CN104067429A - 燃料电池系统的冷却剂回路的功能模块及其制造方法和用于燃料电池系统的冷却剂回路的容器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种尤其设计用于车辆的燃料电池系统的冷却剂回路的功能模块(1)。具有离子交换材料的容器(3)和用于冷却剂的泵装置(2)这样彼此流体地耦连，使得泵装置(2)的冷却剂入口和冷却剂出口与容器(3)的冷却剂出口和冷却剂入口连接。在此，容器(3)至少局部地在外周侧包围泵装置(2)的、至少一个具有泵装置(2)的输送单元的区域。此外，本发明涉及一种用于制造这种功能模块(1)的方法和用于冷却剂回路的容器(3)。

Description

燃料电池系统的冷却剂回路的功能模块及其制造方法和用于燃料电池系统的冷却剂回路的容器

技术领域

本发明涉及一种尤其设计用于车辆的燃料电池系统的冷却剂回路的功能模块。该功能模块包括容器和用于冷却剂的泵装置，该容器具有离子交换材料。该泵装置的冷却剂入口和冷却剂出口与容器的冷却剂出口和冷却剂入口流体耦连。此外,本发明涉及一种用于制造用于燃料电池系统的冷却剂回路的这种功能模块的方法以及涉及一种用于冷却剂回路的容器。

背景技术

燃料电池系统的冷却剂应该尤其关于导电能力、也就是关于在冷却剂中溶解的离子尽可能地纯。这首先是必要的，因为用于移动应用、也就是例如用于车辆的燃料电池系统设计用于产生高电压，从而必须就冷却剂相对于车身的绝缘电阻而言确保燃料电池系统的冷却剂回路的冷却剂的低导电能力。

为了确保冷却剂的纯度，将具有离子交换材料的容器集成到燃料电池系统的冷却剂回路中。此外，可以将过滤材料集成到冷却回路中，该过滤材料拦截颗粒，也就是污物、分离物以及残留物并且如此使颗粒尤其是远离导出燃料电池堆的热量的、窄的冷却剂通道，以便防止其堵塞。

文献DE102009023863A1描述了一种集成的冷却剂泵模块，其中泵壳体与去离子过滤器的壳体一件式地构成。过滤器的冷却剂入口在冷却剂泵的运行中由泵的高压侧接收冷却剂。冷却剂随后流过过滤元件，并且去离子过滤器的冷却剂出口与冷却剂泵的低压侧流体耦连。

发明内容

本发明的任务在于，创造一种开篇所述类型的功能模块以及用于制造这样的功能模块的方法，该功能模块具有扩展的功能。

该任务通过具有权利要求1的特征的功能模块、通过具有权利要求10的特征的方法以及通过具有权利要求11的特征的容器解决。本发明的具有有利改进方案的有利的设计方案在从属权利要求中给出。

在按照本发明的功能模块中，具有离子交换材料的容器至少局部地在外周侧包围泵装置的、至少一个具有泵装置输送单元的区域。所基于的认识在于，泵装置的输送单元在泵运行中放热。现在，如果具有离子交换材料的容器在外周侧包围输送单元，那么可以特别好地确保泵装置的冷却，其方法是通过流过离子交换材料的冷却剂将热量导出。泵装置的输送单元在冷天气的情况下同样可以有助于将热量为了加热目的传递到冷却剂。该功能模块具有如此一个扩展的功能。

此外通过容器的构型(该构型与至少泵装置的输送单元的形状匹配)可以确保，仅仅采用具有离子交换材料的、设计用于冷却剂回路的并且与该冷却剂回路匹配的容器。如此就确保了冷却剂按规定的清洁以及高的功能安全性。

容器和泵装置的输送单元(或者泵装置总体上)可以分别具有相同的几何形状，例如环形、圆柱形、盘形或诸如此类形状，以及容器并且至少输送单元的横截面可以具有矩形、方形、圆形或诸如此类的形状。通过这样的相互匹配的互补的构型可以确保，仅仅适合的容器才可以围绕输送单元或围绕环绕泵装置的空间。

因为在泵装置的冷却剂入口与泵装置的冷却剂出口之间存在特别高的压差，所以通过将具有离子交换材料的容器并行连接到泵装置的冷却剂入口和冷却剂出口可以确保特别均匀的流量或者特别好地流过全部离子交换材料。泵装置和容器的冷却剂入口和冷却剂出口的彼此流体耦连还用于，提供特别大的压力来用于流过离子交换材料。

尤其可以设置容器与泵装置的形锁合连接和/或力锁合连接。那么容器可特别简单地、快速地并且在没有另外的夹具或支架的情况下装配并且自身在行驶运行中典型的振动(颤动)中，容器安全地在泵装置上固定。在此，可以采用弹簧、螺纹、杠杆、夹子或类似物，并且容器可以在凹槽、轨道或诸如此类中引导地固定在泵装置上。

尤其可以引导地、插接地和/或螺纹连接地和/或可卡锁地在泵装置上固定该容器。在此，所期望的安装位置的到达对于操作人员是可感知的、可听到的和/或可通过端部止挡件通知操作人员。为到达预定的安装位置，容器需要按规定旋转例如一整转的四分之一或一半。

在本发明的一个有利的设计方案中，容器和泵装置的至少输送单元轴向平行地布置，其中，输送单元至少在其纵向延伸方向的一部分上布置在通过容器形成的容纳腔中。由此可以确保从输送单元到冷却剂的特别好的热传递，该冷却剂在冷却剂回路运行中流过该容器。如果容器和输送单元或者容器和泵装置同轴地布置，则这是尤其适用的。

此外有利的是，容器包括具有离子交换材料的螺旋线，该螺旋线至少绕泵装置的输送单元在外周侧上环绕地构成。由此可以确保绕泵装置的输送单元的冷却剂流特别长的路程，该路程有利于从输送单元到冷却剂的尤其大规模的热传递。

已经证实为进一步有利的是，容器至少局部地与燃料电池系统的至少一个与泵装置不同的、并且在运行中释放热量的构件贴靠。随后可以不仅从泵装置而且从该另外的构件很好地通过由冷却剂流过的容器将热量导出。该构件可以是例如燃料电池系统的压缩机、涡轮增压器、阳极模块、阴极模块和/或功率电子装置。

在本发明的另一有利的设计方案中，容器基本上槽形地构成，其中泵装置的、具有泵装置的输送单元的区域在外周侧上以及在端面由容器包围。由此确保了在输送单元与容器之间的特别大面积的接触，该接触在冷却剂回路的运行中导致特别好的冷却。此外，如此实现了功能模块的特别紧凑的结构形式。

功能模块可以包括盖元件，借助该盖元件容器可相对于周边环境得到隔离，其中在盖元件与容器之间设有弹性元件，借助所述弹性元件容器的冷却剂入口和/或冷却剂出口可以与泵装置的冷却剂出口和/或冷却剂入口贴靠。因此，一方面实现了容器与泵装置密封的流体耦连，并且另一方面保护容器特别好地免受周边环境影响。

此外有利的是，容器的冷却剂入口和/或冷却剂出口具有分隔层，该分隔层通过与泵装置的冷却剂出口和/或冷却剂入口的流体耦连可借助操作元件破坏。因此，在容器与泵装置耦连之前通过分隔层防止离子交换材料的污染，并且仅在容器与泵装置流体耦连时实现冷却剂朝离子交换材料的路径通行性。避免湿气进入到离子交换材料中尤其防止了离子交换材料的老化并且如此实现了在冷却剂回路中应用容器之前特别长的储存时间。类似地适用于湿气从离子交换材料流出，该流出可以导致离子交换材料大幅的脱水并且由此导致老化。

分隔层或隔膜也可以根据保护罩的类型包围整个容器并且如此隔离离子交换材料、尤其是离子交换树脂，以防止如湿气和污物的外部影响。然而，也可以为了防止离子交换材料的不期望的老化在容器中设置真空。也可以设置塞子和/或可移除或可撕开的隔膜或诸如此类来代替分隔层。如果未设置在容器安装到功能模块时用于破坏分隔层的操作元件，则还可以备选地通过操作人员来实现分隔层的破军，例如通过剥除或撕开。

为了分隔层尤其简单地并且针对性地释放用于冷却剂的至少一个通道，可以尤其设置分隔层的穿孔和/或薄弱处。这样的穿孔可以例如星形地构成，或者如果活门的边缘构成为分隔层的薄弱处，分隔层的部分区域可以按照活门的类型摆动。

为了破坏分隔层，可以将例如构成为锥形件或杆或诸如此类的操作元件尤其布置在泵装置的侧面上，从而在容器与泵装置的流体耦连时自动实现分隔层的破坏。

此外优选地设置压力施加元件，该压力施加元件将压力施加到位于在容器中的离子交换材料上。因此可以持久地确保离子交换材料的最优的功能。压力施加元件可以按照弹簧的类型构成，其防止在由离子交换材料占据的容积中构成空腔。由此可以实现离子交换材料的均匀的流通并且防止形成通过离子交换材料的优选的流动通道。这改善了冷却剂回路中的离子交换材料的效果。

弹簧可以例如压到设置在容器内的可移动的活塞上。然而，也可以将过滤材料用于离子交换材料的挤压，例如通过过滤材料膨胀的方式，所述过滤材料例如可以构成为玻璃纤维无纺布、隔膜、塑料织物、金属织物或例如由硼硅酸盐玻璃制成的玻璃料。通过过滤材料将离子交换材料如此在压力下保持在容器中。此外，通过过滤材料防止冷却剂回路的构件的污染。

此外有利的是，容器具有至少一个操作元件，借助该操作元件可以操纵构成用于关闭泵装置的冷却剂入口和/或冷却剂出口的关闭元件。也就是说如果冷却剂入口和/或冷却剂出口具有关闭元件，那么一旦容器不与泵装置连接，那么冷却剂入口和/或冷却剂出口是关闭的。通过这样的自动的关闭机制确保了，在更换容器时，关闭元件已经直接在泵装置的脱耦之后关闭所属的入口或出口。那么没有污物可以进入到冷却剂中。关闭简单地通过容器的拆卸引起，并且在容器与泵装置的耦连中操作元件用于将关闭元件移动到打开位置。关闭元件也用于，使得没有松散的离子交换材料作为散料或者以小袋或者诸如此类包装的离子交换材料的形式能够被引入到冷却剂回路中。仅仅容器的安装引起关闭元件的打开，其方法是操作元件移动关闭元件。

可以采用锁销或滑阀、止回阀、可运动的封盖、转动盘或诸如此类作为关闭元件。此外,可以为了移动关闭元件而设置杆或销、锥形件、偏心件、楔形件、球或半球或凸轮作为操作元件。由此可以实现关闭元件的特别是过程安全的操作。

附加或备选于借助操作元件机械地操作关闭元件,可以在装配容器时操作开关，其中然后为了借助关闭元件关闭，借助促动器操作开关。例如，电机械的开关，如微接触开关或磁开关可以打开或闭合电气触头。在此,触头的打开和闭合可以引起冷却剂入口和/或冷却剂出口的释放或闭锁。这样的电气触头可以构成为例如指形触点。

电气触头的打开和闭合可以附加或备选地用于，影响或中断到冷却剂回路的功能单元的电气能量流。这可以直接或通过控制装置实现。在此,受控的冷却剂回路的功能单元可以影响冷却剂流，所述功能单元例如是电气的泵或电气的调节阀。由此可以确保，一旦容器与泵装置脱耦，不再继续输送冷却剂。

附加或备选地可以设置非接触式的可控的开关，例如磁式的无源开关，和/或非接触式的开关可以包括芯片，该芯片如在RFID系统(无线射频识别)中应用的那样。这种类型的非接触式的开关或RFID芯片可以用于，取决于容器与泵装置是否耦连或拆卸释放或关闭冷却剂入口和/或冷却剂出口。

然而也可以规定，通过这种类型的非接触式的可控的开关附加地确保，只有规定的容器可以与泵装置耦连,并且否则中断冷却剂回路的运行。这尤其通过RFID芯片的使用来实现。此外,如果发现一个不可识别的容器操纵或安装到该功能模块中也可以产生信号，该信号例如在车辆的组合仪器中激活警告消息和/或禁止燃料电池系统的起动。此外,该信号也可以生成用于诊断目的的故障代码，例如在故障查找或短时测试时。

通过可以由机械开关或非接触式的可控的开关所生成的信号也可以确定容器与泵装置耦连的时刻和/或容器的运行持续时间并且在控制装置中存储相应的数据值。如此可以推断离子交换材料的状态，特别是其效果。

按照本发明的另一方面，可以根据冷却剂在容器中的存在来确定将容器按规定安装到功能模块中。也就是说，假如容器不与冷却剂接触并且由此是干燥的，那么离子交换材料并且可能过滤材料也是未使用的。通过离子交换材料并且必要时过滤材料的消耗或使用，也就是说与冷却剂接触，实现了这些材料状态的变化。冷却剂在容器中的存在可以在此借助测量装置进行确定，例如通过感应式测量过程，其中布置在泵装置的区域上或中的线圈根据在容器中是否存在冷却剂产生分别不同的磁场。

判断离子交换材料的状态并由此判断离子交换材料的使用持续时间的另一种可能在于，将容器的壁构成为部分地或完全地透明，从而可以从外面看见冷却剂和离子交换材料。如此可以通过视觉方式实现功能检查和诊断。

在容器中的离子交换材料在耗尽的不饱和的状态下也可以是无颜色或有颜色的,并且在饱和也就是使用的状态下可以具有其它的、尤其以肉眼可看到的着色。如果设置灵活的维护间隔和/或如果在燃料电池系统的冷却剂回路上维修工作的范围中客服人员检查容器，那么离子交换材料的这样的饱和显示首先是有利的。

离子交换材料可以完全或部分填充容器。离子交换材料可以固定在容器的壁的内侧上，例如在袋中，或者可以不可拆卸地例如化合地嵌入到容器的壁材料中。此外，例如可以将离子交换材料粘到容器的壁上。如果离子交换材料不固定地与容器连接，则实现了离子交换材料的简单的更换。

为了实现离子交换材料的简单和快速更换，可以将离子交换材料例如布置在一个独立的容器中，例如布置在滤芯或筒中。该容器又可以安置在设计用于离子交换材料的并且必要时设计用于过滤材料的容器中。然后可能的是，拆卸不仅包含离子交换材料而且必要时包含过滤材料的容器，并且在清洁的工作空间、尤其在清洁空间条件下更新具有耗尽的饱和的离子交换材料的独立的滤芯或筒或诸如此类。但是也可能的是，在容器仍安装在功能模块中的情况下直接更换独立的滤芯或筒。

优选地在容器上和/或在泵装置上设置例如隔膜和/或止回阀形式的、自密封的接口，以便防止冷却剂在安装或拆卸容器时流出。如此，可以确保简单、快速以及干净地装配新的容器，如这对于维护工作，例如在维护和/或维修的范围中是有利的。如果该容器防污物地包装、运输和供货，并且如果仅仅短时地打开冷却剂回路，以便安装容器，那么对此是有利的。

通过在容器和/或泵装置的冷却剂入口和冷却剂出口上应用自密封的接口可以减小连接软管的长度。这正面地影响包装和构件重量。如果冷却剂回路应该在用于车辆的燃料电池系统中应用，那么这样减小的重量和紧凑的包装是尤其有利的。

在安装位置，容器可以关于水平线竖直或倾斜地定向，或者可以设置容器与水平线基本上平行的定向。此外有利的是，冷却剂由下向上流过离子交换材料，也就是与重力相反。由此可以确保特别均匀的流通。

关于材料可以对与功能模块的与冷却剂接触的构件应用例如塑料、橡胶、不锈钢、纤维强化的塑料、尤其是玻璃纤维强化的塑料或诸如此类，这些材料与常规的去离子冷却剂兼容。这也适用于关闭元件和用于移动关闭元件的操作元件，以及适用于可能的关闭容器的冷却剂入口和/或冷却剂出口的分隔层，例如薄膜(例如密封薄膜或封闭薄膜)或隔膜。

在按照本发明的、用于制造用于燃料电池系统的冷却剂回路的功能模块的方法中，容器的冷却剂入口和冷却剂出口与用于冷却剂的泵装置的冷却剂出口和冷却剂入口流体耦连，该容器具有离子交换材料。在此，所述容器至少局部地在外周侧包围泵装置的、至少一个具有泵装置的输送单元的区域。如此制造的功能模块具有扩展的功能，因为通过包含离子交换材料的容器可以在冷却剂回路的运行中特别好地将热量从泵装置的输送单元导出。

在按照本发明的，尤其设计用于车辆的燃料电池系统的冷却剂回路的容器中，该容器具有离子交换材料、冷却剂入口以及冷却剂出口。该容器与冷却剂回路的泵装置可流体耦连。在此，容器这样构成，使得该容器至少局部地在外周侧包围泵装置的、至少一个具有泵装置的输送单元的区域。这样构成的容器可以良好导热地装配在泵装置上，从而可以特别好地确保泵装置的必要时附加的冷却，其方法是通过流过离子交换材料的冷却剂将热量导出。同样可以在冷天气下泵装置的输送单元有助于出于加热目的将热量传递到冷却剂。

对于本发明相应的方面所述的优选实施形式和优点也适用于本发明其它的方面，并且反之亦然。此外，对于按照本发明的功能模块所述的优点和优选实施形式也适用于按照本发明的、用于制造功能模块的方法。

以上在描述中所述的特征和特征组合以及以下在附图描述中所述的和/或在附图中单独示出的特征和特征组合不仅仅可以在分别给出的组合中而且可以在其它组合中或独自地应用，而不会脱离本发明的范围。

附图说明

本发明的其它优点、特征和细节由权利要求、下文对优选实施形式的描述以及根据附图得出，其中相同或功能相同的元件设有相同的附图标记。其中：

图1在示意的透视图中示出了用于燃料电池系统的冷却剂回路的功能模块，该燃料电池系统包括冷却剂泵和包含离子交换材料的容器，其中，该容器在外周侧上在冷却剂泵的整个长度上包围冷却剂泵；

图2在示意透视图中示出了另一这样的功能模块，其中该容器仅仅在冷却剂泵的长度的一部分上在外周侧上包围冷却剂泵；

图3示出了按照图1或2的功能模块的端面视图；

图4示出了功能模块，该功能模块具有在外周侧上并且同轴地包围冷却剂泵的容器，其中，该容器六角形地构成；

图5示出了功能模块，该功能模块具有在外周侧上并且同轴地包围冷却剂泵的容器，其中，该容器基本上矩形地构成；

图6示出了功能模块，该功能模块具有在外周侧上并且同轴地包围冷却剂泵的容器，其中，该容器八角形地构成；

图7示出了功能模块的截面图，其中示出了冷却剂流过冷却剂泵和容器；

图8示出了在将容器装配到冷却剂泵上之前的功能模块，该功能模块具有槽形构成的容器，该容器在外周侧上包围冷却剂泵的输送单元；

图9示出了在装配状态下的、按照图8的功能模块；

图10示出了在将槽形的容器装配到冷却剂泵上之前的功能模块，其中通过隔膜关闭容器的冷却剂入口和冷却剂出口，该隔膜在装配时通过布置在冷却剂泵的侧面上的杆刺穿；

图11示出了操作元件的其它可能的形式，借助操作元件可以刺穿按照图10的隔膜；

图12示出了在冷却剂泵上固定容器的第一种可能方式；

图13示出了在冷却剂泵上固定容器的第二种可能方式；

图14示出了具有容器的功能模块，该容器的形状与通过冷却剂泵形成的容纳部的形状相匹配；

图15示出了按照图14的功能模块，其中附加地在将容器装配到冷却剂泵上时操作至少一个开关；

图16示出了借助锁销释放通到冷却剂泵中的冷却剂管路，该锁销通过布置在容器上的销钉得以移动；以及

图17示出了通过将容器装配到冷却剂泵上打开滑阀的另一种可能方式，通过该滑阀来关闭通到冷却剂泵中的冷却剂管路。

具体实施方式

在图1中示意性示出的用于车辆的燃料电池系统的冷却剂回路的功能模块1，其包括冷却剂泵2和容器3，离子交换材料4布置在该容器中(参照图7)。附加地可以在容器3中布置过滤材料5(参照图7)，该过滤材料用于截住例如离子交换材料4的、能够与冷却剂一起输送的颗粒。

在图1中示出的功能模块1的变型中，容器3在冷却剂泵2的整个轴向长度上完全包围冷却剂泵2。在此，冷却剂泵2和容器3同轴地布置。

在图2中示出的功能模块1的变型中，容器3同样在外周侧上包围冷却剂泵2，然而没有在冷却剂泵2的整个长度上而是仅仅在其部分区域上包围冷却剂泵2。然而，在该设计方案中，容器3也覆盖冷却剂泵2的端侧的端部。

图3尤其好地示出了冷却剂泵2和包围冷却剂泵2的容器3的同轴布置。

容器3的内轮廓与冷却剂泵2的外轮廓相匹配，而容器3的外轮廓可以具有不同的形状并且例如是六角形的(参照图4)，基本上矩形的或方形的(参照图5)，或者可以存在容器3的外轮廓的八角形的构型(参照图6)。

图7示出了经过冷却剂泵2的冷却剂流，在该冷却剂泵上在外周侧上设置容器3，容器3具有离子交换材料4和可选择的过滤材料5。冷却剂泵2的输送单元6从低压侧的冷却剂入口7朝冷却剂泵2的高压侧的冷却剂出口8输送冷却剂。输送单元6可以包括叶片或诸如此类，借助它们可以使冷却剂沿流动箭头11的方向移动(未示出)。

容器3的冷却剂入口9连接到冷却剂泵2的冷却剂出口8上，而容器3的冷却剂出口10连接到冷却剂泵2的冷却剂入口7上。流动箭头11给出了一方面流过冷却剂泵2而另一方面流过容器3的冷却剂的方向。容器3因此与冷却剂泵2的冷却剂入口7和冷却剂出口8平行地连接到后者。

由此，利用了冷却剂泵2的冷却剂出口8与冷却剂入口7之间的特别高的压差，以便移动冷却剂的子流穿过过滤材料5和离子交换材料4。这有助于过滤材料5并且尤其是离子交换材料4的特别均匀的流通。尽管如此，不是所有冷却剂流，而是仅仅冷却剂的子流被泵送通过带来大的压力损耗的离子交换材料4。

通过容器3在外周侧上至少局部包围至少输送单元6地布置在冷却剂泵2上，可以经由容器3导出由输送单元6释放的热量。容器3并且尤其是流过离子交换材料4和(可选择的)过滤材料5的冷却剂导致在冷却剂回路运行中冷却剂泵2的输送单元6的特别好的冷却。

在图8中示出的功能模块1中，容器3基本上槽形地构成，并且该容器在装配到冷却剂泵2上的状态下在外周侧上并且在输送单元6的端侧12包围冷却剂泵2的输送单元6。

首先，在装配中将容器3根据通过图8中的运动箭头13给出的方向插套到输送单元6上，从而使容器3的冷却剂入口和冷却剂出口与冷却剂泵2的冷却剂入口7和冷却剂出口8耦连。在此，密封环14用于容器3与冷却剂泵2的处于密封的流体耦连。

随后，将盖15螺纹连接到冷却剂泵2的壳体的壁16上，如在图8中通过另一运动箭头17所示的那样。在此，壁16又在外周侧上包围容器3。在盖15与容器3之间设置有压力施加元件，例如以弹簧18或具有压缩的气体的缓冲垫的形式。在容器3装配到冷却剂泵2上的状态下(参见图9)，该弹簧18用于将冷却剂泵2和容器3的彼此相应的冷却剂入口和冷却剂出口相对彼此压紧。

在图9中，当盖15螺纹连接到冷却剂泵2的壳体的壁16上并且冷却剂泵2与容器2流体耦连时，流动箭头11示出了通过离子交换材料4的冷却剂流。

在图10中示出的功能模块1的变型中，未设置如在图9中的实施形式中那样的单独的盖，而是容器3的壳体的外壁19具有螺纹20。在装配中，基本上槽形的容器3首先按照在图10中的运动箭头13推到冷却剂泵2的输送单元6上。随后，借助螺纹20将容器与冷却剂泵2的壳体螺纹连接。该螺纹连接运动在图10中通过另一运动箭头17示出。

在功能模块1的该设计方案中，离子交换材料4布置在容器3这侧上，而过滤材料5布置在冷却剂泵2这侧上。此外，容器3的冷却剂入口和冷却剂出口通过隔膜21关闭，只要容器3未与冷却剂泵2流体耦连。仅当在冷却剂泵2上安装容器3时，那么杆22或相同的操作元件刺穿隔膜21，并且在冷却剂泵2与容器3之间建立液压耦连。

此外在该设计方案中，在容器3中布置例如弹簧23或充气垫的形式的压力施加元件，其施加压力到在容器3中按活塞的类型可移动的壁24上。这用于在离子交换材料4中不产生空腔，该空腔否则有利于形成经过离子交换材料4的优选的流动通道。

此外，在容器3上布置销钉25形式的操作元件，该销钉可以附加地设置按钥匙齿的形式的机械编码件26。在这样的情况下，机械编码件26确保了，仅有设计用于装配到冷却剂泵2上的容器3才可以在实际上得到装配。在将容器3装配到冷却剂泵2时，销钉25可以操作例如锁销、滑阀、活门或止回阀形式的关闭元件，并且因此使得冷却剂可以从冷却剂泵2流入到容器3中。

图11示出了例如以针27、锥形件28、偏心件29、楔形件30、球或半球31或凸起部32形式的另一操作元件，它们可以类似于在图10中示出的杆22那样实现隔膜21的刺穿。

然而，按照图11的操作元件也可以类似于在图10中示出的销钉25那样引起对关闭元件的操作，用于释放布置在冷却剂泵2的侧面上的冷却剂管路，该关闭元件例如为滑阀、锁销、活门或止回阀。

图12示出了借助滚花螺钉33在冷却剂泵2上固定容器3的可能方式，其中通过相应的运动箭头34、35示出了在冷却剂泵2上固定容器3以及拉紧滚花螺钉33的螺钉头。当容器3在冷却剂回路的运行中固定在冷却剂泵2上时，流动箭头11示出了在容器3中离子交换材料4的流通。

在按照图13的功能模块1的变型中，借助偏心件36将容器3固定在冷却剂泵2上。而且在此通过相应的运动箭头34、35示出容器3在冷却剂泵2上的安装以及偏心件36的拉紧。

在图14示意性示出的功能模块1的变型中，容器3的外壁具有例如锥形的突出部37，该突出部引入到相应的凹槽38中，该凹槽构成在冷却剂泵2的壳体的外壁中。

而且在此，容器3的冷却剂入口9和容器3的冷却剂出口10(它们与冷却剂泵2的冷却剂入口和冷却剂出口耦连)通过隔膜21或诸如此类密封地关闭容器3的分隔层封闭，直至与冷却剂泵2建立流体耦连。在此，该容器不仅包含离子交换材料4而且包含过滤材料5。流动箭头11示出了冷却剂通过过滤材料5和离子交换材料4的路径，而运动箭头39示出了在将容器3装配到冷却剂泵2上时的方向。

在功能模块1的在图15中示出的实施形式中，突出部37构成为半球形，并且还通过将突出部37引入到凹槽38中闭合电气的接触开关40。接触开关40的闭合可以引起打开关闭元件，如锁销、滑阀、止回阀、可运动的封盖、转动盘或诸如此类，它们关闭连接到冷却剂泵2的冷却剂管路。

然而，接触开关40的操作也可以引起，(例如电驱动的)冷却剂泵2仅仅当闭合接触开关40时被供以电能；而当由冷却剂泵2拆卸容器3时中断电能供应。冷却剂泵2的该控制也可以间接地例如通过控制装置实现。接触开关40可以例如构成为微接触开关或磁开关。

附加地或备选地，可以设置非接触式的开关41，该非接触式的开关引起上述功能的执行。作为非接触式的开关41可以例如设有磁开关、例如磁式的无源开关(MAPPS)或RFID系统的芯片。这样的芯片也可以用于容器3的识别容器并且如此附加地确保了，仅将适合的、设计用于连接到冷却剂泵2的容器3安装在冷却剂回路中。

在按照图16的功能模块1中，包含离子交换材料4和过滤材料5的容器3沿着通过运动箭头42给出的装配方向的装配使得布置在容器3上的销钉43向左边推动锁销44(仅仅部分地示出)。锁销44的该运动用于释放通到冷却剂泵2中的冷却剂管路45。随后，冷却剂可以如在图16中通过流动箭头11所示的那样流入到冷却剂泵2中并且从冷却剂泵到达容器3。在该设计方案中，销钉43布置在容器3中的冷却剂入口的区域中。

与之相对地，在图17所示出的功能模块1的变型中，一个构成为用于移动滑阀46的操作元件47与到容器3中的冷却剂入口9间隔地布置。然而在此，滑阀46借助操作元件47的操作引起了冷却剂管路45被释放，并且冷却剂(如通过流动箭头11所示的那样)可以流入到冷却剂泵2中和容器3中。而且在此，通过运动箭头42示出容器3的装配方向。

如果容器3与冷却剂泵2脱耦，那么锁销44和滑阀46可以尤其通过复位弹簧移动到关闭冷却剂管路45的初始位置。

附图标记清单

1 功能模块

2 冷却剂泵

3 容器

4 离子交换材料

5 过滤材料

6 输送单元

7 冷却剂入口

8 冷却剂出口

9 冷却器入口

10 冷却剂出口

11 流动箭头

12 端面

14 运动箭头

15 盖

16 壁

17 运动箭头

18 弹簧

19 壁

20 螺纹

21 隔膜

22 杆

23 弹簧

24 壁

25 销钉

26 编码件

27 针

28 锥形件

29 偏心件

30 楔形件

31 半球

32 凸轮

33 滚花螺钉

34 运动箭头

35 运动箭头

36 偏心件

37 突起

38 凹槽

39 运动箭头

40 接触开关

41 开关

42 运动箭头

43 销钉

44 锁销

45 冷却剂管路

46 滑阀

47 操作元件

Claims (11)

1.一种用于尤其设计用于车辆的燃料电池系统的冷却剂回路的功能模块，包括：容器(3)，所述容器具有离子交换材料(4)；用于冷却剂的泵装置(2)，其中，所述泵装置(2)的冷却剂入口(7)和冷却剂出口(8)与所述容器(3)的冷却剂出口(10)和冷却剂入口(9)流体耦连，其特征在于，所述容器(3)至少局部地在外周侧包围所述泵装置(2)的、至少一个具有泵装置(2)的输送单元(6)的区域。

2.根据权利要求1所述的功能模块，其特征在于，所述容器(3)与泵装置(2)的至少输送单元(6)轴向平行地、尤其是同轴地布置，其中，所述输送单元(6)至少在其纵向延伸方向的一部分上布置在通过容器(3)形成的容纳腔中。

3.根据权利要求1或2所述的功能模块，其特征在于，所述容器(3)包括具有离子交换材料(4)的螺旋线，所述螺旋线至少绕所述泵装置(2)的输送单元(6)在外周侧上环绕地构成。

4.根据权利要求1至3之一所述的功能模块，其特征在于，所述容器(3)至少局部地与所述燃料电池系统的至少一个与泵装置(2)不同的、并且在运行中释放热量的构件贴靠。

5.根据权利要求1至4之一所述的功能模块，其特征在于，所述容器(3)基本上槽形地构成，其中，泵装置(6)的、具有泵装置(2)输送单元(6)的所述区域在外周侧上以及在端侧(12)由容器(3)包围。

6.根据权利要求1至5之一所述的功能模块，其特征在于盖元件(15)，所述容器(3)能够借助所述盖元件相对于周边环境得到隔离，其中，在盖元件(15)与容器(3)之间设置有弹性元件(18)，借助于该弹性元件能使容器(3)的冷却剂入口和/或冷却剂出口与泵装置(2)的冷却剂出口(8)和/或冷却剂入口(7)贴靠。

7.根据权利要求1至6之一所述的功能模块，其特征在于，所述容器(3)的冷却剂入口(9)和/或冷却剂出口(10)具有分隔层(21)，所述分隔层通过与泵装置(2)的冷却剂出口(8)和/或冷却剂入口(7)的流体耦连能借助尤其布置在泵装置(2)这侧上的操作元件(22)破坏。

8.根据权利要求1至7之一所述的功能模块，其特征在于压力施加元件(23)，所述压力施加元件将压力施加到位于容器(3)中的离子交换材料(4)上。

9.根据权利要求1至8之一所述的功能模块，其特征在于，所述容器(3)具有至少一个操作元件，该操作元件尤其构成为杆或销(25)或锥形件(28)或偏心件(29)或楔形件(30)或球(31)或凸起部(32)，借助所述操作元件能操作被设计用于关闭泵装置(2)的冷却剂入口(7)和/或冷却剂出口(8)的关闭元件(44、46)。

10.一种用于制造尤其设计用于车辆的燃料电池系统的冷却剂回路的功能模块(1)的方法，其中，容器(3)的冷却剂入口(9)和冷却剂出口(10)与用于冷却剂的泵装置(2)的冷却剂出口(8)和冷却剂入口(7)流体耦连，所述容器具有离子交换材料(4)，其特征在于，在此，所述泵装置(2)的、至少一个具有泵装置(2)输送单元(6)的区域至少局部地在外周侧由所述容器(3)包围。

11.一种用于尤其设计用于车辆的燃料电池系统的冷却剂回路的容器(3)，其中，所述容器(2)具有离子交换材料(4)、冷却剂入口(9)以及冷却剂出口(10)，其中，所述容器(1)能与冷却剂回路的泵装置(2)流体耦连，其特征在于，所述容器(3)被设计成，使得所述容器至少局部地在外周侧包围泵装置(2)的、至少一个具有泵装置(2)输送单元(6)的区域。