CN109624657A - 用于运行带有燃料电池组的车辆的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于运行带有燃料电池组(1)的车辆的方法，该燃料电池组关联有第一冷却剂回路(2)，带有与车辆的内部空间相关联的第二冷却剂回路(3)，具有相对于第一冷却剂回路(2)的冷却剂更低的温度的冷却剂容纳在该第二冷却剂回路中。在第一冷却剂回路(2)中的冷却功率需求较高的情形中通过控制器(4)不取决于在第二冷却剂回路(3)中的热需求打开阀(5)以用于释放在第一冷却剂回路(2)和第二冷却剂回路(3)之间的第一连接线路(6)且因此在使用第二连接线路(7)的情况下形成用于第一冷却剂回路(2)和第二冷却剂回路(3)的带有来自第一冷却剂回路(2)和第二冷却剂回路(3)的累加的冷却剂的共同的环形线路。

Description

用于运行带有燃料电池组的车辆的方法
技术领域
本发明涉及一种用于运行带有燃料电池组(Brennstoffzellenaggregat)的车辆的方法，该燃料电池组关联有第一冷却剂回路，带有与车辆的内部空间相关联的第二冷却剂回路，具有相对于第一冷却剂回路的冷却剂更低的温度的冷却剂容纳在该第二冷却剂回路中。
背景技术
燃料电池组在其运行期间产生热，当产热能够导致燃料电池组的温度提高超过用于该燃料电池组的运行的最优的温度区间时，所述热必须以受控的方式引出。为此设置有第一冷却剂回路。如果燃料电池组在车辆中运行，则由燃料电池组产生的热还能够用于对内部空间进行调温。为此在文件DE43 27 261 C1中公开，通过热交换器能够将第一冷却剂回路的热放出到第二冷却剂回路处。
文件DE10 2015 222 978 A1公开了一种车辆，对于该车辆而言在冷却剂回路中布置有蓄热器，直至100升的冷却剂作为蓄热器介质容纳在该蓄热器中。蓄热器一方面用于在燃料电池组启动时更快地将该燃料电池组带到在最优的温度区间中的运行温度上。另一方面还存在如下可能性：当车辆备选地通过电池装置代替燃料电池组运行时，将热从蓄热器通过第二冷却剂回路放出到内部空间处，以为了避免为了供暖需求引起的电池装置太快的放电。
文件DE 11 2007 002 347 T5公开了一种带有空调控制系统的车辆，其中再次设置有第一冷却回路和与车辆的内部空间相关联的第二冷却剂回路。根据该出版物的公开内容区分，通过空调控制系统是期望冷却还是供暖。对于供暖的情况，借助于阀提供如下可能性：第一冷却剂回路的冷却剂提供到第二冷却剂回路上，从而当存在供暖的需求时，能够通过内部空间热交换器将利用第一冷却剂回路的冷却剂运送的热放出到内部空间处。
发明内容
本发明的任务在于，如此进一步发展开头提及的类型的方法，即改进第一冷却剂回路的效率。
该任务在文章开头提及的类型的方法的情形中通过如下方式解决，即在第一冷却剂回路中的冷却功率需求较高的情形中、尤其在对于燃料电池组的功率要求大的情形中通过控制器打开阀以用于释放在第一冷却剂回路和第二冷却剂回路之间的第一连接线路且因此在使用第二连接线路的情况下形成用于第一冷却剂回路和第二冷却剂回路的带有来自第一冷却剂回路和第二冷却剂回路的累加的冷却剂的共同的环形线路。
该方法提供如下优点：在例如由于借助于换低挡引起的强的加速度造成功率要求较大地提高的情形中能够引起与此有关的冷却功率要求，而不必相应地将第一冷却剂回路尺寸设计成更大，因为使用如下的可能性，即在第一冷却剂回路和第二冷却剂回路之间通过打开阀建立流连接且即使当对于内部空间不存在供暖要求时，也给第二冷却剂回路的冷却剂加载热。通过打开阀可供第一冷却剂回路使用的冷却剂的量突然提高，其中来自第二冷却剂回路的冷却剂具有在大小方面大约在周围环境的水平上的更低的温度。
本发明意识到且充分利用，在第一冷却剂回路中的最大的冷却问题通常在外界温度高时出现，在外界温度高时在内部空间中对于第二冷却剂回路不存在供暖需求，但是尽管如此第二冷却剂回路与第一冷却剂回路的连接提供优点，因为能够使用在第二冷却剂回路中的热容量，以为了减轻动态的负荷峰值的热的效果。根据本发明由此通过结合第二冷却剂回路给出用于第一冷却剂回路的冷却增强功能。
在本发明的范围内优选的是，在第一冷却剂回路和第二冷却剂回路之间的传热在放弃热交换器的情况下通过带有作为热载体的累加的冷却剂的热流实现。因此充分使用从第一冷却剂回路到第二冷却剂回路中的热流的传热机理，从而与在由现有技术已知的热交换器的情形下相比存在明显的更小的热惯性且由此以特别的方式对于在功率要求中大的负载突变产生适合性。
在本发明的范围内此外优选的是，在第二冷却剂回路中布置的冷却剂泵通过控制器在阀打开时激活。通过该方法步骤给出另外的优点：第二冷却剂回路的冷的冷却剂能够更快地输送给第一冷却剂回路且因此更有效地预防燃料电池组的过热。
此外已证实为有利的是，冷却剂泵的运输功率通过控制器取决于功率要求调节。一方面由此减少能量消耗且另一方面可供使用的储备没有由于燃料电池组如有可能过强地冷却到最优的温度区间以下而太快地耗尽。
因为根据本发明方法的优点尤其在外界温度高的情形中展现，通常不期望的是，利用累加的冷却剂携带的热放出到车辆的内部空间处。根据本发明这被阻止。相反优选的是，在第一冷却剂回路中的冷却功率需求降低时通过控制器关闭阀以用于建立冷却储备(Kühlungsreserve)且在第二冷却剂回路的冷却剂中存储的热通过使用冷却器和/或热交换器放出到车辆周围环境处。这在内部空间中的车辆的用户的情形中避免舒适损失且同时保证，冷却储备不是能够仅提供一次以用于首次的提高的功率要求，而是始终再生。
在本发明的范围内此外设置成，通过与控制器连接的信号线路将用于功率要求的值作为参数输送给控制器以用于切换阀。与该方法步骤关联有如下的优点：不是通过借助于温度传感器确定的温度提高才提供功率储备，而是例如通过加速踏板的位置的改变能够识别提高的功率要求，以为了因此释放冷却储备。因此有利的是，用于功率要求的值与加速踏板的运动和/或位置相关。
此外有利的是：当冷却储备可供使用时，通过评估在第一冷却剂回路和第二冷却剂回路中的冷却剂的温度借助于控制器提供信号，也就是说当调用更高的功率可无问题地实现时，通知车辆的用户。此外有利的是，使用由控制器提供的针对功率储备的大小的信号以用于限制功率要求，从而每个可供使用的冷却储备能够例如对于在乡村公路上的超车过程或在山路行驶(Passfahrten)的情形中被调用。
附图说明
另外的优点、特征和细节由权利要求、下文对优选的实施方式进行的描述以及借助图纸得出。其中：
图1显示了与燃料电池组相关联的冷却系统的布置。
参考符号列表
1 燃料电池组
2 第一冷却剂回路
3 第二冷却剂回路
4 控制器
5 阀
6 连接线路
7 连接线路
8 冷却剂泵
9 冷却器
10 备选的路径
11 热交换器
12 信号线路。
具体实施方式
在图1中画出燃料电池组1，该燃料电池组关联有第一冷却剂回路2，冷却剂在该第一冷却剂回路中循环，该冷却剂能够输送给冷却器9，以为了将在燃料电池组1的运行期间产生的热放出到周围环境处。当例如在燃料电池组1的运行开始时期望燃料电池组的温度提高直到达到最优的温度区间时，冷却器9能够借助在第一冷却剂回路2中的备选的路径10被绕过。
显示的燃料电池组1设置成用于运行车辆，该车辆具有内部空间，该内部空间必须在需要时可被供暖。因此第一冷却剂回路2与第二冷却剂回路3连接，在该第二冷却剂回路中设置有热交换器11以用于将在第二冷却剂回路3中携带的热放出到内部空间处。第一冷却剂回路2与第二冷却剂回路3的连接通过第一连接线路6进行，在该第一连接线路中定位有阀5，该阀在关闭的状态中造成两个回路分离且在打开的状态中通过使用第二连接线路7提供用于来自第一冷却剂回路2和第二冷却剂回路3的冷却剂的共同的回路。第二冷却剂回路3关联有冷却剂泵8。还存在控制器4，该控制器能够用于切换阀5和/或冷却剂泵8。
利用在带有燃料电池组1的车辆中的冷却和空调系统的如此的结构上的构造可行的是，尤其在对于燃料电池组1的功率要求大的情形中且由此在第一冷却剂回路2中的冷却功率需求较高的情形中通过控制器4打开阀5以用于释放在第一冷却剂回路2和第二冷却剂回路3之间的第一连接线路6且因此在使用第二连接线路7的情况下形成带有来自第一冷却剂回路2和第二冷却剂回路3的累加的冷却剂的共同的环形线路，从而能够使用在第二冷却剂回路3中准备待用的具有更低的温度的冷却剂，以为了提供冷却增强功能，更确切地说与实际上在第二冷却剂回路3中针对内部空间给出的供暖需求无关。
在第一冷却剂回路2和第二冷却剂回路3之间的传热在此在放弃在热方面惯性更大的热交换器的情况下通过带有作为热载体的累加的冷却剂的热流实现，从而在阀5打开时突然提供冷却储备。
在此设置成，在第二冷却剂回路3中布置的冷却剂泵8通过控制器4在阀5打开时激活。在此运输功率能够通过控制器4取决于功率要求调节。在本发明的范围内在上文中示出的互联(Verschaltung)的情况下还存在如下可能性：通过与控制器4连接的信号线路12将用于功率要求的值作为参数输送给控制器4以用于切换阀5，也就是说用于功率要求的值还与加速踏板的运动和/或位置相关。
尤其在外界温度高的情形中，利用累加的冷却剂携带的热不应放出到车辆的内部空间处。为了冷却储备不是仅供使用一次，设置成，在第一冷却剂回路2中的冷却功率需求降低的情形中通过控制器4关闭阀5且在第二冷却剂回路3的冷却剂中存储的热通过使用冷却器和/或热交换器放出到车辆周围环境处。
同样存在如下可能性：当冷却储备可供使用时，通过评估在第一冷却剂回路2和第二冷却剂回路3中的冷却剂的温度借助于控制器4提供信号，或者使用由控制器4提供的针对功率储备的高低的信号以用于限制功率要求。

Claims (10)

1.一种用于运行带有燃料电池组(1)的车辆的方法，该燃料电池组关联有第一冷却剂回路(2)，带有与所述车辆的内部空间相关联的第二冷却剂回路(3)，具有相对于所述第一冷却剂回路(2)的冷却剂更低的温度的冷却剂容纳在该第二冷却剂回路中，其特征在于，在所述第一冷却剂回路(2)中的冷却功率需求较高的情形中通过控制器(4)不取决于在所述第二冷却剂回路(3)中的热需求打开阀(5)以用于释放在所述第一冷却剂回路(2)和所述第二冷却剂回路(3)之间的第一连接线路(6)且因此在使用第二连接线路(7)的情况下形成用于所述第一冷却剂回路(2)和所述第二冷却剂回路(3)的带有来自所述第一冷却剂回路(2)和所述第二冷却剂回路(3)的累加的冷却剂的共同的环形线路。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第一冷却剂回路(2)和所述第二冷却剂回路(3)之间的传热在放弃热交换器的情况下通过带有作为热载体的所述累加的冷却剂的热流进行。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述第二冷却剂回路(3)中布置的冷却剂泵(8)通过所述控制器(4)在所述阀(5)打开时激活。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述冷却剂泵(8)的运输功率通过所述控制器(4)取决于功率要求调节。
5.根据权利要求1到4中任一项所述的方法，其特征在于，利用所述累加的冷却剂携带的热不放出到所述车辆的内部空间处。
6.根据权利要求1到5中任一项所述的方法，其特征在于，在所述第一冷却剂回路(2)中的冷却功率需求减小的情况下通过所述控制器(4)关闭所述阀(5)以用于建立冷却储备，且在所述第二冷却剂回路(3)的冷却剂中存储的热通过使用冷却器和/或热交换器放出到车辆周围环境处。
7.根据权利要求1到6中任一项所述的方法，其特征在于，通过与所述控制器(4)连接的信号线路(12)将用于功率要求的值作为参数输送给所述控制器(4)以用于切换所述阀(5)。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述用于功率要求的值与加速踏板的运动和/或位置相关。
9.根据权利要求1到8中任一项所述的方法，其特征在于，当冷却储备可供使用时，通过评估在所述第一冷却剂回路(2)和所述第二冷却剂回路(3)中的冷却剂的温度借助于所述控制器(4)提供信号。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，使用由所述控制器(4)提供的针对功率储备的大小的所述信号以用于限制所述功率要求。
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