DE102018210188A1 - Coolant regeneration with photovoltaics - Google Patents

Coolant regeneration with photovoltaics Download PDF

Info

Publication number
DE102018210188A1
DE102018210188A1 DE102018210188.4A DE102018210188A DE102018210188A1 DE 102018210188 A1 DE102018210188 A1 DE 102018210188A1 DE 102018210188 A DE102018210188 A DE 102018210188A DE 102018210188 A1 DE102018210188 A1 DE 102018210188A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
coolant
fuel cell
cell system
photovoltaic module
circuit
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
DE102018210188.4A
Other languages
German (de)
Inventor
Kai Müller
Markus RUF
Michael Graebner
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 DE102018210188.4A priority Critical patent/DE102018210188A1/en
Publication of DE102018210188A1 publication Critical patent/DE102018210188A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H01M8/04044—Purification of heat exchange media
    • 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

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem für ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zum Betreiben des Brennstoffzellensystems.The invention relates to a fuel cell system for a motor vehicle and a method for operating the fuel cell system.

Description

Die Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem für ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zum Betreiben des Brennstoffzellensystems.The invention relates to a fuel cell system for a motor vehicle and a method for operating the fuel cell system.

Brennstoffzellen in Brennstoffzellenfahrzeugen verfügen über einen Kühlkreislauf, um die Abwärme des Systems abzuführen. Dieser Kühlkreislauf ist mit einem flüssigen, sehr gering leitfähigen Fluid befüllt. Das Fluid wird durch die Bipolarplatten der Brennstoffzelle geleitet ist und daher maßgeblich am Isolationswiderstand des Systems beteiligt. Für die Betriebssicherheit des Systems ist es wichtig, dass der Isolationswiderstand unterhalb eines vorgegebenen Schwellenwertes bleibt. Dieser Schwellenwert beträgt beispielsweise 100 Ohm/V (laut Norm VW80303/LV123).Fuel cells in fuel cell vehicles have a cooling circuit to remove the waste heat from the system. This cooling circuit is filled with a liquid, very low conductive fluid. The fluid is conducted through the bipolar plates of the fuel cell and is therefore significantly involved in the insulation resistance of the system. For the operational safety of the system, it is important that the insulation resistance remains below a predetermined threshold. This threshold value is, for example, 100 ohm / V (according to the VW80303 / LV123 standard).

Über die Betriebszeit des Brennstoffzellensystems können Ladungen tragende Verunreinigungen, z.B. Metallionen oder Salze, aus den Komponenten des Kühlsystems in das Kühlmittel gelangen. Dieser Ioneneintrag erhöht den Leitwert und somit sinkt der Isolationswiderstand. Deshalb wird im Betrieb der Brennstoffzelle ein Teil des Kühlmediums über einen Ionentauscher geleitet, um Ladungen tragende Verunreinigungen zu entfernen und der Erhöhung des Leitwerts entgegen zu wirken.Charge-carrying impurities, e.g. Metal ions or salts from the components of the cooling system get into the coolant. This ion entry increases the conductivity and thus the insulation resistance decreases. For this reason, during operation of the fuel cell, part of the cooling medium is passed through an ion exchanger in order to remove contaminants carrying charges and to counteract the increase in the conductance.

So sind aus der DE 10 2012 220 104 A1 eine Vorrichtung zur Überwachung von elektrischen Komponenten eines Fahrzeugs sowie Verfahren zum Überwachen von elektrischen Komponenten des Fahrzeugs bekannt. Die Vorrichtung dient zur Erfassung einer Erhöhung einer Leitfähigkeit eines Kühlmittels einer Brennstoffzelle des Fahrzeugs, wobei ein Ionentauscher angesteuert wird, um die Leitfähigkeit des Kühlmittels zu verringern.So are from the DE 10 2012 220 104 A1 a device for monitoring electrical components of a vehicle and methods for monitoring electrical components of the vehicle are known. The device is used to detect an increase in the conductivity of a coolant of a fuel cell of the vehicle, an ion exchanger being activated in order to reduce the conductivity of the coolant.

Ein Nachteil der bekannten Systeme ist, dass die Regeneration des Kühlmittels nur während des Betriebs des Brennstoffzellensystems erfolgen kann. Wenn während des Betriebs der Brennstoffzelle die Leitfähigkeit steigt, darf das System nicht abgeschaltet werden. Wenn die Brennstoffzelle abgestellt ist, kann das Kühlmedium nicht durch Ionenaustausch regeneriert werden. Für die Regeneration muss mit Hilfe einer Pumpe das Kühlmedium umgewälzt werden. Diese Pumpe benötigt elektrische Energie, welche nur begrenzt zur Verfügung steht, wenn die Brennstoffzelle nicht aktiv ist.A disadvantage of the known systems is that the regeneration of the coolant can only take place during the operation of the fuel cell system. If the conductivity increases while the fuel cell is operating, the system must not be switched off. When the fuel cell is turned off, the cooling medium cannot be regenerated by ion exchange. For the regeneration, the cooling medium must be circulated with the help of a pump. This pump requires electrical energy, which is only available to a limited extent when the fuel cell is not active.

Bei einem Wiederstart des Brennstoffzellensystems werden die Leitfähigkeit des Kühlmittels bzw. der Isolationswiderstand des Systems geprüft. Liegt die Leitfähigkeit über einem vorgegebenen Grenzwert bzw. unterschreitet der Isolationswiderstand einen vorgegebenen Grenzwert, so wird ein Start des Systems verhindert und das Fahrzeug bleibt liegen.When the fuel cell system is restarted, the conductivity of the coolant and the insulation resistance of the system are checked. If the conductivity is above a predetermined limit value or if the insulation resistance falls below a predetermined limit value, the system is prevented from starting and the vehicle remains stationary.

Vor diesem Hintergrund hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, um die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu beseitigen.Against this background, the object of the invention is to provide an apparatus and a method to at least partially eliminate the disadvantages of the prior art.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 8. Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.The object is achieved by a device with the features of claim 1 and a method with the features of claim 8. Embodiments of the invention result from the dependent claims.

Die DE 10 2013 003 670 A1 offenbart eine Vorrichtung und Verfahren zum Betrieb eines Brennstoffzellensystems eines Fahrzeugs. Die Vorrichtung umfasst eine Anordnung zur Temperierung der Brennstoffzelle, die von einer Photovoltaikeinheit des Fahrzeugs mit Energie versorgt wird, um die Brennstoffzelle während einer Standzeit des Fahrzeugs zu temperieren.The DE 10 2013 003 670 A1 discloses an apparatus and method for operating a fuel cell system of a vehicle. The device comprises an arrangement for temperature control of the fuel cell, which is supplied with energy by a photovoltaic unit of the vehicle in order to temperature control the fuel cell while the vehicle is stationary.

Die DE 10 2015 200 356 A1 lehrt die Verwendung eines solarthermischen Elements für die Temperierung eines Batteriepacks bei gleichzeitiger Verminderung des Fahrzeugklimatisierungsbedarfs. In dem solarthermischen Element erwärmtes Fluid wird mittels eines Pumpenelements einer Batterie eines Fahrzeugs zugeführt.The DE 10 2015 200 356 A1 teaches the use of a solar thermal element for the temperature control of a battery pack while reducing the vehicle air conditioning requirement. Fluid heated in the solar thermal element is supplied to a battery of a vehicle by means of a pump element.

Erfindungsgemäß ist das Brennstoffzellensystem mit einem Photovoltaikmodul verbunden, das dafür genutzt wird, die Kühlmittelpumpe des Brennstoffzellensystems zu betreiben, so dass auch dann eine Regeneration des Kühlmittels möglich ist, wenn die Brennstoffzelle nicht in Betrieb ist.According to the invention, the fuel cell system is connected to a photovoltaic module which is used to operate the coolant pump of the fuel cell system, so that regeneration of the coolant is also possible when the fuel cell is not in operation.

Gegenstand der Erfindung ist ein Brennstoffzellensystem für ein Kraftfahrzeug mit mindestens einer Brennstoffzelle und einem daran angeschlossenen Kühlmittelkreislauf, in dem eine Kühlmittelpumpe und ein Ionentauscher angeordnet sind. Erfindungsgemäß weist das Brennstoffzellensystem ein Photovoltaikmodul auf, das dafür eingerichtet ist, die Kühlmittelpumpe zu betreiben, um einen Kühlmittelstrom durch den Ionentauscher zu leiten. In einer Ausführungsform ist das Photovoltaikmodul dafür eingerichtet, die Kühlmittelpumpe zu betreiben, während die mindestens eine Brennstoffzelle abgeschaltet ist.The invention relates to a fuel cell system for a motor vehicle with at least one fuel cell and a coolant circuit connected to it, in which a coolant pump and an ion exchanger are arranged. According to the invention, the fuel cell system has a photovoltaic module which is set up to operate the coolant pump in order to conduct a coolant flow through the ion exchanger. In one embodiment, the photovoltaic module is set up to operate the coolant pump while the at least one fuel cell is switched off.

Das erfindungsgemäße Brennstoffzellensystem weist mindestens eine Brennstoffzelle auf. In einer Ausführungsform weist das erfindungsgemäße Brennstoffzellensystem eine Vielzahl von Brennstoffzellen auf, die zu einem oder mehreren Stapeln, auch „Stacks“ genannt, zusammengefasst sind. In der vorliegenden Anmeldung wird der Begriff „Brennstoffzelle“ sowohl für eine einzelne Brennstoffzelle als auch für einen Brennstoffzellenstapel gebraucht.The fuel cell system according to the invention has at least one fuel cell. In one embodiment, the fuel cell system according to the invention has a large number of fuel cells which are combined to form one or more stacks, also called “stacks”. In the present application, the term “ Fuel cell ”is used both for a single fuel cell and for a fuel cell stack.

Das erfindungsgemäße Brennstoffzellensystem weist ein Photovoltaikmodul auf. In einer Ausführungsform ist das Photovoltaikmodul auf dem Dach des Fahrzeugs angeordnet, d.h. als Photovoltaikdach ausgeführt. Die von dem Photovoltaikmodul erzeugte elektrische Energie wird in einer Ausführungsform über einen Gleichstromwandler (DC/DC-Wandler) den Aggregaten des Brennstoffzellensystems zugeführt, also der Kühlmittelpumpe und gegebenenfalls einem im Kühlmittelkreislauf angeordneten Heizer.The fuel cell system according to the invention has a photovoltaic module. In one embodiment, the photovoltaic module is located on the roof of the vehicle, i.e. designed as a photovoltaic roof. In one embodiment, the electrical energy generated by the photovoltaic module is fed via a direct current converter (DC / DC converter) to the aggregates of the fuel cell system, that is to say the coolant pump and, if appropriate, a heater arranged in the coolant circuit.

In einer Ausführungsform des Brennstoffzellensystems sind im Kühlmittelkreislauf ein Heizer und gegebenenfalls ein Wärmetauscher zur Temperierung des Kühlmittels angeordnet. In einer Ausführungsform ist das Photovoltaikmodul auch dafür eingerichtet, den Heizer zu betreiben, um das Kühlmittel zu erwärmen und/oder den Wärmetauscher zu betreiben, um das Kühlmittel zu temperieren (zu heizen oder zu kühlen).In one embodiment of the fuel cell system, a heater and optionally a heat exchanger for temperature control of the coolant are arranged in the coolant circuit. In one embodiment, the photovoltaic module is also set up to operate the heater to heat the coolant and / or to operate the heat exchanger to temper the coolant (to heat or cool).

Das erfindungsgemäße Brennstoffzellensystem weist einen Ionentauscher auf, der Ladungen tragende Verunreinigungen, also Ionen, aus dem Kühlmittel entfernen kann. Hierzu muss ein Kühlmittelstrom durch den Ionentauscher geleitet werden. In einer Ausführungsform ist der Ionentauscher in einem von dem Kühlmittelkreislauf abzweigenden und wieder in den Kühlmittelkreislauf mündenden Nebenkreis angeordnet und ein Bypass-Ventil in dem Nebenkreis dient dazu, den Kühlmittelstrom durch den Ionentauscher zu regulieren.The fuel cell system according to the invention has an ion exchanger which can remove contaminants, ie ions, carrying charges from the coolant. To do this, a coolant flow must be conducted through the ion exchanger. In one embodiment, the ion exchanger is arranged in a secondary circuit branching off from the coolant circuit and again opening into the coolant circuit, and a bypass valve in the secondary circuit serves to regulate the coolant flow through the ion exchanger.

In einer Ausführungsform weist das Brennstoffzellensystem ein Steuergerät auf, das dafür eingerichtet ist, einen Isolationswiderstand des Kühlmittels oder eine Leitfähigkeit des Kühlmittels im Kühlkreislauf zu überwachen und bei Erreichen eines vorgegebenen Grenzwerts einen Kühlmittelstrom durch den Ionentauscher zu leiten. Hierzu steuert das Steuergerät die Kühlmittelpumpe und gegebenenfalls ein dem Ionentauscher vorgeschaltetes Bypass-Ventil. In einer Ausführungsform ist das Steuergerät dafür eingerichtet, von dem Photovoltaikmodul erzeugte elektrische Energie zum Betrieb der Kühlmittelpumpe und/oder eines im Kühlmittelkreislauf angeordneten Heizers und/oder Wärmetauschers zu nutzen.In one embodiment, the fuel cell system has a control device which is set up to monitor an insulation resistance of the coolant or a conductivity of the coolant in the cooling circuit and to direct a coolant flow through the ion exchanger when a predetermined limit value is reached. For this purpose, the control unit controls the coolant pump and, if necessary, a bypass valve upstream of the ion exchanger. In one embodiment, the control device is set up to use electrical energy generated by the photovoltaic module to operate the coolant pump and / or a heater and / or heat exchanger arranged in the coolant circuit.

Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Verringerung der Leitfähigkeit des Kühlmittels in einem Kühlmittelkreislauf eines erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems. Im erfindungsgemäßen Verfahren wird von dem Photovoltaikmodul erzeugte elektrische Energie genutzt, um die Kühlmittelpumpe zu betreiben und einen Kühlmittelstrom durch den Ionentauscher zu leiten. In einer Ausführungsform des Verfahrens wird von dem Photovoltaikmodul erzeugte elektrische Energie auch genutzt, um einen Heizer im Kühlmittelkreislauf zu betreiben und das Kühlmittel zu erwärmen. In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird von dem Photovoltaikmodul erzeugte elektrische Energie auch genutzt, um einen Wärmetauscher im Kühlmittelkreislauf zu betreiben und das Kühlmittel zu temperieren, d.h. zu kühlen oder zu erwärmen. In einer speziellen Ausführungsform des Verfahrens ist die mindestens eine Brennstoffzelle des Brennstoffzellensystems abgeschaltet, während das Verfahren durchgeführt wird, d.h. ein Kühlmittelstrom durch den Ionentauscher geleitet und gegebenenfalls gekühlt oder erwärmt wird. In einer Variante werden die Kühlmittelpumpe und gegebenenfalls der Heizer und/oder Wärmetauscher ausschließlich mit von dem Photovoltaikmodul erzeugter elektrischer Energie betrieben. Dies bietet den zusätzlichen Vorteil, dass in Batterien des Fahrzeugs gespeicherte elektrische Energie nicht verbraucht wird.The invention also relates to a method for reducing the conductivity of the coolant in a coolant circuit of a fuel cell system according to the invention. In the method according to the invention, electrical energy generated by the photovoltaic module is used to operate the coolant pump and to conduct a coolant flow through the ion exchanger. In one embodiment of the method, electrical energy generated by the photovoltaic module is also used to operate a heater in the coolant circuit and to heat the coolant. In a further embodiment of the method, electrical energy generated by the photovoltaic module is also used to operate a heat exchanger in the coolant circuit and to temper the coolant, i.e. to cool or heat. In a special embodiment of the method, the at least one fuel cell of the fuel cell system is switched off while the method is being carried out, i.e. a coolant flow is passed through the ion exchanger and optionally cooled or heated. In one variant, the coolant pump and possibly the heater and / or heat exchanger are operated exclusively with electrical energy generated by the photovoltaic module. This offers the additional advantage that electrical energy stored in the vehicle's batteries is not consumed.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, nicht nur beim Betrieb der Brennstoffzelle einen Strom des Kühlmediums mittels einer Pumpe durch einen Ionentauscher zu leiten, um der Leitwerterhöhung entgegen zu wirken, sondern auch dann, wenn die Brennstoffzelle nicht aktiv ist.The method according to the invention makes it possible not only to conduct a flow of the cooling medium by means of a pump through an ion exchanger during operation of the fuel cell in order to counteract the increase in the conductance value, but also when the fuel cell is not active.

So kann z.B. bei einem mit einem Photovoltaikdach ausgerüsteten Brennstoffzellenfahrzeug, das gerade geparkt ist, die Kühlmittelpumpe der Brennstoffzelle betätigt und das Kühlmittel durch den Ionentauscher geleitet werden, wenn eine hohe Leitfähigkeit des Kühlmittels erkannt wird und die Sonne scheint, somit genügend Photovoltaik-Energie vorhanden ist. Außerdem kann das Kühlmittel mit Hilfe dieser Energie thermisch für einen optimalen Start und Betrieb der Brennstoffzelle vorkonditioniert werden.For example, In a fuel cell vehicle equipped with a photovoltaic roof that is currently parked, the coolant pump of the fuel cell is actuated and the coolant is passed through the ion exchanger if a high conductivity of the coolant is detected and the sun is shining, so there is sufficient photovoltaic energy available. This energy can also be used to precondition the coolant thermally for optimal starting and operation of the fuel cell.

Durch einen Kühlmittelregenerationsbetrieb mit Hilfe von Solarenergie beim Parken kann die Robustheit des Systems erhöht werden. Zudem können energetische Vorteile entstehen, wenn das Kühlmedium mit Hilfe der Sonnenenergie auf eine optimale Start- bzw. Betriebstemperatur vorkonditioniert wird (erhitzt oder gekühlt). Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.The robustness of the system can be increased by a coolant regeneration operation using solar energy when parking. In addition, energetic advantages can arise if the cooling medium is preconditioned (heated or cooled) to an optimal starting or operating temperature using solar energy. Further advantages and refinements of the invention result from the description and the attached drawing.

Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own without departing from the scope of the present invention.

Die Erfindung ist anhand einer Ausführungsform in der beigefügten Zeichnung illustriert und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung weiter beschrieben. Es zeigt:

  • 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems.
The invention is illustrated and will be illustrated by an embodiment in the accompanying drawing further described with reference to the drawing. It shows:
  • 1 is a schematic representation of an embodiment of the fuel cell system according to the invention.

1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems 10. Das System umfasst eine Brennstoffzelle 11, die auch einen oder mehrere Brennstoffzellenstapel umfassen kann. Die Brennstoffzelle 11 ist an einen Kühlmittelkreislauf 12 angeschlossen, in dem ein Kühlmittel für die Brennstoffzelle 11 zirkuliert. Im Kühlmittelkreislauf 12 befinden sich ein Heizer 14 und ein Wärmetauscher 15 zur Einstellung der Temperatur des Kühlmittelstroms und eine Pumpe 13, die das Kühlmittel durch den Kühlmittelkreislauf 12 pumpt. Ein Bypass-Ventil 16 ermöglicht es, einen Teil des Kühlmittelstroms an dem Wärmetauscher 15 vorbeizuführen. Ein weiteres Bypass-Ventil 17 ermöglicht es, einen Teil des Kühlmittelstroms durch einen Ionentauscher 18 zu leiten, um Ionen aus dem Kühlmittel zu entfernen und so die Leitfähigkeit des Kühlmittels zu verringern. Das Bypass-Ventil 17 wird geöffnet, wenn ein Isolationswächter des Brennstoffzellensystems im HV+-Kreis oder im HV--Kreis ein Absinken des Isolationswiderstands RISO, Kühlmittel des Kühlmittels unter einen vorgegebenen Grenzwert erkennt bzw. im System ein Anstieg der Leitfähigkeit des Kühlmittels über einen vorgegebenen Grenzwert detektiert wird. 1 shows a schematic representation of an embodiment of the fuel cell system according to the invention 10 , The system includes a fuel cell 11 , which can also include one or more fuel cell stacks. The fuel cell 11 is on a coolant circuit 12 connected in which a coolant for the fuel cell 11 circulated. In the coolant circuit 12 there is a heater 14 and a heat exchanger 15 to adjust the temperature of the coolant flow and a pump 13 that the coolant through the coolant circuit 12 inflated. A bypass valve 16 allows some of the coolant flow to the heat exchanger 15 passing out. Another bypass valve 17 allows some of the coolant flow through an ion exchanger 18 to remove ions from the coolant and thus reduce the conductivity of the coolant. The bypass valve 17 is opened when an insulation monitor of the fuel cell system in the HV + circuit or in the HV - circuit detects a decrease in the insulation resistance R ISO , coolant of the coolant below a specified limit value or an increase in the conductivity of the coolant is detected in the system above a specified limit value ,

Ein Photovoltaikmodul 20 ist über einen Gleichstromwandler (DC/DC-Wandler) 19 mit der Kühlmittelpumpe 13 und dem Heizer 14 verbunden. Dadurch wird es möglich, diese mit von dem Photovoltaikmodul 20 erzeugter elektrischer Energie zu betreiben und so die Energiereserven des Fahrzeugs zu schonen. Dies ist insbesondere dann hilfreich, wenn die Brennstoffzelle 11 des Fahrzeugs nicht aktiv ist, z.B. weil das Fahrzeug auf einem Parkplatz abgestellt ist oder der Fahrzeugantrieb mit der in einer Traktionsbatterie gespeicherten elektrischen Energie betrieben wird. Es wird so möglich, das Kühlmittel auch dann über den Ionentauscher 18 zu leiten und von ionischen Verunreinigungen zu befreien, wenn die Brennstoffzelle 11 nicht in Betrieb ist. Mit der von dem Photovoltaikmodul 20 erzeugten elektrischen Energie lässt sich auch der Heizer 14 betreiben, um den Kühlmittelstrom zu erwärmen. So lässt sich beispielsweise vor Beginn einer Fahrt das Kühlmittel bereits auf die gewünschte Betriebstemperatur temperieren, was den Wirkungsgrad des Brennstoffzellensystems 10 erhöht und besonders bei tiefen Temperaturen im Winter ein Einfrieren des Brennstoffzellensystems 10 verhindert.A photovoltaic module 20 is via a direct current converter (DC / DC converter) 19 with the coolant pump 13 and the stoker 14 connected. This makes it possible to use them with the photovoltaic module 20 operate generated electrical energy and thus conserve the vehicle's energy reserves. This is especially helpful when the fuel cell 11 of the vehicle is not active, for example because the vehicle is parked in a parking lot or the vehicle drive is operated with the electrical energy stored in a traction battery. It is then possible to cool the coolant through the ion exchanger 18 to conduct and rid of ionic contaminants when the fuel cell 11 is not in operation. With that of the photovoltaic module 20 generated electrical energy can also be the heater 14 operate to heat the coolant flow. For example, the coolant can be brought to the desired operating temperature before the start of a journey, which increases the efficiency of the fuel cell system 10 increased and especially at low temperatures in winter freezing of the fuel cell system 10 prevented.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
BrennstoffzellensystemThe fuel cell system
1111
Brennstoffzellefuel cell
1212
KühlmittelkreislaufCoolant circuit
1313
KühlmittelpumpeCoolant pump
1414
Heizerstoker
1515
Wärmetauscherheat exchangers
1616
Bypass-VentilBypass valve
1717
Bypass-VentilBypass valve
1818
Ionentauscherion exchanger
1919
DC/DC-WandlerDC / DC converter
2020
Photovoltaikmodulphotovoltaic module

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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.This list of documents listed by the applicant has been generated automatically and is only included for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102012220104 A1 [0004]DE 102012220104 A1 [0004]
  • DE 102013003670 A1 [0009]DE 102013003670 A1 [0009]
  • DE 102015200356 A1 [0010]DE 102015200356 A1 [0010]

Claims (10)

Brennstoffzellensystem (10) für ein Kraftfahrzeug, mit mindestens einer Brennstoffzelle (11) und einem daran angeschlossenen Kühlmittelkreislauf (12), in dem eine Kühlmittelpumpe (13) und ein Ionentauscher (18) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennstoffzellensystem (10) ein Photovoltaikmodul (20) aufweist, das dafür eingerichtet ist, die Kühlmittelpumpe (13) zu betreiben, um einen Kühlmittelstrom durch den Ionentauscher (18) zu leiten.Fuel cell system (10) for a motor vehicle, with at least one fuel cell (11) and a coolant circuit (12) connected thereto, in which a coolant pump (13) and an ion exchanger (18) are arranged, characterized in that the fuel cell system (10) Has photovoltaic module (20) which is set up to operate the coolant pump (13) in order to conduct a coolant flow through the ion exchanger (18). Brennstoffzellensystem (10) nach Anspruch 1, bei dem das Photovoltaikmodul (20) dafür eingerichtet ist, die Kühlmittelpumpe (13) zu betreiben, während die mindestens eine Brennstoffzelle (11) abgeschaltet ist.Fuel cell system (10) after Claim 1 , in which the photovoltaic module (20) is set up to operate the coolant pump (13) while the at least one fuel cell (11) is switched off. Brennstoffzellensystem (10) nach Anspruch 1 oder 2, bei dem im Kühlmittelkreislauf (12) ein Heizer (14) und gegebenenfalls ein Wärmetauscher (15) zur Temperierung des Kühlmittels angeordnet sind.Fuel cell system (10) after Claim 1 or 2 , in which a heater (14) and optionally a heat exchanger (15) for temperature control of the coolant are arranged in the coolant circuit (12). Brennstoffzellensystem (10) nach Anspruch 3, bei dem das Photovoltaikmodul (20) auch dafür eingerichtet ist, den Heizer (14) zu betreiben, um das Kühlmittel zu erwärmen.Fuel cell system (10) after Claim 3 , in which the photovoltaic module (20) is also set up to operate the heater (14) in order to heat the coolant. Brennstoffzellensystem (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem der Ionentauscher (18) in einem von dem Kühlmittelkreislauf (12) abzweigenden und wieder in den Kühlmittelkreislauf (12) mündenden Nebenkreis angeordnet ist und der Kühlmittelstrom durch den Ionentauscher (18) über ein Bypass-Ventil (17) in dem Nebenkreis reguliert wird.Fuel cell system (10) according to one of the preceding claims, in which the ion exchanger (18) is arranged in a secondary circuit branching off from the coolant circuit (12) and again opening into the coolant circuit (12), and the coolant flow through the ion exchanger (18) via a bypass -Valve (17) is regulated in the secondary circuit. Brennstoffzellensystem (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche mit einem Steuergerät, das dafür eingerichtet ist, einen Isolationswiderstand des Kühlmittels oder eine Leitfähigkeit des Kühlmittels im Kühlkreislauf zu überwachen, und bei Erreichen eines vorgegebenen Grenzwerts einen Kühlmittelstrom durch den Ionentauscher (18) zu leiten.Fuel cell system (10) according to one of the preceding claims with a control device which is set up to monitor an insulation resistance of the coolant or a conductivity of the coolant in the cooling circuit, and to guide a coolant flow through the ion exchanger (18) when a predetermined limit value is reached. Brennstoffzellensystem (10) nach Anspruch 6, bei dem das Steuergerät dafür eingerichtet ist, von dem Photovoltaikmodul (20) erzeugte elektrische Energie zum Betrieb der Kühlmittelpumpe (13) und/oder des Heizers (14) zu nutzen.Fuel cell system (10) after Claim 6 , in which the control device is set up to use electrical energy generated by the photovoltaic module (20) to operate the coolant pump (13) and / or the heater (14). Verfahren zur Verringerung der Leitfähigkeit des Kühlmittels in einem Kühlmittelkreislauf (12) eines Brennstoffzellensystems (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem von dem Photovoltaikmodul (20) erzeugte elektrische Energie genutzt wird, um die Kühlmittelpumpe (13) zu betreiben und einen Kühlmittelstrom durch den Ionentauscher (18) zu leiten.Method for reducing the conductivity of the coolant in a coolant circuit (12) of a fuel cell system (10) according to one of the preceding claims, in which electrical energy generated by the photovoltaic module (20) is used to operate the coolant pump (13) and a coolant flow through to guide the ion exchanger (18). Verfahren nach Anspruch 8, bei dem von dem Photovoltaikmodul (20) erzeugte elektrische Energie genutzt wird, um den Heizer (13) zu betreiben und das Kühlmittel zu erwärmen.Procedure according to Claim 8 , in which the electrical energy generated by the photovoltaic module (20) is used to operate the heater (13) and to heat the coolant. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, bei dem die mindestens eine Brennstoffzelle (11) des Brennstoffzellensystems (10) abgeschaltet ist.Procedure according to Claim 8 or 9 , in which the at least one fuel cell (11) of the fuel cell system (10) is switched off.
DE102018210188.4A 2018-06-22 2018-06-22 Coolant regeneration with photovoltaics Pending DE102018210188A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018210188.4A DE102018210188A1 (en) 2018-06-22 2018-06-22 Coolant regeneration with photovoltaics

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018210188.4A DE102018210188A1 (en) 2018-06-22 2018-06-22 Coolant regeneration with photovoltaics

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102018210188A1 true DE102018210188A1 (en) 2019-12-24

Family

ID=68805974

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102018210188.4A Pending DE102018210188A1 (en) 2018-06-22 2018-06-22 Coolant regeneration with photovoltaics

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102018210188A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021215053A1 (en) 2021-12-28 2023-06-29 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Fluid treatment device, fuel cell system and method for controlling or regulating such a fluid treatment device

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005057938A (en) * 2003-08-07 2005-03-03 Mitsubishi Electric Corp Power converter
KR20120051905A (en) * 2010-11-15 2012-05-23 현대자동차주식회사 Solar cell cooling apparatus for fuel cell vehicle and driving method thereof
DE102012220104A1 (en) 2012-11-05 2014-05-08 Robert Bosch Gmbh Device for monitoring electrical components of vehicle, is designed for simultaneous monitoring of electrical conductivity of coolant of system of vehicle
DE102013003670A1 (en) 2013-03-02 2014-09-04 Daimler Ag Device for operating fuel cell system of vehicle, has energy generation system for producing energy from solar radiation and coupled with temperature control assembly for supplying produced energy
DE102015200356A1 (en) 2015-01-13 2016-07-14 Robert Bosch Gmbh Solar thermal element for temperature control of a battery pack while reducing vehicle air conditioning requirements

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005057938A (en) * 2003-08-07 2005-03-03 Mitsubishi Electric Corp Power converter
KR20120051905A (en) * 2010-11-15 2012-05-23 현대자동차주식회사 Solar cell cooling apparatus for fuel cell vehicle and driving method thereof
DE102012220104A1 (en) 2012-11-05 2014-05-08 Robert Bosch Gmbh Device for monitoring electrical components of vehicle, is designed for simultaneous monitoring of electrical conductivity of coolant of system of vehicle
DE102013003670A1 (en) 2013-03-02 2014-09-04 Daimler Ag Device for operating fuel cell system of vehicle, has energy generation system for producing energy from solar radiation and coupled with temperature control assembly for supplying produced energy
DE102015200356A1 (en) 2015-01-13 2016-07-14 Robert Bosch Gmbh Solar thermal element for temperature control of a battery pack while reducing vehicle air conditioning requirements

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021215053A1 (en) 2021-12-28 2023-06-29 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Fluid treatment device, fuel cell system and method for controlling or regulating such a fluid treatment device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10248611B4 (en) System and method for selectively heating fuel cells
DE112012005089B4 (en) Air conditioning system for a fuel cell vehicle and control method therefor
DE102017201541A1 (en) Motor vehicle with at least one rechargeable battery, system of a motor vehicle and a charging station and method for controlling the temperature of a rechargeable battery of a motor vehicle
DE102015117526A1 (en) Flow method for coolant in a fuel cell system and fuel cell system
DE102009028326A1 (en) Method and device for heating engine and transmission oil of a hybrid vehicle
DE102013002847B4 (en) Battery assembly for a vehicle and method for operating a battery assembly
DE112011100535T5 (en) Heat storage device for a vehicle
DE112008002649T5 (en) The fuel cell system
DE102015117333A1 (en) The fuel cell system
DE102019112035A1 (en) METHOD FOR OPERATING A FUEL CELL STACK WITH A TEMPORALLY DISABLED DRAIN VALVE
DE102018209434A1 (en) Method for operating a fuel cell device assigned to a motor vehicle and motor vehicle with a fuel cell device
DE102018210188A1 (en) Coolant regeneration with photovoltaics
DE10107596B4 (en) Low temperature fuel cell device for vehicles, in particular PEM (Proton Exchange Membrane) fuel cell device
DE10007244A1 (en) Device for recovering water for on-board current fuel cell system has connection between coolant circuit(s) via heat exchanger to at least one output gas flow from fuel cell system
DE112014005303B4 (en) Arrangement and method for controlling the temperature of a power storage system in a vehicle
DE102020007740A1 (en) Temperature control device for a vehicle
DE102018201260B3 (en) Supply device with a fuel cell device and a battery and method for the frost start of a supply device
DE102017211303A1 (en) Heat storage arrangement for a vehicle battery and method for their operation
DE102015005978A1 (en) Method for operating a fuel cell system
DE102020128052A1 (en) Process for thermal conditioning of traction batteries
WO2023001828A1 (en) Battery management method and battery management system for an on-board electrical system battery of a hybrid motor vehicle
DE102017205081B4 (en) Cooling device and method for cooling a battery in a vehicle using a coolant and vehicle with such a cooling device
DE102020007739A1 (en) Method for determining the quality of a corrosion protection agent for a motor vehicle by means of a monitoring device and monitoring device
DE102012019943A1 (en) Method for preventing/reducing condensation dew formation in electric component for e.g. electric vehicle, involves increasing coolant temperature and reducing power output of electric component, when condensation probability is larger
DE102020204697A1 (en) Method for controlling the charging process of an electrical energy storage device and charging device and a system comprising an electrified vehicle and charging device

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