DE102017217714A1 - Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs mit einem Brennstoffzellenaggregat - Google Patents

Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs mit einem Brennstoffzellenaggregat Download PDF

Info

Publication number
DE102017217714A1
DE102017217714A1 DE102017217714.4A DE102017217714A DE102017217714A1 DE 102017217714 A1 DE102017217714 A1 DE 102017217714A1 DE 102017217714 A DE102017217714 A DE 102017217714A DE 102017217714 A1 DE102017217714 A1 DE 102017217714A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
coolant circuit
coolant
control unit
circuit
heat
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102017217714.4A
Other languages
English (en)
Inventor
Johannes Weis
Thomas Lichius
Thomas Weustenfeld
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Audi AG
Original Assignee
Audi AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Audi AG filed Critical Audi AG
Priority to DE102017217714.4A priority Critical patent/DE102017217714A1/de
Priority to CN201811130625.4A priority patent/CN109624657B/zh
Priority to US16/153,244 priority patent/US10946712B2/en
Publication of DE102017217714A1 publication Critical patent/DE102017217714A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00271—HVAC devices specially adapted for particular vehicle parts or components and being connected to the vehicle HVAC unit
    • B60H1/00278—HVAC devices specially adapted for particular vehicle parts or components and being connected to the vehicle HVAC unit for the battery
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/02—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K11/00—Arrangement in connection with cooling of propulsion units
    • B60K11/02—Arrangement in connection with cooling of propulsion units with liquid cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/30—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells
    • B60L58/32—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells for controlling the temperature of fuel cells, e.g. by controlling the electric load
    • B60L58/33—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells for controlling the temperature of fuel cells, e.g. by controlling the electric load by cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00—Controlling of coolant flow
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04029—Heat exchange using liquids
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04052—Storage of heat in the fuel cell system
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04067—Heat exchange or temperature measuring elements, thermal insulation, e.g. heat pipes, heat pumps, fins
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/0432—Temperature; Ambient temperature
    • H01M8/04358—Temperature; Ambient temperature of the coolant
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/0438—Pressure; Ambient pressure; Flow
    • H01M8/04417—Pressure; Ambient pressure; Flow of the coolant
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04701—Temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04746—Pressure; Flow
    • H01M8/04768—Pressure; Flow of the coolant
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00814—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
    • B60H1/00878—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
    • B60H1/00885—Controlling the flow of heating or cooling liquid, e.g. valves or pumps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00271—HVAC devices specially adapted for particular vehicle parts or components and being connected to the vehicle HVAC unit
    • B60H2001/00307—Component temperature regulation using a liquid flow
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2250/00—Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
    • H01M2250/20—Fuel cells in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/40—Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs mit einem Brennstoffzellenaggregat (1), dem ein erster Kühlmittelkreislauf (2) zugeordnet ist, mit einem dem Innenraum des Fahrzeugs zugeordneten zweiten Kühlmittelkreislauf (3), in dem ein Kühlmittel niedrigerer Temperatur gegenüber dem Kühlmittel des ersten Kühlmittelkreislaufs (2) aufgenommen ist. Bei höherem Kühlleistungsbedarf im ersten Kühlmittelkreislauf (2) wird durch ein Steuergerät (4), unabhängig von dem Wärmebedarf im zweiten Kühlmittelkreislauf (3), ein Ventil (5) geöffnet zur Freigabe einer ersten Verbindungsleitung (6) zwischen dem ersten Kühlmittelkreislauf (2) und dem zweiten Kühlmittelkreislauf (3) und so unter Nutzung einer zweiten Verbindungsleitung (7) eine gemeinsame Ringleitung für den ersten Kühlmittelkreislauf (2) und den zweiten Kühlmittelkreislauf (3) mit dem akkumulierten Kühlmittel aus dem ersten Kühlmittelkreislauf (2) und dem zweiten Kühlmittelkreislauf (3) gebildet-

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs mit einem Brennstoffzellenaggregat, dem ein erster Kühlmittelkreislauf zugeordnet ist, mit einem dem Innenraum des Fahrzeugs zugeordneten zweiten Kühlmittelkreislauf, in dem ein Kühlmittel niedrigerer Temperatur gegenüber dem Kühlmittel des ersten Kühlmittelkreislaufs aufgenommen ist.
  • Brennstoffzellenaggregate produzieren während ihres Betriebes Wärme, die kontrolliert abgeführt werden muss, wenn die Wärmeproduktion zu einer Temperaturerhöhung des Brennstoffzellenaggregats über das optimale Temperaturintervall für dessen Betrieb führen könnte. Dazu ist der erste Kühlmittelkreislauf vorgesehen. Wird das Brennstoffzellenaggregat in einem Fahrzeug betrieben, kann die von dem Brennstoffzellenaggregat produzierte Wärme auch genutzt werden, um den Innenraum zu temperieren. In der DE43 27 261 C1 ist dazu offenbart, dass über einen Wärmetauscher die Wärme des ersten Kühlmittelkreislaufes an den zweiten Kühlmittelkreislauf abgegeben werden kann.
  • Die DE10 2015 222 978 A1 offenbart ein Fahrzeug, bei dem in dem Kühlmittelkreislauf ein Wärmespeicher angeordnet ist, in dem bis zu 100 Liter des Kühlmittels als Wärmespeichermedium aufgenommen sind. Dieser Wärmespeicher wird zum einen genutzt, um beim Start des Brennstoffzellenaggregates dieses schneller auf Betriebstemperatur in dem optimalen Temperaturintervall zu bringen. Zum anderen besteht auch die Möglichkeit, aus dem Wärmespeicher Wärme an den Innenraum über den zweiten Kühlmittelkreislauf abzugeben, wenn das Fahrzeug alternativ über eine Batterievorrichtung statt des Brennstoffzellenaggregates angetrieben wird, um eine zu schnelle Entladung der Batterievorrichtung für Heizbedarf zu vermeiden.
  • Die DE 11 2007 002 347 T5 offenbart ein Fahrzeug mit einem Klimatisierungssteuerungssystem, wobei wiederum ein erster Kühlkreislauf und ein zweiter dem Innenraum des Fahrzeugs zugeordneter Kühlmittelkreislauf vorgesehen sind. Gemäß der Offenbarung dieser Druckschrift wird unterschieden, ob über das Klimatisierungssteuerungssystem ein Kühlen oder ein Beheizen gewünscht ist. Für den Fall des Beheizens ist mittels eines Ventils die Möglichkeit bereitgestellt, das Kühlmittel des ersten Kühlmittelkreislaufes auf den zweiten Kühlmittelkreislauf zur Verfügung zu stellen, so dass über einen Innenraum-Wärmetauscher die mit dem Kühlmittel des ersten Kühlmittelkreislaufes transportierte Wärme an den Innenraum abgegeben werden kann, wenn der Bedarf des Beheizens besteht.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so weiterzuentwickeln, dass die Effizienz des ersten Kühlmittelkreislaufes verbessert wird.
  • Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass, bei höherem Kühlleistungsbedarf - insbesondere bei einer großen Leistungsanforderung an das Brennstoffzellenaggregat - im ersten Kühlmittelkreislauf durch ein Steuergerät ein Ventil geöffnet wird zur Freigabe einer ersten Verbindungsleitung zwischen dem ersten Kühlmittelkreislauf und dem zweiten Kühlmittelkreislauf und so unter Nutzung einer zweiten Verbindungsleitung eine gemeinsame Ringleitung für den ersten Kühlmittelkreislauf und den zweiten Kühlmittelkreislauf mit dem akkumulierten Kühlmittel aus dem ersten Kühlmittelkreislauf und dem zweiten Kühlmittelkreislauf gebildet wird.
  • Dieses Verfahren bietet den Vorteil, dass bei einer großen Erhöhung der Leistungsanforderung, beispielsweise aufgrund einer starken Beschleunigung mittels eines Kickdowns die damit verbundene Kühlleistungsanforderung erbracht werden kann, ohne den ersten Kühlmittelkreislauf entsprechend größer dimensionieren zu müssen, weil die Möglichkeit genutzt ist, zwischen dem ersten Kühlmittelkreislauf und dem zweiten Kühlmittelkreislauf durch Öffnung des Ventils eine Strömungsverbindung herzustellen und das Kühlmittel des zweiten Kühlmittelkreislaufes auch dann mit Wärme zu beaufschlagen, wenn keine Heizungsanforderung für den Innenraum besteht. Durch das Öffnen des Ventils wird schlagartig die Menge des dem ersten Kühlmittelkreislaufes zur Verfügung stehenden Kühlmittels erhöht, wobei das Kühlmittel aus dem zweiten Kühlmittelkreislauf eine niedrigere Temperatur in Höhe etwa auf dem Niveau der Umgebung aufweist.
  • Die Erfindung erkennt und nutzt aus, dass die größten Kühlungsprobleme im ersten Kühlmittelkreislauf in der Regel bei hohen Außentemperaturen auftreten, bei denen im Innenraum für den zweiten Kühlmittelkreislauf kein Heizbedarf besteht, dass aber gleichwohl die Verbindung des zweiten Kühlmittelkreislaufes mit dem ersten Kühlmittelkreislauf Vorteile bietet, weil die Wärmekapazität im zweiten Kühlmittelkreislauf benutzt werden kann, um thermische Auswirkungen dynamischer Lastspitzen abzudämpfen. Erfindungsgemäß ist damit eine Kühlungsboostfunktion für den ersten Kühlmittelkreislauf durch Einbindung des zweiten Kühlmittelkreislaufes gegeben.
  • Im Rahmen der Erfindung ist bevorzugt, dass der Wärmetransport zwischen dem ersten Kühlmittelkreislauf und dem zweiten Kühlmittelkreislaufs unter Verzicht auf einen Wärmetauscher erfolgt durch Wärmeströmung mit dem akkumulierten Kühlmittel als Wärmeträger. Es wird also der Wärmetransportmechanismus der Wärmeströmung von dem ersten Kühlmittelkreislauf in den zweiten Kühlmittelkreislauf ausgenutzt, so dass eine deutliche geringere thermische Trägheit als bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Wärmetauscher vorliegt und damit sich die Eignung in besonderer Weise für einen großen Lastsprung in der Leistungsanforderung ergibt.
  • Im Rahmen der Erfindung ist weiterhin bevorzugt, dass eine im zweiten Kühlmittelkreislauf angeordnete Kühlmittelpumpe durch das Steuergerät bei der Öffnung des Ventils aktiviert wird. Durch diesen Verfahrensschritt ist der weitere Vorteil gegeben, dass das kühle Kühlmittel des zweiten Kühlmittelkreislaufes schneller dem ersten Kühlmittelkreislauf zugeführt werden kann und somit effektiver einer Überhitzung des Brennstoffzellenaggregats vorgebeugt wird.
  • Als günstig hat es sich weiterhin erwiesen, wenn die Förderleistung der Kühlmittelpumpe durch das Steuergerät in Abhängigkeit von der Leistungsanforderung geregelt wird. Zum einen wird dadurch der Energieverbrauch reduziert und zum anderen wird die zur Verfügung stehende Reserve nicht zu schnell aufgebraucht durch eine gegebenenfalls zu starke Abkühlung des Brennstoffzellenaggregats unter das optimale Temperaturintervall.
  • Da die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sich insbesondere bei hohen Außentemperaturen zeigen, ist es in der Regel unerwünscht, dass die mit dem akkumulierten Kühlmittel mitgeführte Wärme an den Innenraum des Fahrzeugs abgegeben wird. Erfindungsgemäß wird dies unterbunden. Bevorzugt ist es vielmehr, dass bei Reduzierung des Kühlleistungsbedarfes im ersten Kühlmittelkreislauf zum Aufbau einer Kühlungsreserve durch das Steuergerät das Ventil geschlossen wird und dass die im Kühlmittel des zweiten Kühlmittelkreislaufes gespeicherte durch Nutzung eines Kühlers und/oder eines Wärmetauschers an die Fahrzeugumgebung abgegeben wird. Dies vermeidet Komforteinbußen bei den Nutzern des Fahrzeugs im Innenraum und stellt zugleich sicher, dass die Kühlungsreserve nicht nur einmalig für die erste erhöhte Leistungsanforderung bereitgestellt werden kann, sondern sich stets regeneriert.
  • Im Rahmen der Erfindung ist weiterhin vorgesehen, dass durch eine mit dem Steuergerät verbundene Signalleitung ein Wert zur Leistungsanforderung als Parameter für das Schalten des Ventils dem Steuergerät zugeführt wird. Mit diesem Verfahrensschritt ist der Vorteil verbunden, dass nicht erst durch eine mittels eines Temperatursensors festgestellte Temperaturerhöhung die Leistungsreserve bereitgestellt wird, sondern dass beispielsweise durch die Änderung der Stellung des Gaspedals die erhöhte Leistungsanforderung erkannt werden kann, um so die Kühlungsreserven freizugeben. Es ist also vorteilhaft, dass der Wert zur Leistungsanforderung mit der Bewegung und/oder der Stellung des Gaspedals korreliert wird.
  • Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn durch Auswertung der Temperaturen der Kühlmittel in dem ersten Kühlmittelkreislauf und in dem zweiten Kühlmittelkreislaufs mittels des Steuergeräts ein Signal bereitgestellt wird, wenn eine Kühlungsreserve zur Verfügung steht, der Nutzer des Fahrzeugs also informiert wird, wenn das Abrufen einer höheren Leistung problemlos möglich ist. Günstig ist es weiterhin, wenn das vom Steuergerät bereitgestellte Signal zur Höhe der Leistungsreserve genutzt wird zur Begrenzung der Leistungsanforderung, so dass jede zur Verfügung stehende Kühlungsreserve beispielsweise für Überholvorgänge auf Landstraßen oder bei Passfahrten abgerufen werden kann.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigt:
    • 1 eine Anordnung eines einem Brennstoffzellenaggregat zugeordneten Kühlungssystems.
  • In der 1 ist ein Brennstoffzellenaggregat 1 abgebildet, dem ein erster Kühlmittelkreislauf 2 zugeordnet ist, in dem Kühlmittel zirkuliert, das einem Kühler 9 zugeführt werden kann, um während des Betriebs des Brennstoffzellenaggregats 1 entstehende Wärme an die Umgebung abzugeben. Dieser Kühler 9 kann anhand eines alternativen Pfades 10 im ersten Kühlmittelkreislauf 2 umgangen werden, wenn beispielsweise zu Beginn des Betriebes des Brennstoffzellenaggregates 1 dessen Temperaturerhöhung bis zum Erreichen des optimalen Temperaturintervalls gewünscht ist.
  • Das gezeigte Brennstoffzellenaggregat 1 ist zum Betreiben eines Fahrzeuges vorgesehen, dass über einen Innenraum verfügt, der bedarfsweise beheizbar sein muss. Daher ist der erste Kühlmittelkreislauf 2 mit einem zweiten Kühlmittelkreislauf 3 verbunden, in dem ein Wärmetauscher 11 zur Abgabe von in dem zweiten Kühlmittelkreislauf 3 mitgeführter Wärme an den Innenraum vorgesehen ist. Die Verbindung des ersten Kühlmittelkreislaufes 2 mit dem zweiten Kühlmittelkreislauf 3 erfolgt über eine erste Verbindungsleitung 6, in der ein Ventil 5 positioniert ist, das im geschlossenen Zustand eine Trennung der beiden Kreisläufe bewirkt und im geöffneten Zustand durch Nutzung einer zweiten Verbindungsleitung 7 einen gemeinsamen Kreislauf für das Kühlmittel aus dem ersten Kühlmittelkreislauf 2 und dem zweiten Kühlmittelkreislauf 3 bereitstellt. Dem zweiten Kühlmittelkreislauf 3 ist eine Kühlmittelpumpe 8 zugeordnet. Vorhanden ist auch ein Steuergerät 4, das zum Schalten des Ventils 5 und/oder der Kühlmittelpumpe 8 genutzt werden kann.
  • Mit einem derartigen konstruktiven Aufbau des Kühlungs- und Klimatisierungssystems in einem Fahrzeug mit einem Brennstoffzellenaggregat 1 ist es möglich, dass insbesondere bei großer Leistungsanforderung an das Brennstoffzellenaggregat 1 und damit bei höherem Kühlleistungsbedarf im ersten Kühlmittelkreislauf 2 durch das Steuergerät 4 das Ventil 5 geöffnet wird zur Freigabe der ersten Verbindungsleitung 6 zwischen dem ersten Kühlmittelkreislauf 2 und dem zweiten Kühlmittelkreislauf 3 und so unter Nutzung der zweiten Verbindungsleitung 7 eine gemeinsame Ringleitung mit dem akkumulierten Kühlmittel aus dem ersten Kühlmittelkreislauf 2 und dem zweiten Kühlmittelkreislauf 3 gebildet wird, so dass das im zweiten Kühlmittelkreislauf 3 bereitstehende Kühlmittel niedrigerer Temperatur genutzt werden kann, um eine Kühlungsboostfunktion bereitzustellen und zwar unabhängig von einem tatsächlich im zweiten Kühlmittelkreislauf 3 für den Innenraum gegebenen Heizungsbedarf.
  • Der Wärmetransport zwischen dem ersten Kühlmittelkreislauf 2 und dem zweiten Kühlmittelkreislauf 3 erfolgt dabei durch Wärmeströmung mit dem akkumulierten Kühlmittel als Wärmeträger, unter Verzicht auf einen thermisch trägeren Wärmetauscher, so dass bei Öffnen des Ventils 5 schlagartig eine Kühlungsreserve bereitgestellt ist.
  • Dabei ist vorgesehen, dass die im zweiten Kühlmittelkreislauf 3 angeordnete Kühlmittelpumpe 8 durch das Steuergerät 4 bei Öffnen des Ventils 5 aktiviert wird. Dabei kann die Förderleistung durch das Steuergerät 4 in Abhängigkeit von der Leistungsanforderung geregelt werden. Im Rahmen der Erfindung besteht auch mit der vorstehend dargestellten Verschaltung die Möglichkeit, dass durch eine mit dem Steuergerät 4 verbundene Signalleitung 12 ein Wert zur Leistungsanforderung als Parameter für das Schalten des Ventils 5 dem Steuergerät 4 zugeführt wird, also auch der Wert zur Leistungsanforderung mit der Bewegung und/oder der Stellung des Gaspedals korreliert.
  • Die mit dem akkumulierten Kühlmittel mitgeführte Wärme soll insbesondere bei hohen Außentemperaturen nicht an den Innenraum des Fahrzeugs abgegeben werden. Damit die Kühlungsreserve nicht nur einmalig zur Nutzung zur Verfügung steht, ist vorgesehen, dass bei Reduzierung des Kühlleistungsbedarfs im ersten Kühlmittelkreislauf 2 durch das Steuergerät 4 das Ventil 5 geschlossen wird und dass die im Kühlmittel des zweiten Kühlmittelkreislaufes 3 gespeicherte Wärme durch Nutzung eines Kühlers und/oder eines Wärmetauschers an die Fahrzeugumgebung abgegeben wird.
  • Es besteht gleichfalls die Möglichkeit, dass durch Auswertung der Temperaturen der Kühlmittel in dem ersten Kühlmittelkreislauf 2 und dem zweiten Kühlmittelkreislauf 3 mittels des Steuergerätes 4 ein Signal bereitgestellt wird, wenn eine Kühlungsreserve zur Verfügung steht bzw. das vom Steuergerät 4 bereitgestellte Signal zur Höhe der Leistungsreserve genutzt wird zur Begrenzung der Leistungsanforderung.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Brennstoffzellenaggregat
    2
    erster Kühlmittelkreislauf
    3
    zweiter Kühlmittelkreislauf
    4
    Steuergerät
    5
    Ventil
    6
    Verbindungsleitung
    7
    Verbindungsleitung
    8
    Kühlmittelpumpe
    9
    Kühler
    10
    alternativer Pfad
    11
    Wärmetauscher
    12
    Signalleitung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 4327261 C1 [0002]
    • DE 102015222978 A1 [0003]
    • DE 112007002347 T5 [0004]

Claims (10)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs mit einem Brennstoffzellenaggregat (1), dem ein erster Kühlmittelkreislauf (2) zugeordnet ist, mit einem dem Innenraum des Fahrzeugs zugeordneten zweiten Kühlmittelkreislauf (3), in dem ein Kühlmittel niedrigerer Temperatur gegenüber dem Kühlmittel des ersten Kühlmittelkreislaufs (2) aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, dass bei höherem Kühlleistungsbedarf im ersten Kühlmittelkreislauf (2) durch ein Steuergerät (4), unabhängig von dem Wärmebedarf im zweiten Kühlmittelkreislauf (3), ein Ventil (5) geöffnet wird zur Freigabe einer ersten Verbindungsleitung (6) zwischen dem ersten Kühlmittelkreislauf (2) und dem zweiten Kühlmittelkreislauf (3) und so unter Nutzung einer zweiten Verbindungsleitung (7) eine gemeinsame Ringleitung für den ersten Kühlmittelkreislauf (2) und den zweiten Kühlmittelkreislauf (3) mit dem akkumulierten Kühlmittel aus dem ersten Kühlmittelkreislauf (2) und dem zweiten Kühlmittelkreislauf (3) gebildet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetransport zwischen dem ersten Kühlmittelkreislauf (2) und dem zweiten Kühlmittelkreislauf (3) unter Verzicht auf einen Wärmetauscher erfolgt durch Wärmeströmung mit dem akkumulierten Kühlmittel als Wärmeträger.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine im zweiten Kühlmittelkreislauf (3) angeordnete Kühlmittelpumpe (8) durch das Steuergerät (4) bei der Öffnung des Ventils (5) aktiviert wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderleistung der Kühlmittelpumpe (8) durch das Steuergerät (4) in Abhängigkeit von der Leistungsanforderung geregelt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem akkumulierten Kühlmittel mitgeführte Wärme nicht an den Innenraum des Fahrzeugs abgegeben wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei Reduzierung des Kühlleistungsbedarfes im ersten Kühlmittelkreislauf (2) zum Aufbau einer Kühlungsreserve durch das Steuergerät (4) das Ventil (5) geschlossen wird, und dass die im Kühlmittel des zweiten Kühlmittelkreislaufes (3) gespeicherte Wärme durch Nutzung eines Kühlers und/oder eines Wärmetauschers an die Fahrzeugumgebung abgegeben wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine mit dem Steuergerät (4) verbundene Signalleitung (12) ein Wert zur Leistungsanforderung als Parameter für das Schalten des Ventils (5) dem Steuergerät (4) zugeführt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert zur Leistungsanforderung mit der Bewegung und/ oder der Stellung des Gaspedals korreliert.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass durch Auswertung der Temperaturen der Kühlmittel in dem ersten Kühlmittelkreislauf (2) und dem zweiten Kühlmittelkreislauf (3) mittels des Steuergerätes (4) ein Signal bereit gestellt wird, wenn eine Kühlungsreserve zur Verfügung steht.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das vom Steuergerät (4) bereitgestellte Signal zur Höhe der Leistungsreserve genutzt wird zur Begrenzung der Leistungsanforderung.
DE102017217714.4A 2017-10-05 2017-10-05 Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs mit einem Brennstoffzellenaggregat Pending DE102017217714A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017217714.4A DE102017217714A1 (de) 2017-10-05 2017-10-05 Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs mit einem Brennstoffzellenaggregat
CN201811130625.4A CN109624657B (zh) 2017-10-05 2018-09-27 用于运行带有燃料电池组的车辆的方法
US16/153,244 US10946712B2 (en) 2017-10-05 2018-10-05 Method for operating a vehicle with a fuel cell unit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017217714.4A DE102017217714A1 (de) 2017-10-05 2017-10-05 Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs mit einem Brennstoffzellenaggregat

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102017217714A1 true DE102017217714A1 (de) 2019-04-11

Family

ID=65817362

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102017217714.4A Pending DE102017217714A1 (de) 2017-10-05 2017-10-05 Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs mit einem Brennstoffzellenaggregat

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10946712B2 (de)
CN (1) CN109624657B (de)
DE (1) DE102017217714A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021113063A1 (de) 2021-05-20 2022-11-24 Audi Aktiengesellschaft Kühlsystem und Verfahren zum Betreiben eines Kühlsystems
DE102022206140A1 (de) 2022-06-20 2023-12-21 Mahle International Gmbh Fluidpumpe

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112635790A (zh) * 2020-12-21 2021-04-09 中车株洲电力机车有限公司 一种轨道车辆燃料电池双回路冷却系统
CN112510223B (zh) * 2021-02-07 2021-04-30 河南氢枫能源技术有限公司 一种氢燃料电池余热回收系统及方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4327261C1 (de) 1993-08-13 1994-10-13 Daimler Benz Ag Kühlmittelkreislauf
DE112007002347T5 (de) 2006-10-10 2009-07-30 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha, Toyota-shi Klimatisierungssteuerungssystem
JP2010282808A (ja) * 2009-06-04 2010-12-16 Toyota Motor Corp 燃料電池システム
JP2011189864A (ja) * 2010-03-16 2011-09-29 Toyota Motor Corp 冷媒回路調整装置
DE102015222978A1 (de) 2015-11-20 2017-05-24 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Fahrzeug und Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007280927A (ja) * 2005-12-12 2007-10-25 Toyota Motor Corp 燃料電池の冷却システム
JP2009035153A (ja) * 2007-08-02 2009-02-19 Nissan Motor Co Ltd 車両用空調装置
JP5375764B2 (ja) * 2010-07-29 2013-12-25 三菱自動車工業株式会社 車両用エアコンシステムの制御装置
CN103407346B (zh) * 2013-08-30 2016-03-23 奇瑞新能源汽车技术有限公司 一种纯电动汽车整车热管理系统
JP6364926B2 (ja) * 2014-04-24 2018-08-01 株式会社デンソー 車両用空調装置
CN105984304A (zh) * 2016-05-03 2016-10-05 浙江吉利控股集团有限公司 一种纯电动汽车整车热管理系统
CN106080234A (zh) * 2016-06-21 2016-11-09 天津中科先进技术研究院有限公司 电动汽车热管理装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4327261C1 (de) 1993-08-13 1994-10-13 Daimler Benz Ag Kühlmittelkreislauf
DE112007002347T5 (de) 2006-10-10 2009-07-30 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha, Toyota-shi Klimatisierungssteuerungssystem
JP2010282808A (ja) * 2009-06-04 2010-12-16 Toyota Motor Corp 燃料電池システム
JP2011189864A (ja) * 2010-03-16 2011-09-29 Toyota Motor Corp 冷媒回路調整装置
DE102015222978A1 (de) 2015-11-20 2017-05-24 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Fahrzeug und Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021113063A1 (de) 2021-05-20 2022-11-24 Audi Aktiengesellschaft Kühlsystem und Verfahren zum Betreiben eines Kühlsystems
DE102022206140A1 (de) 2022-06-20 2023-12-21 Mahle International Gmbh Fluidpumpe

Also Published As

Publication number Publication date
CN109624657A (zh) 2019-04-16
US10946712B2 (en) 2021-03-16
CN109624657B (zh) 2022-02-18
US20190105961A1 (en) 2019-04-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3454401B1 (de) Kraftfahrzeug mit einem kühlsystem
DE102017106609B4 (de) Batteriekühlsystem für Fahrzeug
DE102017217714A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs mit einem Brennstoffzellenaggregat
DE102013209045A1 (de) Kühlsystem für ein Hybridfahrzeug sowie Verfahren zum Betrieb eines derartigen Kühlsystems
DE102016215526A1 (de) Batteriekühlsystem für ein Fahrzeug
DE102015003028A1 (de) Kühlanordnung zum Kühlen einer Brennstoffzelle
DE102013006155B4 (de) Verfahren zum Heizen eines Fahrzeuginnenraums eines eine Brennkraftmaschine aufweisenden Fahrzeugs
EP2831401B1 (de) Verfahren und system zur wärmeübertragung für ein fahrzeug
DE102019123716A1 (de) Wärmeverwaltungssystem für ein Fahrzeug
EP0634565A1 (de) Verfahren zur Verbesserung des Kaltstartverhaltens von Verbrennungsmaschinen
WO2017092853A1 (de) Brennstoffzellenanordnung, verfahren zum betrieb einer solchen brennstoffzellenanordnung und verwendung einer solchen brennstoffzellenanordnung
DE102011075284A1 (de) Verfahren zum Konditionieren eines Wärme-/Kältespeichers sowie Fahrzeug mit einem Wärme-/Kältespeicher
DE102018113687A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Kühlung von Batteriezellenmodulen
DE102009058575A1 (de) Kühlkreislauf einer Brennkraftmaschine sowie ein Arbeitsverfahren zum Betrieb eines Kühlkreislaufs
DE102012000312B4 (de) Fahrzeug mit mehreren isolierten Fluideinläufen und Verfahren zum Füllen einer Mehrzahl isolierter Fahrzeugfluidkreisläufe durch einen gemeinsamen Fluidfülldurchlass
DE102014000571A1 (de) Brennstoffzellensystem
DE102017219988A1 (de) Antriebseinrichtung mit einem Kühlmittelkreislauf für ein Kraftfahrzeug
DE102016204097A1 (de) Batteriesystem, Verfahren zum Betrieb eines Batteriesystems und Kraftfahrzeug
DE102015208100A1 (de) Kraftfahrzeug mit Wärmespeicher sowie Verfahren zum Betrieb eines Wärmespeichers in einem Kraftfahrzeug
DE102018005120A1 (de) Ladevorrichtung zum induktiven Laden eines Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs
DE102017010274A1 (de) Batterieanordnung für ein Fahrzeug
DE102012023823A1 (de) Fahrzeugklimatisierungsanlage
DE102019007978A1 (de) Kraftfahrzeug-Wärmepumpe mit mehreren Fluid-Wasser-Wärmetauschern und einem Fluid-Luft-Wärmetauscher im selben Fluidkreislauf; sowie Verfahren
DE102014105612B4 (de) Fahrzeug-Klimasystem und Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeug-Klimasystems
DE102013011565B4 (de) Fluidkreislauf eines Kraftfahrzeugs mit zwei über eine Saugstrahlpumpe verbundenen Kreisläufen

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R082 Change of representative

Representative=s name: HENTRICH PATENT- & RECHTSANWALTSPARTNERSCHAFT , DE

Representative=s name: HENTRICH PATENT- & RECHTSANWAELTE PARTG MBB, DE

Representative=s name: HENTRICH PATENTANWAELTE PARTG MBB, DE

R012 Request for examination validly filed