WO2020074255A1 - Fahrzeug mit einem hochvoltspeicher sowie hochvoltspeicher - Google Patents

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WO2020074255A1
WO2020074255A1 PCT/EP2019/075786 EP2019075786W WO2020074255A1 WO 2020074255 A1 WO2020074255 A1 WO 2020074255A1 EP 2019075786 W EP2019075786 W EP 2019075786W WO 2020074255 A1 WO2020074255 A1 WO 2020074255A1
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extinguishing
voltage
fire
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Maximilian RAMPF
Norman Geissler
Daniel Hielscher
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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Definitions

  • the present invention relates to a vehicle with a high-voltage battery according to the preamble of claim 1 and a high-voltage battery according to the preamble of claim 1 1.
  • Vehicles with an electrified drive in particular pure electric vehicles and hybrid vehicles, have a high-voltage storage device with a high-voltage storage device housing, in which a large number of electrical storage cells, usually lithium-ion cells, are arranged.
  • electrical storage cells usually lithium-ion cells
  • damage to the high-voltage battery or individual electrical storage cells arranged therein may occur. In very rare cases, this can lead to internal short circuits and, as a result, an increase in pressure and temperature inside individual storage cells. Even though it is very unlikely, in extreme cases individual battery cells can be outgassed or battery fires can occur.
  • the object of the invention is to provide a vehicle with a high-voltage storage device and a corresponding high-voltage storage device which has an even higher level of security with regard to “fire-fighting options”. This object is solved by the features of claims 1 and 1 1. Advantageous refinements and developments of the invention can be found in the subclaims.
  • the starting point of the invention is a vehicle with a high-voltage storage device, which has a high-voltage storage device housing, in which, among other things, a plurality of electrical storage cells and / or storage cell modules consisting of a plurality of storage cells are or can be arranged.
  • a basic idea of the invention is to provide a "extinguishing access" on the vehicle which is intended and intended to enable fire extinguishing agent to be supplied to the high-voltage storage housing and / or to the interior of the high-voltage storage housing in the event of a fire.
  • the extinguishing access is closed or covered by a cover element which is arranged on an outside of the vehicle.
  • the invention relates not only to a vehicle with a high-voltage battery, but also to a high-voltage battery itself, which has a high-voltage battery housing in which a plurality of electrical storage cells are arranged, an extinguishing access being provided and intended for this purpose in the event of a fire on the high-voltage battery housing or to allow fire extinguishing agent to be fed into the interior of the high-voltage storage housing in the event of a fire, the extinguishing access being closed or covered when the high-voltage storage is in proper condition by a cover element which is arranged on an outside of the high-voltage storage housing. It is expressly pointed out that all explanations of the invention also apply to a high-voltage battery itself (without this being part of a vehicle).
  • fire-extinguishing agents can thus be directed or directed to the high-voltage storage device housing via the extinguishing access according to the invention. injected against the high-voltage storage case or introduced or injected into the high-voltage storage case.
  • the high-voltage storage housing forms an underside of the vehicle.
  • fire extinguishing agents can be injected directly from below against the underside of the high-voltage storage housing or against the underside of the vehicle formed by the underside of the high-voltage storage housing.
  • this is not meant by the present invention. Rather, the present invention aims to apply or spray fire extinguishing agents from the outside onto the high-voltage storage housing and / or to direct or spray fire extinguishing agents into the interior of the high-voltage storage housing via a specially provided extinguishing access of the vehicle.
  • the cover element when the cover element is removed or opened, the extinguishing access is accessible and the fire extinguishing agent is via the extinguishing access to an outside of the
  • High-voltage storage housing is conductive or sprayable.
  • extinguishing agent can be conducted or sprayed from the extinguishing access to an upper outside of the high-voltage storage housing.
  • the term “upper outside” means an upper side of the high-voltage storage housing, the term “upper side” being understood in relation to gravity. It can be provided that from the extinguishing access from the extinguishing agent can be conducted or sprayed directly onto an upper outside of the high-voltage storage housing with respect to the direction of gravity.
  • High-voltage storage housing can e.g. B. below the "bottom plate"
  • Passenger compartment cabin may be arranged.
  • conventional electric vehicles in which the high-voltage battery is arranged below the floor panel of the passenger compartment, no such extinguishing access is provided. Accordingly In such vehicles there is hardly any possibility of specifically spraying extinguishing agent in large quantities onto the top of the high-voltage storage housing.
  • spraying extinguishing agent onto the top of the high-voltage storage housing, its temperature can be significantly reduced in the event of a fire, which helps to contain an existing fire or to reduce the risk of a fire.
  • the cover element is arranged at a distance from the high-voltage storage housing.
  • the cover element is arranged in an unpainted outer area of the vehicle, such as. B. in the area of a wheel house of the vehicle.
  • the vehicle has several such extinguishing accesses, each of which is closed or covered by a cover element.
  • a cover element and an extinguishing access can be provided in each of the four wheelhouses.
  • the lower sill area i. H. To provide such extinguishing access below the doors, in the bumper area or below the bumper area or in the trunk of the vehicle.
  • an extinguishing channel is provided which leads from an area in which the cover element is provided to the outside of the high-voltage storage housing and / or into the interior of the high-voltage storage housing.
  • fire extinguishing agents can thus be specifically sprayed onto the high-voltage storage housing from the outside or injected into the high-voltage storage housing.
  • an extinguishing clutch for example a so-called Storz clutch
  • Storz clutch an extinguishing clutch
  • An extinguishing agent hose can be connected immediately. In this way, large amounts of extinguishing agent can be brought very specifically to the high-voltage storage housing or introduced into the high-voltage storage housing.
  • the cover element is preferably arranged in such a way that it is as light as possible, i. H. with little effort and preferably without tools or with very simple tools, such as. B. a screwdriver or the like can be removed or opened.
  • the covering element can assume a covering state in which it closes or covers the extinguishing access. In the covering state it can be provided that the covering element is fixed without screws or by a clip connection and / or by a predetermined breaking point and can be removed correspondingly easily and with little effort.
  • the fire brigade can selectively put water, carbon dioxide or other cooling or fire-extinguishing agents into the high-voltage storage housing or fill it into the high-voltage storage housing. This can significantly reduce the risk of "thermal escalation".
  • Figure 1 shows a vehicle 1 with a passenger cabin 2, which - with respect to the direction 3 of gravity - is limited at the bottom by a floor panel 4.
  • Extinguishing access 8 and 9 are provided in the wheel arches 6, 7, respectively. When the high-voltage battery is in the correct state, the extinguishing accesses 8, 9 are closed or can be closed by easily removable or hinged cover elements.
  • the extinguishing access 8 is closed by a cover element 10.
  • the extinguishing access 9 is accessible through a cover element 1 1, which is already opened or removed here. In the event of a fire or a rise in temperature in the high-voltage store 5 which could lead to a fire, the extinguishing accesses 8, 9 can be used
  • Fire extinguishing agents such as B. water, carbon dioxide or the like can be introduced or injected.
  • a fluid channel 12 or 13 leads from the extinguishing accesses 8, 9 to an area 14 above the high-voltage storage device 5
  • High voltage storage housing 5a are brought.

Abstract

Fahrzeug (1) mit einem Hochvoltspeicher (5), der ein Hochvoltspeichergehäuse (5a) aufweist, in dem mehrere elektrische Speicherzellen angeordnet sind, wobei am Fahrzeug (1) ein Löschzugang (8, 9) vorgesehen ist, der dazu vorgesehen und bestimmt ist, in einem Brandfall oder bei Brandgefahr ein Zuführen von Feuerlöschmittel - zu dem Hochvoltspeichergehäuse (5a) und/oder - in das Innere des Hochvoltspeichergehäuses (5a) zu ermöglichen, wobei der Löschzugang (8, 9) bei ordnungsgemäßem Zustand des Hochvoltspeichers (5) durch ein Abdeckelement (10, 11), das an einer Außenseite der Fahrzeugs angeordnet ist, verschlossen oder abgedeckt ist.

Description

Fahrzeug mit einem Hochvoltspeicher
sowie Hochvoltspeicher
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem Hochvoltspeicher gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie einen Hochvoltspeicher gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 1 .
Fahrzeuge mit elektrifiziertem Antrieb, insbesondere reine Elektrofahrzeuge sowie Hybridfahrzeuge, weisen einen Hochvoltspeicher mit einem Hochvoltspeichergehäuse auf, in dem eine Vielzahl elektrischer Speicherzellen, üblicherweise Lithiumionenzellen, angeordnet sind. Beispielsweise bei extrem schweren Unfällen kann es evtl zu Beschädigungen des Hochvoltspeichers bzw. einzelner darin angeordneter elektrischer Speicherzellen kommen. In sehr seltenen Fällen kann dies zu zellinternen Kurzschlüssen und hieraus resultierend zu einem Druck- und Temperaturanstieg im Inneren einzelner Speicherzellen führen. Wenngleich sehr unwahrscheinlich, kann es in Extremfällen zur Ausgasung einzelner Batteriezellen bzw. zur Entstehung von Batteriebränden kommen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Fahrzeug mit einem Hochvoltspeicher sowie einen entsprechenden Hochvoltspeicher zu schaffen, das bzw. der eine noch höhere Sicherheit hinsichtlich„Brandbekämpfungsmöglichkeiten“ aufweist. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1 bzw. 1 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Ausgangspunkt der Erfindung ist ein Fahrzeug mit einem Hochvoltspeicher, der ein Hochvoltspeichergehäuse aufweist, in dem unter anderem mehrere elektrische Speicherzellen und/oder aus mehreren Speicherzellen bestehende Speicherzellenmodule angeordnet sind bzw. sein können.
Ein Grundgedanke der Erfindung besteht darin, am Fahrzeug einen „Löschzugang“ vorzusehen, der dazu vorgesehen und bestimmt ist, in einem Brandfall ein Zuführen von Feuerlöschmittel zu dem Hochvoltspeichergehäuse und/oder in das Innere des Hochvoltspeichergehäuses zu ermöglichen. Wenn sich der Hochvoltspeicher in ordnungsgemäßem Zustand befindet, ist der Löschzugang durch ein Abdeckelement, das an einer Außenseite des Fahrzeugs angeordnet ist, verschlossen bzw. abgedeckt.
Gegenstand der Erfindung ist nicht nur ein Fahrzeug mit einem Hochvoltspeicher, sondern auch ein Hochvoltspeicher an sich, der ein Hochvoltspeichergehäuse aufweist, in dem mehrere elektrische Speicherzellen angeordnet sind, wobei am Hochvoltspeichergehäuse ein Löschzugang vorgesehen ist, der dazu vorgesehen und bestimmt ist, in einem Brandfall oder bei Brandgefahr ein Zuführen von Feuerlöschmittel in das Innere des Hochvoltspeichergehäuses zu ermöglichen, wobei der Löschzugang bei ordnungsgemäßem Zustand des Hochvoltspeichers durch ein Abdeckelement das an einer Außenseite des Hochvoltspeichergehäuses angeordnet ist, verschlossen oder abgedeckt ist. Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass sämtliche Erläuterungen der Erfindung auch für einen Hochvoltspeicher an sich (ohne dass dieser Teil eines Fahrzeugs ist), gelten.
Über den erfindungsgemäßen Löschzugang kann also in Ausnahmesituationen, in denen die Gefahr eines Brandes des Hochvoltspeichers besteht oder ein Brand vorliegt, gezielt Feuerlöschmittel zu dem Hochvoltspeichergehäuse geleitet bzw. gegen das Hochvoltspeichergehäuse gespritzt oder in das Hochvoltspeichergehäuse eingeleitet bzw. eingespritzt werden.
Bei manchen Fahrzeugen bildet das Hochvoltspeichergehäuse eine Unterseite des Fahrzeugs. Prinzipiell kann bei solchen Fahrzeugen von unten her direkt Feuerlöschmittel gegen die Unterseite des Hochvoltspeichergehäuses bzw. gegen die durch die Unterseite des Hochvoltspeichergehäuses gebildete Fahrzeugunterseite gespritzt werden. Dies ist mit der vorliegenden Erfindung jedoch nicht gemeint. Vielmehr zielt die vorliegende Erfindung darauf ab, über einen eigens vorgesehenen Löschzugang des Fahrzeugs gezielt Feuerlöschmittel von außen her auf das Hochvoltspeichergehäuse aufzubringen bzw. aufzuspritzen und/oder Feuerlöschmittel in das Innere des Hochvoltspeichergehäuses zu leiten bzw. zu spritzen.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass bei entferntem oder geöffnetem Abdeckelement der Löschzugang zugänglich ist und Feuerlöschmittel über den Löschzugang zu einer Außenseite des
Hochvoltspeichergehäuses und/oder in das Innere des
Hochvoltspeichergehäuses leitbar oder spritzbar ist.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass von dem Löschzugang aus Löschmittel zu einer oberen Außenseite des Hochvoltspeichergehäuses leitbar oder spritzbar ist. Unter dem Begriff „obere Außenseite“ ist eine Oberseite des Hochvoltspeichergehäuses gemeint, wobei der Begriff „Oberseite“ in Bezug auf die Schwerkraft zu verstehen ist. Dabei kann vorgesehen sein, dass von dem Löschzugang aus Löschmittel unmittelbar auf eine in Bezug auf die Richtung der Schwerkraft obere Außenseite des Hochvoltspeichergehäuses leitbar oder spritzbar ist. Die obere Außenseite bzw. Oberseite des
Hochvoltspeichergehäuses kann z. B. unterhalb des „Bodenblechs“ der
Fahrgastraumkabine angeordnet sein. Bei herkömmlichen Elektrofahrzeugen, bei denen der Hochvoltspeicher unterhalb des Bodenblechs des Fahrgastraums angeordnet ist, ist kein derartiger Löschzugang vorgesehen. Dementsprechend besteht bei solchen Fahrzeugen kaum eine Möglichkeit, Löschmittel in größerer Menge gezielt auf die Oberseite des Hochvoltspeichergehäuses zu spritzen. Durch das Aufbringen bzw. Aufspritzen von Löschmittel auf die Oberseite des Hochvoltspeichergehäuses kann dessen Temperatur in einem Brandfall deutlich herabgesetzt werden, was zur Eindämmung eines vorhandenen Brandes bzw. zur Verringerung der Gefahr des Entstehens eines Brandes beiträgt.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Abdeckelement von dem Hochvoltspeichergehäuse beabstandet angeordnet ist. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das Abdeckelement in einem unlackierten Außenbereich des Fahrzeugs angeordnet ist, wie z. B. im Bereich eines Radhauses des Fahrzeugs.
Selbstverständlich kann vorgesehen sein, dass das Fahrzeug mehrere derartige Löschzugänge, die jeweils durch ein Abdeckelement verschlossen bzw. abgedeckt sind, aufweist. Beispielsweise kann in jedem der vier Radhäuser ein derartiges Abdeckelement und ein Löschzugang vorgesehen sein. Ferner wäre es denkbar, im unteren Schwellerbereich, d. h. unterhalb der Türen, im Stoßfängerbereich oder unterhalb des Stoßfängerbereichs oder im Kofferraum des Fahrzeugs derartige Löschzugänge vorzusehen.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist ein Löschkanal vorgesehen ist, der von einem Bereich, in dem das Abdeckelement vorgesehen ist, zu der Außenseite des Hochvoltspeichergehäuses und/oder in das Innere des Hochvoltspeichergehäuses führt. Über einen derartigen Löschkanal kann also gezielt Feuerlöschmittel von außen auf das Hochvoltspeichergehäuse aufgespritzt oder in das Hochvoltspeichergehäuse eingespritzt werden.
Denkbar ist auch, dass eine Löschkupplung (beispielsweise eine sogenannte Storz-Kupplung) vorgesehen ist, die bei ordnungsgemäßem Zustand des Hochvoltspeichers durch das Abdeckelement verdeckt ist. An eine derartige Löschkupplung wie sie aus dem Feuerwehrtechnikbereich bekannt ist, kann unmittelbar ein Löschmittelschlauch angeschlossen werden. Auf diese Weise können sehr gezielt große Mengen Löschmittel an das Hochvoltspeichergehäuse herangebracht bzw. in das Hochvoltspeichergehäuse eingebracht werden.
Vorzugsweise ist das Abdeckelement so angeordnet, dass es möglichst leicht, d. h. mit geringem Kraftaufwand und vorzugsweise ohne Werkzeug bzw. mit sehr einfachen Hilfsmitteln, wie z. B. einem Schraubenzieher o. ä. entfernbar bzw. öffenbar ist. Das Abdeckelement kann einen Abdeckzustand einnehmen, in dem es den Löschzugang verschließt oder abdeckt. Im Abdeckzustand kann vorgesehen sein, dass das Abdeckelement schraubenlos oder durch eine Clipverbindung und/oder durch eine Sollbruchstelle fixiert ist und entsprechend einfach und mit geringem Kraftaufwand entfernbar ist.
Über den erfindungsgemäßen Löschzugang bzw. die o. g. Löschkupplung kann die Feuerwehr gezielt Wasser, Kohlendioxid oder andere kühlende bzw. feuerlöschende Mittel an das Hochvoltspeichergehäuse heranbringen bzw. in das Hochvoltspeichergehäuse einfüllen. Dadurch kann die Gefahr einer „thermischen Eskalation“ deutlich verringert werden.
Im Folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Die äußerst schematische Figur 1 zeigt das Grundprinzip der Erfindung.
Figur 1 zeigt ein Fahrzeug 1 mit einer Fahrgastkabine 2, die - in Bezug auf die Richtung 3 der Schwerkraft - nach unten durch ein Bodenblech 4 begrenzt ist. Unterhalb der Fahrgastkabine 2 bzw. des Bodenblechs 4 ist ein Hochvoltspeicher 5, welcher ein Hochvoltspeichergehäuse 5a aufweist, angeordnet. In den Radkästen 6, 7 ist jeweils ein Löschzugang 8 bzw. 9 vorgesehen. Bei ordnungsgemäßem Zustand des Hochvoltspeichers sind die Löschzugänge 8, 9 durch einfach entfernbare bzw. aufklappbare Abdeckelemente verschlossen bzw. verschließbar. Der Löschzugang 8 ist durch ein Abdeckelement 10 verschlossen. Der Löschzugang 9 ist durch ein Abdeckelement 1 1 , welches hier bereits aufgeklappt bzw. entfernt ist, zugänglich. Bei einem Brand bzw. bei einem Temperaturanstieg im Hochvoltspeicher 5, der zu einem Brand führen könnte, kann über die Löschzugänge 8, 9
Feuerlöschmittel wie z. B. Wasser, Kohlendioxid o. ä. eingeleitet bzw. eingespritzt werden.
Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, führt von den Löschzugängen 8, 9 jeweils ein Fluidkanal 12 bzw. 13 in einen Bereich 14 oberhalb des Hochvoltspeichers 5. Auf diese Weise kann kühlendes Feuerlöschmittel unmittelbar auf die ansonsten schwer bzw. kaum oder nicht zugängliche Oberseite des
Hochvoltspeichergehäuses 5a gebracht werden.

Claims

Patenansprüche
1. Fahrzeug (1 ) mit einem Hochvoltspeicher (5), der ein Hochvoltspeichergehäuse (5a) aufweist, in dem mehrere elektrische Speicherzellen angeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
am Fahrzeug (1 ) ein Löschzugang (8, 9) vorgesehen ist, der dazu vorgesehen und bestimmt ist, in einem Brandfall oder bei Brandgefahr ein Zuführen von Feuerlöschmittel
- zu dem Hochvoltspeichergehäuse (5a) und/oder
- in das Innere des Hochvoltspeichergehäuses (5a)
zu ermöglichen, wobei der Löschzugang (8, 9) bei ordnungsgemäßem Zustand des Hochvoltspeichers (5) durch ein Abdeckelement (10, 11 ), das an einer Au ßenseite der Fahrzeugs angeordnet ist, verschlossen oder abgedeckt ist.
2. Fahrzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass bei entferntem oder geöffnetem Abdeckelement (10, 1 1 ) der Löschzugang (8, 9) zugänglich ist und Feuerlöschmittel über den Löschzugang (8, 9) zu einer Außenseite des Hochvoltspeichergehäuses (5a) und/oder in das Innere des Hochvoltspeichergehäuses(5a) leitbar oder spritzbar ist.
3. Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass von dem Löschzugang (8, 9) aus Löschmittel in einer in - Bezug auf die Richtung (3) der Schwerkraft - oberen Außenseite des Hochvoltspeichergehäuses (5a) leitbar oder spritzbar ist.
4. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass von dem Löschzugang (8, 9) aus Löschmittel unmittelbar auf eine - in Bezug auf die Richtung (3) der Schwerkraft - obere Außenseite des Hochvoltspeichergehäuses (5a) leitbar oder spritzbar ist.
5. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeckelement (10, 1 1 ) von dem Hochvoltspeichergehäuse (5a) beabstandet angeordnet ist.
6. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeckelement (10, 1 1 ) in einem unlackierten Außenbereich des Fahrzeugs (1 ) angeordnet ist.
7. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeckelement in oder im Bereich eines Radhauses (6, 7) des Fahrzeugs (1 ) vorgesehen ist.
8. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Löschkanal (12, 13) vorgesehen ist, der von einem Bereich, in dem das Abdeckelement (10, 1 1 ) vorgesehen ist, zu einer Außenseite des Hochvoltspeichergehäuses (5a) und/oder in das Innere des Hochvoltspeichergehäuses (5a) führt.
9. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Löschkupplung vorgesehen ist, die bei ordnungsgemäßem Zustand des Hochvoltspeichers (5) durch das Abdeckelement (10,1 1 ) verdeckt ist.
10. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeckelement (10, 1 1 ) einen Abdeckzustand einnehmen kann, in dem das Abdeckelement (10, 11 ) den Löschzugang verschließt oder abdeckt, wobei das Abdeckelement (10, 1 1 ) im Abdeckzustand
- schraubenlos oder
- durch eine Clipverbindung und/oder
- durch eine Sollbruchstelle
fixiert ist.
1 1 . Hochvoltspeicher (5), der ein Hochvoltspeichergehäuse (5a) aufweist, in dem mehrere elektrische Speicherzellen angeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
am Hochvoltspeichergehäuse (5a) ein Löschzugang (8, 9) vorgesehen ist, der dazu vorgesehen und bestimmt ist, in einem Brandfall oder bei Brandgefahr ein Zuführen von Feuerlöschmittel in das Innere des Hochvoltspeichergehäuses (5a) zu ermöglichen, wobei der Löschzugang (8, 9) bei ordnungsgemäßem Zustand des Hochvoltspeichers (5) durch ein Abdeckelement (10, 1 1 ), das an einer Außenseite des Hochvoltspeichergehäuses angeordnet ist, verschlossen oder abgedeckt ist.
PCT/EP2019/075786 2018-10-11 2019-09-25 Fahrzeug mit einem hochvoltspeicher sowie hochvoltspeicher WO2020074255A1 (de)

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