DE102012020648A1 - Rotary valve - Google Patents

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Steffen Dehn
Ralf Höss
Dipl.-Ing. Koch Christoph
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Mercedes Benz Group AG
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Daimler AG
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Drehschieberventil (14) mit einem Ventilgehäuse (19), welches drei Leitungsöffnungen (20, 21, 22) und einen Drehschieber (23) aufweist, wobei der Drehschieber (23) wenigstens eine Steuerkante (24) aufweist, welche zur Beeinflussung eines Mediendurchflusses durch wenigstens eine der Leitungsöffnungen (20, 21, 22) mit deren Querschnitt zusammenwirkt. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Drehschieber (14) so ausgebildet ist, dass er eine der Leitungsöffnungen (21) verschließen und die benachbarte Leitungsöffnung (22) gleichzeitig in ihrem durchströmbaren Querschnitt beeinflussen kann. Das Drehschieberventil (14) kann insbesondere in einem Brennstoffzellensystem (1), welches vorzugsweise in einem Fahrzeug (2) angeordnet ist, eingesetzt werden. Außerdem ist ein Verfahren zum Starten eines solchen Brennstoffzellensystems (1) beschrieben.The invention relates to a rotary valve (14) with a valve housing (19), which has three conduit openings (20, 21, 22) and a rotary valve (23), wherein the rotary valve (23) has at least one control edge (24), which for influencing a media flow through at least one of the conduit openings (20, 21, 22) cooperates with the cross section thereof. The invention is characterized in that the rotary valve (14) is designed so that it can close one of the conduit openings (21) and simultaneously influence the adjacent conduit opening (22) in its flow-through cross-section. The rotary slide valve (14) can be used in particular in a fuel cell system (1), which is preferably arranged in a vehicle (2). In addition, a method for starting such a fuel cell system (1) is described.

Description

Die Erfindung betrifft ein Drehschieberventil nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art. Außerdem betrifft die Erfindung ein Brennstoffzellensystem nach der im Oberbegriff von Anspruch 3 näher definierten Art. Die Erfindung betrifft außerdem ein Fahrzeug mit einem derartigen Brennstoffzellensystem sowie ein Verfahren zum Starten eines solchen Brennstoffzellensystems, insbesondere in einem Fahrzeug, nach der im Oberbegriff von Anspruch 10 näher definierten Art.The invention also relates to a fuel cell system according to the further defined in the preamble of claim 3. The invention also relates to a vehicle with such a fuel cell system and a method for starting such a Fuel cell system, in particular in a vehicle, according to the closer defined in the preamble of claim 10.

Drehschieberventile sind aus dem Stand der Technik an sich bekannt. Sie können beispielsweise dazu eingesetzt werden, ein Ventilgehäuse mit drei Leitungsöffnungen für den Zufluss und den Abfluss von Medien über einen Drehschieber bzw. Steuerkanten des Drehschiebers so zu steuern, dass die Steuerkanten zur Beeinflussung eines Mediendurchflusses durch die Leitungsöffnungen mit deren Querschnitt zusammenwirken. Beispielhaft soll hinsichtlich eines Drehschieberventils auf die deutsche Patentschrift DE 198 34 577 B4 verwiesen werden.Rotary slide valves are known per se from the prior art. They can be used, for example, to control a valve housing with three conduit openings for the inflow and outflow of media via a rotary valve or control edges of the rotary valve so that the control edges interact to influence a media flow through the conduit openings with their cross section. As an example, with respect to a rotary valve on the German patent DE 198 34 577 B4 to get expelled.

Brennstoffzellensysteme, insbesondere Brennstoffzellensysteme für Fahrzeuge, sind ebenfalls aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt. Nun ist es so, dass insbesondere der Start eines Brennstoffzellensystems, nicht nur in einem Fahrzeug, insbesondere aber dort, sehr zeitkritisch ist. Es ist entscheidend, dass die Brennstoffzelle möglichst schnell auf Betriebstemperatur erwärmt wird, sodass das Brennstoffzellensystem mit der gewünschten Performance zuverlässig und effizient arbeiten kann. Hierfür ist es aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt und beispielsweise in der JP 2004 281201 A beschrieben, dass ein Kühlkreislauf eines Brennstoffzellensystems einen Kühler und einen parallel dazu angeordneten Bypass aufweist, wobei die Durchströmung des Kühlers und des Bypass über eine Ventileinrichtung steuerbar ist. Hierdurch ist man in der Lage, im Startfall des Brennstoffzellensystems den Kühler gänzlich zu umgehen, um so eine schnelle Aufheizung des Kühlmediums und der Brennstoffzelle selbst zu gewährleisten, ohne dass Abwärme, welche in diesem Fall zur Aufheizung benötigt wird, über den Kühler an die Umgebung abgegeben wird. Später, im regulären Betrieb, strömt das Kühlmedium dann ganz oder teilweise durch den Kühler, um die Abwärme der Brennstoffzelle an die Umgebung, beispielsweise eines mit dem Brennstoffzellensystem ausgestatteten Fahrzeugs, abzuführen. Der Bypass kann weiterhin zur Beeinflussung der Abkühlung des Kühlmediums verwendet werden, sodass hierdurch, sowie alternativ oder ergänzend durch eine Steuerung der Drehzahl einer Kühlmittelfördereinrichtung, eine gezielte Beeinflussung der Kühlung der Brennstoffzelle möglich wird.Fuel cell systems, in particular fuel cell systems for vehicles, are also known from the general state of the art. Now it is so that in particular the start of a fuel cell system, not only in a vehicle, but especially there, is very time-critical. It is crucial that the fuel cell is heated to operating temperature as quickly as possible so that the fuel cell system can operate reliably and efficiently with the desired performance. For this it is known from the general state of the art and for example in the JP 2004 281201 A described that a cooling circuit of a fuel cell system having a radiator and a bypass arranged in parallel, wherein the flow through the radiator and the bypass is controllable via a valve device. This makes it possible to bypass the radiator completely in the start of the fuel cell system, so as to ensure rapid heating of the cooling medium and the fuel cell itself without waste heat, which is needed in this case for heating, via the radiator to the environment is delivered. Later, in regular operation, the cooling medium then flows wholly or partly through the radiator to dissipate the waste heat of the fuel cell to the environment, such as a vehicle equipped with the fuel cell system. The bypass can also be used to influence the cooling of the cooling medium, so that thereby, as well as alternatively or additionally by controlling the speed of a coolant conveyor, a targeted influencing the cooling of the fuel cell is possible.

Nun ist es insbesondere beim Einsatz in Fahrzeugen, gegebenenfalls jedoch auch bei stationären Brennstoffzellensystemen so, dass neben dem eigentlichen Kühlkreislauf des Brennstoffzellensystems ein zusätzlicher Nebenkreislauf aus dem Kühlkreislauf abzweigt, welcher beim Einsatz in einem Fahrzeug insbesondere als Heizkreislauf für den Innenraum des Fahrzeugs ausgebildet ist. Ein solcher Nebenkreislauf zweigt dabei typischerweise zwischen der Brennstoffzelle und dem Abzweig des Bypass um den Kühler ab und weist einen geringeren Leitungsquerschnitt als der eigentliche Kühlkreislauf auf. Durch diesen verringerten Leitungsquerschnitt kommt es im Bereich des Nebenkreislaufs zu höheren Druckverlusten, sodass dieser nur mit einer vergleichsweise kleinen Menge an Kühlmedium, im Vergleich zu der im Haupt-Kühlkreislauf strömenden Medienmenge, durchströmt wird. Dies ist beispielsweise beim Einsatz des Nebenkühlkreislaufs als Heizkreislauf für den Innenraum eines Fahrzeugs typischerweise erwünscht, da nur ein kleiner Teil der Abwärme des Brennstoffzellensystems in den Innenraum des Fahrzeugs eingetragen werden soll. Im Startfall bei kalten Umgebungstemperaturen ist es nun jedoch so, dass hierdurch nur eine sehr langsame Erwärmung beispielsweise eines Fahrzeuginnenraums durch den Nebenkühlkreislauf ermöglicht wird. Dies stellt eine Komforteinbuße für die Nutzer des Fahrzeugs dar und ist für diese höchst unerwünscht. Für die Verwendung des Fahrzeugs bedeutet dies daher einen Nachteil.Now it is especially when used in vehicles, but possibly also in stationary fuel cell systems so that in addition to the actual cooling circuit of the fuel cell system, an additional secondary circuit branches off from the cooling circuit, which is formed when used in a vehicle in particular as a heating circuit for the interior of the vehicle. Such a secondary circuit typically branches off between the fuel cell and the branch of the bypass around the radiator and has a smaller line cross-section than the actual cooling circuit. As a result of this reduced line cross-section, higher pressure losses occur in the region of the secondary circuit, so that it is flowed through only with a comparatively small amount of cooling medium, in comparison to the amount of media flowing in the main cooling circuit. This is typically desirable, for example, when using the auxiliary cooling circuit as the heating circuit for the interior of a vehicle, since only a small part of the waste heat of the fuel cell system is to be registered in the interior of the vehicle. In the starting case at cold ambient temperatures, however, it is now so that this only a very slow heating, for example, a vehicle interior is made possible by the auxiliary cooling circuit. This represents a loss of comfort for the users of the vehicle and is highly undesirable for them. For the use of the vehicle, this therefore means a disadvantage.

Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht nun darin, ein Drehschieberventil bzw. ein Brennstoffzellensystem oder ein Fahrzeug sowie ein Verfahren zum Starten eines derartigen Brennstoffzellensystems anzugeben, welches diese Nachteile vermeidet.The object of the present invention is now to provide a rotary valve or a fuel cell system or a vehicle and a method for starting such a fuel cell system, which avoids these disadvantages.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Drehschieberventil mit den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus dem hiervon abhängigen Unteranspruch. Ferner löst ein Brennstoffzellensystem mit den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 3 die Aufgabe. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems ergeben sich aus den hiervon abhängigen Unteransprüchen. Die Aufgabe wird außerdem durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen im Anspruch 8 gelöst. Eine vorteilhafte Weiterbildung des Fahrzeugs ist in dem hiervon abhängigen Unteranspruch angegeben. Die Aufgabe wird letztlich außerdem durch ein Verfahren zum Starten eines Brennstoffzellensystems mit den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 10 gelöst.According to the invention this object is achieved by a rotary valve with the features in the characterizing part of claim 1. Advantageous developments emerge from the dependent claim. Furthermore, a fuel cell system with the features in the characterizing part of claim 3 solves the problem. Advantageous developments of the fuel cell system according to the invention will become apparent from the dependent claims. The object is also achieved by a vehicle having the features in claim 8. An advantageous development of the vehicle is specified in the dependent claim dependent therefrom. The object is ultimately also solved by a method for starting a fuel cell system with the features in the characterizing part of claim 10.

Das erfindungsgemäße Drehschieberventil sieht es vor, dass der Drehschieber so ausgebildet ist, dass er eine der Leitungsöffnungen verschließen und die benachbarte Leitungsöffnung gleichzeitig in ihrem durchströmbaren Querschnitt beeinflussen kann. Hierdurch wird die Möglichkeit geschaffen, dass neben der reinen kontinuierlichen Umschaltung zwischen den einzelnen Leitungsöffnungen auch eine Beeinflussung einer der Leitungsöffnungen hinsichtlich ihres durchströmbaren Querschnitts bei gleichzeitig verschlossen gehaltener benachbarter Leitungsöffnung erzielt wird. Hierdurch lässt sich zielgerichtet eine Durchströmung beeinflussen und kann beispielsweise gedrosselt werden, um die Durchströmung anderer parallel angeschlossener Komponenten zu verbessern, auch wenn diese einen höheren Druckverlust als die Hauptleitung, in welcher das Drehschieberventil angeordnet ist, aufweisen.The rotary valve according to the invention provides that the rotary valve is designed so that it one of the conduit openings close and can influence the adjacent conduit opening simultaneously in their flow-through cross-section. In this way, the possibility is created that in addition to the pure continuous switching between the individual pipe openings and influencing one of the pipe openings is achieved in terms of their flow-through cross-section with simultaneously held adjacent adjacent pipe opening. This makes it possible to influence a targeted flow and can be throttled, for example, to improve the flow through other parallel connected components, even if they have a higher pressure drop than the main line in which the rotary valve is arranged.

In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Drehschieberventils ist es dabei vorgesehen, dass die Beeinflussung des durchströmbaren Querschnitts der benachbarten Leitungsöffnung von ca. 1/3 geöffnet bis vollständig geöffnet reicht. Ein vollständiges Verschließen von zwei nebeneinander liegenden Leitungsöffnungen ist bei einem Drehschieberventil mit drei Leitungsöffnungen eigentlich nicht gewünscht, da es nur zur Aufteilung der Volumenströme und nicht als Absperrventil genutzt werden soll. Es ist daher ausreichend und erlaubt einen sehr einfachen konstruktiven Aufbau, wenn der Drehschieber selbst so ausgebildet ist, dass er die eine Leitungsöffnung gänzlich verschließt und dabei zusätzlich in der Lage ist, die andere Leitungsöffnung teilweise zu verschließen, beispielsweise um den diese durchströmenden Volumenstrom zu drosseln.In an advantageous embodiment of the rotary valve according to the invention, it is provided that the influence of the flow-through cross-section of the adjacent conduit opening from about 1/3 open to fully open ranges. A complete closing of two adjacent pipe openings is actually not desired in a rotary valve with three pipe openings, since it should only be used to divide the volume flows and not as a shut-off valve. It is therefore sufficient and allows a very simple structural design, when the rotary valve itself is designed so that it completely closes the one conduit opening and is additionally able to partially close the other conduit opening, for example, to throttle the flow through them ,

Das erfindungsgemäße Brennstoffzellensystem sieht es nun vor, dass als Ventileinrichtung, welche die Durchströmung eines Kühlers und eines Bypass um den Kühler, vergleichbar zum bekannten Stand der Technik, beeinflusst, als Drehschieberventil gemäß der Erfindung ausgebildet ist. Ein solches Drehschieberventil ist besonders einfach in der Anwendung und kann sehr effizient zwischen einer Durchströmung des Kühlers einerseits und einer Durchströmung des Bypass andererseits umschalten. Dadurch, dass bei dem erfindungsgemäßen Drehschieberventil gleichzeitig zu einer geschlossenen Öffnung eine Beeinflussung der danebenliegenden Öffnung möglich ist, kann es auch genutzt werden, um einen in die gewünschte Richtung gelenkten Volumenstrom zusätzlich zu drosseln, um so beispielsweise durch ein Aufstauen des Volumens in dem Kühlkreislauf eine Veränderung der Kühlung bzw. Durchströmung von in Strömungsrichtung des Kühlmittels vorgeschalteten Komponenten zu ermöglichen.The fuel cell system according to the invention now provides that, as a valve device, which influences the flow through a cooler and a bypass around the radiator, comparable to the known state of the art, is designed as a rotary slide valve according to the invention. Such a rotary valve is particularly easy to use and can very efficiently switch between a flow through the radiator on the one hand and a flow through the bypass on the other hand. Due to the fact that, in the case of the rotary slide valve according to the invention, influencing of the adjacent opening is possible simultaneously with a closed opening, it can also be used to additionally restrict a volumetric flow directed in the desired direction, such as by damming the volume in the cooling circuit To allow change in the cooling or flow through upstream in the flow direction of the coolant components.

In einer sehr günstigen Weiterbildung hiervon ist es dabei vorgesehen, dass von dem Kühlkreislauf in Strömungsrichtung des Kühlmediums zwischen der Brennstoffzelle und dem Bypass ein Nebenkreislauf mit einem kleineren Strömungsquerschnitt als der Kühlkreislauf abzweigt, welcher zwischen dem Bypass und der Brennstoffzelle wieder in den Kühlkreislauf mündet. Ein solcher Nebenkreislauf mit höheren Druckverlusten wird im regulären Betrieb von einer vergleichsweise geringen Menge an Kühlmedium durchströmt. Dies kann durchaus gewünscht und genauso gewollt sein. Nun kann es in Sondersituationen notwendig oder erwünscht sein, dass der Nebenkreislauf von einer größeren Menge an Kühlmedium durchströmt wird. Über das erfindungsgemäße Drehschieberventil kann in dieser Situation beispielsweise, wenn das Kühlmedium über das Drehschieberventil im Bypass um den Kühler geführt wird, eine Drosselung der Strömung durch den Bypass erfolgen, da zusätzlich zur verschlossenen Leitungsöffnung, welche zu dem Kühler führt, durch das erfindungsgemäß ausgebildete Drehschieberventil eine Drosselung der Leitungsöffnung zum Bypass möglich ist. Über eine solche Drosselung wird ein höherer Gegendruck aufgebaut, sodass trotz des geringeren Strömungsquerschnitts des Nebenkreislaufs dieser mit einer höheren Menge an Kühlmittel durchströmt wird, was beispielsweise in einer besonders günstigen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems zur Erwärmung eines Mediums und/oder der Umgebung eines Wärmetauschers in dem Nebenkreislauf verwendet werden kann.In a very favorable development thereof, it is provided that branches from the cooling circuit in the flow direction of the cooling medium between the fuel cell and the bypass a secondary circuit with a smaller flow cross section than the cooling circuit, which opens again between the bypass and the fuel cell in the cooling circuit. Such a secondary circuit with higher pressure losses is flowed through in regular operation by a comparatively small amount of cooling medium. This may well be desired and just as desired. Now it may be necessary or desirable in special situations that the secondary circuit is flowed through by a larger amount of cooling medium. By means of the rotary valve of the invention, in this situation, for example, when the cooling medium is passed through the rotary valve in the bypass around the radiator, a throttling of the flow through the bypass, as in addition to the closed conduit opening, which leads to the radiator, by the inventively embodied rotary valve a throttling of the line opening to the bypass is possible. By means of such throttling, a higher backpressure is built up so that, despite the smaller flow cross section of the secondary circuit, it is flowed through by a larger amount of coolant, which, for example, in a particularly favorable embodiment of the fuel cell system according to the invention for heating a medium and / or the environment of a heat exchanger in the Secondary circuit can be used.

Gemäß einer weiteren sehr vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems kann es außerdem vorgesehen sein, dass eine Einrichtung zur Erfassung eines Wärmebedarfs im Bereich eines derartigen Wärmetauschers angeordnet ist, sodass die Steuerung des erfindungsgemäßen Drehschieberventils bedarfsgerecht erfolgen kann.According to a further very advantageous embodiment of the fuel cell system according to the invention, it can also be provided that a device for detecting a heat demand in the region of such a heat exchanger is arranged so that the control of the rotary valve according to the invention can be made as needed.

Das erfindungsgemäß ausgestattete Fahrzeug nutzt nun genau ein solches Brennstoffzellensystem zur Bereitstellung seiner elektrischen Antriebsleistung. Es kann gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fahrzeugs vorgesehen sein, dass der Nebenkreislauf als Heizkreislauf für den Innenraum des Fahrzeugs ausgebildet ist. Über das erfindungsgemäße Drehschieberventil in dem Brennstoffzellensystem kann so innerhalb des Fahrzeugs, beispielsweise bei einem Start des Fahrzeugs und einem entsprechend hohen Heizleistungsbedarf im Innenraum des Fahrzeugs, durch eine Drosselung des Kühlmittelstroms durch den Bypass eine verstärkte Durchströmung des Heizkreislaufs als Nebenkreislauf erzielt werden, wodurch die Beheizung des Innenraums verbessert und der Komfort für die Insassen eines solchen Fahrzeugs gesteigert wird.The inventively equipped vehicle now uses exactly such a fuel cell system to provide its electrical drive power. It may be provided according to an advantageous embodiment of the vehicle according to the invention, that the secondary circuit is designed as a heating circuit for the interior of the vehicle. By means of the rotary valve of the invention in the fuel cell system, an intensified flow through the heating circuit as a secondary circuit can thus be achieved within the vehicle, for example at a start of the vehicle and a correspondingly high heating power requirement in the interior of the vehicle, by throttling the coolant flow through the bypass, whereby the heating the interior improves and the comfort for the occupants of such a vehicle is increased.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Starten eines Brennstoffzellensystems, insbesondere in einem Fahrzeug, nutzt dabei, wie aus dem Stand der Technik bekannt, während des Starts des Brennstoffzellensystems den Bypass, um den Kühler zu umgehen und eine starke Abkühlung des Kühlmediums zu verhindern. Gleichzeitig kann über das Drehschieberventil in der erfindungsgemäßen Ausgestaltung die Strömung im Bypass angedrosselt werden. Hierdurch kommt es zu einer verstärkten Durchströmung des Nebenkreislaufs, also insbesondere des Heizkreislaufs für den Innenraum des Fahrzeugs, im Falle einer Fahrzeuganwendung, sodass parallel zu einer schnellen Erwärmung des Brennstoffzellensystems auch der Innenraum des Fahrzeugs deutlich schneller und besser erwärmt werden kann, als dies bei den Ausführungsformen gemäß dem Stand der Technik der Fall ist. Damit lässt sich eine Verbesserung des Komforts für die Insassen des Fahrzeugs erzielen.The method according to the invention for starting a fuel cell system, in particular in a vehicle, uses it as it stands known in the art, during the start of the fuel cell system, the bypass to bypass the radiator and to prevent a strong cooling of the cooling medium. At the same time, the flow in the bypass can be throttled via the rotary valve in the embodiment of the invention. This results in an increased flow through the secondary circuit, so in particular the heating circuit for the interior of the vehicle, in the case of a vehicle application, so that in parallel to a rapid heating of the fuel cell system, the interior of the vehicle can be heated much faster and better than in the Embodiments according to the prior art is the case. Thus, an improvement in the comfort for the occupants of the vehicle can be achieved.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems sowie des Fahrzeugs, des Verfahrens und des Drehschieberventils ergeben sich aus den restlichen abhängigen Patentansprüchen und werden anhand des Ausführungsbeispiels deutlich, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben ist.Further advantageous embodiments of the fuel cell system according to the invention and of the vehicle, of the method and of the rotary slide valve result from the remaining dependent claims and become clear from the exemplary embodiment, which is described in more detail below with reference to the figures.

Dabei zeigen:Showing:

1 ein prinzipmäßig angedeutetes Fahrzeug mit einem Ausschnitt aus einem Brennstoffzellensystem; 1 a principle indicated vehicle with a section of a fuel cell system;

2 einen Kühlkreislauf in einem Brennstoffzellensystem gemäß der Erfindung in einer möglichen Ausführungsform; 2 a cooling circuit in a fuel cell system according to the invention in one possible embodiment;

3 ein erfindungsgemäßes Drehschieberventil in einer ersten Position des Drehschiebers; 3 an inventive rotary valve in a first position of the rotary valve;

4 ein erfindungsgemäßes Drehschieberventil in einer zweiten Position des Drehschiebers; und 4 an inventive rotary valve in a second position of the rotary valve; and

5 ein erfindungsgemäßes Drehschieberventil in einer dritten Position des Drehschiebers. 5 an inventive rotary valve in a third position of the rotary valve.

In der Darstellung der 1 ist ein Ausschnitt aus einem Brennstoffzellensystem 1 in einem angedeuteten Fahrzeug 2 zu erkennen. Der Ausschnitt aus dem Brennstoffzellensystem 1 ist dabei sehr stark schematisiert und vereinfacht dargestellt. Er umfasst im Wesentlichen die Brennstoffzelle 3, welche einen Anodenraum 4 und einen Kathodenraum 5 aufweist. Die Brennstoffzelle 3 soll als Stapel von Einzelzellen, als sogenannter Brennstoffzellenstack, ausgebildet sein. Die Einzelzellen sollen in PEM-Technologie realisiert sein, sodass zwischen dem Anodenraum 4 und dem Kathodenraum 5 jeder Einzelzelle eine Protonenaustauschmembran angeordnet ist. In der Brennstoffzelle 3 wird aus Sauerstoff und Wasserstoff elektrische Leistung, zum Antreiben des Fahrzeugs 2, und Produktwasser als Abfallprodukt erzeugt. Dem Kathodenraum 5 wird dazu Luft als Sauerstofflieferant über eine Luftfördereinrichtung 6 zugeführt. Die Abluft gelangt in dem hier dargestellten sehr stark vereinfachten Ausführungsbeispiel des Brennstoffzellensystems 1 direkt an die Umgebung. Zusätzlich könnten weitere an sich bekannte Komponenten wie beispielsweise Ladeluftkühler, Befeuchter, katalytische Brenner, Turbinen und dergleichen vorgesehen sein. All dies ist aus dem Stand der Technik bekannt und für die hier vorliegende Erfindung von untergeordneter Bedeutung, sodass auf die Darstellung verzichtet worden ist.In the presentation of the 1 is a section of a fuel cell system 1 in an indicated vehicle 2 to recognize. The section from the fuel cell system 1 is very highly schematic and simplified. It essentially comprises the fuel cell 3 which have an anode compartment 4 and a cathode compartment 5 having. The fuel cell 3 should be designed as a stack of single cells, as a so-called fuel cell stack. The single cells should be realized in PEM technology, so that between the anode space 4 and the cathode compartment 5 Each individual cell is arranged a proton exchange membrane. In the fuel cell 3 turns off oxygen and hydrogen electric power, to power the vehicle 2 , and produces product water as a waste product. The cathode compartment 5 Air is supplied as an oxygen supplier via an air conveyor 6 fed. The exhaust air passes in the very simplified embodiment of the fuel cell system shown here 1 directly to the environment. In addition, other known components such as intercoolers, humidifiers, catalytic burners, turbines and the like could be provided. All this is known from the prior art and of minor importance for the present invention, so that the illustration has been omitted.

Dem Anodenraum 4 der Brennstoffzelle 3 wird Wasserstoff aus einem Druckgasspeicher 7 über eine Druckregel- und Dosiereinrichtung 8 zugeführt. Abgas aus dem Anodenraum 4 gelangt in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ebenfalls an die Umgebung. Auch hier ist die Nachverbrennung beispielsweise in einem katalytischen Brenner oder die Kreislaufführung des Abgases in einer sogenannten Anodenloop bzw. einem Anodenkreislauf allgemein bekannt und üblich. Da dies für die hier vorliegende Erfindung ebenfalls von untergeordneter Bedeutung ist, wurde auch hierauf in der Darstellung der 1 verzichtet.The anode compartment 4 the fuel cell 3 becomes hydrogen from a compressed gas storage 7 via a pressure regulating and metering device 8th fed. Exhaust gas from the anode compartment 4 also reaches the environment in the embodiment shown here. Again, the post-combustion, for example, in a catalytic burner or the circulation of the exhaust gas in a so-called Anodenloop or an anode circuit is well known and common. Since this is also of minor importance for the present invention, was also in the presentation of the 1 waived.

Neben der gewünschten elektrischen Leistung und dem Produktwasser als Abfallprodukt entsteht in der Brennstoffzelle 3 außerdem Abwärme, welche im regulären Betrieb der Brennstoffzelle 3 abgeführt werden muss. Hierfür ist innerhalb der Brennstoffzelle 3 ein Kühlwärmetauscher 9 in der Darstellung der 1 angedeutet. Dieser Kühlwärmetauscher 9 steht mit einem in der Darstellung der 1 strichpunktiert angedeuteten Kühlkreislauf 10 des Brennstoffzellensystems 1 in Verbindung.In addition to the desired electrical power and the product water as a waste product is produced in the fuel cell 3 also waste heat, which in regular operation of the fuel cell 3 must be dissipated. This is within the fuel cell 3 a cooling heat exchanger 9 in the presentation of the 1 indicated. This cooling heat exchanger 9 stands with a in the representation of 1 dash-dotted lines indicated cooling circuit 10 of the fuel cell system 1 in connection.

In der Darstellung der 2 ist dieser Kühlkreislauf 10, welcher für die hier vorliegende Erfindung von entscheidender Bedeutung ist, nochmals im Detail dargestellt. Der Kühlkreislauf 10 in der Darstellung der 2 umfasst von den in 1 dargestellten Komponenten lediglich den Kühlwärmetauscher 9 innerhalb der Brennstoffzelle 3, welcher hier symbolisch nochmals angedeutet ist. In dem Kühlkreislauf 10 zirkuliert ein Kühlmedium, welches zur Abfuhr der Abwärme der Brennstoffzelle 3 über den Kühlwärmetauscher 9 im regulären Betrieb über einen Kühler 11 strömt, über welchen die Abwärme an die Umgebung des Fahrzeugs 2 abgegeben wird. Die Strömung des Kühlmediums hält dabei eine Kühlmittelfördereinrichtung bzw. Kühlmittelpumpe 12 aufrecht. Der Kühlkreislauf 10 weist außerdem einen Bypass 13 mit einem Drehschieberventil 14 am Abzweig des Bypass 13 auf, auf dessen Funktionalität später noch näher eingegangen werden wird. Neben diesen Komponenten des Kühlkreislaufs 10 existiert ein zweiter Nebenkreislauf 15, welcher in Strömungsrichtung des Kühlmediums aus dem Kühlkreislauf 10 zwischen dem Kühlwärmetaucher 9 der Brennstoffzelle 3 und dem Drehschieberventil 14 abzweigt. Dieser Nebenkreislauf 15 stellt dabei einen Heizkreislauf 15 für den Innenraum des Fahrzeugs 2 dar. Über eine Ventileinrichtung 16 kann der Heizkreislauf freigegeben oder abgesperrt werden. In Strömungsrichtung nach der Ventileinrichtung 16 folgt dann ein elektrischer Zuheizer 17, welcher bei Bedarf, wenn die Abwärme aus der Brennstoffzelle 9 nicht zum Beheizen des Innenraums des Fahrzeugs 2 ausreicht, eine zusätzliche Beheizung des Kühlmediums in dem Heizkreislauf 15 vornehmen kann. Anschließend folgt ein Wärmetauscher 18 als Innenraumwärmetauscher, bevor das in dem Heizkreislauf 15 strömende Kühlmedium zurück in den Kühlkreislauf 10 gelangt und dort zusammen mit dem Kühlmedium aus dem Kühlkreislauf 10 zur Kühlmittelpumpe 12 strömt. Der durchströmbare Querschnitt des Heizkreislaufs 15 ist dabei bewusst deutlich kleiner als der durchströmbare Querschnitt des Kühlkreislaufs 10 ausgebildet, um so im regulären Betrieb dafür zu sorgen, dass lediglich eine geringe Menge an Kühlmedium durch den Heizkreislauf 15 strömt, da dies typischerweise zur Erwärmung des Innenraums des Fahrzeugs 2 im regulären Betrieb ausreicht.In the presentation of the 2 is this cooling circuit 10 , which is of crucial importance to the present invention, again shown in detail. The cooling circuit 10 in the presentation of the 2 includes of the 1 components shown only the cooling heat exchanger 9 inside the fuel cell 3 , which is symbolically indicated here again. In the cooling circuit 10 circulates a cooling medium, which is used to dissipate the waste heat of the fuel cell 3 over the cooling heat exchanger 9 in regular operation via a cooler 11 flows through which the waste heat to the environment of the vehicle 2 is delivered. The flow of the cooling medium holds a coolant conveyor or coolant pump 12 upright. The cooling circuit 10 also has a bypass 13 with a rotary valve 14 at the branch of the bypass 13 on whose functionality will be discussed later in more detail. Next these components of the refrigeration cycle 10 There is a second secondary circuit 15 , which in the flow direction of the cooling medium from the cooling circuit 10 between the cooling heat diver 9 the fuel cell 3 and the rotary valve 14 branches. This secondary circuit 15 provides a heating circuit 15 for the interior of the vehicle 2 dar. About a valve device 16 the heating circuit can be released or shut off. In the flow direction after the valve device 16 then follows an electric heater 17 which, if necessary, if the waste heat from the fuel cell 9 not to heat the interior of the vehicle 2 sufficient, an additional heating of the cooling medium in the heating circuit 15 can make. This is followed by a heat exchanger 18 as an indoor heat exchanger, before that in the heating circuit 15 flowing cooling medium back into the cooling circuit 10 passes and there together with the cooling medium from the cooling circuit 10 to the coolant pump 12 flows. The flow-through cross section of the heating circuit 15 is deliberately much smaller than the flow-through cross-section of the cooling circuit 10 designed so as to ensure in regular operation that only a small amount of cooling medium through the heating circuit 15 flows, as this typically warms the interior of the vehicle 2 sufficient in regular operation.

Nun ist es so, dass beim Start des Brennstoffzellensystems 1 zur Beschleunigung der Erwärmung der Brennstoffzelle 3 das Kühlmedium lediglich zwischen der Brennstoffzelle 3 bzw. ihrem Kühlwärmetauscher 9 und der Kühlmittelfördereinrichtung 12 im Kreislauf bewegt wird, ohne dass das Kühlmedium im Kühler 11 abgekühlt wird. Hierdurch wird ein Wärmeverlust, welcher in der Startphase des Brennstoffzellensystems 1 höchst unerwünscht wäre, vermieden. Um dies zu ermöglichen, ist der bereits angesprochene Bypass 13 parallel zum Kühler 11 angeordnet. Über das Drehschieberventil 14 lässt sich dann die Durchströmung mit dem Kühlmedium so einstellen, dass bei Bedarf lediglich der Bypass 13 durchströmt wird, sodass eine Abkühlung des Kühlmediums in dem Kühler 11 unterbleibt. Wird anschließend im regulären Betrieb die Abfuhr von Abwärme an die Umgebung des Fahrzeugs 1 gewünscht, dann kann über das Drehschieberventil 14 eine Durchströmung des Kühlers 11 und eine gleichzeitige Blockade des Bypass 13 erreicht werden.Now it is like that when starting the fuel cell system 1 to accelerate the heating of the fuel cell 3 the cooling medium only between the fuel cell 3 or their cooling heat exchanger 9 and the coolant conveyor 12 is moved in the circulation without the cooling medium in the radiator 11 is cooled. As a result, a heat loss, which in the startup phase of the fuel cell system 1 highly undesirable, avoided. To make this possible, is the already mentioned bypass 13 parallel to the radiator 11 arranged. About the rotary valve 14 can then adjust the flow with the cooling medium so that if necessary, only the bypass 13 is flowed through, so that a cooling of the cooling medium in the radiator 11 omitted. Then, in regular operation, the dissipation of waste heat to the environment of the vehicle 1 desired, then via the rotary valve 14 a flow through the radiator 11 and a simultaneous blockage of the bypass 13 be achieved.

In der Darstellung der 3 ist nun eine mögliche Ausführungsform des Drehschieberventils 14 in einer prinzipmäßigen Schnittdarstellung zu erkennen. Ein Ventilgehäuse 19 des Drehschieberventils weist drei Leitungsöffnungen 20, 21, 22 auf, wobei die Leitungsöffnung 20 mit der von dem Kühlwärmetauscher 9 der Brennstoffzelle 3 kommenden Leitung in Verbindung steht und die Leitungsöffnung 21 mit der zum Kühler 11 führenden Leitung. Die Leitungsöffnung 22 steht mit dem Bypass 13 in Verbindung. Über einen Drehschieber 23 mit wenigstens einer Steuerkante 24 kann nun zwischen den einzelnen Leitungsöffnungen 20, 21, 22 umgeschaltet werden. Die in 3 dargestellte Durchströmung ist die Durchströmung im regulären Betrieb des Brennstoffzellensystems 1, sodass das Kühlmedium vollständig vom Kühlwärmetauscher 9 der Brennstoffzelle 3 zum Kühler 11 strömt. Der Bypass 13 bzw. die Leitungsöffnung 22, welchem mit dem Bypass 13 in Verbindung steht, ist durch den Drehschieber 23 blockiert. In der analog ausgeführten Darstellung der 4 ist dagegen der oben beschriebene Startfall des Brennstoffzellensystems 1 dargestellt, bei welchem der Drehschieber 23 die Leitungsöffnung 21 und damit die Durchströmung des Kühlers 11 blockiert und den gesamten Kühlmedienstrom durch die Leitungsöffnung 22 und den mit ihr verbundenen Bypass 13, unter Umgehung des Kühlers 11, leitet.In the presentation of the 3 is now a possible embodiment of the rotary valve 14 to recognize in a principle sectional view. A valve housing 19 the rotary valve has three pipe openings 20 . 21 . 22 on, with the conduit opening 20 with that of the cooling heat exchanger 9 the fuel cell 3 coming line and the conduit opening 21 with the to the radiator 11 leading line. The pipe opening 22 stands with the bypass 13 in connection. About a rotary valve 23 with at least one control edge 24 can now between the individual pipe openings 20 . 21 . 22 be switched. In the 3 shown flow is the flow in the regular operation of the fuel cell system 1 so that the cooling medium is completely removed from the cooling heat exchanger 9 the fuel cell 3 to the radiator 11 flows. The bypass 13 or the conduit opening 22 which with the bypass 13 communicates is through the rotary valve 23 blocked. In the analogous representation of the 4 on the other hand is the starting case of the fuel cell system described above 1 shown, in which the rotary valve 23 the conduit opening 21 and thus the flow through the radiator 11 blocks and the entire flow of cooling media through the conduit opening 22 and its associated bypass 13 , bypassing the radiator 11 , directs.

Problematisch ist es nun, dass im Startfall des Brennstoffzellensystems lediglich eine sehr geringe Menge an Kühlmedium durch den Heizkreislauf 15 strömt, auch wenn die Ventileinrichtung 16 vollkommen geöffnet ist. Da diese Menge, welche im regulären Betrieb zum Erwärmen des Innenraums ausreicht, im Startfall des Brennstoffzellensystems 1 selbst noch vergleichsweise kalt ist, wird die Erwärmung des Innenraums des Fahrzeugs 2 hierdurch massiv verzögert. Um dieser Problematik entgegenzuwirken, ist durch den speziellen Aufbau des Drehschieberventils 14, wie er hier dargestellt ist, nun die Möglichkeit gegeben, dass die mit der Leitungsöffnung 22 zusammenwirkende Steuerkante 24 des Drehschiebers 23 als Drossel eingesetzt wird. Durch den höheren Druckverlust beim Durchströmen des Drehschieberventils 14 in Richtung des Bypass 13 das Verhältnis der Druckverluste zwischen dem Kühlkreislauf 10 und dem Heizkreislauf 15 so verändert wird, dass eine größere Menge an Kühlmedium durch den Heizkreislauf strömt. Die gewünschte Erwärmung des Innenraums des Fahrzeugs 2 kann somit gegenüber dem Stand der Technik deutlich verbessert und beschleunigt werden. Eine in dieser Situation durchaus gewollte Erwärmung des Kühlmediums über den Zuheizer 17 kann bei Bedarf hierdurch ebenfalls verbessert werden. Hierfür ist kein eigenes Bauteil notwendig, sondern das Drehschieberventil 14 kann durch die geeignete Verwendung und eine Ausgestaltung des Drehschiebers 23 so, dass diese Verwendung möglich ist, diese Aufgabe einfach und effizient mit übernehmen. Zusätzliche Bauteile, Anschlusselemente, Schnittstellen innerhalb des Kühlkreislaufs 10 und dergleichen können eingespart werden. Der Aufbau ist damit sehr einfach, effizient und kostengünstig zu realisieren.The problem now is that in the start of the fuel cell system, only a very small amount of cooling medium through the heating circuit 15 flows, even if the valve device 16 is completely open. Since this amount, which is sufficient in normal operation for heating the interior, in the start of the fuel cell system 1 even comparatively cold, is the warming of the interior of the vehicle 2 This delayed massively. To counteract this problem, is due to the special construction of the rotary valve 14 as shown here, now given the possibility that with the conduit opening 22 cooperating control edge 24 of the rotary valve 23 is used as a throttle. Due to the higher pressure loss when flowing through the rotary valve 14 in the direction of the bypass 13 the ratio of the pressure losses between the cooling circuit 10 and the heating circuit 15 is changed so that a larger amount of cooling medium flows through the heating circuit. The desired warming of the interior of the vehicle 2 can thus be significantly improved and accelerated over the prior art. A thoroughly desired in this situation heating of the cooling medium over the heater 17 If necessary, this can also be improved. For this purpose, no separate component is necessary, but the rotary valve 14 can by the appropriate use and a design of the rotary valve 23 so that this use is possible to perform this task easily and efficiently. Additional components, connection elements, interfaces within the cooling circuit 10 and the like can be saved. The structure is thus very simple, efficient and inexpensive to implement.

Um den Druckverlust durch die Steuerkante 24 in der Leitungsöffnung 22 bzw. dem Bypass 13 wirklich nur dann zu verursachen, ist im Bereich des Innenraums des Fahrzeugs 2, insbesondere im Bereich des Wärmetauschers 18, eine in der Darstellung der 2 prinzipmäßig angedeutete Einrichtung 25 zur Erfassung eines Heizbedarfs in dem bzw. durch den Heizkreislauf 15 angeordnet. Diese kann beispielsweise über Temperatursensoren verfügen und kann ergänzend dazu einen Fahrerwunsch, beispielsweise basierend auf der Einstellung einer Klimatisierungs- und Heizeinrichtung des Fahrzeugs 2 auswerten, um so festzustellen, ob geheizt werden soll, oder nicht. Nur in dem Fall, dass ein Wärmebedarf besteht, also geheizt werden soll, muss dann die angesprochene Drosselung erfolgen, sodass die Druckverluste aufgrund der Drosselung nur dann auftreten, wenn diese auch wirklich notwendig sind.To the pressure loss through the control edge 24 in the conduit opening 22 or the bypass 13 really only to cause is in the area of the interior of the vehicle 2 , in particular in the area of the heat exchanger 18 , one in the representation of 2 principle indicated device 25 for detecting a heating demand in or through the heating circuit 15 arranged. This may for example have temperature sensors and, in addition, a driver's request, for example based on the setting of an air conditioning and heating device of the vehicle 2 evaluate whether to heat or not. Only in the case that there is a heat demand, ie should be heated, then the aforementioned throttling must be done so that the pressure losses due to throttling occur only when they are really necessary.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 19834577 B4 [0002] DE 19834577 B4 [0002]
  • JP 2004281201 A [0003] JP 2004281201 A [0003]

Claims (10)

Drehschieberventil (14) mit einem Ventilgehäuse (19), welches drei Leitungsöffnungen (20, 21, 22) und einen Drehschieber (23) aufweist, wobei der Drehschieber (23) wenigstens eine Steuerkante (24) aufweist, welche zur Beeinflussung eines Mediendurchflusses durch wenigstens eine der Leitungsöffnungen (20, 21, 22) mit deren Querschnitt zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehschieber (14) so ausgebildet ist, dass er eine der Leitungsöffnungen (21) verschließen und die benachbarte Leitungsöffnung (22) gleichzeitig in ihrem durchströmbaren Querschnitt beeinflussen kann.Rotary valve ( 14 ) with a valve housing ( 19 ), which has three conduit openings ( 20 . 21 . 22 ) and a rotary valve ( 23 ), wherein the rotary valve ( 23 ) at least one control edge ( 24 ), which for influencing a media flow through at least one of the conduit openings ( 20 . 21 . 22 ) cooperates with the cross section thereof, characterized in that the rotary valve ( 14 ) is formed so that it one of the conduit openings ( 21 ) and the adjacent conduit opening ( 22 ) can influence simultaneously in their flow-through cross-section. Drehschieberventil (14) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beeinflussung des durchströmbaren Querschnitts der benachbarten Leitungsöffnung (22) von ca. 1/3 geöffnet bis vollständig geöffnet reicht.Rotary valve ( 14 ) according to claim 1, characterized in that the influencing of the flow-through cross-section of the adjacent conduit opening ( 22 ) from about 1/3 open until fully opened. Brennstoffzellensystem (1) mit einem Kühlkreislauf (10), welcher einen Kühler (11) und einen parallel dazu angeordneten Bypass (13) aufweist, wobei die Durchströmung des Kühlers (11) und des Bypass (13) über eine Ventileinrichtung (14) steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung als Drehschieberventil (14) gemäß Anspruch 1 oder 2 ausgebildet ist.Fuel cell system ( 1 ) with a cooling circuit ( 10 ), which a cooler ( 11 ) and a bypass arranged in parallel ( 13 ), wherein the flow through the radiator ( 11 ) and the bypass ( 13 ) via a valve device ( 14 ) is controllable, characterized in that the valve device as a rotary valve ( 14 ) is formed according to claim 1 or 2. Brennstoffzellensystem (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass von dem Kühlkreislauf (10) in Strömungsrichtung des Kühlmediums zwischen der Brennstoffzelle (3) und dem Bypass (13) ein Nebenkreislauf (15) mit einem kleineren Strömungsquerschnitt als der Kühlkreislauf (10) abzweigt, welcher zwischen dem Bypass (13) und der Brennstoffzelle (3) wieder in den Kühlkreislauf (10) mündet.Fuel cell system ( 1 ) according to claim 3, characterized in that of the cooling circuit ( 10 ) in the flow direction of the cooling medium between the fuel cell ( 3 ) and the bypass ( 13 ) a secondary circuit ( 15 ) with a smaller flow cross-section than the cooling circuit ( 10 ), which between the bypass ( 13 ) and the fuel cell ( 3 ) back into the cooling circuit ( 10 ) opens. Brennstoffzellensystem (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchfluss durch den Nebenkreislauf (15) über eine Ventileinrichtung (16) steuerbar ist.Fuel cell system ( 1 ) according to claim 4, characterized in that the flow through the secondary circuit ( 15 ) via a valve device ( 16 ) is controllable. Brennstoffzellensystem (1) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Nebenkreislauf (15) einen Wärmetauscher (18) zum Erwärmen eines Mediums und/oder der Umgebung des Wärmetauschers (18) aufweist.Fuel cell system ( 1 ) according to one of claims 4 or 5, characterized in that the secondary circuit ( 15 ) a heat exchanger ( 18 ) for heating a medium and / or the environment of the heat exchanger ( 18 ) having. Brennstoffzellensystem (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung (25) zur Erfassung eines Wärmebedarfs im Bereich des Wärmetauschers (18) angeordnet ist.Fuel cell system ( 1 ) according to claim 6, characterized in that a device ( 25 ) for detecting a heat demand in the region of the heat exchanger ( 18 ) is arranged. Fahrzeug (2) mit einem Brennstoffzellensystem (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 7 zur Bereitstellung von elektrischer Antriebsleistung.Vehicle ( 2 ) with a fuel cell system ( 1 ) according to one of claims 3 to 7 for the provision of electrical drive power. Fahrzeug (2) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Nebenkreislauf als Heizkreislauf (15) für einen Innenraum des Fahrzeugs (2) ausgebildet ist.Vehicle ( 2 ) according to claim 8, characterized in that the secondary circuit as a heating circuit ( 15 ) for an interior of the vehicle ( 2 ) is trained. Verfahren zum Starten eines Brennstoffzellensystems (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 7, insbesondere in einem Fahrzeug (2) nach Anspruch 8 oder 9, wobei während des Starts des Brennstoffzellensystems (1) das Kühlmedium in dem Kühlkreislauf (10) in dem Bypass (13) um den Kühler (11) geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Wärmebedarf im Nebenkreislauf (15) über das Drehschieberventil (14) die Strömung durch den Bypass (13) angedrosselt wird.Method for starting a fuel cell system ( 1 ) according to one of claims 3 to 7, in particular in a vehicle ( 2 ) according to claim 8 or 9, wherein during the start of the fuel cell system ( 1 ) the cooling medium in the cooling circuit ( 10 ) in the bypass ( 13 ) around the radiator ( 11 ) is guided, characterized in that at a heat demand in the secondary circuit ( 15 ) via the rotary valve ( 14 ) the flow through the bypass ( 13 ) is throttled.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016001611A1 (en) * 2014-07-04 2016-01-07 Valeo Systemes De Controle Moteur Assembly for an air circuit of a heat engine
US10982584B2 (en) 2017-08-08 2021-04-20 Audi Ag Method for operating a drive device of a motor vehicle, and corresponding drive device

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108943325A (en) * 2018-07-19 2018-12-07 西安增材制造国家研究院有限公司 A kind of flux controllable building increasing material manufacturing print system

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004281201A (en) 2003-03-14 2004-10-07 Nissan Motor Co Ltd Fuel cell system for vehicle
DE19834577B4 (en) 1998-07-31 2011-12-29 Delphi Technologies, Inc. antenna system

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3714691A1 (en) * 1987-05-02 1988-12-01 Backe Wolfgang MULTI-WAY VALVE
DE19834575C5 (en) * 1998-07-31 2009-05-20 Valeo Klimasysteme Gmbh Rotary valve
DE10337015A1 (en) * 2003-08-12 2005-03-17 Daimlerchrysler Ag Cooling circuit for fuel cell stack has further heat exchanger in cooling circuit carrying gas generator exhaust gas with at least one bypass so at least one of the media flows at least partly past further heat exchanger
DE102009009854B4 (en) * 2009-02-20 2012-05-24 Audi Ag Coolant circuit for an internal combustion engine
DE102009028648A1 (en) * 2009-08-19 2011-02-24 Robert Bosch Gmbh tempering

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19834577B4 (en) 1998-07-31 2011-12-29 Delphi Technologies, Inc. antenna system
JP2004281201A (en) 2003-03-14 2004-10-07 Nissan Motor Co Ltd Fuel cell system for vehicle

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016001611A1 (en) * 2014-07-04 2016-01-07 Valeo Systemes De Controle Moteur Assembly for an air circuit of a heat engine
FR3023346A1 (en) * 2014-07-04 2016-01-08 Valeo Sys Controle Moteur Sas ASSEMBLY FOR A THERMAL MOTOR AIR CIRCUIT
US10982584B2 (en) 2017-08-08 2021-04-20 Audi Ag Method for operating a drive device of a motor vehicle, and corresponding drive device

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WO2014060100A1 (en) 2014-04-24

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