DE10105088A1 - Wärmemanagement für mit Brennstoffzellen betriebene Fahrzeuge - Google Patents

Wärmemanagement für mit Brennstoffzellen betriebene Fahrzeuge

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DE10105088A1
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Abstract

Wärmemanagement eines mit Brennstoffzelle betriebenen elektrischen Fahrzeugs mit zumindest einem Hochtemperaturwärmeübertragungskreis und einem Niedertemperaturwärmeübertragungskreis, von denen jeder dasselbe dielektrische Wärmeübertragungsmedium wie der andere verwendet. Die Kreise stehen in Strömungsverbindung miteinander, so daß unter gesteuerten Bedingungen zur Erwärmung der Brennstoffzelle, wenn sie zu kalt ist, zum Kühlen eines Brennstoffprozessors, wenn er zu heiß ist, oder zur sonstigen Erfüllung von Wärmeanforderungen des Fahrzeugs heißes Wärmeübertragungsmedium von dem Hochtemperaturkreis in den Niedertemperaturkreis und kühleres Wärmeübertragungsmedium von dem Niedertemperaturkreis in den Hochtemperaturkreis strömen kann.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Erfindung betrifft mit Brennstoffzellen betriebene elektrische Fahr­ zeuge und insbesondere ein Wärmemanagement derartiger Fahrzeuge.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Kraftfahrzeugindustrie untersucht die kommerzielle Durchführbarkeit des Antriebs von Elektrofahrzeugen mit Brennstoffzellen, die mit Wasser­ stoff und Sauerstoff als Brennstoff beliefert werden, und insbesondere mit sogenannten PEM-Brennstoffzellen (auch bekannt als SPE- Brennstoffzellen). PEM-Brennstoffzellen sind in der Technik gut bekannt und umfassen einen Membran-Elektroden-Aufbau, der ein dünner proto­ nendurchlässiger Festpolymermembranelektrolyt (beispielsweise perflu­ orierte Sulfonsäure) ist, der auf einer seiner Seiten eine Wasserstoffelek­ trode (d. h. Anode) und eine Sauerstoffelektrode (d. h. Kathode) auf der ge­ genüberliegenden Seite aufweist. Der Wasserstoff wird vorzugsweise da­ durch bereitgestellt, daß flüssige Kohlenwasserstoffe (beispielsweise Methanol, Benzin, etc.) katalytisch in H2 und CO2 in einem Reaktor, der als ein "Brennstoffprozessor" bekannt ist, zersetzt werden. Brennstoffpro­ zessoren können verschiedene Formen annehmen, umfassen aber allge­ mein einen Dampfreformerabschnitt, in dem der Kohlenwasserstoff und Dampf endotherm reagieren, um ein Reformat zu bilden, das H2, CO2 und einen gewissen Anteil CO umfaßt. Die Wärme für diese Reaktion wird von entweder (1) einem externen Brenner, der einen Brennstoff verbrennt, um einen erwärmten Abgasstrom zu erzeugen, der den Reformer erwärmt, oder (2) einem Teiloxidationsreaktor (POx-Reaktor) oberstromig des Dampfreformers geliefert, der die Kohlenwasserstoffdampfeingänge zu dem Dampfreformer vorerwärmt. Der Brennstoffprozessor umfaßt auch einen CO-Reinigungsabschnitt, der den CO-Gehalt des Reformates auf ein aus­ reichend niedriges Niveau verringert, das den Anodenkatalysator der Brennstoffzelle nicht vergiftet. Der Reinigungsabschnitt des Brennstoffpro­ zessors umfaßt typischerweise: (1) einen Wasser-Gas-Shiftreaktor, der das CO in dem Reformat exotherm mit Wasser reagiert, um mehr H2 zu bilden; und (2) einen Reaktor für selektive Oxidation (PrOx-Reaktor), der das CO in dem Reformat mit Sauerstoff aus der Luft selektiv exotherm reagiert. Die CO-Reinigung verringert den CO-Gehalt typischerweise unterhalb et­ wa 50 PPM, was die Brennstoffzelle tolerieren kann. Dieses im wesentli­ chen CO-freie wird dann an die Brennstoffzelle geführt, wo es elektroche­ misch und exotherm mit Sauerstoff (aus Luft) reagiert, um Elektrizität zum Antrieb des oder der Antriebsmotoren des Fahrzeugs zu erzeugen. Der/die Antriebsmotoren und die Leistungselektronik in der Steuerung, die den/die Motoren steuert, sind beide exotherme Vorrichtungen, da sie während des Gebrauchs Wärme erzeugen und gekühlt werden müssen.
Das Wärmemanagement in mit Brennstoffzellen betriebenen Fahrzeugen stellt eine Herausforderung dar. Eine Anzahl der Fahrzeugkomponenten sind exotherme Vorrichtungen, da sie während des Gebrauchs Wärme er­ zeugen und eine Kühlung erfordern. Andere Fahrzeugkomponenten sind endotherme Vorrichtungen, da sie zum Betrieb Wärme erfordern. Bei­ spielsweise umfaßt das Brennstoffzellensystem typischerweise eine Anzahl endothermer und exothermer Vorrichtungen, wie beispielsweise einen Luftkompressor (exotherm), Wasserrückgewinnungskondensatoren (exotherm) und Verdampfer (endotherm) zum Verdampfen von Wasser und/oder Brennstoff zum Gebrauch in dem System, wie auch eine Viel­ zahl anderer Vorrichtungen, die entweder Wärme erfordern (endotherm) oder erzeugen (exotherm). Ferner noch erfordert das Fahrzeug zum Insas­ senkomfort ein Heiz-, Ventilations- und Kühluntersystem (HVAC). Über­ dies bestehen erhebliche Unterschiede zwischen den Betriebstemperatu­ ren der Fahrzeugkomponenten. In dieser Hinsicht wird beispielsweise die Brennstoffzelle, der Antriebsmotor und die Leistungselektronik typischer­ weise bei relativ niedrigen Betriebstemperaturen im Bereich von etwa 50°C bis etwa 100°C gehalten, während der Brennstoffprozessor und die Ver­ dampfer für Brennstoff und H2O bei relativ hohen Betriebstemperaturen im Bereich von etwa 200°C bis etwa 300°C gehalten werden.
Bisher ist es Praxis gewesen, verschiedene getrennte Wärmeübertra­ gungskreise vorzusehen, nämlich einen für das Brennstoffzellensystem, einen für die Antriebsmotoren und Leistungselektronik und einen für das HVAC-System. Jedes System besaß seine eigene Komponentenausstat­ tung (beispielsweise Rohrleitungen, Pumpen und Ventile), war von ande­ ren Systemen vollständig isoliert und verwendete ein Wärmeübertra­ gungsmedium, das an dieses angepaßt und von den Wärmeübertra­ gungsmedien, die in den anderen Systemen verwendet wurden, verschie­ den war. Eine derartige Komponentenausstattung trug zum Gewicht und den Kosten des Fahrzeugs bei.
Die vorliegende Erfindung ist auf ein effizientes und kostengünstiges Wärmemanagementsystem mit niedrigem Gewicht für ein mit Brennstoff­ zelle betriebenes Fahrzeug gerichtet, wobei das System überall dasselbe Wärmeübertragungsmedium verwendet und die Anzahl von Komponenten minimiert, die erforderlich sind, um die durch das Fahrzeug erzeugte Wärme zu steuern.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein mit Brennstoffzelle betriebenes Fahrzeug, das ein Brennstoffzellensystem zur Erzeugung von Elektrizität aus Wasserstoff und Sauerstoff, einen Antriebsmotor, der durch die Elek­ trizität angeregt wird, um das Fahrzeug anzutreiben, eine Leistungselek­ tronik, die den Antriebsmotor steuert, einen Wärmetauscher, der die Um­ gebung des Fahrzeuginsassenraumes steuert und einen Radiator aufweist, der durch das Fahrzeug erzeugte überschüssige Wärme an die Umgebung austrägt. Die Erfindung betrifft ein derartiges Fahrzeug mit: (1) einem Hochtemperaturwärmeübertragungskreis, der einen wärmeerzeugenden Brennstoffprozessor, der einen flüssigen Kohlenwasserstoff in Wasserstoff zur Belieferung einer PEM-Brennstoffzelle umwandelt, zumindest eine en­ dotherme Vorrichtung, die Wärme von dem Hochtemperaturkreis heraus­ zieht, und eine erste Pumpe umfaßt, die ein dielektrisches flüssiges Wär­ meübertragungsmedium durch den Hochtemperaturkreis zirkuliert; (2) einem Niedertemperaturwärmeübertragungskreis, der die Brennstoffzelle, den Antriebsmotor, die Leistungselektronik, den Radiator und eine zweite Pumpe umfaßt, die dasselbe dielektrische Wärmeübertragungsmedium, das in dem Hochtemperaturkreis verwendet wird, durch den Niedertempe­ raturkreis zirkuliert; (3) einem steuerbaren ersten Ventil, das die Hoch- und Niedertemperaturkreise in Verbindung bringt und dazu ausgebildet ist, daß es im offenen Zustand eine erste Menge an Medium von einem der Kreise (d. h. dem Geberkreis) in den anderen der Kreise (d. h. dem empfan­ genden Kreis) lenkt; (4) einem zweiten Ventil, das die Hoch- und Nieder­ temperaturkreise in Verbindung bringt und dazu ausgebildet ist, eine zweite Menge des Mediums gleich der ersten Menge von dem anderen (d. h. empfangenden) Kreis zu dem einen (d. h. Geber-)Kreis zu lenken, wenn das erste Ventil offen ist; und (5) einer Steuerung, die auf die Wärmeanforde­ rungen des Fahrzeugs anspricht, um das Öffnen und Schließen des ersten Ventiles zur Änderung der Temperatur des Mediums in jedem der Kreise bestimmt durch die Wärmeanforderungen der Komponenten in diesen Kreisen zu steuern. Vorzugsweise verwendet das Fahrzeug einen einzelnen Motor, um sowohl die ersten als auch zweiten Pumpen anzutreiben.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfaßt die endotherme Vor­ richtung eine Verdampfungseinrichtung zum Verdampfen des Kohlenwas­ serstoffs und/oder Wassers, das in dem Brennstoffzellensystem verwendet wird. Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Brennstoffzelle einen Sensor zur Bestimmung ihrer Temperatur, und die Steuerung spricht auf diesen Sensor an, um heißes Wärmeübertragungs­ medium von dem Hochtemperaturkreis in den Niedertemperaturkreis zu lenken, wenn die Brennstoffzelle unerwünscht kalt ist (beispielsweise zum Auftauen der Brennstoffzelle, nachdem diese bei Gefriertemperaturen au­ ßer Betrieb war). Gemäß einer noch weiteren Ausführungsform der Erfin­ dung weist der Brennstoffprozessor einen Sensor zur Bestimmung der Temperatur des Brennstoffprozessors auf, und die Steuerung spricht auf diesen Sensor an, um heißes Wärmeübertragungsmedium von dem Hochtemperaturkreis in den Niedertemperaturkreis zu lenken, wenn ir­ gendein Teil des Brennstoffprozessors (beispielsweise des Brenners oder der POx-Abschnitte) zu heiß ist (beispielsweise wenn die elektrische Last von der Brennstoffzelle entfernt wird, bevor der Brennstoffprozessor die H2-Produktion verringern kann), um überschüssige Wärme von dem Me­ dium mittels des Radiators in dem Niedertemperaturkreis herauszuziehen. Ein besonders wirksames Wärmeübertragungsmedium umfaßt ein dielek­ trisches Öl, das bei 300°C flüssig ist, bei -40°C pumpbar ist und einen spezifischen DC-Widerstand von zumindest etwa 250 Ohm-cm (d. h. be­ stimmt durch ASTM-Spezifikation D-1169) aufweist, um einen Kurzschluß der Brennstoffzelle oder ein Stromleck davon zu dem Rest des Fahrzeugs über das Wärmeübertragungsmedium zu verhindern. Ein derartiges be­ vorzugtes Wärmeübertragungsmedium ist ein Paraffinkohlenwasserstoff mit einem spezifischen DC-Widerstand von 1 × 1012 Ohm-cm, der von der Paratherm Corporation mit der Handelsbezeichnung Paratherm ORTM ver­ trieben wird.
Gemäß eines anderen Aspektes der Erfindung betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines mit Brennstoffzellen betriebenen Fahrzeugs mit (a) einer Brennstoffzelle zur Erzeugung von Elektrizität aus Wasser­ stoff und Sauerstoff, (b) einem Antriebsmotor, der durch die Elektrizität zum Antrieb des Fahrzeugs angeregt wird, (c) einer Leistungselektronik zur Steuerung des Antriebsmotors, (d) einem Wärmetauscher zur Steue­ rung der Umgebung in einem Insassenraum des Fahrzeugs, (e) einem Ra­ diator zum Austreiben überschüssiger Wärme von dem Fahrzeug, (f) ei­ nem wärmeerzeugenden Brennstoffprozessor zur Umwandlung eines flüs­ sigen Kohlenwasserstoffes in Wasserstoff zur Belieferung der Brennstoff­ zelle, (g) zumindest einer endothermen Vorrichtung, die Wärme von dem Fahrzeug herauszieht, (h) einer ersten Pumpe zum Zirkulieren eines flüs­ sigen Wärmeübertragungsmediums in einem Hochtemperaturkreis zwi­ schen dem Brennstoffprozessor und der endothermen Vorrichtung, und (i) einer zweiten Pumpe zum Zirkulieren des Wärmeübertragungsmediums in einem Niedertemperaturkreis durch die Brennstoffzelle, den Antriebsmo­ tor, die Leistungselektronik und den Radiator. Gemäß einer Ausfüh­ rungsform umfaßt das erfindungsgemäße Verfahren die Schritte: Bestim­ men der Temperatur der Brennstoffzelle; Pumpen einer ersten Menge des Wärmeübertragungsmediums von dem Hochtemperaturkreis in den Nie­ dertemperaturkreis, um die Temperatur des Mediums in dem Niedertem­ peraturkreis anzuheben und die Brennstoffzelle aufzuwärmen, wenn sie zu kalt ist (beispielsweise Auftauen der Brennstoffzelle); und Verschieben einer gleichen Menge des Mediums von dem Niedertemperaturkreis in den Hochtemperaturkreis, wenn die erste Menge in den Niedertemperaturkreis gepumpt wird. Dieselbe Technik kann dazu verwendet werden, andere Komponenten des Brennstoffzellensystemes aufzutauen, insbesondere 9 diejenigen, die Eis enthalten. Gemäß einer anderen Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Verfahren ähnlich zu demjenigen, das oben vom Auftauen der Brennstoffzelle und H2O-haltigen Vorrichtungen beschrieben ist, ist aber statt dessen darauf gerichtet, eine zusätzliche Kühlung für ei­ ne überhitzte Brennstoffprozessorkomponente (beispielsweise Brenner oder POx) zu schaffen, und umfaßt die Schritte: Bestimmen der Tempe­ ratur des Brennstoffprozessors; und Pumpen einer ersten Menge des Me­ diums von dem Hochtemperaturkreis in den Niedertemperaturkreis und einer gleichen Menge des Mediums von dem Niedertemperaturkreis in den Hochtemperaturkreis, um dadurch den Brennstoffprozessor zu kühlen.
ZEICHNUNGSKURZBESCHREIBUNG
Die Zeichnung zeigt schematisch eine bevorzugte Ausführungsform des Fahrzeugwärmemanagementsystemes der vorliegenden Erfindung.
BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Die Erfindung wird anhand der folgenden detaillierten Beschreibung ihrer bevorzugten Ausführungsform offensichtlicher.
Die Figur zeigt schematisch ein Wärmemanagementsystem 2 für ein mit Brennstoffzelle betriebenes Fahrzeug. Das System 2 umfaßt einen Hochtemperaturkreis 4 (d. h. etwa 200-300°C), durch den ein geeignetes dielektrisches flüssiges Wärmeübertragungsmedium, wie beispielsweise Paratherm ORTM, zirkuliert. Der Hochtemperaturkreis 4 umfaßt einen Brennstoffprozessor 6 und eine Verdampfungseinrichtung 8. Im Inneren umfaßt der Brennstoffprozessor 6 (1) einen Dampfreformer, der durch ei­ nen Brenner erwärmt wird, der mit H2-haltigem Anodenabgas beliefert wird, (2) einen Wasser-Gas-Shiftreaktorabschnitt (WGS-Reaktorabschnitt) und (3) einem Abschnitt für selektive Oxidation (PrOx-Abschnitt). Die die­ lektrische Flüssigkeit strömt durch Wärmetauscher, die dem Brenner, den WGS- und PrOx-Abschnitten zugeordnet sind, um von diesen im Normal­ betrieb Wärme herauszuziehen, um den WGS-Reaktor während des Sy­ stemstartes zu erwärmen und den Brenner zu kühlen, wenn die Last von der Brennstoffzelle entfernt ist, bevor der Brennstoffprozessor seine Pro­ duktion an H2 verringern kann. Die Verdampfungseinrichtung 8 ist ein Teil des Brennstoffzellenbetriebssystemes und dient dazu, flüssigen Koh­ lenwasserstoff zur Lieferung an den Brennstoffprozessor zu verdampfen und/oder Wasser zum Gebrauch in dem Brennstoffzellensystem (beispielsweise in dem Dampfreformer und den Wasser-Gas- Shiftreaktorabschnitten) zu verdampfen. Eine durch einen Motor 12 an­ getriebene Pumpe 10 zirkuliert das dielektrische Wärmeübertragungsme­ dium durch den Kreis 4, wobei bei normalen Betriebsbedingungen (a) das Medium Wärme von dem Brennstoffprozessor 6 herauszieht, und (b) die Verdampfungseinrichtung 8 Wärme von dem Medium herauszieht, um dieses zur Rezirkulation zurück durch den Brennstoffprozessor 6 zu küh­ len.
Das System 2 umfaßt auch einen Niedertemperaturwärmeübertragungs­ kreis 14 mit (a) einer PEM-Brennstoffzelle 16, (b) einem Antriebsmotor 18 zum Antrieb des Fahrzeugs, (c) einem Leistungselektronikpaket 20 zur Steuerung des Antriebsmotors 18, (d) einem Wärmetauscher 22 in dem HVAC-System zur Beibehaltung der Temperatur der Luft in dem Insassen­ raum des Fahrzeugs auf einem komfortablen Niveau, (e) einem herkömm­ lichen Radiator 24 vom Kraftfahrzeugtyp oder dergleichen zum Austrag von Wärme von dem Wärmeübertragungsmedium in dem Niedertempera­ turkreis an die Umgebung, (1) einem Kondensator 26 zur ausreichenden Kühlung des Abgasstromes von der Brennstoffzelle, um Wasser davon zur Wiederverwendung in dem Brennstoffzellenbetriebssystem zu kondensie­ ren und rückzugewinnen, und (g) einer Pumpe 28 zur Zirkulation eines dielektrischen flüssigen Wärmeübertragungsmediums durch den Nieder­ temperaturkreis 14. Die Wärmeübertragungsflüssigkeit in dem Nieder­ temperaturkreis ist dieselbe, wie in dem Hochtemperaturkreis 4 verwendet wird, und die Pumpe 28 für den Niedertemperaturkreis 14 wird durch denselben Motor 12 angetrieben, der die Pumpe 10 für den Hochtempe­ raturkreis 4 antreibt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung stehen der Hochtemperaturwärme­ übertragungskreis 4 und der Niedertemperaturkreis 24 miteinander über eine erste Rohrleitung 30, die ein Strömungsregelventil 32 umfaßt, und eine zweite Rohrleitung 34 in Verbindung, die ein Strömungsrückflußven­ til 36 umfaßt. Das Ventil 32 steuert die Strömung an Wärmeübertra­ gungsmedium von einem der Kreise (beispielsweise dem Hochtemperatur­ kreis) in den anderen Kreis (beispielsweise den Niedertemperaturkreis) und ist vorzugsweise ein Ventil, wie beispielsweise ein steuerbares puls­ breitenmodulierendes Ventil, ein Zumeßventil oder ein Ventil mit variabler Öffnung, das die Änderung der Menge an zwischen den Kreisen strömen­ dem Wärmeübertragungsmedium zuläßt. Das Strömungsrückflußventil 36 in der Rohrleitung 34 ist vorzugsweise ein Rückschlagventil, das eine Einwegströmung des Wärmeübertragungsmediums von dem anderen Kreis (d. h. dem empfangenden Kreis) zurück zu dem einen Kreis (d. h. dem Geberkreis) in derselben Menge zuläßt, wie von dem einen Kreis zu dem anderen Kreis über das Regelventil 32 übertragen wurde.
Ein Temperatursensor oder eine andere Temperaturanzeigeeinrichtung 38, die der Brennstoffzelle 16 zugeordnet ist, und ein Temperatursensor oder eine andere Temperaturanzeigeeinrichtung 40, die dem Brennstoffprozes­ sor 6 zugeordnet ist, sind mit einer Steuerung 42 gekoppelt. Die Steue­ rung 42 empfängt temperaturabhängige Signale 44 und 46 von den Sen­ soren/Anzeigeeinrichtungen 38 bzw. 40 und gibt in Ansprechen darauf ein Steuersignal 48 aus, das das Öffnen und Schließen des Ventiles 32 nach Bedarf steuert, um den Temperaturanforderungen des Systems nachzukommen. Beispielsweise wird bei einer Situation, wenn die Brenn­ stoffzelle kalt (beispielsweise gefroren) ist, heißes Wärmeübertragungsme­ dium von dem Hochtemperaturkreis 4 durch das Regelventil 32 in den Niedertemperaturkreis 14 und daher an die Brennstoffzelle 16 zur Erwär­ mung oder zum Auftauen der Brennstoffzelle 16 gelenkt. Mit einer geeig­ neten Führung des Niedertemperaturkreises können andere kälteemp­ findliche Komponenten des Brennstoffzellensystemes ähnlicherweise er­ wärmt oder aufgetaut werden. Beispielsweise wird bei einer anderen Si­ tuation, wenn der Brenner in dem Brennstoffprozessor zu heiß ist (beispielsweise unmittelbar nachdem die elektrische Last von der Brenn­ stoffzelle entfernt ist), heißes Wärmeübertragungsmedium von dem Hochtemperaturkreis 4 durch das Regelventil 32 in den Niedertempera­ turkreis 14 und daher durch den Radiator 24 zur Kühlung und zur Rückführung an den Hochtemperaturkreis 4 zur Kühlung des Brennstoff­ prozessors geführt.
Während die Erfindung anhand spezifischer Ausführungsformen be­ schrieben worden ist, ist nicht beabsichtigt, daß diese dadurch be­ schränkt wird, sondern sie ist nur durch den in den nachfolgenden An­ sprüchen dargelegten Schutzumfang festgelegt.

Claims (11)

1. Mit Brennstoffzelle betriebenes Fahrzeug mit einem Brennstoffzellen­ system zur Erzeugung von Elektrizität aus Wasserstoff und Sauer­ stoff, einem Antriebsmotor, der durch die Elektrizität zum Antrieb des Fahrzeugs angeregt wird, einer Leistungselektronik zur Steuerung des Antriebsmotors, einem Wärmetauscher zur Steuerung der Umge­ bung in einem Insassenraum des Fahrzeugs und einem Radiator zum Austreiben überschüssiger Wärme von dem Fahrzeug, umfassend: einen Hochtemperaturwärmeübertragungskreis mit einem wärmeer­ zeugenden Brennstoffprozessor zur Umwandlung eines flüssigen Kohlenwasserstoffes in Wasserstoff zur Belieferung einer PEM- Brennstoffzelle, zumindest einer endothermen Vorrichtung, die Wär­ me von dem Hochtemperaturkreis herauszieht, und einer ersten Pumpe zum Zirkulieren eines dielektrischen flüssigen Wärmeübertra­ gungsmediums durch den Hochtemperaturkreis; einen Niedertempe­ raturwärmeübertragungskreis, der die Brennstoffzelle, den Antriebs­ motor, die Elektronik, den Radiator und eine zweite Pumpe zum Zir­ kulieren des Wärmeübertragungsmediums durch den Niedertempe­ raturkreis umfaßt; ein erstes Ventil, das die Hoch- und Niedertempe­ raturkreise in Verbindung bringt und derart ausgebildet ist, daß es im offenen Zustand eine erste Menge des Mediums von einem der Kreise zu dem anderen der Kreise lenkt; ein zweites Ventil, das die Hoch- und Niedertemperaturkreise in Verbindung bringt und derart ausgebildet ist, daß es eine zweite Menge des Mediums gleich der er­ sten Menge von dem anderen Kreis zu dem einen Kreis lenkt, wenn das erste Ventil offen ist; und eine Steuerung, die auf Wärmeanforde­ rungen des Fahrzeugs anspricht, um das Öffnen und Schließen des ersten Ventiles zur Änderung der Temperatur des Mediums in jedem Kreis zu steuern.
2. Fahrzeug nach Anspruch 1, mit einem einzelnen Motor zum Antrieb sowohl der ersten als auch zweiten Pumpen.
3. Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei das erste Ventil aus der Gruppe gewählt ist, die pulsbreitenmodulierende Ventile, Zumeßventile und Ventile mit variabler Öffnung umfaßt.
4. Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei das zweite Ventil ein Rückschlag­ ventil ist.
5. Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Brennstoffzelle einen ersten Sensor zur Bestimmung der Temperatur der Brennstoffzelle umfaßt und die Steuerung auf den ersten Sensor anspricht.
6. Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei der Brennstoffprozessor einen zweiten Sensor zur Bestimmung der Temperatur des Brennstoffpro­ zessors umfaßt und die Steuerung auf den zweiten Sensor anspricht.
7. Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei das Medium ein Öl umfaßt, das bei 300°C flüssig ist, bei -40°C pumpbar ist und einen spezifischen DC-Widerstand von zumindest etwa 250 Ohm-cm aufweist.
8. Fahrzeug nach Anspruch 7, wobei das Öl ein Paraffinkohlenwasser­ stoff ist.
9. Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die endotherme Vorrichtung eine Verdampfungseinrichtung zum Verdampfen des Kohlenwasserstoffes und/oder Wassers zum Gebrauch in dem Brennstoffzellensystem umfaßt.
10. Verfahren zum Betrieb eines mit Brennstoffzelle betriebenen Fahr­ zeugs mit (a) einer Brennstoffzelle zur Erzeugung von Elektrizität aus Wasserstoff und Sauerstoff, (b) einem Antriebsmotor, der durch die Elektrizität zum Antrieb des Fahrzeugs angeregt wird, (c) einer Lei­ stungselektronik zur Steuerung des Antriebsmotors, (d) einem Wär­ metauscher zur Steuerung der Umgebung in einem Insassenraum des Fahrzeugs, (e) einem Radiator zum Austreiben überschüssiger Wärme von dem Fahrzeug, (f) einem wärmeerzeugenden Brennstoff­ prozessor zum Umwandeln eines flüssigen Kohlenwasserstoffes in Wasserstoff zur Belieferung der Brennstoffzelle, (g) zumindest einer endothermen Vorrichtung, (h) einer ersten Pumpe zum Zirkulieren eines flüssigen Wärmeübertragungsmediums in einem Hochtempe­ raturkreis zwischen dem Brennstoffprozessor und der endothermen Vorrichtung und (i) einer zweiten Pumpe zum Zirkulieren des Wär­ meübertragungsmediums in einem Niedertemperaturkreis durch die Brennstoffzelle, den Antriebsmotor, die Elektronik und den Radiator, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt: Bestimmen der Temperatur der Brennstoffzelle; Pumpen einer ersten Menge des Mediums von dem Hochtemperaturkreis in den Niedertemperaturkreis, um die Temperatur des Mediums in dem Niedertemperaturkreis anzuheben und die Brennstoffzelle aufzuwärmen, wenn sie zu kalt ist; und Ver­ schieben einer gleichen Menge des Mediums von dem Niedertempe­ raturkreis in den Hochtemperaturkreis, wenn die erste Menge in den Niedertemperaturkreis gepumpt wird.
11. Verfahren zum Betrieb eines mit Brennstoffzelle betriebenen Fahr­ zeugs mit (a) einer Brennstoffzelle zur Erzeugung von Elektrizität aus Wasserstoff und Sauerstoff, (b) einem Antriebsmotor, der durch die Elektrizität zum Antrieb des Fahrzeugs angeregt wird, (c) einer Lei­ stungselektronik zur Steuerung des Antriebsmotors, (d) einem Wär­ metauscher zur Steuerung der Umgebung in einem Insassenraum des Fahrzeugs, (e) einem Radiator zum Austreiben überschüssiger Wärme von dem Fahrzeug, (f) einem wärmeerzeugenden Brennstoff­ prozessor zum Umwandeln eines flüssigen Kohlenwasserstoffes in Wasserstoff zur Belieferung der Brennstoffzelle, (g) zumindest einer endothermen Vorrichtung, (h) einer ersten Pumpe zum Zirkulieren eines flüssigen Wärmeübertragungsmediums in einem Hochtempe­ raturkreis zwischen dem Brennstoffprozessor und der endothermen Vorrichtung, und (i) einer zweiten Pumpe zum Zirkulieren des Wär­ meübertragungsmediums in einem Niedertemperaturkreis durch die Brennstoffzelle, den Traktionsmotor, die Elektronik und den Radia­ tor, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt: Bestimmen der Tempe­ ratur des Brennstoffprozessors; und Pumpen einer ersten Menge des Mediums von dem Hochtemperaturkreis in den Niedertemperatur­ kreis und einer gleichen Menge des Mediums von dem Niedertempe­ raturkreis in den Hochtemperaturkreis, um das Medium in dem Hochtemperaturkreis zu kühlen und dadurch den Brennstoffprozes­ sor zu kühlen, wenn dieser zu heiß ist.
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