselement 21 ein zweites Dichtelement 32 auf, das auf einem Oberflächenabschnitt des zweiten Verbindungselements 21 ausgebildet und weitgehend rechteckig angeordnet ist. Der Faltenbalg 15, das erste Dichtelement 31 und das zweite Dichtelement 32 sind einteilig ausgebildet.The two connecting
Am ersten Verbindungselement 11 sind zwei Kühlmittelanschlüsse 50 angeordnet, die einteilig mit dem ersten Verbindungselement 11 ausgebildet sind. Der linke der beiden Anschlüsse 50 dient der Kühlmittelzufuhr zum Batteriesystem 3. Der rechte Anschluss 50 dient der Kühlmittelabfuhr aus dem Batteriesystem. Zur Umgehung einer massiven Bauweise und daher zur Gewichtseinsparung sowie zur Erhöhung der mechanischen Stabilität der Schnittstelle 1 sind an geeigneten Stellen Versteifungselemente 45 ausgebildet.Two
In der
Der in der
In der
In der
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- Schnittstelleinterface
- 33
- BatteriesystemBattery system
- 55
- Karosseriebody
- 77
- KraftfahrzeugMotor vehicle
- 1111
- erstes Verbindungselementfirst connecting element
- 1212
- erster Anbindungsbereichfirst connection area
- 1515
- Zwischenglied, FaltenbalgIntermediate link, bellows
- 2121
- zweites Verbindungselementsecond connecting element
- 2222
- zweiter Anbindungsbereichsecond connection area
- 2424
- BuchsenBushings
- 3131
- erstes Dichtelementfirst sealing element
- 3232
- zweites Dichtelementsecond sealing element
- 4141
- erstes Durchgangslochfirst through hole
- 4242
- zweites Durchgangslochsecond through hole
- 4545
- VersteifungselementeStiffening elements
- 5050
- Anschlüsseconnections
- 6060
- SchraubenScrews
- 6262
- NassraumWet room
- 6464
- TrockenraumDrying room
- 6666
- GehäuseabschnittHousing section
- 6868
- NiederspannungsleitungLow voltage line
- 7070
- AnschlussstückConnector
- 7272
- HochspannungsanschlussHigh voltage connection
Claims (13)
Priority Applications (1)
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DE102022100742.1A DE102022100742B4 (en) | 2022-01-13 | 2022-01-13 | Interface for liquid- and gas-tight connection of a battery system to a motor vehicle body |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102022100742.1A DE102022100742B4 (en) | 2022-01-13 | 2022-01-13 | Interface for liquid- and gas-tight connection of a battery system to a motor vehicle body |
Publications (2)
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---|---|
DE102022100742A1 DE102022100742A1 (en) | 2023-07-13 |
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Family
ID=86895291
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102022100742.1A Active DE102022100742B4 (en) | 2022-01-13 | 2022-01-13 | Interface for liquid- and gas-tight connection of a battery system to a motor vehicle body |
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Citations (5)
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DE102018206836A1 (en) | 2018-05-03 | 2019-11-07 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Center connector for vehicles with high-voltage accumulator |
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-
2022
- 2022-01-13 DE DE102022100742.1A patent/DE102022100742B4/en active Active
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE102022100742A1 (en) | 2023-07-13 |
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