CN117242605A - 燃料电池冷却组件和用于调节燃料电池冷却组件的方法 - Google Patents

Abstract

一种燃料电池冷却组件，其具有至少一个燃料电池，所述燃料电池具有经由其伸展的冷却通道，所述冷却通道构型用于，将来自燃料电池(11)的热流转移给第一冷却回路(10)，所述第一冷却回路能用冷却介质在200℃之内的温度下无损地运行，其中，在第一冷却回路(10)中布置有泵(17)，所述泵构型用于，使冷却介质经由燃料电池(11)和高温冷却器(18)被输送，其中，与高温冷却器(18)并行地，在所述冷却回路(10)中布置有内部空间旁路(9)，所述内部空间旁路能与内部空间热交换器(16)进行流体引导地连接，所述内部空间热交换器(16)构型用于，将来自冷却介质的热流放出给由燃料电池(11)以能量供给的机动车的内部空间。

Description

燃料电池冷却组件和用于调节燃料电池冷却组件的方法

技术领域

本公开涉及一种燃料电池冷却组件，该燃料电池冷却组件由至少一个冷却回路构成。本公开还涉及一种用于调节燃料电池冷却组件的方法。

背景技术

DE102017118424A1公开了一种用于燃料电池车辆的回路系统，其包括：至少一个对第一流体进行导向的、能以热泵运行方式运行的第一回路；能够以到第一回路的热交换连接方式运行的、对第二流体进行导向的、尤其是用于冷却电动车电池的第二回路；和能够以到第二回路的热交换连接方式运行的、对第三流体进行导向的、尤其是用于冷却燃料电池组件的第三回路，其中，回路系统还包括对第四流体进行导向的第四回路，并且在第四回路中布置有用于第四流体的至少一个输送装置、至少一个可供入第四流体的热交换器和/或用于加热燃料电池车辆的至少一个内部空间区域的对流器和热交换器，第四流体可被供入该热交换器用于与第一流体进行热交换，其中，第一流体也可供入该热交换器，该热交换器布置在第一回路的高压区域中。该发明还涉及一种具有这类回路系统的燃料电池车辆。借助这类回路系统改进对燃料电池车辆的车辆内部空间和部件的调温的灵活性和效率。

发明内容

在本公开的一个方面中要说明一种燃料电池冷却组件以及一种用于调节燃料电池冷却组件的方法，所述方法更动态地对设定值改变作出反应。

这通过独立权利要求实现。从属权利要求形成本公开的有利的扩展方案。从属权利要求能够以在技术上有意义的方式相互组合。说明、尤其是与附图相关联的说明附加地描绘本公开的特征并且对其进行详细说明。

据此，设置一种燃料电池冷却组件，其具有至少一个燃料电池，所述至少一个燃料电池具有经由其伸展的冷却通道，所述冷却通道构型用于，将热流从燃料电池转移给第一冷却回路，

·其中，第一冷却回路能够用冷却介质在200℃之内的温度下无损地运行，其中，在第一冷却回路中布置有泵，所述泵构型用于使冷却介质经由燃料电池和高温冷却器被输送，

·其中，与高温冷却器并行地，在冷却回路中布置有内部空间旁路，所述内部空间旁路能够与内部空间热交换器进行流体引导地连接，所述内部空间热交换器构型用于，将热流从冷却介质放出给由燃料电池供给能量的机动车的内部空间。

不但经由燃料电池中的冷却通道而且又经由内部空间热交换器引导一种且同一种冷却剂，由此来使热传递加速，因为可传递的热功率相对于脱耦的燃料电池冷却组件提高。

在第一冷却介质中至少不发生在结构上引起的相位转变。在非常热的位置上局部地发生逐点的蒸发和立即的液化并不是结构上决定的相位转变。在第一冷却回路中的压力仅仅通过加热所述冷却介质来产生。可能存在的、必要时可调节的输送泵仅仅输送冷却水。

燃料电池在结构上决定的温度范围内具有其最高的有效系数。在启动时，应尽可能快速地达到该温度范围并且在运行时应尽可能精确地维持该温度范围。燃料电池冷却组件构型用于，准确地保持80℃至85℃、尤其是80℃至82℃、特别优选80℃至81℃的设定温度范围。在此，要么在用于冷却介质的入口处要么在用于冷却介质的出口处测量燃料电池的温度。

此外，在一种构型中，在冷却回路中布置有混合阀，所述混合阀构型用于，被操纵为使得冷却剂增多地穿流高温冷却器或者增多地穿流包围高温冷却器的旁路。

混合阀能够构型为具有促动器和位置识别装置的滑阀。这允许，对混合阀进行调节的控制装置根据滑阀的位置符合需求地引导体积流。在当前构型中，能够由此精确地调设1℃的温度范围。混合阀实现第一冷却回路的接通，使得流体要么在内部空间旁路中向内部空间放出热量，要么使得冷却剂穿流高温冷却器，以便能够在那里放出较大的热功率。如果在内部空间中的温度太高，则不再应将内部空间热交换器中的热量放出给内部空间。此外，在这种情况下，主要应通过高温冷却器向机动车的环境放热。

在一种构型中设置，泵是可调节的并且因而可对冷却剂的体积流进行配量，以符合需求地提高或者减少热流，以便由此调设去向燃料电池和来自燃料电池的热流。

通过泵的可调节性使得对泵进行调节的控制单元能符合需求地提高或者减小压力或者体积流。这种功能对先前所说明的、由混合阀对体积流的可调节性进行补充，由此能够实现受控系统(Regelstrecke)的稳健性。

此外，在一种构型中设置，加热器布置在与旁路并行地伸展的内部空间旁路中，所述加热器构型用于，将热流输送给在第一冷却回路中的冷却介质。

加热器用于快速向第一冷却回路散发热量，以便燃料电池和内部空间热交换器具有足够的热量来加热燃料电池或者机动车的内部空间。

在一种构型中设置，第一冷却剂回路的侧向线路与内部空间热交换器并行地分岔，所述侧向线路使冷却剂回路与电池热交换器进行流体引导地连接，所述电池热交换器构型用于与电池交换热流。

因此，通过该侧向线路该能够使用来自第一冷却剂回路的冷却剂，以加热电池。为此，所述冷却剂流过热交换器，该热交换器直接贴靠在电池上、布置在电池中、布置在所述电池周围或者以其他方式与电池耦合，使得来自第一冷却剂回路中的冷却剂的热量能够放出给电池，以加热所述电池。

在一种构型中设置，在电池热交换器中的热流能够与独立于第一冷却回路的电池冷却回路交换，所述电池冷却回路能够在比第一冷却回路更低的温度下、尤其是在100℃以下的温度下运行。

因此，独立的冷却回路或者电池冷却回路涉及下述回路(即低温回路)：所述回路由结构决定地在明显较低的温度下运行。在其他情况下，电池在正常运行时不会被冷却，而是会被加热。

独立的冷却回路或者电池冷却回路能够附加地通过下述方式被冷却：所述冷却回路能够与制冷剂回路的蒸发器进行热传递地连接。因此，在一种构型中设置，电池冷却回路能够与制冷剂回路的蒸发器进行热传递地连接。

蒸发器可以涉及用于机动车的常规的空调设备的蒸发器。

在一种构型中，设置一种低温回路，在所述低温回路中，热交换器与电气部件进行热传递地耦合，其中，低温回路该能够通过至少一个入口和阀与电池冷却回路进行流体引导地耦合。因此，该热交换器能够涉及下述热交换器，所述热交换器与继电器、功率电阻器和晶体管进行热传递地连接。此外，热交换器能够与电线圈和电容进行热传递地连接，以便将热量从这些电气部件导出。电气部件能够涉及用于控制在这里所说明的燃料电池组件(包括燃料电池冷却组件)的控制单元的部件。此外，电气部件能够包括用于机动车的至少一个驱动马达。此外，低温回路的线路能够由马达引导，所述马达驱动压缩机以新鲜空气供给燃料电池。由此能够确保，通过在低温回路中将热从电气部件导出而能够附加地加热电池冷却回路。此外能够根据需要对功率电子器件进行冷却。由相位转换支持的冷却能够通过将空调设备的蒸发器加入到以上所说明的方式中来进行。

此外，公开一种用于调节燃料电池中的运行温度的方法，该方法具有以下的步骤：

i.检测在燃料电池上的温度，

ii.将温度与燃料电池的设定温度范围进行比较，和

iii.将热流导入第一冷却回路中，所述第一冷却回路具有冷却通道，所述冷却通道构型用于，当温度位于设定温度范围以上时，将热流从燃料电池转移给在第一冷却回路中的冷却剂，

iv.当温度位于设定温度范围以下时，在高温冷却器中将第一冷却回路中的冷却剂的热流排放给环境。

在此，要么在用于冷却介质的入口处要么在用于冷却介质的出口处测量燃料电池的温度。设定温度范围也能够下降到唯一的温度值上。对于燃料电池而言，设定温度范围可以位于80℃和81℃之间。在第一冷却回路中，冷却剂不与穿流燃料电池中的冷却通道的流体脱耦。仅仅需要三个热交换器，即在燃料电池中的热交换器、作为加热器(大多是电加热器)的热交换器以及下述热交换器，所述热交换器能够将热量从冷却剂放出到车辆的内部空间中。用于冷却燃料电池的回路与用于内部空间加热装置的回路的脱耦也总是会意味着可传递的热量的损失。脱耦指的是分隔开成两个回路，所述两个回路以两种不混合的流体运行。此外，这样的脱耦意味着从一种冷却剂到另外的冷却剂的热传递在时间上延迟。根据本公开，由于也被用于加热内部空间的相同的冷却回路通过所述燃料电池伸展，能够由此提高调节的反应速度。因此，燃料电池能够更快速地达到其运行温度。自然地，在内部空间热交换器中排放热量的步骤也能够在明显更大的高温冷却器上进行。

此外，在根据本公开的燃料电池冷却组件中存在着下述可行性：在机动车中的其他机组上吸收或者放出热量，如以下所说明地。

在该方法的一种构型中，设置以下的步骤：

i.当燃料电池上的温度位于设定温度范围以下时，提高在第一冷却回路中穿流旁路的体积流，尤其通过调整混合阀来提高，

ii.当燃料电池上的温度位于设定温度范围以上时，提高在第一冷却回路中穿流高温冷却器的冷却剂的体积流，尤其通过调整混合阀来提高，和

iii.如果在执行步骤ii之后温度在一时段之后不下降，则通过提高可调节的泵处的体积流来提高经由燃料电池输送的冷却剂的体积流。

电池涉及一种用于供给机动车的驱动马达的电池，所述电池具有数千瓦时、优选明显超过十千瓦时的电容量。这类电池在所期望的运行温度以下的低温时具有降低的有效系数和降低的最大功率输出和功率接收，因此，有利的是，缩短用于加热电池的持续时间。根据本公开，这由此进行：电池的热交换器能够由快速地进行加热的第一冷却剂回路来加热。当电池的运行温度在第一冷却回路中的冷却剂的温度以下时，为了将热流通过可耦合在第一冷却回路上的热交换器导出给电池，在第一冷却回路中相应的三通阀能布置在电池热交换器上游，以使第一冷却剂穿过电池热交换器被引导。

在一种构型中，所述方法此外具有以下的步骤：

i.检测电池的温度，

ii.当电池的运行温度在第一冷却回路中的冷却剂的温度以下时，通过可耦合在第一冷却回路上的热交换器将热流导出给电池。

对在功率电子器件中的温度的检测能够例如通过传感器进行。热流的导出在热交换器中通过其靠近功率电子器件的电气部件的邻接布置进行。通过所述方法在燃料电池冷却装置的控制单元中的实现，能够在燃料电池或者机动车运行时附加地冷却功率电子器件。同时，能够将在功率电子器件中非期望的热量有效地使用在通过回路耦合的其他的部件(例如电池)上，以提高到运行温度上。然而，通常如果电池由于较长的停车时间而仍然是冷的，那么功率电子器件也还是冷的。因此，功率电子器件的冷却的集成的优点主要在于，在运行时在行驶状态下冷却功率电子器件，在所述行驶状态下，电池本身已经足够暖或者本身散发热量。在这种状况下，通过冷却空调设备的蒸发器上的电池冷却回路实现将电池冷却回路保持在100℃以下的温度，优选地保持明显在其之下(例如在大约50℃)。

一种实施方式涉及一种计算机程序产品，所述计算机程序产品具有存储在计算机可读的数据载体上的程序代码介质，使得，当在计算机上、尤其是在控制系统的控制电子器件中实施该计算机程序产品时，执行以上所说明的方法。控制系统能够如以上所说明地构造和扩展。

一种实施方式涉及一种具有编码的指令的计算机程序，所述编码的指令用于，当在计算机上、尤其是在燃料电池的控制电子器件上实施该计算机程序时，执行以上所说明的方法。控制系统能够如以上所说明地实施和扩展。计算机程序尤其能够存储在以上所说明的计算机程序产品上。计算机程序尤其能够构型为已编译的或者还未编译的数据序列，所述数据序列优选地基于更高级的、尤其是基于对象的计算机语言。

一种实施方式涉及一种具有计算机可读的指令的信号序列，所述计算机可读的指令用于，当该信号序列由计算机、尤其由用于燃料电池的控制单元处理时，执行以上所说明的方法。控制系统能够如以上所说明地实施和扩展。尤其能够借助于以上所说明的计算机程序和/或借助以上所说明的计算机程序产品来产生所述信号序列。信号序列能够作为电脉冲和/或电磁波和/或光脉冲无线地或者有线地被提供。

用于实现本公开的意义下的方法步骤的器件能够在硬件技术和/或软件上构造，尤其具有一个优选与存储器和/或总线系统数据或信号连接的、尤其是数字的处理单元、尤其控制单元，其具有微处理器(CPU)和/或一个或者多个程序或者程序模块。CPU能够构造用于，处理被实现为程序的指令、检测来自数据总线的输入信号和/或将输出信号向数据总线发出。程序能够存储在存储系统上。所述存储系统能够具有一个或多个、尤其不同的存储介质，尤其是光学的、磁的固体和/或其他的非易失性介质。该程序能够如下实现：其体现或者能够实施在这里所说明的方法，使得CPU能够实施这样的方法的步骤。在一种实施方案中，该方法的一个或者多个步骤、尤其是所有步骤能够完全地或者部分地自动化地执行。

附图说明

在这里所说明的附图仅用于直观说明目的并且不应以任何方式限制本公开的范围。其示出了：

图1：根据本公开的第一实施例的冷却回路组件；

图2：根据本公开的第二实施例的冷却回路组件；

图3：根据本公开的第三实施例的冷却回路组件；

图4：根据本公开的第四实施例的冷却回路组件；和

图5：用于调节燃料电池中的运行温度的方法的步骤。

具体实施方式

以下的描述本质上仅是说明性的。为了清楚起见，在附图中使用相同的附图标记来标记类似的元件。要确定的是，在一个方法以内的一些步骤能够以不同的顺序实施，而不改变本公开的原理。

根据图1至图4的燃料电池冷却组件具有大量的燃料电池，在所述燃料电池中，仅一个被简化地作为燃料电池用附图标记11标示。为了本公开的目的，足够的是，示例性地说明仅一个燃料电池11。燃料电池冷却组件具有未详细地示出的阳极侧12和未详细地示出的阴极侧13。燃料电池冷却组件具有在运行温度下更有利的有效系数。同样未示出的冷却通道在燃料电池11中伸展。

根据线条和箭头示意性地示出冷却剂的可能的流。除非在文中另有说明，相交的线条通常意味着，相应的冷却剂线路或者冷却回路相互分隔开。

图1示出根据本公开的第一实施例的冷却回路组件。

燃料电池11能够可选地通过第一冷却回路10加热或者冷却。当燃料电池11从冷却回路10接收热流时，所述燃料电池被加热。当燃料电池11将热流释放给冷却回路10时，所述燃料电池被冷却。

燃料电池冷却组件通过燃料箱14被供给以燃料、尤其是氢气。

冷却回路组件具有经由燃料电池11伸展的第一冷却回路10。该第一冷却回路通过冷却通道构型用于，将热量从燃料电池11传递给冷却回路10中流动的冷却介质或者反之亦然。

输送泵17、加热器15和内部空间热交换器16布置在所述第一冷却回路10中。输送泵17使冷却剂经由第一冷却回路10被输送。

此外，第一冷却回路10具有高温冷却器18，在所述高温冷却器上能够将热流释放给环境。为此，第一冷却回路10能够通过混合阀19运动，使得在第一冷却回路10中的冷却介质穿过高温冷却器18运行。优选地，混合阀19涉及3通阀。第一冷却回路10能够作为高温冷却回路运行，以直至最高200℃、优选大约120℃、特别优选80℃至85℃的温度运行。第一冷却回路10基本上是无压的，这意味着，第一冷却回路10仅通过输送泵17达到下述压力水平，该压力水平足以使得冷却剂循环。如在热泵中这样有意的相位转变不会发生，大多数时候无意地逐点地并且在立即液化的情况下发生。

混合阀19实现第一冷却回路10的接通，使得流体要么主要穿流旁路8要么主要穿流高温冷却器18，以便在那里能够放出较大的热功率Q18。在旁路8中不发生实质性的热传递。内部空间旁路9总是被穿流。在该内部空间旁路中，通过在加热器15上加热或者通过在内部空间热交换器16上散发热量能够朝向两个方向影响冷却介质的温度。此外，在这种情况下，应主要由高温冷却器18向机动车的环境散热。

此外，在第一冷却回路10中的冷却剂流过增压空气冷却器21。增压空气冷却器21冷却被供入燃料电池11的阴极侧的、被压缩的空气。在加热燃料电池时，能够使用来自增压空气冷却器21的热流Q21，以使第一冷却回路达到运行温度或者设定温度范围上。

图2示出一种燃料电池冷却组件，其具有至少一个燃料电池11，所述至少一个燃料电池具有经由其伸展的冷却通道，所述冷却通道构型用于，将热流Q11从燃料电池11传递给第一冷却回路10。第一冷却回路10能够用冷却介质在200℃的温度下无损坏地运行，在其他方面，关于图1所述的内容适用。泵17布置在第一冷却回路10中，所述泵构型用于，使冷却介质经由燃料电池11和高温冷却器18被输送。与高温冷却器18并行地，旁路8和内部空间旁路9布置在冷却回路10中。内部空间旁路9与内部空间热交换器16进行流体引导地连接。内部空间热交换器16构型用于，将热流Q16从冷却介质传送给被燃料电池11以能量供给的、未示出的机动车的内部空间。如在第一实施例中，混合阀19布置在冷却回路10中，所述冷却回路构型用于，被接通为使得冷却剂有选择地穿流高温冷却器18或者内部空间旁路9。加热器15布置在内部空间旁路9中，该加热器15构型用于，将热流Q15输送到内部空间旁路9中和因而到第一冷却回路10中的冷却介质上。通过使用加热器15能够将燃料电池11更快地带到设定温度范围内。

第一冷却剂回路10的侧向线路30与内部空间热交换器16并行地分岔，所述侧向线路使冷却剂回路10与电池热交换器41进行流体引导地连接，所述电池热交换器构型用于，与电池42交换热流Q41。

电池冷却回路40可借助于热交换器41向第一冷却回路10热传递地耦合。电池冷却回路40能够在比第一冷却回路更低的温度下运行、尤其是在明显低于100℃的温度下运行。

图3示出一种燃料电池冷却组件，其具有至少一个燃料电池11，所述燃料电池具有经由其伸展的冷却通道，该冷却通道构型用于，将热流Q11从燃料电池11转移给第一冷却回路10。第一冷却回路10能够用冷却介质在200℃的温度下无损地运行，在其他情况下，关于图1所述的内容适用。在第一冷却回路10中布置有泵17，所述泵构型用于，使冷却介质经由燃料电池11和高温冷却器18被输送。与高温冷却器18并行地，在冷却回路10中布置有旁路8和内部空间旁路9。内部空间旁路与内部空间热交换器16进行流体引导地连接。内部空间热交换器16构型用于，将热流Q16从冷却介质放出给被燃料电池11以能量供给的机动车辆的内部空间。如在第一和第二实施例中，混合阀19布置在冷却回路10中，所述冷却回路构型用于，被接通为使得冷却剂有选择地穿流高温冷却器18或者旁路8。加热器15布置在内部空间旁路9中，所述加热器15构型用于，将热流Q15输送给在内部空间旁路9中和因而在第一冷却回路10中的冷却介质。

与在图3中所示出的第三实施例相应地，电池冷却回路40可借助于热交换器41热传递地耦合到第一冷却回路10上。电池冷却回路40能够在比第一冷却回路更低的温度下运行，尤其是在明显低于100℃的温度下运行。此外，未示出的热泵的蒸发器43进行热传递地被加入到电池冷却回路40中。由此，热流Q43能够附加地放出给热泵的未示出的回路。

此外，图3的燃料电池冷却组件具有低温回路50，在所述低温回路中，冷却介质穿流热交换器58，59，所述热交换器58，59与电气部件51，52进行热传递地耦合。在此，低温回路50可通过至少一个入口55和阀54与电池冷却回路40进行流体引导地耦合。热交换器58或者59中一个涉及下述热交换器，所述热交换器布置在机动车的车轮罩或者挡泥板上。

图4示出一种燃料电池冷却组件，该燃料电池冷却组件具有至少一个燃料电池11，所述燃料电池具有经由其伸展的冷却通道，所述冷却通道构型用于，将热流Q11从燃料电池11转移给第一冷却回路10。第一冷却回路10能够用冷却介质在200℃的温度下无损地运行，在其他情况下，关于图1所述的内容适用。在第一冷却回路10中布置有泵17，所述泵构型用于，使冷却介质经由燃料电池11和高温冷却器18被输送。与高温冷却器18并行地，在冷却回路10中布置有内部空间旁路9，所述内部空间旁路能够与内部空间热交换器16进行流体引导地连接。内部空间热交换器16构型用于，将热流Q16从冷却介质放出给被燃料电池11以能量供给的机动车的内部空间。

如在三个第一实施例中这样，混合阀19布置在冷却回路10中，所述冷却回路构型用于，被接通为使得冷却剂有选择地穿流高温冷却器18(如果冷却介质太热)或者旁路8(如果冷却介质还太冷)。加热器15布置在内部空间旁路9中，所述加热器15构型用于，将热流Q15输送给在内部空间旁路9中和因而在第一冷却回路10中的冷却介质。

与内部空间热交换器16并行地，如在第一和第二实施例(见图1和图2)中这样，第一冷却剂回路10的侧向线路30被分岔，所述侧向线路使冷却剂回路10与电池热交换器41进行流体引导地连接，所述电池热交换器构型用于，与电池42交换热流Q41。但是，到电池热交换器41的分岔在加热器15下游在阀31处进行，由此在冷却剂经过电池热交换器41之前，所述冷却剂不但流过燃料电池11而且流过加热器15。因而，冷却介质能够接收来自加热器15的热流Q15并且在后来将其放出给电池热交换器41。电池冷却回路40能够在比第一冷却回路更低的温度下、尤其是在明显低于100℃的温度下运行。此外，未示出的热泵的蒸发器43进行热传递地被加入到电池冷却回路40中。由此，热流Q43能够附加地放出给热泵的未示出的回路。由于在热泵中进行的相位转变，热交换器中能够发生比在相同尺寸的、没有相位转变的热交换器中更高的热流。

与图4相应的燃料电池冷却组件也具有低温回路50，在所述低温回路中，冷却介质穿流热交换器，所述热交换器与电气部件51，52进行热传递地耦合。在此，低温回路50能够通过至少一个入口55和阀54与电池冷却回路40进行流体引导地耦合。通过输送泵59确保在低温回路50中的冷却剂的体积流。

关于在以下所说明的方法中所使用的部件，参考图1至2。图5示出用于调节在燃料电池中的工作温度的方法的步骤序列，其具有以下步骤：

501：检测在燃料电池上的温度，

502：将所述温度与燃料电池的设定温度范围进行比较，和

503：将热流导入第一冷却回路中，所述第一冷却回路具有冷却通道，所述冷却通道构型用于，在当温度位于设定温度范围以上时，将热流从燃料电池转移给在第一冷却回路中的冷却剂，和

504：当温度位于设定温度范围以下时，在高温冷却器中将热流从第一冷却回路中的冷却剂排放给环境。

所述方法能够在用于根据图1至4的燃料电池组件中的的控制单元中实现。该方法能够通过提高在第一冷却回路中穿流旁路的体积流、尤其是在当燃料电池上的温度位于设定温度范围以下时调整混合阀来精细化。反之，当燃料电池上的温度位于设定温度范围以上时，能够进行在第一冷却回路中穿流高温冷却器的冷却剂的体积流的提高，尤其是通过调整混合阀来进行。此外，能够通过这样的方式支持性地提高经由燃料电池输送的冷却剂的体积流：提高泵17的输送功率。

此外，在一种构型中能够设置，当电池的运行温度在第一冷却回路中的冷却剂的温度以下时，通过可耦合到第一冷却回路上的热交换器实现到电池或者电池热交换器上的热流。

虽然在先前的说明书以及附图说明中已经说明了至少一个实施例，但要承认，存在大量的变型。此外要承认，该实施例或者这些实施例仅是示例并且它们不用于以任何方式限制保护范围、可应用性或者准确的构型。更确切地说，说明书以及附图说明为本领域技术人员提供一种用于实现至少一种实施方式的有用的指导，在此，要清楚的是，能够在所说明的特征的形式和功能上进行不同的改变，而不离开权利要求和其等价物的保护范围。

附图标记列表

9内部空间旁路

10冷却回路

11燃料电池

13阴极侧

14燃料箱

15加热器

16内部空间热交换器

17输送泵

18高温冷却器

19阀

20冷却回路

21增压空气冷却器

30侧向线路

31阀

40电池冷却回路

41电池热交换器

42电池

43蒸发器

50低温冷却回路

51部件

52部件

54阀

55入口

58热交换器

59热交换器

Q11热流

Q15热流

Q26热流

Q18热流

Q21热流

V10体积流

501步骤

502步骤

503步骤

504步骤

601步骤

602步骤

603步骤

604步骤

605步骤

606步骤

701步骤

702步骤

Claims (15)

1.一种燃料电池冷却组件，其具有至少一个燃料电池(11)，所述燃料电池具有经由该燃料电池伸展的冷却通道，所述冷却通道构型为用于，将来自所述燃料电池(11)的热流(Q11)转移给第一冷却回路(10)，

·其中，所述第一冷却回路(10)能借助冷却介质在200℃的温度内无损地运行，其中，在所述第一冷却回路(10)中布置有泵(17)，所述泵构型为用于使冷却介质经由所述燃料电池(11)和高温冷却器(18)被输送，

·其中，与所述高温冷却器(18)并行地，在所述冷却回路(10)中布置有内部空间旁路(9)，所述内部空间旁路能与内部空间热交换器(16)进行流体引导地连接，所述内部空间热交换器(16)构型为用于将来自所述冷却介质的热流(Q16)放出给由所述燃料电池(11)以能量供给的机动车的内部空间。

2.根据权利要求1所述的燃料电池冷却组件，其中，在所述冷却回路(10)中布置有混合阀(19)，所述混合阀构型用于，被操纵使得冷却剂增多地穿流所述高温冷却器(18)或者增多地穿流绕开所述高温冷却器(18)的旁路(8)。

3.根据权利要求1和/或2所述的燃料电池装置，其中，所述泵(17)是能调节的并且因而能对所述冷却剂的体积流(V10)进行配量，以符合需要地提高或者减少热流(Q11，Q15，Q16，Q18)，由此调设去向所述燃料电池(11)和来自所述燃料电池(11)的热流(Q11)。

4.根据权利要求1，2和/或3中任一项所述的燃料电池冷却组件，其中，在与所述旁路(8)并行地伸展的内部空间旁路(9)中还布置有加热器(15)，所述加热器(15)构型为用于将热流(Q15)输送给在所述第一冷却回路(10)中的所述冷却介质。

5.根据权利要求1至4中的一项或者多项所述的燃料电池冷却组件，其中，所述第一冷却剂回路(10)的侧向线路(30)与所述内部空间热交换器(16)并行地分岔，所述侧向线路使所述冷却剂回路(10)与电池热交换器(41)进行流体引导地连接，所述电池热交换器构型为用于，与电池(42)交换热流(Q41)。

6.根据权利要求5所述的燃料电池冷却组件，其中，在所述电池热交换器(41)中能与独立于所述第一冷却回路(10)的电池冷却回路(40)交换所述热流(Q41)，所述电池冷却回路能在比所述第一冷却回路更低的温度下、尤其是在100℃以下的温度下运行。

7.根据权利要求6所述的燃料电池冷却组件，其中，所述电池冷却回路(40)能与制冷剂回路的蒸发器(43)进行热传递地连接。

8.根据权利要求1至7中的一项或者多项所述的燃料电池冷却组件，其具有低温回路(50)，在所述低温回路中，热交换器与电气部件(51，52)进行热传递地耦合，其中，所述低温回路(50)能通过至少一个入口(55)和阀(54)与所述电池冷却回路(40)进行流体引导地耦合。

9.一种用于调节在燃料电池中的运行温度的方法，其具有以下的步骤：

i.检测在燃料电池(11)上的温度(T11)，

ii.将所述温度(T11)与所述燃料电池(11)的设定温度范围进行比较，并且

iii.将热流(Q15)导入第一冷却回路(10)中，所述第一冷却回路具有冷却通道，所述冷却通道构型为用于，当所述温度(T11)位于所述设定温度范围以上时，将热流(Q11)从所述燃料电池(11)转移给在第一冷却回路(10)中的冷却剂，

iv.当所述温度(T11)位于所述设定温度范围以下时，在高温冷却器(18)中将热流(Q18)从所述第一冷却回路(10)中的冷却剂排放给环境。

10.根据权利要求9所述的方法，其具有以下步骤：

iv.当所述燃料电池(11)上的温度(T11)位于所述设定温度范围以下时，提高在所述第一冷却回路(10)中穿流所述旁路(8)的体积流，尤其是通过调整混合阀(19)来提高，

v.当所述燃料电池(11)上的温度(T11)位于所述设定温度范围以上时，提高在所述第一冷却回路(10)中穿流所述高温冷却器(18)的冷却剂的体积流，尤其是通过调整混合阀(19)来提高，并且

vi.如果在执行步骤ii之后所述温度(T11)在一时段之后没有下降，则通过提高在能调节的泵(17)上的体积流(Q10)来提高穿过所述燃料电池(11)输送的冷却剂的体积流(Q10)。

11.根据权利要求9至10中任一项所述的方法，其具有以下的步骤：

i.检测电池(42)的温度(T42)，

ii.当所述电池(42)的运行温度位于在所述第一冷却回路中的冷却剂的温度以下时，通过能耦合到所述第一冷却回路(10)上的热交换器(41)将热流(Q41)排放给电池(42)。

12.一种控制单元，所述控制单元与根据权利要求1至8中任一项所述的燃料电池冷却组件的部件进行信号传输地连接，以控制所述燃料电池冷却组件，并且，所述控制单元借助于根据权利要求9至11中任一项所述的方法构型为用于控制所述燃料电池冷却组件。

13.一种计算机程序产品，其具有程序代码介质，所述程序代码介质存储在计算机可读的数据载体上，使得当在计算机上、尤其是在用于根据权利要求1至8中任一项所述的燃料电池冷却组件的根据权利要求(12)所述的控制单元上实施所述计算机程序产品时，执行根据权利要求9至11中任一项所述的方法。

14.一种计算机程序，其具有编码的指令，所述编码的指令用于，当在计算机上、尤其是在用于根据权利要求1至8中任一项所述的燃料电池冷却组件的根据权利要求(12)所述的控制单元中的计算机上实施所述计算机程序时，执行根据权利要求9至11中任一项所述的方法。

15.一种具有计算机可读的指令的信号序列，所述计算机可读的指令用于，在当所述信号序列由计算机处理，尤其是由用于根据权利要求1至8中任一项所述的燃料电池冷却组件的根据权利要求(12)所述控制单元处理时，执行根据权利要求中任一项所述的方法。