AT524789B1 - Cooling device for at least partial cooling of a fuel cell system of a drive of a vehicle - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung (10) zur wenigstens teilweisen Kühlung eines Brennstoffzellensystems (100) eines Antriebs eines Fahrzeugs (200), aufweisend eine Radiatorvorrichtung (20) mit Kühlkanälen (22) zur Führung eines Kühlmittels (K) als Teil eines Kühlkreislaufs (150) für das Brennstoffzellensystem (100) und mit einem Einlassabschnitt (40) für einen Einlass einer Luftströmung (LS) entlang einer Einlassrichtung (ER), wobei die Radiatorvorrichtung (20) wenigstens zwei getrennte Radiatorabschnitte (24) mit unterschiedlichen Durchlassrichtungen (DR) quer zur Einlassrichtung (ER) für die Luftströmung (LS) aufweist zum Kühlen des Kühlmittels (K) in den Kühlkanälen (22), und wobei zwischen den wenigstens zwei Radiatorabschnitten (24) ein Einlassspalt (30) zum Führen der Luftströmung (LS) vom Einlassabschnitt (40) zu den Radiatorabschnitten (24) ausgebildet ist, weiter aufweisend eine Sprühvorrichtung (50) mit wenigstens einem Sprühventil (52) mit einer Sprührichtung (SR) in die Luftströmung (LS) im Einlassabschnitt (40) und/oder im Einlassspalt (30) und mit einem Wasserkanal (54) für eine Zuführung von Wasser (W) zum wenigstens einen Sprühventil (52).The present invention relates to a cooling device (10) for at least partially cooling a fuel cell system (100) of a drive of a vehicle (200), having a radiator device (20) with cooling ducts (22) for conducting a coolant (K) as part of a cooling circuit (150 ) for the fuel cell system (100) and with an inlet section (40) for an inlet of an air flow (LS) along an inlet direction (ER), wherein the radiator device (20) has at least two separate radiator sections (24) with different passage directions (DR) transverse to the Inlet direction (ER) for the air flow (LS) for cooling the coolant (K) in the cooling channels (22), and wherein between the at least two radiator sections (24) an inlet gap (30) for guiding the air flow (LS) from the inlet section ( 40) to the radiator sections (24), further comprising a spray device (50) with at least one spray valve (52) with a spray ric direction (SR) in the air flow (LS) in the inlet section (40) and / or in the inlet gap (30) and with a water channel (54) for a supply of water (W) to the at least one spray valve (52).

Description

Beschreibungdescription

KÜHLVORRICHTUNG ZUR WENIGSTENS TEILWEISEN KÜHLUNG EINES BRENNSTOFFZELLENSYSTEMS EINES ANTRIEBS EINES FAHRZEUGS COOLING DEVICE FOR AT LEAST PARTIAL COOLING OF A FUEL CELL SYSTEM OF A POWER PLANT OF A VEHICLE

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung zur wenigstens teilweisen Kühlung eines Brennstoffzellensystems eines Antriebs eines Fahrzeugs, ein Fahrzeug mit einer solchen Kühlvorrichtung sowie ein Verfahren für eine Kühlung eines Brennstoffzellensystems eines FahrZeugs. The present invention relates to a cooling device for at least partially cooling a fuel cell system of a drive of a vehicle, a vehicle with such a cooling device and a method for cooling a fuel cell system of a vehicle.

[0002] Es ist bekannt, dass Fahrzeuge in naher Zukunft von Brennstoffzellensystemen angetrieben oder im Antrieb unterstützt werden sollen. Solche Brennstoffzellensysteme sind üblicherweise mit einem Brennstoffzellenstapel mit einer Vielzahl einzelner Brennstoffzellen ausgestattet. Um die Brennstoffzellen zu betreiben, werden sie mit Brenngas versorgt und es stellt sich eine Betriebstemperatur ein. Brennstoffzellensysteme, beispielsweise mit dem Brenngas Wasserstoff, können dabei eine Betriebstemperatur von circa 100 C° aufweisen. Um einem unerwünscht hohen Temperaturwert im Betrieb des Brennstoffzellensystems entgegenzuwirken, sind die bekannten Brennstoffzellensysteme mit Kühlkreisläufen ausgestattet. Solche Kühlkreisläufe führen üblicherweise ein Kühlmittel im Kreislauf, um über einen Wärmetauscher im Brennstoffzellenstapel Wärme aus diesem in das Kühlmittel zu übertragen. Das erwärmte Kühlmittel wird zu einem Radiator am Fahrzeug transportiert und dort durch Wärmeaustausch mit durchströmender Umgebungsluft wieder gekühlt. Das auf diese Weise wieder gekühlte Kühlmittel kann als Rücklauf zurückgeführt werden. It is known that vehicles in the near future will be powered by fuel cell systems or supported in the drive. Such fuel cell systems are usually equipped with a fuel cell stack with a large number of individual fuel cells. In order to operate the fuel cells, they are supplied with fuel gas and an operating temperature is established. Fuel cell systems, for example with the fuel gas hydrogen, can have an operating temperature of around 100°C. In order to counteract an undesirably high temperature value during operation of the fuel cell system, the known fuel cell systems are equipped with cooling circuits. Such cooling circuits usually circulate a coolant in order to transfer heat from this to the coolant via a heat exchanger in the fuel cell stack. The heated coolant is transported to a radiator on the vehicle, where it is cooled again by exchanging heat with the ambient air flowing through it. The coolant that has been cooled again in this way can be fed back as return flow.

[0003] Nachteilhaft bei den bekannten Lösungen ist es, dass ein solcher Kühlkreislauf über die gesamte Breite der Betriebsweise des Brennstoffzellensystems ausgelegt werden muss. Insbesondere muss also auch die Kühlfunktion gegeben sein, wenn das Brennstoffzellensystem in einer Spitzenlastsituation betrieben wird. Solche Spitzenlasten treten beispielsweise bei voll beladenen Nutzfahrzeugen bei Bergfahrten oder in kurzen Anfahrsituationen auf. Die längste Zeitspanne werden solche Brennstoffzellensysteme bei Nutzfahrzeugen jedoch deutlich unterhalb der Spitzenlast betrieben. Dadurch, dass die bekannten Kühlvorrichtungen in der Auslegung an der Spitzenlast orientiert sind, müssen sie sehr groß, sehr schwer und sehr kostenintensiv ausgebildet werden. A disadvantage of the known solutions is that such a cooling circuit must be designed over the entire width of the mode of operation of the fuel cell system. In particular, the cooling function must also be given when the fuel cell system is operated in a peak load situation. Such peak loads occur, for example, in fully loaded commercial vehicles when driving uphill or in brief starting situations. For the longest period of time, however, such fuel cell systems in commercial vehicles are operated well below peak load. Because the design of the known cooling devices is based on the peak load, they have to be very large, very heavy and very expensive.

[0004] Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, in kostengünstiger und einfacher Weise die Kühlung zu gewährleisten und für die gesamte Betriebsspanne in kleinerer, leichterer und/oder kostengünstigerer Weise die Kühlvorrichtung auszubilden. Bevorzugt ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine sehr große durchströmte Radiatorfläche zu schaffen mit entsprechend niedrigem Druckverlust am Radiator, wobei insbesondere eine kompakte Bauweise eine Integration in bestehende Fahrzeugarchitekturen erlaubt. It is therefore an object of the present invention to at least partially eliminate the disadvantages described above. In particular, it is the object of the present invention to ensure the cooling in a cost-effective and simple manner and to design the cooling device for the entire operating span in a smaller, lighter and/or more cost-effective manner. The object of the present invention is preferably to create a very large radiator surface through which flow occurs with a correspondingly low pressure loss at the radiator, with a compact design in particular allowing integration into existing vehicle architectures.

[0005] Die voranstehende Aufgabe wird gelöst, durch eine Kühlvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 13 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 15. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Fahrzeug sowie dem erfindungsgemäßen Verfahren und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen werden kann. The above object is achieved by a cooling device having the features of claim 1, a vehicle having the features of claim 13 and a method having the features of claim 15. Further features and details of the invention result from the dependent claims, the description and the drawings. Features and details that are described in connection with the cooling device according to the invention naturally also apply in connection with the vehicle according to the invention and the method according to the invention and vice versa, so that the disclosure of the individual aspects of the invention can always be referred to reciprocally.

[0006] Eine erfindungsgemäße Kühlvorrichtung dient der wenigstens teilweisen Kühlung eines Brennstoffzellensystems eines Antriebs eines Fahrzeugs. Hierfür weist die Kühlvorrichtung eine Radiatorvorrichtung mit Kühlkanälen zur Führung eines Kühlmittels als Teil eines Kühlkreislaufes für das Brennstoffzellensystem auf. Darüber hinaus ist ein Einlassabschnitt für einen Einlass einer Luftströmung entlang einer Einlassrichtung vorgesehen. Die Radiatorvorrichtung ist mit wenigstens zwei getrennten Radiatorabschnitten mit unterschiedlichen Durchlassrichtungen quer zur A cooling device according to the invention is used for at least partial cooling of a fuel cell system of a drive of a vehicle. For this purpose, the cooling device has a radiator device with cooling channels for conducting a coolant as part of a cooling circuit for the fuel cell system. In addition, an inlet section is provided for inlet of an air flow along an inlet direction. The radiator device is transverse to the at least two separate radiator sections with different transmission directions

Einlassrichtung für die Luftströmung ausgestattet, um das Kühlmittel in den Kühlkanälen zu kühlen. Dabei ist zwischen den wenigstens zwei Radiatorabschnitten ein Einlassspalt zum Führen der Luftströmung vom Einlassabschnitt zu den Radiatorabschnitten ausgebildet. Weiter weist die Kühlvorrichtung eine Sprühvorrichtung mit wenigstens einem Sprühventil, mit einer Sprührichtung in die Luftströmung im Einlassabschnitt und/oder im Einlassspalt und einen Wasserkanal für eine Zuführung von Wasser zu mindestens einem Sprühventil auf. Air flow inlet direction equipped to cool the coolant in the cooling channels. An inlet gap for guiding the air flow from the inlet section to the radiator sections is formed between the at least two radiator sections. The cooling device also has a spray device with at least one spray valve, with a spray direction into the air flow in the inlet section and/or in the inlet gap, and a water channel for supplying water to at least one spray valve.

[0007] Eine erfindungsgemäße Kühlvorrichtung basiert auf grundsätzlich vorhandenen Kühlvorrichtungen eines Brennstoffzellensystems. Hier wird ein Kühlkreislauf eingesetzt, als Teil des Brennstoffzellensystems, welcher ein Kühlmittel im Kreislauf fördert. Dieses Kühlmittel, welches auch als primäres Kühlmittel bezeichnet werden kann, kann Wärme über einen Wärmetauscher im Brennstoffzellenstapel aufnehmen und zum Radiator der Kühlvorrichtung führen. Ebenfalls in bekannter Weise, durchströmt das erwärmte Kühlmittel die einzelnen Kühlkanäle des Radiators und kann dort durch Wärmeaustausch mit durchströmender Luftströmung wieder gekühlt werden. Für das Durchströmen der Luftströmung kann der Radiator Bohrungen und/oder Luftkanäle aufweisen, welche die Kühlkanäle wärmeübertragend kontaktieren. Anschließend wird das gekühlte Kühlmittel wieder dem Brennstoffzellenstapel im Kreislauf zur neuen Aufnahme von Wärme zurückgeführt. [0007] A cooling device according to the invention is based on basically existing cooling devices of a fuel cell system. A cooling circuit is used here as part of the fuel cell system, which promotes a coolant in the circuit. This coolant, which can also be referred to as the primary coolant, can absorb heat via a heat exchanger in the fuel cell stack and lead to the radiator of the cooling device. Also in a known manner, the heated coolant flows through the individual cooling channels of the radiator and can be cooled there again by heat exchange with the air flow flowing through. For the air flow to flow through, the radiator can have bores and/or air ducts which contact the cooling ducts in a heat-transferring manner. The cooled coolant is then circulated back to the fuel cell stack to absorb heat again.

[0008] Ein erfindungsgemäßer Kerngedanke beruht nun darauf, die Radiatorvorrichtung mit separaten Radiatorabschnitten auszugestalten. Die einzelnen Radiatorabschnitte sind dabei separat voneinander ausgebildet und so zueinander angeordnet, dass sie eine Durchlassrichtung quer zur Einlassrichtung für die Luftströmung aufweisen. Mit anderen Worten wird eine solche Radiatorvorrichtung beispielsweise im Frontbereich eines Fahrzeuges quer, insbesondere senkrecht, zur Fahrtrichtung angeordnet. Ähnlich bekannten Kühlergrills von Fahrzeugen, strömt also Luftströmung beim Fahren des Fahrzeugs, entgegen der Fahrtrichtung des Fahrzeugs, entlang der Einlassrichtung in den Einlassabschnitt ein. Bei den bekannten Radiatorvorrichtungen folgt die Luftströmung dieser Einlassrichtung entlang der Fahrtrichtung des Fahrzeugs durch die Radiatorvorrichtung hindurch und wird auf diese Weise auf der Rückseite der Radiatorvorrichtung in erwärmter Form austreten. A core idea according to the invention is now based on designing the radiator device with separate radiator sections. The individual radiator sections are formed separately from one another and are arranged relative to one another in such a way that they have a passage direction transverse to the inlet direction for the air flow. In other words, such a radiator device is arranged, for example, in the front area of a vehicle transversely, in particular perpendicularly, to the direction of travel. Similar to known radiator grills of vehicles, that is, when the vehicle is being driven, the air flow flows counter to the direction of travel of the vehicle along the inlet direction into the inlet section. In the case of the known radiator devices, the air flow follows this inlet direction along the direction of travel of the vehicle through the radiator device and will in this way exit at the rear of the radiator device in heated form.

[0009] Im Gegensatz zu den bekannten Radiatorvorrichtungen wird durch die Aufteilung in separate Radiatorabschnitte nun ein Umlenken der Luftströmung möglich. Die Luftströmung wird quer zur Einlassrichtung in die Durchlassrichtungen umgelenkt und durchströmt damit quer zur Einlassrichtung die mindestens zwei getrennten Radiatorabschnitte. Die Wärmeübertragung findet dabei in identischer Weise statt, sodass Wärme vom Kühlmittel in den Kühlkanälen der Radiatorabschnitte an die durchströmende Luftströmung abgegeben wird. In contrast to the known radiator devices, a deflection of the air flow is now possible through the division into separate radiator sections. The air flow is deflected into the passage directions transversely to the inlet direction and thus flows through the at least two separate radiator sections transversely to the inlet direction. The heat transfer takes place in an identical manner, so that heat is released from the coolant in the cooling channels of the radiator sections to the air flow flowing through.

[0010] Durch das Querstellen der einzelnen Radiatorabschnitte, insbesondere senkrecht zur Einlassrichtung und damit parallel zueinander, kann die gesamte Radiatorfläche deutlich erhöht werden, ohne die Breite der gesamten Radiatorvorrichtung signifikant zu vergrößern. Es ist also möglich, bei begrenzter Breite der Front eines Fahrzeugs, eine deutlich vergrößerte Radiatorfläche für den Wärmeübergang zur im Vergleich zu den bekannten Lösungen zur Verfügung zu stellen. By placing the individual radiator sections transversely, in particular perpendicular to the inlet direction and thus parallel to one another, the entire radiator area can be significantly increased without significantly increasing the width of the entire radiator device. It is therefore possible, with a limited width of the front of a vehicle, to provide a significantly larger radiator area for heat transfer compared to the known solutions.

[0011] Wie bereits erläutert worden ist, ist bei dem Betrieb eines Brennstoffzellensystems für den Antrieb eines Fahrzeugs der überwiegende Regelbetrieb von Spitzenlastsituationen zu unterscheiden. Somit wird es erfindungsgemäß möglich, den Regelbetrieb in der beschriebenen Weise durch die Radiatorabschnitte zu kühlen. Ist eine Spitzenlastsituation vorhanden, reicht diese normale Kühlfunktion nicht aus. Es ist also ein zusätzliches Kühlen notwendig. Diese Zusatzkühlmenge wird erfindungsgemäß durch die Sprühvorrichtung gewährleistet. Die Sprühvorrichtung erlaubt es, ein sekundäres Kühlmittel in Form von Wasser in den Einlassabschnitt und/oder in den Einlassspalt zu sprühen. Damit wird die eingetretene Luftströmung im Vergleich zur Umgebungstemperatur abgekühlt. Dieses Abkühlen der Luftströmung erfolgt noch bevor die Luftströmung durch die einzelnen Radiatorabschnitte tritt. Es ist somit möglich, die Temperaturdifferenz zwischen der Luftströmung beim Durchtritt durch die Radiatorabschnitte und der Temperatur des Kühlmittels in den Kühlkanälen, zu erhöhen und damit die Kühlleistung durch den vergrößerten Temperaturgradienten zu verstärken. Befindet sich also ein Brennstoffzellensystem in einer Spit-As has already been explained, in the operation of a fuel cell system for driving a vehicle, the predominant regular operation must be distinguished from peak load situations. It is thus possible according to the invention to cool the control operation in the manner described by the radiator sections. If there is a peak load situation, this normal cooling function is not sufficient. Additional cooling is therefore necessary. According to the invention, this additional amount of cooling is ensured by the spray device. The spray device allows a secondary coolant in the form of water to be sprayed into the inlet section and/or into the inlet gap. This cools the incoming air flow compared to the ambient temperature. This cooling of the air flow takes place even before the air flow passes through the individual radiator sections. It is thus possible to increase the temperature difference between the air flow as it passes through the radiator sections and the temperature of the coolant in the cooling channels, and thus to increase the cooling capacity through the increased temperature gradient. So if a fuel cell system is in a peak

zenlastsituation, führt dies dazu, dass das Kühlmittel mit einer höheren Temperatur in die Kühlkanäle der Radiatorabschnitte befördert wird. Um möglichst gleichbleibend einen Kühleffekt und eine reduzierte Temperatur nach den Kühlkanälen für das Kühlmittel zu erreichen, wird nun durch das Verwenden der Sprühvorrichtung, die Temperaturdifferenz zur durchströmenden Luftströmung vergrößert, sodass auf diese Weise ein erhöhter Kühleffekt zur gleichen oder im Wesentlichen gleichen Kühltemperatur im Rücklauf des gekühlten Kühlmittels führt. zen load situation, this means that the coolant is conveyed at a higher temperature into the cooling ducts of the radiator sections. In order to achieve a cooling effect and a reduced temperature after the cooling channels for the coolant that is as consistent as possible, the temperature difference to the air flow flowing through is now increased by using the spray device, so that in this way an increased cooling effect is achieved at the same or essentially the same cooling temperature in the return of the chilled coolant leads.

[0012] Wie aus der voranstehenden Erläuterung ersichtlich wird, können nun die Radiatorvorrichtung und insbesondere die einzelnen Radiatorabschnitte, trotz sehr kompakter Bauweise, mit einer hohen Kühlleistung durch eine hohe Radiatorfläche ausgestattet werden. Darüber hinaus kann diese Kühlleistung auf die normale Betriebsweise des Brennstoffzellensystems begrenzt werden, da Spitzenlastsituationen mit zusätzlichem Kühlbedarf durch zusätzliche Kühlleistungen aus der Sprühvorrichtung abgedeckt werden können. Die Sprühvorrichtung ist dabei sehr klein und kompakt ausgebildet und trägt insbesondere nicht oder nur in sehr geringer Weise, zur Vergrößerung der Kühlvorrichtung bei. Das Wasser, welches im Wasserkanal für die Sprühventile verwendet wird, kann von einem separaten Wasserbehälter zur Verfügung gestellt werden. Jedoch ist es auch denkbar, dass dieses Wasser aus anderen Bereichen des Fahrzeugs zur Verfügung gestellt wird, insbesondere in Form von Produktwasser, welches im Abgasstrom des Brennstoffzellensystems bei dessen Betrieb vorhanden ist. As can be seen from the above explanation, the radiator device and in particular the individual radiator sections can now be equipped with a high cooling capacity due to a large radiator area, despite the very compact design. In addition, this cooling power can be limited to the normal mode of operation of the fuel cell system, since peak load situations with additional cooling requirements can be covered by additional cooling power from the spray device. The spray device is designed to be very small and compact and in particular does not contribute, or only in a very small way, to increasing the size of the cooling device. The water that is used in the water channel for the spray valves can be made available from a separate water tank. However, it is also conceivable that this water is made available from other areas of the vehicle, in particular in the form of product water, which is present in the exhaust gas stream of the fuel cell system when it is in operation.

[0013] Erfindungsgemäß werden also die einzelnen Radiatorabschnitte im Vergleich zu den bekannten Lösungen winklig gestellt, insbesondere im Wesentlichen senkrecht gestellt. Dabei sind die Radiatorabschnitte sozusagen entlang oder im Wesentlichen entlang der Einlassrichtung im Einlassabschnitt und damit entlang oder im Wesentlichen entlang der Fahrtrichtung eines Fahrzeugs ausgerichtet. Jedoch ist es auch denkbar, dass eine winklige Anordnung von bis zu beispielsweise 45° oder sogar bis zu 60° für einzelne Radiatorabschnitte vorgesehen ist. Auch ist ein Überlappen oder zumindest teilweises Überlappen einzelner Radiatorabschnitte in Querrichtung im Rahmen der vorliegenden Erfindung denkbar. According to the invention, the individual radiator sections are set at an angle compared to the known solutions, in particular set essentially vertically. In this case, the radiator sections are aligned, so to speak, along or essentially along the inlet direction in the inlet section and thus along or essentially along the direction of travel of a vehicle. However, it is also conceivable that an angular arrangement of up to, for example, 45° or even up to 60° is provided for individual radiator sections. Overlapping or at least partially overlapping individual radiator sections in the transverse direction is also conceivable within the scope of the present invention.

[0014] Die erfindungsgemäßen Vorteile werden bereits dann erzielt, wenn eine gesamte Radiatorvorrichtung in wenigstens zwei separate und voneinander getrennte Radiatorabschnitte aufgeteilt wird. Auch kann eine erfindungsgemäße Kühlvorrichtung sowohl passiv als auch aktiv, beispielsweise durch den Einsatz eines später noch erläuterten Lüfterrades, betrieben werden. In Summe kann eine verbesserte Kühlleistung mit gleichbleibendem oder reduziertem Bauraum erzielt werden. Darüber hinaus ist eine Zusatzkühlung in sehr einfacher, kostengünstiger und effizienter Weise durch die Sprühvorrichtung möglich. Es ist noch darauf hinzuweisen, dass insbesondere eine senkrechte Anordnung der Radiatorabschnitte entlang einer Höhenrichtung des Fahrzeugs bevorzugt sein kann. Dies führt dazu, dass bei größeren Fahrzeugen entsprechend größerer vorhandener Bauraum in dieser Höhenrichtung sehr einfach verwendet werden kann, da eine Höhenskalierung und damit eine Verlängerung der Radiatorabschnitte sowie der Sprühvorrichtung sehr einfach und kostengünstig konstruktiv umsetzbar ist. The advantages of the invention are already achieved when an entire radiator device is divided into at least two separate radiator sections that are separate from one another. A cooling device according to the invention can also be operated both passively and actively, for example by using a fan wheel that will be explained later. Overall, an improved cooling performance can be achieved with the same or reduced installation space. In addition, additional cooling is possible in a very simple, cost-effective and efficient manner using the spray device. It should also be pointed out that in particular a vertical arrangement of the radiator sections along a vertical direction of the vehicle can be preferred. This means that in larger vehicles, correspondingly larger available installation space can be used very easily in this height direction, since a height scaling and thus an extension of the radiator sections and the spray device can be implemented very easily and cost-effectively in terms of design.

[0015] Vorteilhaft ist es darüber hinaus, wenn bei einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung die Radiatorabschnitte jeweils mehrere Kühlkanäle aufweisen, welche sich insbesondere entlang einer Höhenrichtung der Kühlvorrichtung erstrecken und plattenförmig ausgebildet sind, wobei die Durchlassrichtung quer, insbesondere senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht, zur Höhenrichtung ausgerichtet ist. Bei dieser Ausführungsform handelt es sich um eine besonders kompakte und einfache Ausgestaltung der Kühlvorrichtung. Die plattenförmigen Radiatorabschnitte können dabei in einer Durchlassrichtung quer zur Höhenrichtung entsprechende Durchlassöffnungen oder Durchlasskanäle für die Luftströmung aufweisen. Die plattenförmige Anordnung nebeneinander führt zu einer parallelen oder im Wesentlichen parallelen Anordnung der Radiatorabschnitte zueinander. Die Kompaktheit in der Breitenrichtung wird dabei deutlich vergrößert. Nicht zuletzt ist hier bereits gut zu erkennen, dass entlang der Höhenrichtung durch eine VergröBerung der Länge der Radiatorabschnitte und der Kühlkanäle entsprechend sehr einfach und kostengünstig eine konstruktive Vergrößerung der Kühlvorrichtung und damit auch der Kühlleistung erzielt werden kann. Die Durchströmung der Kühlkanäle erfolgt dabei vorzugsweise von unten nach oben ebenfalls entlang der Höhenrichtung. It is also advantageous if, in a cooling device according to the invention, the radiator sections each have a plurality of cooling ducts, which extend in particular along a vertical direction of the cooling device and are plate-shaped, with the passage direction being oriented transversely, in particular perpendicularly or essentially perpendicularly, to the vertical direction is. This embodiment is a particularly compact and simple configuration of the cooling device. The plate-shaped radiator sections can have corresponding passage openings or passage channels for the air flow in a passage direction transverse to the height direction. The plate-like arrangement next to one another leads to a parallel or essentially parallel arrangement of the radiator sections to one another. The compactness in the width direction is thereby significantly increased. Last but not least, it is already easy to see here that along the height direction, by increasing the length of the radiator sections and the cooling ducts accordingly, a structural increase in the cooling device and thus also the cooling capacity can be achieved very easily and cost-effectively. The flow through the cooling channels preferably takes place from bottom to top, also along the vertical direction.

[0016] Vorteile bringt es darüber hinaus mit sich, wenn bei einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung die Durchlassrichtung der Radiatorabschnitte senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht zur Einlassrichtung ausgerichtet ist. Ähnlich der parallelen oder im Wesentlichen parallelen Anordnung der Radiatorabschnitte gemäß dem voranstehenden Absatz wird auf diese Weise eine sehr kompakte Bauweise der Kühlvorrichtung erzielt. Ein weiterer Vorteil ist es, dass sich bei dieser Ausgestaltung Partikel in Form von Wassertropfen, Feststoffen oder anderen Verunreinigungen, wie beispielsweise Insekten, durch die Massenträgheit entlang der Einlassrichtung auch nach dem Umlenken der Luftströmung weiter entlang der Einlassrichtung bewegen. Es ist also auch möglich, große Tropfen abzufangen. Auf diese Weise ist es möglich, eine Abtrennung solcher Partikel aus dem Luftstrom zu erzielen, bevor diese Luftströmung durch die Radiatorabschnitte hindurchdringt. Dies verhindert zum einen, einen erhöhten Verschleiß der Radiatorabschnitte, zum anderen auch ein vollständiges oder temporäres Blockieren der Durchlassöffnungen in den Radiatorabschnitten. Insbesondere dann, wenn die Sprühvorrichtung eingesetzt wird, wird eine aktive Befeuchtung und damit eine Sprühkühlung der Luftströmung erfolgen. So kann es sein, dass sich größere Wassertröpfchen in der Luftströmung bilden, die bei einer solchen Ausführungsform nicht auf die Radiatorabschnitte gelangen, sondern vielmehr entlang der Einlassrichtung trotz Umlenken der Luftströmung in die Durchlassrichtung weitergetragen werden. Es erfolgt also ein Abtrennen dieser Wassertröpfchen und damit einer Vermeiden eines Blockierens der Radiatorabschnitte. [0016] It also has advantages if, in a cooling device according to the invention, the passage direction of the radiator sections is oriented perpendicularly or essentially perpendicularly to the inlet direction. Similar to the parallel or substantially parallel arrangement of the radiator sections according to the previous paragraph, a very compact design of the cooling device is achieved in this way. A further advantage is that in this configuration, particles in the form of water droplets, solids or other contaminants such as insects, for example, continue to move along the inlet direction due to inertia even after the air flow has been deflected. It is therefore also possible to intercept large drops. In this way it is possible to achieve a separation of such particles from the air flow before this air flow penetrates through the radiator sections. On the one hand, this prevents increased wear on the radiator sections and, on the other hand, also prevents the passage openings in the radiator sections from being completely or temporarily blocked. In particular when the spray device is used, active humidification and thus spray cooling of the air flow will take place. It may be the case that larger water droplets form in the air flow, which in such an embodiment do not reach the radiator sections, but rather are carried further along the inlet direction despite the air flow being deflected into the passage direction. These water droplets are therefore separated off and thus blocking of the radiator sections is avoided.

[0017] Vorteilhaft ist es ebenfalls, wenn bei einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung die Radiatorvorrichtung sekundäre Kühlkanäle eines sekundären Kühlkreislaufs aufweist. Während grundsätzlich eine erfindungsgemäße Kühlvorrichtung ihre Vorteile bereits für einen einzigen Kühlkreislauf zur Verfügung stellt, können auch mehrere Kühlkreisläufe in einer solchen Radiatorvorrichtung kombiniert werden. So können unterschiedliche Kühlkanäle als primäre Kühlkanäle und andere Kühlkanäle als sekundäre Kühlkanäle ausgebildet werden. Bevorzugt ist es, wenn komplette Radiatorabschnitte ausschließlich spezifisch einem dieser Kühlkreisläufe zugewiesen sind. So kann beispielsweise ein Brennstoffzellensystem einen heißen Kühlkreislauf und einen mittleren Kühlkreislauf mit mittleren Temperaturen aufweisen. Die einzelnen Radiatorabschnitte können spezifisch diesen unterschiedlichen Kühlkreisläufen des Brennstoffzellensystems konstruktiv zugewiesen sein. Auch eine Integration eines Kühlkreislaufs einer Klimaanlage des Fahrzeugs ist hier denkbar. Dabei ist noch darauf hinzuweisen, dass die Ausbildung sekundärer Kühlkanäle eines sekundären Kühlkreislaufs konstruktiv fest vorgegeben sein kann. Jedoch ist es auch denkbar, dass mithilfe einer oder mehrerer Ventilvorrichtungen eine Schaltbarkeit gegeben ist, wie sie nachfolgend noch erläutert wird. It is also advantageous if, in a cooling device according to the invention, the radiator device has secondary cooling channels of a secondary cooling circuit. While in principle a cooling device according to the invention already provides its advantages for a single cooling circuit, several cooling circuits can also be combined in such a radiator device. Thus, different cooling channels can be designed as primary cooling channels and other cooling channels as secondary cooling channels. It is preferred if complete radiator sections are exclusively assigned specifically to one of these cooling circuits. For example, a fuel cell system can have a hot cooling circuit and a medium cooling circuit with medium temperatures. The individual radiator sections can be assigned specifically to these different cooling circuits of the fuel cell system. An integration of a cooling circuit of an air conditioning system of the vehicle is also conceivable here. It should also be pointed out that the formation of secondary cooling channels of a secondary cooling circuit can be structurally fixed. However, it is also conceivable that one or more valve devices can be switched, as will be explained below.

[0018] So kann es von Vorteil sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung gemäß dem voranstehenden Absatz, die Kühlkanäle und die sekundären Kühlkanäle über Ventilvorrichtungen schaltbar ausgebildet sind. Dies kann im einfachsten Fall ein Ein- und ein Ausschalten eines Radiatorabschnitts für den jeweiligen Kühlkreislauf darstellen. Auch ist ein qualitatives Schalten möglich, um den Volumenstrom durch den jeweiligen Radiatorabschnitt spezifisch für den jeweiligen Kühlkreislauf qualitativ variieren zu können. Auch ist ein komplexes Verschalten der einzelnen Radiatorabschnitte mit den einzelnen Kühlkreisläufen denkbar, sodass je nach aktueller Temperatursituation im jeweiligen Kühlkreislauf, eine größere Anzahl oder eine geringere Anzahl von Radiatorabschnitten diesem Kühlkreislauf flexibel zugewiesen werden kann. Insbesondere kann dabei in den unterschiedlichsten Situationen die maximale Kühlleistung aller Radiatorabschnitte auf die einzelnen Kühlkreisläufe flexibel oder im Wesentlichen flexibel angepasst werden. It may be advantageous if, in a cooling device according to the preceding paragraph, the cooling channels and the secondary cooling channels are designed to be switchable via valve devices. In the simplest case, this can represent switching a radiator section on and off for the respective cooling circuit. Qualitative switching is also possible in order to be able to qualitatively vary the volume flow through the respective radiator section specifically for the respective cooling circuit. A complex interconnection of the individual radiator sections with the individual cooling circuits is also conceivable, so that depending on the current temperature situation in the respective cooling circuit, a larger number or a smaller number of radiator sections can be flexibly assigned to this cooling circuit. In particular, the maximum cooling capacity of all radiator sections can be flexibly or essentially flexibly adapted to the individual cooling circuits in the most varied of situations.

[0019] Vorteilhaft ist es weiter, wenn bei einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung die Sprühvorrichtung neben einem Einlassspalt angeordnet ist, insbesondere zwischen zwei benachbarten Einlassspalten, und sich insbesondere der Wasserkanal und der Einlassspalt entlang der Höhenrichtung der Kühlvorrichtung erstrecken. Sind beispielsweise 2, 4, insbesondere in gerader Zahl alternierend, mehrere Radiatorabschnitte vorgesehen, so können sich Einlassspalte und eine Abdeckung eines gemeinsamen Wasserkanals zwischen den Radiatorabschnitten abwechseln. Dies führt zu einer modularen Aufbauweise, welche auch in der Breite im Wesentlichen beliebig It is also advantageous if, in a cooling device according to the invention, the spray device is arranged next to an inlet gap, in particular between two adjacent inlet gaps, and in particular the water channel and the inlet gap extend along the height direction of the cooling device. If, for example, 2, 4 several radiator sections are provided, in particular alternating in an even number, then inlet gaps and a covering of a common water channel can alternate between the radiator sections. This leads to a modular design, which is also essentially arbitrary in terms of width

erweiterbar ist. Der Wasserkanal kann auch als sogenanntes Common-Rail und gemeinsame Wasserversorgung bezeichnet werden, welche in der Lage ist, Sprühventile auf beiden Seiten, also für jeweils zwei benachbarte Einlassspalte, über die gesamte Höhenrichtung mit Wasser zu versorgen. Dies erlaubt es, mit einer sehr einfachen Konstruktionsweise eine sehr breite Zusatzkühlung über eine Vielzahl von einzelnen Sprühventilen zu gewährleisten. is expandable. The water channel can also be referred to as a so-called common rail and common water supply, which is able to supply water to spray valves on both sides, i.e. for every two adjacent inlet columns, over the entire height direction. This makes it possible to ensure a very wide range of additional cooling via a large number of individual spray valves with a very simple design.

[0020] Ebenfalls von Vorteil ist es, wenn bei einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung der Wasserkanal der Sprühvorrichtung einen Anschluss an einen Wasserspeicher und/oder an einen Abgasabschnitt des Brennstoffzellensystems zum Aufnehmen von Produktwasser aus dem Abgas des Brennstoffzellensystems aufweist. Darunter ist zu verstehen, dass insbesondere Wasser von außen nachgefüllt und zwischengespeichert werden kann. Auch ein Zwischenspeichern von Produktwasser, welches beim Betrieb des Brennstoffzellensystems entsteht, ist hier denkbar. So kann beispielsweise flüssiges Produktwasser im Abgasstrom des Brennstoffzellenstapels und/oder gasförmiges Produktwasser in kondensierter Weise in diesen Wasserspeicher zurückgeführt werden. Dies führt zu einer weiteren Reduktion der Komplexität und einer Erhöhung der Einsatzflexibilität einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung. It is also advantageous if, in a cooling device according to the invention, the water channel of the spray device has a connection to a water reservoir and/or to an exhaust gas section of the fuel cell system for receiving product water from the exhaust gas of the fuel cell system. This means that water in particular can be refilled from the outside and temporarily stored. Temporary storage of product water, which is produced during operation of the fuel cell system, is also conceivable here. For example, liquid product water in the exhaust gas stream of the fuel cell stack and/or gaseous product water can be condensed back into this water reservoir. This leads to a further reduction in complexity and an increase in the flexibility of use of a cooling device according to the invention.

[0021] Erfindungsgemäß bringt es weitere Vorteile mit sich, wenn bei der Kühlvorrichtung zwischen den wenigstens zwei Radiatorabschnitten, insbesondere entlang der Einlassrichtung am Ende der Radiatorabschnitte, eine Auffangrinne angeordnet ist, für ein Auffangen von flüssigem Wasser aus der Sprühvorrichtung. Bei dieser Auffangrinne handelt es sich also um eine Art Drainagevorrichtung, welche Wasser, welches nicht zur zusätzlichen Kühlung der Luftströmung verwendet worden ist, auffängt und in definierter Weise abführt. Diese Auffangrinne erstreckt sich vorzugsweise entlang der Höhenrichtung, sodass eine Schwerkraftförderung des aufgefangenen Wassers in der Rinne nach unten möglich ist. Am unteren Ende dieser Auffangrinnen können entsprechende Auffangbehälter vorgesehen sein, welche in der Lage sind, das aufgefangene und abgeführte Wasser aufzunehmen und entweder an die Umgebung abzuführen oder einer weiteren Nutzung zuzuführen. According to the invention, there are further advantages if a collecting channel is arranged in the cooling device between the at least two radiator sections, in particular along the inlet direction at the end of the radiator sections, for collecting liquid water from the spray device. This collecting channel is therefore a type of drainage device which collects water that has not been used for additional cooling of the air flow and discharges it in a defined manner. This collecting channel preferably extends along the vertical direction, so that the collected water can be conveyed downwards in the channel by gravity. Corresponding collecting containers can be provided at the lower end of these collecting channels, which are capable of receiving the collected and discharged water and either discharging it to the environment or supplying it for further use.

[0022] Vorteile kann es mit sich bringen, wenn bei einer Kühlvorrichtung gemäß dem voranstehenden Absatz, die Auffangrinne einen Anschluss an den Wasserkanal der Sprühvorrichtung aufweist, für ein Uberführen von aufgefangenem Wasser in den Wasserkanal. Ein solcher Anschluss kann direkt oder indirekt zur Verfügung gestellt sein und dient dazu, das aufgefangene Wasser in dem Wasserkanal nochmals wiederzuverwenden. Auch kann auf diese Weise Luftfeuchtigkeit oder eingebrachte Regentropfen, welche über die Auffangrinne abgeführt werden, ebenfalls der Zusatzkühlung zugeführt werden. Dies ist insbesondere korreliert mit einer Schwerkraftförderung für das in der Auffangrinne aufgefangene Wasser, wie sie im voranstehenden Absatz erläutert worden ist. It can bring advantages if, in a cooling device according to the preceding paragraph, the collecting channel has a connection to the water channel of the spray device for transferring collected water into the water channel. Such a connection can be provided directly or indirectly and serves to reuse the collected water in the water channel again. In this way, humidity from the air or raindrops that have been brought in, which are discharged via the collecting channel, can also be fed to the additional cooling system. This is particularly correlated with a gravitational conveyance for the water collected in the collecting channel, as has been explained in the previous paragraph.

[0023] Weiter von Vorteil kann es sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung im Einlassabschnitt, insbesondere benachbart zu den Sprühventilen, eine Schutzwandung angeordnet ist, für einen Schutz der Sprühventile und/oder der Radiatorabschnitte gegen mechanische Beschädigung. Eintretende Partikel, beispielsweise Steinschlag oder Insekten, werden auf diese Weise abgebremst oder am weitern Eintritt vollständig gehindert, sodass die Sprühventile selbst, aber auch die Radiatorabschnitte, vor mechanischer Beschädigung durch solche Partikel geschützt sind. Darüber hinaus kann eine solche Schutzwandung auch dazu dienen, dass das versprühte Wasser nicht nach vorne aus dem Einlassabschnitt entweicht, sondern der gewünschten Zusatzkühlung in der Luftströmung vollständig oder im Wesentlichen vollständig zur Verfügung gestellt wird. It can also be advantageous if, in a cooling device according to the invention, a protective wall is arranged in the inlet section, in particular adjacent to the spray valves, to protect the spray valves and/or the radiator sections against mechanical damage. Particles that enter, for example stone chips or insects, are slowed down in this way or completely prevented from entering further, so that the spray valves themselves, but also the radiator sections, are protected from mechanical damage by such particles. In addition, such a protective wall can also serve to ensure that the sprayed water does not escape forwards out of the inlet section, but is made available completely or essentially completely for the desired additional cooling in the air flow.

[0024] Ebenfalls Vorteile bringt es mit sich, wenn bei einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung die Kühlkanäle der Radiatorabschnitte parallel oder im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen. Neben einer kostengünstigen und einfachen Fertigungsmöglichkeit für die Radiatorabschnitte führt dies zu einem verbesserten Strömungsverlauf des Kühlmittels in den Kühlkanälen und einem verbesserten Wärmeübergang zu der durchströmenden Luftströmung. Die gleiche Wärmeübertragungsfunktionalität wird dabei vorzugsweise für alle Kühlkanäle gewährleistet, sodass nach dem Durchströmen der Kühlkanäle im Rücklaufbereich der Kühlkanäle, für alle Radi-There are also advantages if the cooling channels of the radiator sections run parallel or essentially parallel to one another in a cooling device according to the invention. In addition to an inexpensive and simple manufacturing option for the radiator sections, this leads to an improved flow of the coolant in the cooling channels and an improved heat transfer to the air flow flowing through. The same heat transfer functionality is preferably ensured for all cooling channels, so that after flowing through the cooling channels in the return area of the cooling channels, for all radii

atorabschnitte und für alle Kühlkanäle eine identische oder im Wesentlichen identische Rücklauftemperatur erreicht werden kann. Dies harmonisiert und homogenisiert die Kühlfunktion einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung. ator sections and for all cooling channels an identical or substantially identical return temperature can be achieved. This harmonizes and homogenizes the cooling function of a cooling device according to the invention.

[0025] Vorteile bringt es darüber hinaus mit sich, wenn bei einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung für eine aktive Förderung der Luftströmung durch die Radiatorabschnitte eine gemeinsame Lüftervorrichtung vor dem Einlassabschnitt, im Einlassabschnitt und/oder nach den Radiatorabschnitten angeordnet ist. Bevorzugt ist dabei die Anordnung einer solchen Lüftervorrichtung nach den Radiatorabschnitten, sodass sie ebenfalls vor mechanischer Beschädigung durch entsprechend eintretende Partikel geschützt ist. Dies führt zu einer aktiven Unterstützung der Luftströmung, wenn ein Lüfterrad einer solchen Lüftervorrichtung in Betrieb genommen wird. Befindet sich das Fahrzeug beispielsweise in einem Standbetrieb oder im Stau, so findet nur eine sehr reduzierte passive Luftströmung durch die Radiatorabschnitte statt. Erfindungsgemäß kann bei dieser Ausführungsform auch in solchen Sondersituationen die Luftströmung aktiv erzeugt oder zumindest unterstützt werden. Bei sehr heißen Außentemperaturen kann auch bei Fahrbetrieb und bestehender passiver Luftströmung, diese noch weiter verstärkt werden, um einen gewünschten starken Kühleffekt zur Verfügung zu stellen. It also has advantages if a common fan device is arranged in front of the inlet section, in the inlet section and/or after the radiator sections in a cooling device according to the invention for actively promoting the air flow through the radiator sections. In this case, the arrangement of such a fan device after the radiator sections is preferred, so that it is also protected against mechanical damage by correspondingly entering particles. This leads to an active support of the air flow when a fan wheel of such a fan device is put into operation. For example, if the vehicle is stationary or in a traffic jam, there is only a very reduced passive air flow through the radiator sections. According to the invention, in this embodiment, the air flow can also be actively generated or at least supported in such special situations. When the outside temperatures are very hot, even when driving and there is an existing passive air flow, this can be further intensified in order to provide a desired strong cooling effect.

[0026] Ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Fahrzeug, insbesondere ein Nutzfahrzeug, mit einem Brennstoffzellensystem für den Antrieb oder eine Unterstützung des Antriebs des Fahrzeugs. Ein solches Fahrzeug weist eine erfindungsgemäße Kühlvorrichtung zur Kühlung des Brennstoffzellensystems auf. Damit bringt ein erfindungsgemäßes Fahrzeug die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Kühlvorrichtung erläutert worden sind. Das Brennstoffzellensystem ist mit dem bereits erläuterten Kühlkreislauf ausgestattet, wobei ein Teil dieses Kühlkreislaufs durch die Kühlkanäle der Radiatorabschnitte zur Verfügung gestellt wird. Auch weitere Kühlkreisläufe, zum Beispiel des gleichen Brennstoffzellensystems und/oder eines separaten Klimaanlagensystems des Fahrzeugs, können hier in die Kühlvorrichtung integriert und insbesondere spezifisch einzelnen Radiatorabschnitten zugewiesen sein. Also subject of the present invention is a vehicle, in particular a commercial vehicle, with a fuel cell system for driving or supporting the drive of the vehicle. Such a vehicle has a cooling device according to the invention for cooling the fuel cell system. A vehicle according to the invention thus brings with it the same advantages as have been explained in detail with reference to a cooling device according to the invention. The fuel cell system is equipped with the cooling circuit already explained, part of this cooling circuit being made available through the cooling channels of the radiator sections. Additional cooling circuits, for example of the same fuel cell system and/or a separate air conditioning system of the vehicle, can also be integrated into the cooling device and, in particular, can be assigned specifically to individual radiator sections.

[0027] Es kann vorteilhaft sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Fahrzeug die Kühlvorrichtung in einem Frontabschnitt des Fahrzeugs angeordnet ist. So kann beispielsweise hinter dem Kühlergrill eines Fahrzeugs die Kühlvorrichtung angeordnet sein, sodass im Fahrbetrieb eine passive Anströmung durch den Fahrtwind die Luftströmung zur Verfügung stellt. Auch ist dieser Bereich üblicherweise für die Kühlvorrichtung freigehalten, sodass auch ein Nachrüsten bestehender Fahrzeugkonstruktionen möglich ist. Es ist damit eine direkte Anströmung im Fahrbetrieb möglich und eine Intensivierung der passiv erzeugten und zur Verfügung gestellten Luftströmung. It can be advantageous if, in a vehicle according to the invention, the cooling device is arranged in a front section of the vehicle. For example, the cooling device can be arranged behind the radiator grille of a vehicle, so that when driving, a passive flow of air from the relative wind provides the air flow. This area is also usually kept free for the cooling device, so that existing vehicle designs can also be retrofitted. It is therefore possible to have a direct flow while driving and to intensify the air flow that is passively generated and made available.

[0028] Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren für eine Kühlung eines Brennstoffzellensystems eines Fahrzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung, aufweisend die folgenden Schritte: Another object of the present invention is a method for cooling a fuel cell system of a vehicle according to the present invention, having the following steps:

[0029] - Fördern eines Kühlmittels in einem Kühlkreislauf zur Aufnahme von Wärme im Brennstoffzellensystem, - Promoting a coolant in a cooling circuit for absorbing heat in the fuel cell system,

[0030] - Fördern des erwärmten Kühlmittels in die Kühlkanäle der Radiatorabschnitte, - conveying the heated coolant into the cooling channels of the radiator sections,

[0031] - Durchführen einer Sprühkühlung mittels der Sprühvorrichtung für die Luftströmung vor dem Durchströmen der Radiatorabschnitte. - carrying out spray cooling by means of the spray device for the air flow before it flows through the radiator sections.

[0032] Damit bringt ein erfindungsgemäßes Verfahren die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf ein erfindungsgemäßes Fahrzeug sowie mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Kühlvorrichtung erläutert worden sind. Die Zusatzkühlung in Form der Sprühkühlung kann vorzugsweise schaltbar sein, sodass diese nur in Spitzenlastsituationen bei erhöhtem Kühlbedarf, eingeschaltet wird. A method according to the invention thus brings with it the same advantages as have been explained in detail with reference to a vehicle according to the invention and with reference to a cooling device according to the invention. The additional cooling in the form of spray cooling can preferably be switchable so that it is only switched on in peak load situations when there is an increased cooling requirement.

[0033] Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind Es zeigen schematisch: Further features, details and advantages of the invention result from the following description, in which exemplary embodiments of the invention are described in detail with reference to the drawings.

[0034] Fig. 1 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung, 1 shows an embodiment of a cooling device according to the invention,

[0035] Fig. 2 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung, [0036] Fig. 3 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung, [0037] Fig. 4 die Ausführungsform der Figur 3 in einer Ansicht entlang der Einlassrichtung, [0038] Fig. 5 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs und [0035] FIG. 2 shows a further embodiment of a cooling device according to the invention, [0036] FIG. 3 shows a further embodiment of a cooling device according to the invention, [0037] FIG. 4 shows the embodiment of FIG. 3 in a view along the inlet direction, [0038] FIG an embodiment of a vehicle according to the invention and

[0039] Fig. 6 die Ausführungsform der Figur 5 in Frontansicht. 6 shows the embodiment of FIG. 5 in a front view.

[0040] Figur 1 zeigt schematisch eine besonders einfache erfindungsgemäße Kühlvorrichtung 10. Diese ist mit einer Radiatorvorrichtung 20 mit hier zwei separaten Radiatorabschnitten 24 ausgestattet. Die Radiatorabschnitte 24 sind plattenförmig ausgebildet und parallel zueinander angeordnet. Ein trichterförmiger Einlassabschnitt 40 erlaubt es, dass Luftströmung LS in den Einlassabschnitt 40 eindringt. Diese Luftströmung LS folgt der Einlassrichtung ER in die Einlassspalte 30 oberhalb und unterhalb, bezogen auf die Einlassrichtung ER links und rechts der beiden Radiatorabschnitte 24. In diesen Einlassspalten 30 erfolgt ein Umlenken der Luftströmung LS in die Durchlassrichtung DR, wobei beim Durchtritt durch die Radiatorabschnitte 24, Kühlmittel K in den Kühlkanälen 22 gekühlt wird. Auf der Rückseite, in Figur 1 links dargestellt, tritt auf diese Weise erwärmte Luftströmung LS wieder aus, und wird insbesondere der Umgebung des Fahrzeugs 200 zugeführt. FIG. 1 schematically shows a particularly simple cooling device 10 according to the invention. This is equipped with a radiator device 20 with two separate radiator sections 24 here. The radiator sections 24 are plate-shaped and arranged parallel to one another. A funnel-shaped inlet section 40 allows air flow LS to enter the inlet section 40 . This airflow LS follows the inlet direction ER into the inlet gap 30 above and below, relative to the inlet direction ER to the left and right of the two radiator sections 24. In these inlet gaps 30, the airflow LS is deflected into the passage direction DR, with , Coolant K is cooled in the cooling channels 22 . At the rear, shown on the left in FIG. 1, the air flow LS that has been heated in this way exits again and is fed in particular to the environment of vehicle 200 .

[0041] Neben dieser hauptsächlichen Kühlfunktion kann mithilfe einer Sprühvorrichtung 50 eine Sprühkühlung als Zusatzkühlung zur Verfügung gestellt werden. Für jeden Einlassspalt 30 ist hier mindestens ein Sprühventil 52 mit einer Sprührichtung SR vorgesehen, welche die eintretende Luftströmung LS mit Wasser W aus dem gemeinsamen Wasserkanal 54 befeuchten kann. Dabei ist diese Sprühkühlung vorzugsweise qualitativ oder quantitativ schaltbar, sodass diese Zusatzkühlung ein- und ausgeschaltet oder sogar qualitativ variiert werden kann. In addition to this main cooling function, spray cooling can be provided as additional cooling using a spray device 50 . At least one spray valve 52 with a spray direction SR is provided here for each inlet gap 30 , which can moisten the incoming air flow LS with water W from the common water channel 54 . In this case, this spray cooling can preferably be switched qualitatively or quantitatively, so that this additional cooling can be switched on and off or even varied in terms of quality.

[0042] Weiter zeigt die Figur 1 entlang der Einlassrichtung ER am Ende des jeweiligen Einlassspaltes 30 eine Auffangrinne 32. Diese Auffangrinne 32 dient dazu, Partikel, aber auch Wassertropfen, aufzufangen und nach unten, in der Figur 1 in die Bildebene hinein, abzuführen. Diese aufgefangenen Partikel werden entweder an die Umgebung abgeführt oder Wasser W, welches auf diese Weise mit Schwerkraftförderung nach unten abgeführt wird, in den Wasserkanal 54 zurückgefördert. 1 also shows a collecting channel 32 along the inlet direction ER at the end of the respective inlet gap 30. This collecting channel 32 serves to collect particles, but also water droplets, and to discharge them downwards, into the image plane in FIG. These trapped particles are either discharged to the environment or water W, which is discharged downwards in this way by gravity conveyance, is conveyed back into the water channel 54 .

[0043] Figur 2 zeigt eine Variante, welche grundsätzlich auf der Lösung der Figur 1 basiert, jedoch insgesamt acht separate Radiatorabschnitte 24 aufweist. Die entsprechende Kühlleistung ist damit deutlich verstärkt und insbesondere ist gut zu erkennen, dass in der Breite des Fahrzeugs (in Figur 2 in der Ausrichtung von oben nach unten) eine sehr geringe Vergrößerung der Erstreckung der Radiatorvorrichtung 20 zu einer sehr starken Vergrößerung der Radiatorfläche führt. Die Funktionalität der Figur 2 entspricht der der Figur 1, jedoch mit deutlich verstärkter Kühlleistung. FIG. 2 shows a variant which is fundamentally based on the solution in FIG. 1 but has a total of eight separate radiator sections 24 . The corresponding cooling capacity is thus significantly increased and in particular it is easy to see that in the width of the vehicle (in Figure 2 in the orientation from top to bottom) a very small increase in the extent of the radiator device 20 leads to a very large increase in the radiator surface. The functionality of FIG. 2 corresponds to that of FIG. 1, but with a significantly increased cooling capacity.

[0044] Figur 3 basiert auf der Ausführungsform der Figur 2, wobei jedoch hier zusätzlich eine Lüftervorrichtung 60 vorgesehen ist. Diese Lüftervorrichtung 60 ist hinter den Radiatorabschnitten 24 angeordnet und arbeitet also im Saugbetrieb für die Unterstützung der Luftströmung LS. Auf diese Weise wird es möglich, auch im Standbetrieb im Stau oder bei geringer Geschwindigkeit, eine erzwungene Luftströmung LS mit entsprechendem Kühleffekt zur Verfügung zu stellen. FIG. 3 is based on the embodiment of FIG. 2, but a fan device 60 is additionally provided here. This fan device 60 is arranged behind the radiator sections 24 and thus works in suction mode to support the air flow LS. In this way it is possible to provide a forced air flow LS with a corresponding cooling effect even when stationary in a traffic jam or at low speed.

[0045] Figur 4 zeigt die Frontansicht entlang der Einlassrichtung ER der Figur 3. Hier ist gut zu erkennen, wie sich die einzelnen Radiatorabschnitte 24 entlang der Höhenrichtung HR erstrecken. Diese Höhenrichtung HR ist auch eine Variationsmöglichkeit, um konstruktiv einfach die Kühlvorrichtung 10 nach oben zu verlängern. Hier ist auch gut die Integration mehrerer Kühlkreisläufe 150, 160 und 170 zu erkennen. Während der Hauptkühlkreislauf 150 des Brennstoffzellensystems 100 die Großzahl der Radiatorabschnitte 24 von unten nach oben durch die Kühlkanäle 22 durchströmt, sind die beiden Radiatorabschnitte 24 am linken und am rechten Rand für sekundäre Kühlkreisläufe 160 und 170 vorgesehen. Dabei können, hier nicht dargestellt, Ventilvorrichtungen eine Schaltbarkeit für die einzelnen Kühlkreisläufe 150, 160 und 170 und die einzelnen FIG. 4 shows the front view along the inlet direction ER of FIG. 3. It is easy to see here how the individual radiator sections 24 extend along the height direction HR. This height direction HR is also a possible variation in order to extend the cooling device 10 upwards in a structurally simple manner. The integration of several cooling circuits 150, 160 and 170 can also be seen here. While the main cooling circuit 150 of the fuel cell system 100 flows through the majority of the radiator sections 24 from bottom to top through the cooling channels 22, the two radiator sections 24 are provided on the left and right edge for secondary cooling circuits 160 and 170. It can, not shown here, valve devices switchability for the individual cooling circuits 150, 160 and 170 and the individual

Radiatorabschnitte 24 zur Verfügung stellen. Die einzelnen Sprühventile 52 der Sprühvorrichtungen 50 sind über die gesamte Höhenrichtung HR angeordnet. Auch ist hier noch gut zu erkennen, dass am, in Schwerkraftrichtung gesehen unteren, Ende der Radiatorabschnitte 24, ein Ende einer Auffangrinne 32 vorgesehen ist, um aufgefangenes Wasser W abzuführen oder den Wasserkanälen 54 der Sprühvorrichtungen 50 zurückführen zu können. Provide radiator sections 24. The individual spray valves 52 of the spray devices 50 are arranged over the entire vertical direction HR. It can also be clearly seen here that at the lower end of the radiator sections 24 seen in the direction of gravity, one end of a collecting channel 32 is provided in order to discharge collected water W or to be able to return it to the water channels 54 of the spray devices 50 .

[0046] Die Figuren 5 und 6 zeigen beispielhaft ein Fahrzeug 200. Dieses ist im Frontabschnitt 210 mit einer Kühlvorrichtung 10 mit entsprechender Radiatorvorrichtung 20 ausgestattet. Für den Antrieb des Fahrzeugs 200 ist ein Brennstoffzellensystem 100 mit einem Brennstoffzellenstapel 110 vorgesehen. Bei dieser Ausführungsform ist darüber hinaus noch eine Rückführung von Wasser W als Produktwasser aus einem Abgasabschnitt 140 des Brennstoffzellensystems 100 vorgesehen. Auch kann hier ein Zwischenspeicher 142 für das gewonnene Produktwasser vor Erreichen der Radiatorabschnitte 20 zur Verfügung gestellt sein. Figures 5 and 6 show an example of a vehicle 200. This is equipped in the front section 210 with a cooling device 10 with a corresponding radiator device 20. A fuel cell system 100 with a fuel cell stack 110 is provided for driving vehicle 200 . In this embodiment, water W is also recirculated as product water from an exhaust gas section 140 of the fuel cell system 100 . An intermediate store 142 for the product water obtained before it reaches the radiator sections 20 can also be provided here.

[0047] Die voranstehende Erläuterung beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. The above explanation describes the present invention solely within the framework of examples.

BEZUGSZEICHENLISTE REFERENCE LIST

10 Kühlvorrichtung 10 cooler

20 Radiatorvorrichtung 22 Kühlkanal 20 radiator device 22 cooling channel

24 Radiatorabschnitt 26 sekundärer Kühlkanal 30 Einlassspalt 24 radiator section 26 secondary cooling channel 30 inlet gap

32 Auffangrinne 32 collecting channel

40 Einlassabschnitt 40 inlet section

42 Schutzwandung 42 protective wall

50 Sprühvorrichtung 52 Sprühventil 50 spray device 52 spray valve

54 Wasserkanal 54 water channel

60 Lüftervorrichtung 60 fan device

100 Brennstoffzellensystem 100 fuel cell system

110 Brennstoffzellenstapel 110 fuel cell stack

140 Abgasabschnitt 140 exhaust section

142 Wasserspeicher 142 water reservoir

150 Kühlkreislauf 150 cooling circuit

160 sekundärer Kühlkreislauf 160 secondary cooling circuit

170 weiterer sekundärer Kühlkreislauf 200 Fahrzeug 170 further secondary cooling circuit 200 vehicle

210 Frontabschnitt 210 front section

LS Luftströmung LS air flow

ER Einlassrichtung DR Durchlassrichtung SR Sprührichtung ER inlet direction DR passage direction SR spray direction

HR Höhenrichtung HR elevation direction

K Kühlmittel K coolant

W Wasser W water

Claims (15)

Patentansprüchepatent claims 1. Kühlvorrichtung (10) zur wenigstens teilweisen Kühlung eines Brennstoffzellensystems (100) eines Antriebs eines Fahrzeugs (200), aufweisend eine Radiatorvorrichtung (20) mit Kühlkanälen (22) zur Führung eines Kühlmittels (K) als Teil eines Kühlkreislaufs (150) für das Brennstoffzellensystem (100) und mit einem Einlassabschnitt (40) für einen Einlass einer Luftströmung (LS) entlang einer Einlassrichtung (ER), dadurch gekennzeichnet, dass die Radiatorvorrichtung (20) wenigstens zwei getrennte Radiatorabschnitte (24) mit unterschiedlichen Durchlassrichtungen (DR) quer zur Einlassrichtung (ER) für die Luftströmung (LS) aufweist zum Kühlen des Kühlmittels (K) in den Kühlkanälen (22), und wobei zwischen den wenigstens zwei Radiatorabschnitten (24) ein Einlassspalt (30) zum Führen der Luftströmung (LS) vom Einlassabschnitt (40) zu den Radiatorabschnitten (24) ausgebildet ist, wobei eine Sprühvorrichtung (50) mit wenigstens einem Sprühventil (52) mit einer Sprührichtung (SR) in die Luftströmung (LS) im Einlassabschnitt (40) und/oder im Einlassspalt (30) und mit einem Wasserkanal (54) für eine Zuführung von Wasser (W) zum wenigstens einen Sprühventil (52) vorgesehen ist. 1. Cooling device (10) for at least partially cooling a fuel cell system (100) of a drive of a vehicle (200), having a radiator device (20) with cooling ducts (22) for conducting a coolant (K) as part of a cooling circuit (150) for the Fuel cell system (100) and having an inlet section (40) for an inlet of an air flow (LS) along an inlet direction (ER), characterized in that the radiator device (20) has at least two separate radiator sections (24) with different passage directions (DR) transverse to the Inlet direction (ER) for the air flow (LS) for cooling the coolant (K) in the cooling channels (22), and wherein between the at least two radiator sections (24) an inlet gap (30) for guiding the air flow (LS) from the inlet section ( 40) is formed to the radiator sections (24), wherein a spray device (50) with at least one spray valve (52) with a spray direction (SR) in the Luftströ tion (LS) is provided in the inlet section (40) and/or in the inlet gap (30) and with a water channel (54) for supplying water (W) to the at least one spray valve (52). 2. Kühlvorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Radiatorabschnitte (24) jeweils mehrere Kühlkanäle (22) aufweisen, welche sich insbesondere entlang einer Höhenrichtung (HR) der Kühlvorrichtung (10) erstrecken, und plattenförmig ausgebildet sind, wobei die Durchlassrichtung (DR) quer, insbesondere senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht, zur Höhenrichtung (HR) ausgerichtet ist. 2. Cooling device (10) according to Claim 1, characterized in that the radiator sections (24) each have a plurality of cooling channels (22) which extend in particular along a height direction (HR) of the cooling device (10) and are plate-shaped, with the Transmission direction (DR) is aligned transversely, in particular perpendicularly or essentially perpendicularly, to the height direction (HR). 3. Kühlvorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlassrichtung (DR) der Radiatorabschnitte (24) senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht zur Einlassrichtung (ER) ausgerichtet ist. 3. Cooling device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the passage direction (DR) of the radiator sections (24) is aligned perpendicularly or substantially perpendicularly to the inlet direction (ER). 4. Kühlvorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Radiatorvorrichtung (20) sekundäre Kühlkanäle (26) eines sekundären Kühlkreislaufs (160, 170) aufweist. 4. Cooling device (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the radiator device (20) has secondary cooling channels (26) of a secondary cooling circuit (160, 170). 5. Kühlvorrichtung (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkanäle (22) und die sekundären Kühlkanäle (26) über Ventilvorrichtungen schaltbar ausgebildet sind. 5. Cooling device (10) according to claim 4, characterized in that the cooling channels (22) and the secondary cooling channels (26) are designed to be switchable via valve devices. 6. Kühlvorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sprühvorrichtung (50) neben einem Einlassspalt (30) angeordnet ist, insbesondere zwischen zwei benachbarten Einlassspalten (30) und sich insbesondere der Wasserkanal (54) und der Einlassspalt (30) entlang der Höhenrichtung (HR) der Kühlvorrichtung (10) erstrecken. 6. Cooling device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the spray device (50) is arranged next to an inlet gap (30), in particular between two adjacent inlet gaps (30) and in particular the water channel (54) and the inlet gap ( 30) along the height direction (HR) of the cooling device (10). 7. Kühlvorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserkanal (54) der Sprühvorrichtung (50) einen Anschluss an einen Wasserspeicher (142) und/oder an einen Abgasabschnitt (140) des Brennstoffzellensystems (100) zum Aufnehmen von Produktwasser aus dem Abgas des Brennstoffzellensystems (100) aufweist. 7. Cooling device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the water channel (54) of the spray device (50) has a connection to a water reservoir (142) and/or to an exhaust gas section (140) of the fuel cell system (100) for receiving of product water from the exhaust gas of the fuel cell system (100). 8. Kühlvorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den wenigstens zwei Radiatorabschnitten (24), insbesondere entlang der Einlassrichtung (ER) am Ende der Radiatorabschnitte (24), eine Auffangrinne (32) angeordnet ist für ein Auffangen von flüssigem Wasser aus der Sprühvorrichtung (50). 8. Cooling device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that between the at least two radiator sections (24), in particular along the inlet direction (ER) at the end of the radiator sections (24), a collecting channel (32) is arranged for collecting of liquid water from the spray device (50). 9. Kühlvorrichtung (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Auffangrinne (32) einen Anschluss an den Wasserkanal (54) der Sprühvorrichtung (50) aufweist für ein UÜberführen von aufgefangenem Wasser in den Wasserkanal (50). 9. Cooling device (10) according to claim 8, characterized in that the collecting channel (32) has a connection to the water channel (54) of the spray device (50) for transferring collected water into the water channel (50). 10. Kühlvorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Einlassabschnitt (40), insbesondere benachbart zu den Sprühventilen (52), eine Schutzwandung (42) angeordnet ist für einen Schutz der Sprühventile (52) und/oder der Radiatorabschnitte (24) gegen mechanische Beschädigung durch Partikel. 10. Cooling device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that a protective wall (42) is arranged in the inlet section (40), in particular adjacent to the spray valves (52), for protecting the spray valves (52) and/or the Radiator sections (24) against mechanical damage from particles. 11. Kühlvorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkanäle (22) der Radiatorabschnitte (24) parallel oder im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen. 11. Cooling device (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the cooling channels (22) of the radiator sections (24) run parallel or substantially parallel to one another. 12. Kühlvorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für eine aktive Förderung der Luftströmung (LS) durch die Radiatorabschnitte (24) eine gemeinsame Lüftervorrichtung (60) vor dem Einlassabschnitt (40), im Einlassabschnitt (40) und/oder nach den Radiatorabschnitten (24) angeordnet ist. 12. Cooling device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that for active promotion of the air flow (LS) through the radiator sections (24), a common fan device (60) in front of the inlet section (40), in the inlet section (40) and / or is arranged after the radiator sections (24). 13. Fahrzeug (200), insbesondere Nutzfahrzeug, mit einem Brennstoffzellensystem (100) für den Antrieb oder eine Unterstützung des Antriebs des Fahrzeugs (200), aufweisend eine Kühlvorrichtung (10) mit den Merkmalen eines der Ansprüche 1 bis 12 zur Kühlung des Brennstoffzellensystems (100). 13. Vehicle (200), in particular a commercial vehicle, with a fuel cell system (100) for driving or supporting the drive of the vehicle (200), having a cooling device (10) with the features of one of claims 1 to 12 for cooling the fuel cell system ( 100). 14. Fahrzeug (200) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung (10) in einem Frontabschnitt (210) des Fahrzeugs (200) angeordnet ist. 14. Vehicle (200) according to claim 13, characterized in that the cooling device (10) is arranged in a front section (210) of the vehicle (200). 15. Verfahren für eine Kühlung eines Brennstoffzellensystems (100) eines Fahrzeugs (200) mit den Merkmalen eines der Ansprüche 13 oder 14, aufweisend die folgenden Schritte: 15. A method for cooling a fuel cell system (100) of a vehicle (200) having the features of one of claims 13 or 14, comprising the following steps: - Fördern eines Kühlmittels (K) in einem Kühlkreislauf (150) zur Aufnahme von Wärme im Brennstoffzellensystem (100), - Promoting a coolant (K) in a cooling circuit (150) for absorbing heat in the fuel cell system (100), - Fördern des erwärmten Kühlmittels (K) in die Kühlkanäle (22) der Radiatorabschnitte (24), - Conveying the heated coolant (K) into the cooling channels (22) of the radiator sections (24), - Durchführen einer Sprühkühlung mittels der Sprühvorrichtung (50) für die Luftströmung (LS) vor dem Durchströmen der Radiatorabschnitte (24). - Carrying out spray cooling by means of the spray device (50) for the air flow (LS) before it flows through the radiator sections (24). Hierzu 5 Blatt Zeichnungen 5 sheets of drawings
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