DE102021120744A1

DE102021120744A1 - Fahrzeug mit gekoppelten Kühlkreisläufen zur Kühlung einer elektrochemischen Zelle

Info

Publication number: DE102021120744A1
Application number: DE102021120744.4A
Authority: DE
Inventors: Stefan Buhl; Alexander SCHYDLO
Original assignee: MAN Truck and Bus SE
Current assignee: MAN Truck and Bus SE
Priority date: 2021-08-10
Filing date: 2021-08-10
Publication date: 2023-02-16
Also published as: WO2023016846A1; EP4384405A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug (10) mit einer elektrochemischen Zelle (1) und einen ersten Kühlmittelkreislauf (2.1) zum Kühlen dieser elektrochemischen Zelle (1). Ferner weist das Fahrzeug (10) einen, vom ersten Kühlmittelkreislauf (2.1) fluidisch getrennten, zweiten Kühlmittelkreislauf (2.2) auf, der über einen Austausch-Wärmeübertrager (WA) mit dem ersten Kühlmittelkreislauf (2.1) thermisch gekoppelt ist. Der erste Kühlmittelkreislauf (2.1) umfasst hierbei einen ersten Wärmeübertrager (W1) zum Wärmeaustausch mit der Fahrzeugumgebung und der zweite Kühlmittelkreislauf (2.2) einen zweiten Wärmeübertrager (W2) zum Wärmeaustausch mit der Fahrzeugumgebung, wobei der erste Wärmeübertrager (W1) - in Vorwärtsfahrtrichtung (V) gesehen - vor dem zweiten Wärmeübertrager (W2) angeordnet ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines ebensolchen Fahrzeugs (10).

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einer elektrochemischen Zelle und zwei Kühlmittelkreisläufe, wobei die beiden Kühlmittelkreisläufe über einen Wärmeübertrager thermisch gekoppelt sind. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines ebensolchen Fahrzeugs.
Im Stand der Technik ist das Kühlen einer Brennstoffzelle eines Kraftfahrzeugs grundsätzlich bekannt. Das Kühlen erfolgt dabei zumeist mittels entsprechender Kühlmittel- bzw. Kältemittelkreisläufe, über welche Wärme von der Brennstoffzelle mithilfe eines zirkulierenden Kühl- bzw. Kältemittels an die Fahrzeugumgebung abgegeben wird. Für einen Wärmeaustausch zwischen den jeweiligen Medien werden typischerweise Wärmeübertrager, wie z. B. Rippenrohr- oder Lamellenwärmeübertrager, verwendet.
Um die Leistungsfähigkeit und Lebensdauer der Brennstoffzelle, insbesondere unter Hoch- oder Volllastbedingungen, sicherzustellen, ist dabei eine möglichst hohe Kühlleistung der Kühlvorrichtung bei einem gleichzeitig möglichst geringen Energiebedarf wünschenswert. Entsprechend ist es Aufgabe der Erfindung, eine derartige Kühlung einer Fahrzeug-Brennstoffzelle bereitzustellen, wobei Nachteile bisheriger Lösungen vermieden werden sollen.
Diese Aufgabe kann mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst werden. Vorteilhafte Ausführungsformen und Anwendungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche und werden in der folgenden Beschreibung unter teilweiser Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.
Gemäß einem ersten unabhängigen Lösungsgedanken wird ein Fahrzeug bereitgestellt. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Fahrzeug um ein Kraftfahrzeug, besonders bevorzugt um ein Nutzfahrzeug (z. B. einen Lastkraftwagen). Beispielsweise kann das Fahrzeug ein Elektrofahrzeug (z. B. ein Brennstoffzellenfahrzeug) sein, d. h. ein Fahrzeug, das mit elektrischer Energie antreibbar (z. B. mittels eines Elektromotors) ist.
Das Fahrzeug umfasst eine elektrochemische Zelle (z. B. eine Brennstoffzelle) und einen Kühlmittelkreislauf zum Kühlen dieser elektrochemischen Zelle. Der vorgenannte Kühlmittelkreislauf soll dabei im Folgenden zur besseren Unterscheidbarkeit auch als „erster“ oder „primärer“ Kühlmittelkreislauf bezeichnet werden.
Ferner umfasst das Fahrzeug einen weiteren, vom ersten Kühlmittelkreislauf fluidisch getrennten, „zweiten“ bzw. „sekundären“ Kühlmittelkreislauf. Der Ausdruck „fluidisch getrennt“ kann hierbei angeben, dass zwischen dem ersten und zweiten Kühlmittelkreislauf keine, einen Kühlmittelaustausch zwischen den beiden Kühlmittelkreisläufen ermöglichende, direkte Fluidverbindung besteht. Gleichwohl sind der erste Kühlmittelkreislauf und der zweite Kühlmittelkreislauf über einen als „Austausch-Wärmeübertrager“ bezeichneten Wärmeübertrager miteinander thermisch gekoppelt. Anders ausgedrückt kann zwischen den beiden Kühlmittelkreisläufen (d. h. zwischen dem ersten Kühlmittelkreislauf und dem zweiten Kühlmittelkreislauf) zwar kein Stoffaustausch, jedoch ein Wärmeaustausch erfolgen.
Weiterhin ist vorgesehen, dass der erste Kühlmittelkreislauf einen Wärmeübertrager (z. B. ein Wärmetauscher und/oder Kühler) zum, vorzugsweise direkten, Wärmeaustausch mit einer Fahrzeugumgebung umfasst. Dieser Wärmeübertrager (z. B. ein Luft/Kühlmittel-Wärmeübertrager) soll hierbei im Folgenden als „erster Wärmeübertrager“ bezeichnet werden. Dabei kann die elektrochemische Zelle, vorzugsweise direkt, mit diesem ersten Wärmeübertrager mittels des ersten Kühlmittelkreislaufs verbunden sein.
Ferner umfasst auch der zweite Kühlmittelkreislauf einen Wärmeübertrager (z. B. ein Wärmetauscher und/oder Kühler) zum, vorzugsweise direkten, Wärmeaustausch mit der Fahrzeugumgebung, der im Folgenden als „zweiter Wärmeübertrager“ bezeichnet werden soll. Bevorzugt handelt es sich auch bei dem zweiten Wärmeübertrager um einen Luft/Kühlmittel-Wärmeübertrager.
Um nun auf vorteilhafte Weise eine möglichst hohe Temperaturdifferenz zwischen den jeweiligen Wärmeübertragern und der Fahrzeugumgebung sicherzustellen und damit eine möglichst hohe Kühlleistung zu erreichen, ist der erste Wärmeübertrager - in Vorwärtsfahrtrichtung des Fahrzeugs gesehen - vor dem zweiten Wärmeübertrager angeordnet. Als „Vorwärtsfahrrichtung“ des Fahrzeugs kann hierbei die Richtung verstanden werden, in der sich das Fahrzeug bei normaler Vorwärtsfahrt (ohne Lenkeinschlag) fortbewegt. Beispielsweise kann der erste Wärmeübertrager an bzw. in einem vorderen Fahrzeugbereich (z. B. im Bereich des „Front-End“ des Fahrzeugs) und der zweite Wärmeübertrager an bzw. in einem hinteren Fahrzeugbereich (z. B. im Bereich des Fahrzeughecks) angeordnet sein. Besonders bevorzugt beziehen sich die Angaben „vorne“ bzw. „hinten“ dabei auf die Position der elektrochemischen Zelle. D. h. mit anderen Worten kann der erste Wärmeübertrager (in Vorwärtsfahrtrichtung gesehen) vor der elektrochemischen Zelle und der zweite Wärmeübertrager (in Vorwärtsfahrtrichtung gesehen) hinter der elektrochemischen Zelle angeordnet sein. Vorzugsweise sind der erste und zweite Wärmeübertrager somit nicht benachbart und/oder nicht angrenzend zueinander angeordnet. Durch das vorstehend beschriebene „Aufteilen“ bzw. „Modularisieren“ des ansonsten meist üblichen einfachen bzw. einzelnen Brennstoffzellen-Kühlmittelkreislaufs in zwei gekoppelte Kühlmittelkreisläufe (erster/zweiter Kühlmittelkreislauf) kann somit insgesamt - wie nachfolgend noch eingehender ausgeführt werden wird - auf vorteilhafte Weise ein bedarfsgerechterer Betrieb der Kühlung erreicht werden, wobei ferner eine gezieltere Anordnung von Temperaturniveaus im Fahrzeug ermöglicht wird. Beispielsweise kann dadurch somit zumindest einer der folgenden Vorteile realisiert werden: So kann die Luft-Vorwärmung bei der Anordnung der Wärmeübertrager berücksichtigt werden und damit eine relevante Temperaturdifferenz für alle Wärmetauscher sichergestellt werden; für alle zu kühlenden Komponenten kann ein möglichst gleiches Temperaturniveau zur Kühlung zur Verfügung gestellt werden, welches vorrangig durch den ersten Wärmeübertrager bestimmt werden kann; es kann ein modularer Ansatz bereitgestellt werden, bei dem Kühlflächen bedarfsgerecht hinzugefügt bzw. entfernt werden können; und es kann eine bedarfsgerechte Steuerung der Wärmeabgabe der jeweiligen Wärmeübertrager je nach Leistungsanforderung ermöglicht werden.
Nach einem ersten Aspekt der Erfindung kann das Fahrzeug ein Fahrerhaus umfassen. Gemäß dem üblichen Verständnis kann darunter eine Kabine zur Aufnahme eines Fahrzeugführers, d. h. der Teil des Aufbaus eines Nutzfahrzeugs verstanden werden, der den Raum für Fahrzeugführer und ggf. Begleitpersonen bildet. Hierbei kann der zweite Wärmeübertrager - in Vorwärtsfahrtrichtung gesehen - hinter dem Fahrerhaus angeordnet sein. Zudem oder alternativ kann der zweite Wärmeübertrager an einer äußeren Rückwand des Fahrerhauses angeordnet sein. Zudem oder alternativ kann der zweite Wärmeübertrager am oder im „Turm“ des Nutzfahrzeugs angeordnet sein. Auf vorteilhafte Weise kann dadurch ein Umströmen des zweiten Wärmeübertragers mit durch andere Fahrzeugkomponenten vorgewärmte Luft möglichst vermieden werden und zudem eine die weiteren Fahrzeugkomponenten möglichst wenig beeinflussende Wärmeabgabe erreicht werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann der erste Wärmeübertrager benachbart zu einer Fahrzeugfront des Fahrzeugs angeordnet sein. Als Fahrzeugfront kann dabei der sich bezüglich der normalen Vorwärtsfahrtrichtung zuvorderst befindliche Bereich des Fahrzeugs verstanden werden, welcher auch als „Front-End“ bezeichnet werden kann. Zudem oder alternativ kann der erste Wärmeübertrager benachbart und/oder angrenzend zu einem, vorzugsweise mit der Fahrzeugfront abschließenden, Kühlergrill des Fahrzeugs angeordnet sein. Zudem oder alternativ kann der erste Wärmeübertrager auch benachbart und/oder angrenzend zu einer Frontschürze, einer Frontstoßstange und/oder einer Frontverkleidung des Fahrzeugs angeordnet sein. Zudem oder alternativ kann der erste Wärmeübertrager auch im Bereich der Fahrzeugfront und/oder (in Vorwärtsfahrtrichtung gesehen) vor der Frontachse angeordnet sein. Auf vorteilhafte Weise kann dadurch während der Fahrt eine ausreichende Umströmung des ersten Wärmeübertragers mit nicht durch andere Fahrzeugkomponenten vorgewärmten Fahrtwind erreicht werden.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung kann der erste Wärmeübertrager in Vorwärtsfahrtrichtung gesehen, vorzugsweise komplett, vor der elektrochemischen Zelle angeordnet sein. Beispielsweise kann die Rückseite des ersten Wärmeübertragers (in Vorwärtsfahrtrichtung gesehen) vor der Vorderseite der elektrochemischen Zelle angeordnet sein. Zudem oder alternativ kann z. B. auch der Schwerpunkt des ersten Wärmeübertragers (in Vorwärtsfahrtrichtung gesehen) vor dem Schwerpunkt der elektrochemischen Zelle liegen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann der zweite Wärmeübertrager in Vorwärtsfahrtrichtung gesehen, vorzugsweise komplett, hinter der elektrochemischen Zelle angeordnet sein. Beispielsweise kann die Vorderseite des zweiten Wärmeübertragers (in Vorwärtsfahrtrichtung gesehen) hinter der Rückseite der elektrochemischen Zelle angeordnet sein. Zudem oder alternativ kann z. B. auch der Schwerpunkt des zweiten Wärmeübertragers (in Vorwärtsfahrtrichtung gesehen) hinter dem Schwerpunkt der elektrochemischen Zelle liegen.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung kann die elektrochemische Zelle in Vorwärtsfahrtrichtung gesehen zwischen dem ersten Wärmeübertrager und dem zweiten Wärmeübertrager angeordnet sein. Anders ausgedrückt kann der ersten Wärmeübertrager vor der elektrochemischen Zelle und der zweiten Wärmeübertrager hinter der elektrochemischen Zelle angeordnet sein. Auf vorteilhafte Weise kann so insgesamt eine Modularisierung der Kühlung mit möglichst ökonomischer Fluidführung zu den jeweiligen Wärmeübertragern erreicht werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann der zweite Wärmeübertrager bezüglich der Fahrzeughöhenrichtung höher angeordnet sein als der erste Wärmeübertrager. Als „Fahrzeughöhenrichtung“ kann dabei die senkrecht auf der Bodenplatte des Fahrzeugs stehende und entlang der Schwerkraftrichtung orientiere Raumrichtung verstanden werden. D. h. der zweite Wärmeübertrager kann (in Fahrzeughöhenrichtung gesehen), vorzugsweise komplett, oberhalb des ersten Wärmeübertragers angeordnet sein. Besonders bevorzugt ist eine Oberseite des ersten Wärmeübertragers (in Fahrzeughöhenrichtung gesehen) unterhalb einer Unterseite des zweiten Wärmeübertragers angeordnet. Auf vorteilhafte Weise kann dadurch ein Anströmen des zweiten Wärmeübertragers mit ggf. vom ersten Wärmeübertrager vorgewärmte Luft während der Fahrt möglichst vermieden werden und damit eine ausreichende Temperaturdifferenz an allen Wärmeübertragern sichergestellt werden.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung kann der Austausch-Wärmeübertrager bezüglich eines Kühlmittelflusses innerhalb des ersten Kühlmittelkreislaufs stromauf zum ersten Wärmeübertrager und stromab zur elektrochemischen Zelle angeordnet sein. Der Ausdruck „stromauf“ soll dabei - gemäß dem üblichen Verständnis - als „entgegen dem Kühlmittelfluss gelegen“ und der Ausdruck „stromab“ als „in Richtung des Kühlmittelflusses gelegen“ verstanden werden. Mit anderen Worten sind die entsprechenden Komponenten so angeordnet, dass zunächst die elektrochemische Zelle, sodann der Austausch-Wärmeübertrager und zuletzt der erste Wärmeübertrager vom Kühlmittel durchströmt werden. Auf vorteilhafte Weise kann dadurch eine effektive Vorkühlung des an der elektrochemischen Zelle, insbesondere im Hoch- oder Vollastbetrieb mit hoher Temperatur, austretenden Kühlmittels erreicht werden, bevor es in den nachgeschalteten ersten Wärmeübertrager gelangt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann der zweite Kühlmittelkreislauf, vorzugsweise ausschließlich, der Vorkühlung des ersten Kühlmittelkreislaufs dienen. Bevorzugt ist der ausschließliche Zweck des zweiten Kühlmittelkreislaufs somit die entsprechende Vorkühlung des ersten Kühlmittelkreislaufs. Zudem oder alternativ können in den zweiten Kühlmittelkreislauf keine weiteren zu kühlenden und/oder zu wärmenden Komponenten (wie z. B. ein Motor, eine Traktionsbatterie, ein Innenraumheizer, etc.) eingebunden sein. Anders ausgedrückt kann der zweite Kühlmittelkreislauf ausschließlich einem Wärmeaustausch zwischen der Fahrzeugumgebung und dem ersten Kühlmittelkreislauf dienen. Zudem oder alternativ kann der zweite Kühlmittelkreislauf, vorzugsweise ausschließlich, über den Austausch-Wärmeübertrager und den ersten Kühlmittelkreislauf an die elektrochemische Zelle thermische gekoppelt sein. Beispielsweise kann hierbei keine unmittelbare Kopplung des zweiten Kühlmittelkreislaufs an die elektrochemische Zelle vorhanden sein.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung kann der erste Kühlmittelkreislauf ausgebildet sein, Wärme von elektrochemische Zelle in einer ersten Phase der Kühlung mittels des Austausch-Wärmeübertragers an den zweiten Kühlmittelkreislauf abzugeben und in einer, vorzugsweise der ersten Phase nachfolgenden, zweiten Phase der Kühlung mittels des ersten Wärmeübertragers an die Fahrzeugumgebung abzugeben. Mit anderen Worten kann der erste Kühlmittelkreislauf für eine zweistufige Wärmeabgabe ausgebildet sein. Beispielsweise kann im Fall, dass die elektrochemische Zelle stark belastet ist (z. B. in einem Hoch- oder Vollastbetrieb), zunächst in der ersten Phase der Kühlung die Wärmeabgabe - vermittelt durch den Austausch-Wärmeübertrager bzw. den zweiten Kühlkreislauf - am Turm (z. B. hinter dem Fahrerhaus) erfolgen und die Wärmeabgabe anschließend in der zweiten Phase der Kühlung im Frontend des Fahrzeugs mithilfe dort durchströmenden Kühlluft erfolgen. Anders ausgedrückt kann der zweite Wärmeübertrager, welcher hier als sekundäre Wärmesenke angesehen werden kann, des zweiten Kühlmittelkreislaufs in der Reihenfolge vor dem ersten Wärmeübertrager, welcher hier als primäre Wärmesenke angesehen werden kann, des ersten Kühlmittelkreislaufs mit der Umgebung thermisch verbunden werden. Auf vorteilhafte Weise kann dadurch die am ersten Wärmeübertrager abzugebende Wärmeleistung reduziert werden, wodurch ggf. hinter dem ersten Wärmeübertrager angeordnete Bauteile mit weniger warmer Luft umströmt werden und dadurch weniger aufgeheizt werden. Dabei kann die Temperaturdifferenz an den jeweiligen Wärmeübertragern im Fall des zweiten Wärmeübertragers (vermittelt durch den Austausch-Wärmeübertrager) durch die relativ hohe Temperatur des Kühlmittel nach Austritt aus der elektrochemische Zelle und der ggf. aufgewärmten Umgebungstemperatur hinter dem Fahrerhaus gegeben sein, während sie im Fall des ersten Wärmeübertragers durch das vorgekühlte Kühlmittel nach Austritt aus dem Austausch-Wärmeübertrager und der relativ kalten Umgebungstemperatur im Frontbereich gegeben sein kann. Insgesamt kann damit auf vorteilhafte Weise der Gesamtwirkungsgrad, die Leistungsabgabe und die Lebensdauer des Systems erhöht werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann der erste Wärmeübertrager ein Luft/Kühlmittel-Wärmeübertrager (z. B. ein Lamellen-Wärmeübertrager) sein. Als „Luft/Kühlmittel-Wärmeübertrager“ kann dabei ein Wärmeübertrager verstanden werden, welcher einen Austausch von Wärme zwischen den Medien (Umgebungs-)Luft und Kühlmittel (z. B. Wasser) vermittelt. Mit anderen Worten kann der erste Wärmeübertrager dazu ausgebildet sein, einen Wärmeaustausch zwischen dem Kühlmittel des ersten Kühlmittelkreislaufs (z. B. Wasser) und der Umgebungsluft des Fahrzeugs zu ermöglichen. Der erste Wärmeübertrager kann hierbei ferner einen Lüfter (z. B. in Form eines Kühlerventilators) umfassen. Zudem oder alternativ kann auch der zweite Wärmeübertrager ein Luft/Kühlmittel-Wärmeübertrager sein. D. h. der zweite Wärmeübertrager kann dazu ausgebildet sein, einen Wärmeaustausch zwischen dem Kühlmittel des zweiten Kühlmittelkreislaufs (z. B. Wasser) und der Umgebungsluft des Fahrzeugs zu ermöglichen. Auch der zweite Wärmeübertrager kann optional einen Lüfter (z. B. in Form eines Kühlerventilators) umfassen. Zudem oder alternativ kann der Austausch-Wärmeübertrager ein Kühlmittel/Kühlmittel-Wärmeübertrager (z. B. ein Plattenwärmeübertrager) sein. Vorzugsweise ist der Austausch-Wärmeübertrager dabei für einen Wärmeaustausch zwischen zwei flüssigen Kühlmittel ausgelegt.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung kann das Fahrzeug eine Steuereinrichtung (z. B. ein Steuergerät) umfassen. Die Steuereinrichtung kann ausgebildet sein, den ersten Kühlmittelkreislauf und/oder den zweiten Kühlmittelkreislauf zu betreiben. Das „betreiben“ kann vorzugsweise ein steuern und/oder regeln umfassen. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung ausgebildet sein, die jeweiligen Kühlmittelpumpen und/oder Lüfter der beiden Kühlmittelkreisläufe zu betreiben bzw. zu steuern und/oder zu regeln.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann die Steuereinrichtung ausgebildet sein, den ersten Kühlmittelkreislauf unabhängig vom zweiten Kühlmittelkreislauf zu betreiben. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung ausgebildet sein, die jeweiligen Kühlmittelpumpen der beiden Kühlmittelkreisläufe unabhängig voneinander zu betreiben. Auf vorteilhafte Weise kann dadurch die von den entsprechenden Kühlkreisläufen erzeugte Kühlleistung möglichst bedarfsgerecht gesteuert bzw. geregelt werden. Lediglich beispielhaft kann so z. B. im Fall, dass die Umgebungsluft hinter dem Fahrerhaus nicht extrem aufgewärmt wird und das thermische Potenzial für die effektive Wärmeübertragung an die Umgebung ausreicht, lediglich der erste Kühlmittelkreislauf als Wärmesenke verwendet werden. Der zweite Kühlmittelkreislauf, der über den Austausch-Wärmeübertrager mit dem erste Kühlmittelkreislauf thermisch verbunden ist, kann sodann als zusätzliche Wärmesenke für Hoch- und Volllast konzipiert werden.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung kann die Steuereinrichtung auch ausgebildet sein, in einem ersten Betriebsmodus (z. B. einem Schwachlastbetrieb) nur den ersten Kühlmittelkreislauf zum Kühlen der elektrochemischen Zelle zu betreiben und/oder in einem zweiten Betriebsmodus (z. B. einem Hoch- oder Volllastbetrieb) den ersten Kühlmittelkreislauf und den zweiten Kühlmittelkreislauf zu betreiben. In diesem Zusammenhang kann auch von einer ersten Kühlstufe (erster Betriebsmodus) und einer zweiten Kühlstufe (zweiter Betriebsmodus) gesprochen werden. Ferner können, auch wenn im vorliegenden Fall M₂ der zweite Kühlmittelkreislauf zusammen mit dem ersten Kühlmittelkreislauf betrieben wird, der erste und zweite Kühlmittelkreislauf grundsätzlich unabhängig voneinander betreibbar sein. D. h. es kann grundsätzlich möglich sein, z. B. in einem Betriebsmodus, ausschließlich den zweiten Kühlmittelkreislauf zu betreiben. Unter dem Ausdruck „Betreiben“ kann dabei jeweils allgemein ein Strömen bzw. Zirkulieren von Kühlmittel im ersten bzw. zweiten Kühlmittelkreislauf verstanden werden und/oder ein Anschalten der entsprechenden Lüfter der Wärmeübertrager. Beispielsweise kann das „Betreiben“ durch ein Antreiben entsprechender Kühlmittelpumpen im ersten bzw. zweiten Kühlmittelkreislauf erfolgen. Auf vorteilhafte Weise kann dadurch insgesamt eine bedarfsgerechte und energieeffiziente Steuerung der Kühlleistung je nach aktueller Leistungsanforderung ermöglicht werden. Beispielsweise kann der erste Kühlmittelkreislauf bezüglich Kühlleistung und Energieverbrauch durchschnittlich dimensioniert sein, sodass dieser unter üblichen Betriebsbedingungen eine ausreichende Kühlung ermöglicht. Im Fall von zumeist kurzzeitigen Leistungsspitzen kann sodann ein Zuschalten des zweiten Kühlmittelkreislaufs als zusätzliche Wärmesenke erfolgen, wodurch die beiden Kühlmittelkreisläufe insgesamt auf vorteilhafte Wiese hinsichtlich ihrer Leistungsfähigkeit und damit in der Regel auch hinsichtlich ihres Gewichts und Energieverbrauchs geringer dimensioniert werden können. Vorzugsweise ist es jedoch auch möglich, andere funktionelle Anordnungen bzw. Reihenfolge der Kühlung zu realisieren.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann die Steuereinrichtung auch ausgebildet sein, eine hinsichtlich einer vorgegeben Zielfunktion optimierte Betriebsweise des ersten und/oder zweiten Kühlmittelkreislaufs zu ermitteln. Vorzugsweise ist die vorgegebene, d. h. zuvor festgelegte, Zielfunktion dabei eine Zielfunktion zur Energieminimierung. Alternativ kann es sich jedoch auch um andere Zielfunktionen, z. B. eine Zielfunktion zur Betriebskostenminimierung oder Zielfunktion zur Maximierung der Wärmeübertragung, handeln. Als „Zielfunktion“ kann dabei - gemäß dem üblichen Verständnis im Bereich der Optimierung - eine auf Grundlage eines mathematischen Modells unter Einbeziehung von Modellparametern und Restriktionen des Systems gebildete Funktion verstanden werden, die sodann einer mathematischen Optimierung, wie z. B. einer Extremwertbildung, unterworfen wird. Beispielsweise können im vorliegenden Fall lediglich beispielhaft folgende Größen im Zusammenhang mit der Zielfunktion berücksichtig werden: benötigte Kühlleistung, Auslegung und/oder Energieverbrauch der Komponenten der Kühlmittelkreisläufe (z. B. Pumpen, Lüfter), Umgebungstemperaturen am Ort der Wärmeübertrager, Kühlmitteltemperatur, etc. Weiterhin kann die Steuereinrichtung ausgebildet sein, den ersten und/oder zweiten Kühlmittelkreislauf gemäß der ermittelten optimierten Betriebsweise zu betreiben. Auf vorteilhafte Weise kann dadurch insgesamt ein möglichst effizienter bzw. energiearmer Betrieb der Kühlung der elektrochemischen Zelle erreicht werden.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung kann der zweite Kühlmittelkreislauf ein Kältemittelkreislauf sein. Mit anderen Worten kann im zweiten „Kühlmittelkreislauf“ anstelle eines Kühlmittels ein Kältemittel (z. B. R134a) zirkulieren. Dabei kann der Kältemittelkreislauf - gemäß dem üblichen Aufbau - ferner auch einen Verdichter und eine Drosseleinrichtung aufweisen. Auf vorteilhafte Weise kann so die Vorkühlung des ersten Kühlmittelkreislaufs nochmals gesteigert werden.
Vorstehend wurden der ersten und zweite Kühlmittelkreislauf vorrangig hinsichtlich ihrer für die Erfindung wesentlichen Komponenten beschrieben. Für den Fachmann ist es jedoch sofort ersichtlich, dass der erste bzw. zweite Kühlmittelkreislauf zudem auch weitere - in diesem Zusammenhang übliche - Komponenten umfassen kann. So kann der erste Kühlmittelkreislauf z. B. ferner eine erste Kühlmittelpumpe zur Kühlmittelförderung und/oder einen Ausgleichsbehälter und/der zusätzliche Kühler bzw. Wärmetauscher aufweisen. Zudem oder alternativ kann auch der zweite Kühlmittelkreislauf z. B. eine „zweite“ Kühlmittelpumpe zur Kühlmittelförderung und/oder einen Ausgleichsbehälter und/der zusätzliche Kühler bzw. Wärmetauscher umfassen.
Weiterhin wurde die vorstehend beschriebene Vorrichtung vorrangig im Kontext der Kühlung einer elektrochemischen Zelle beschrieben. Auch hier ist es jedoch für den Fachmann sofort ersichtlich, dass die erfindungsgemäße Kühlung ebenso zur Kühlung anderer Arten von Niedertemperatur-Energiewandler und/oder Elektronikkomponenten verwendet werden kann. Mit anderen Worten kann die „elektrochemische Zelle“ im Allgemeinen auch ein „Niedertemperatur-Energiewandler“ und/oder eine Elektronikkomponente sein.
Nach einem weiteren unabhängigen Lösungsgedanken wird ferner ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs, wie in diesem Dokument beschrieben, bereitgestellt. Das im Zusammenhang mit dem Verfahren beschriebene Fahrzeug kann somit alle Merkmale, wie sie in diesem Dokument bereits im Zuge des Fahrzeugs selbst beschrieben wurden, aufweisen und umgekehrt. D. h., die vorrichtungsgemäß offenbarten Merkmale des Fahrzeugs sollen somit auch im Zusammenhang mit dem Verfahren offenbart und beanspruchbar sein. Hierbei umfasst das Verfahren die Schritte: Ermitteln einer hinsichtlich einer vorgegeben Zielfunktion optimierten Betriebsweise des ersten und/oder zweiten Kühlmittelkreislaufs. Bevorzugt handelt es sich bei der vorgegebenen, d. h. zuvor festgelegten, Zielfunktion um eine Zielfunktion zur Energieminimierung. Auf vorteilhafte Weise kann somit ein möglichst energiesparender Betrieb des Fahrzeugs bzw. der Kühlung der elektrochemischen Zelle realisiert werden. Alternativ kann es sich bei der Zielfunktion jedoch z. B. auch um eine Zielfunktion zur Betriebskostenminimierung oder eine Zielfunktion zur Maximierung der Wärmeübertragung handeln. Im Zusammenhang mit der Optimierung bzw. der Zielfunktion können dabei z. B. folgende Größen berücksichtig werden: benötigte Kühlleistung (z. B. Hochlastbetriebe, Volllastbetrieb oder Teillastbetrieb), Energieverbrauch der Komponenten der Kühlmittelkreisläufe (wie z. B. Pumpen, Lüfter), Leistungsgrenzen der entsprechenden Komponenten, Umgebungstemperaturen am Ort der Wärmeübertrager (erste bzw. zweiter Wärmeübertrager) und/oder Kühlmitteltemperatur im ersten bzw. zweiten Kühlkreislauf. Zur Ermittlung der optimierten Betriebsweise können dabei bekannte Algorithmen zur Optimierung (z. B. evolutionären Algorithmen) oder heuristische Verfahren verwendet werden. Weiterhin umfasst das Verfahren den Schritt des Betreibens des ersten und/oder zweiten Kühlmittelkreislaufs gemäß der ermittelten optimierten Betriebsweise. Beispielsweise kann die optimierte Betriebsweise lediglich das Betreiben des ersten Kühlmittelkreislaufs (z. B. im Fall eines niedrigen Kühlleistungsbedarfs) vorsehen oder z. B. ein Betreiben beider Kühlmittelkreisläufe (z. B. im Fall eines Hoch- oder Volllastbetriebs) vorsehen. Auf vorteilhafte Weise kann dadurch insgesamt ein hinsichtlich vorgegebener Kriterien möglichst optimaler Betrieb der Kühlung der elektrochemischen Zelle ermöglichst werden.
Die zuvor beschriebenen Aspekte und Merkmale der Erfindung sind beliebig miteinander kombinierbar. Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

1: eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
2: eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; und
3: eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung.

Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen beschrieben und zum Teil nicht gesondert beschrieben.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 10 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Vorliegend handelt es sich bei dem Fahrzeug 10 - lediglich beispielhaft - um eine Sattelzugmaschine mit einem Fahrerhaus 3. Das Fahrzeug 10 umfasst eine elektrochemische Zelle 1, vorzugsweise eine Brennstoffzelle, und einen ersten Kühlmittelkreislauf 2.1 zum Kühlen der elektrochemischen Zelle 1. Gemäß dem üblichen Verständnis kann dabei unter dem Ausdruck „Kühlmittelkreislauf“ im Allgemeinen eine Einrichtung zum Transport von Wärme mittels eines, in einem geschlossenen Leitungssystem geführten, Kühlmittels verstanden werden. Der erste Kühlmittelkreislauf 2.1 weist einen erste Wärmeübertrager W₁ zum Wärmeaustausch mit der Fahrzeugumgebung auf. Ferner kann der erste Kühlmittelkreislauf 2.1 auch eine Kühlmittelpumpe 5₁ umfassen, welche zur besseren Unterscheidbarkeit im Folgenden als „erste“ Kühlmittelpumpe 5₁ bezeichnet werden soll. Weiterhin kann der erste Kühlmittelkreislauf 2.1 thermisch an die elektrochemischen Zelle 1 angekoppelt sein. Beispielsweise kann der erste Kühlmittelkreislauf 2.1 auch einen (nicht dargestellten) Wärmeübertrager zum Wärmeaustausch mit der elektrochemischen Zelle 1 umfassen. Bevorzugt ist der erste Kühlmittelkreislauf 2.1 hierbei ausgebildet, Wärme zwischen der elektrochemischen Zelle 1 und dem ersten Wärmeübertrager W₁ mittels eines ersten Kühlmittels zu übertragen.
Weiterhin umfasst das Fahrzeug 10 einen, vom ersten Kühlmittelkreislauf 2.1 fluidisch getrennten, zweiten Kühlmittelkreislauf 2.2, wobei der erste Kühlmittelkreislauf 2.1 und der zweite Kühlmittelkreislauf 2.2 über einen Austausch-Wärmeübertrager W_A miteinander thermisch gekoppelt sind. D. h., mit anderen Worten kann über den Austausch-Wärmeübertrager W_A Wärme zwischen dem ersten Kühlmittelkreislauf 2.1 und dem zweiten Kühlmittelkreislauf 2.2 ausgetauscht werden. Bevorzugt ist der Austausch-Wärmeübertrager W_A dabei bezüglich eines Kühlmittelflusses innerhalb des ersten Kühlmittelkreislaufs 2.1 stromauf zum ersten Wärmeübertrager W₁ und stromab zur elektrochemischen Zelle 1 angeordnet. Der zweite Kühlmittelkreislauf 2.2 weist ferner einen zweiten Wärmeübertrager W₂ zum Wärmeaustausch mit der Fahrzeugumgebung auf, wobei auch der zweite Kühlmittelkreislauf 2.2 wiederum eine Kühlmittelpumpe 5₂ umfassen kann, die im Folgenden als „zweite“ Kühlmittelpumpe 5₂ bezeichnet werden soll. Vorzugsweise ist der zweite Kühlmittelkreislauf 2.2 ausgebildet, Wärme zwischen dem Austausch-Wärmeübertrager W_A und dem zweiten Wärmeübertrager W₂ mittels eines zweiten Kühlmittels zu übertragen.
Um auf vorteilhafte Weise eine möglichst hohe Temperaturdifferenz zwischen der Fahrzeugumgebung und den jeweiligen Wärmeübertragern W₁ bzw. W₂ sicherzustellen und damit insgesamt eine möglichst hohe Kühlleistung zu erreichen, ist der erste Wärmeübertrager W₁ - in Vorwärtsfahrtrichtung V gesehen - vor dem zweiten Wärmeübertrager W₂ angeordnet. Beispielsweise kann die Rückseite 9 des ersten Wärmeübertragers W₁ - in Vorwärtsfahrtrichtung gesehen - vor der Vorderseite 11 des zweiten Wärmeübertragers W₂ angeordnet sein. Zudem oder alternativ kann z. B. auch der Schwerpunkt des ersten Wärmeübertragers W₁ (in Vorwärtsfahrtrichtung gesehen) vor dem Schwerpunkt des zweiten Wärmeübertragers W₂ liegen. In der vorliegenden Ausführungsform ist der erste Wärmeübertrager W₁ dazu beispielhaft im Bereich eines mit der Fahrzeugfront abschließenden Kühlergrills 4 angeordnet und der zweite Wärmeübertrager W₂ an einer äußeren Rückwand des Fahrerhauses 3 (d. h. „am Turm“) angeordnet. Um zudem auf vorteilhafte Weise ein Umströmen des zweiten Wärmeübertragers W₂ mit vom ersten Wärmeübertrager W₁ aufgewärmten Umgebungsluft zu vermeiden, ist der zweite Wärmeübertrager W₂ ferner- wiederum lediglich beispielhaft - in Fahrzeughöhenrichtung H höher als der erste Wärmeübertrager W₁ angeordnet. Insgesamt wird damit auf vorteilhafte Weise eine modulare Kühlung der elektrochemischen Zelle 1 bereitgestellt, auf deren mögliche Betriebsweisen im Zusammenhang mit 2 noch genauer eingegangen werden wird.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 10 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, um einige Details betreffend den Betrieb der Kühlung der elektrochemischen Zelle 1 nochmals genauer darzustellen. Im Unterschied zu der in 1 dargestellten Ausführungsform umfasst das Fahrzeug 10 der zweiten Ausführungsform ferner eine Steuereinrichtung 8 zur Ansteuerung der ersten und zweiten Kühlmittelpumpe 5₁, 5₂. Die Steuereinrichtung 8 ist hierbei dazu ausgebildet, in einem ersten Betriebsmodus M₁ nur den ersten Kühlmittelkreislauf 2.1 zum Kühlen der elektrochemischen Zelle 1 zu betreiben und in einem zweiten Betriebsmodus M₂ den ersten Kühlmittelkreislauf 2.1 und den zweiten Kühlmittelkreislauf 2.2 zu betreiben. Im Fall des zweiten Betriebsmodus M₂, bei dem beide Kühlmittelkreisläufe 2.1 und 2.2 betrieben werden, kann dabei über die Kopplung der beiden Kühlmittelkreisläufe 2.1 und 2.2 über den - bezüglich eines Kühlmittelflusses innerhalb des ersten Kühlmittelkreislaufs 2.1 bevorzugt stromauf zum ersten Wärmeübertrager W₁ und stromab zur elektrochemischen Zelle 1 angeordneten - Austausch-Wärmeübertrager W_A auf vorteilhafte Weise eine den Gesamtwirkungsgrad des Systems erhöhende Vorkühlung realisiert werden. So kann das, insbesondere im Hoch- oder Vollastbetrieb, mit hoher Temperatur, an der elektrochemischen Zelle 1 austretenden Kühlmittel des ersten Kühlmittelkreislaufs 2.1 zunächst über das Durchströmen des Austausch-Wärmeübertragers W_A und den daran thermisch angekoppelten zweiten Kühlmittelkreislauf 2.2 teilweise abgekühlt werden, bevor es in den nachgeschalteten ersten Wärmeübertrager W₁ gelangt.
Bevorzugt ist der erste Kühlmittelkreislauf 2.1 dabei für eine Kühlung der elektrochemischen Zelle 1 bei durchschnittlicher Last ausgelegt, während die Kombination bzw. Kopplung des ersten und zweiten Kühlmittelkreislaufs 2.1, 2.2 für eine Kühlung der elektrochemischen Zelle 1 bei Hoch- oder Volllast ausgelegt sein kann. Auf vorteilhafte Weise kann so insgesamt eine bedarfsgerechte und energieeffiziente Kühlung der elektrochemischen Zelle 1 erzielt werden, bei der „im Regelbetrieb“ eine ausreichende Kühlung mit dem - bezüglich Kühlleistung und Energieverbrauch durchschnittlich dimensionierten - ersten Kühlmittelkreislaufs 2.1 erreicht werden kann, jedoch kurzzeitige Leistungsspitzen durch ein Zuschalten des zweiten Kühlmittelkreislaufs 2.2 bzw. durch das Betreiben beider Kühlmittelkreisläufe 2.1 und 2.2 abgefangen werden können. Zudem oder alternativ kann die Steuereinrichtung 8 auch ausgebildet sein, selbstständig eine hinsichtlich einer vorgegeben Zielfunktion (z. B. eine Zielfunktion zur Energieminimierung) optimierte Betriebsweise des ersten und/oder zweiten Kühlmittelkreislaufs 2.1, 2.2 zu ermitteln. Beispielsweise, ob es auf Basis der vorgegebenen Zielfunktion und den aktuellen Bedingungen (wie benötigte Kühlleistung, Umgebungstemperaturen am Ort der Wärmeübertrager W₁ und W₂, etc.) gerade vorteilhaft ist, die Kühlmittelkreisläufe 2.1, 2.2 im ersten Betriebsmodus M₁ oder zweiten Betriebsmodus M₂ zu betreiben.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 10 gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung. Im Unterschied zu der in 2 dargestellten Ausführungsform ist der zweite Kühlmittelkreislauf 2.2 vorliegend als Kältemittelkreislauf ausgebildet. D. h. anstelle eines Kühlmittels, welches lediglich in der Lage ist, in einem Kühlzyklus die Entropie entlang des Temperaturgradienten zu einer Stelle niedrigerer Temperatur zu transportieren, zirkuliert im vorliegenden Kältemittelkreislauf ein Kältemittel, das in einem Kältezyklus auch Wärme entgegen einem Temperaturgradienten übertragen kann. Das Kältemittel kann dabei beispielsweise CO₂ oder R1234yf sein. Anstelle einer Kühlmittelpumpe 5₂ kann der Kältemittelkreislauf entsprechend eine Kältemittelpumpe bzw. einen Verdichter 6 aufweisen. Ferner kann der Kältemittelkreislauf eine Drosseleinrichtung 7 (z. B. in Form eines Expansionsventils und/oder eines Kapillarrohrs) umfassen. Dieses dient bevorzugt dazu das Kältemittel zu entspannen, d. h. dessen Druck abzubauen, wodurch sich die Siedetemperatur des Kältemittels erniedrigt. Im nachgeschalteten Austausch-Wärmeübertrager W_A kann das Kältemittel sodann unter Wärmeaufnahme verdampfen. Entsprechend fungiert der Austausch-Wärmeübertrager W_A in dieser Ausführungsform im Kältemittelkreislauf als Verdampfer. Anschließend kann das Kältemittel zum Verdichter 6 strömen, bei dem das gasförmige Kältemittel komprimiert wird, sodass der Prozess von neuem beginnen kann. Hierbei versteht sich, dass die unter Bezugnahme auf die 3 beschriebenen Techniken und Merkmale mit den Techniken und Merkmalen, die unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben sind, kombinierbar sind, einzeln oder in jeglicher Kombination.
Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, ist es für einen Fachmann ersichtlich, dass verschiedene Änderungen ausgeführt werden können und Äquivalente als Ersatz verwendet werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Folglich soll die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele begrenzt sein, sondern soll alle Ausführungsbeispiele umfassen, die in den Bereich der beigefügten Patentansprüche fallen. Insbesondere beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den in Bezug genommenen Ansprüchen.
Bezugszeichenliste

1: elektrochemische Zelle
2.1: erster Kühlmittelkreislauf
2.2: zweiter Kühlmittelkreislauf
3: Fahrerhaus
4: Kühlergrill
51: erste Kühlmittelpumpe
52: zweite Kühlmittelpumpe
6: Verdichter
7: Drosseleinrichtung
8: Steuereinrichtung
9: Rückseite des ersten Wärmeübertragers
10: Fahrzeug
11: Vorderseite des zweiten Wärmeübertragers
H: Fahrzeughöhenrichtung
M1: erster Betriebsmodus
M2: zweiter Betriebsmodus
V: Vorwärtsfahrtrichtung
W1: erster Wärmeübertrager
W2: zweiter Wärmeübertrager
WA: Austausch-Wärmeübertrager

Claims

Fahrzeug (10), vorzugweise Nutzfahrzeug, umfassend: - eine elektrochemische Zelle (1); - einen ersten Kühlmittelkreislauf (2.1) zum Kühlen der elektrochemischen Zelle (1), aufweisend einen ersten Wärmeübertrager (W₁) zum Wärmeaustausch mit einer Fahrzeugumgebung; - einen, vom ersten Kühlmittelkreislauf (2.1) fluidisch getrennten, zweiten Kühlmittelkreislauf (2.2), aufweisend einen zweiten Wärmeübertrager (W₂) zum Wärmeaustausch mit der Fahrzeugumgebung; wobei der erste Kühlmittelkreislauf (2.1) und der zweite Kühlmittelkreislauf (2.2) über einen Austausch-Wärmeübertrager (W_A) miteinander thermisch gekoppelt sind; dadurch gekennzeichnet, dass der erste Wärmeübertrager (W₁) in Vorwärtsfahrtrichtung (V) des Fahrzeugs (10) gesehen vor dem zweiten Wärmeübertrager (W₂) angeordnet ist.
Fahrzeug (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (10) ein Fahrerhaus (3) umfasst und der zweite Wärmeübertrager (W₂) in Vorwärtsfahrtrichtung (V) gesehen hinter dem Fahrerhaus (3) angeordnet ist und/oder an einer äußeren Rückwand des Fahrerhauses (3) angeordnet ist.
Fahrzeug (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Wärmeübertrager (W₁) benachbart zu einer Fahrzeugfront des Fahrzeugs (10) und/oder benachbart zu einem Kühlergrill (4) des Fahrzeugs (10) angeordnet ist.
Fahrzeug (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass der erste Wärmeübertrager (W₁) in Vorwärtsfahrtrichtung (V) gesehen vor der elektrochemischen Zelle (1) angeordnet ist; und/oder - dass der zweite Wärmeübertrager (W₂) in Vorwärtsfahrtrichtung (V) gesehen hinter der elektrochemischen Zelle (1) angeordnet ist; und/oder - dass die elektrochemische Zelle (1) in Vorwärtsfahrtrichtung (V) gesehen zwischen dem ersten Wärmeübertrager (W₁) und dem zweiten Wärmeübertrager (W₂) angeordnet ist.
Fahrzeug (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Wärmeübertrager (W₂) bezüglich der Fahrzeughöhenrichtung (H) höher angeordnet ist als der erste Wärmeübertrager (W₁).
Fahrzeug (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Austausch-Wärmeübertrager (W_A) bezüglich eines Kühlmittelflusses innerhalb des ersten Kühlmittelkreislaufs (2.1) stromauf zum ersten Wärmeübertrager (W₁) und stromab zur elektrochemischen Zelle (1) angeordnet ist.
Fahrzeug (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass der zweite Kühlmittelkreislauf (2.2), vorzugsweise ausschließlich, der Vorkühlung des ersten Kühlmittelkreislaufs (2.1) dient; und/oder b) dass in den zweiten Kühlmittelkreislauf (2.2) keine weiteren zu kühlenden und/oder zu wärmenden Komponenten eingebunden sind; und/oder c) dass der zweite Kühlmittelkreislauf (2.2), vorzugsweise ausschließlich, über den Austausch-Wärmeübertrager (W_A) und den ersten Kühlmittelkreislauf (2.1) an die elektrochemische Zelle (1) thermisch gekoppelt ist.
Fahrzeug (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kühlmittelkreislauf (2.1) ausgebildet ist, Wärme von der elektrochemischen Zelle (1) in einer ersten Phase der Kühlung mittels des Austausch-Wärmeübertragers (W_A) an den zweiten Kühlmittelkreislauf (2.2) abzugeben und in einer zweiten Phase der Kühlung mittels des ersten Wärmeübertragers (W₁) an die Fahrzeugumgebung abzugeben.
Fahrzeug (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass der erste Wärmeübertrager (W₁) ein Luft/Kühlmittel-Wärmeübertrager ist; und/oder b) dass der zweite Wärmeübertrager (W₂) ein Luft/Kühlmittel-Wärmeübertrager ist; und/oder c) dass der Austausch-Wärmeübertrager (W_A) ein Kühlmittel/Kühlmittel-Wärmeübertrager ist.
Fahrzeug (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung (8), die ausgebildet ist, den ersten Kühlmittelkreislauf (2.1) und/oder den zweiten Kühlmittelkreislauf (2.2) zu betreiben.
Fahrzeug (10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (8) ausgebildet ist, den ersten Kühlmittelkreislauf (2.1) unabhängig vom zweiten Kühlmittelkreislauf (2.2) zu betreiben.
Fahrzeug (10) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (8) ausgebildet ist, in einem ersten Betriebsmodus (M₁), vorzugsweise einem Schwachlastbetrieb, nur den ersten Kühlmittelkreislauf (2.1) zum Kühlen der elektrochemischen Zelle (1) zu betreiben; und in einem zweiten Betriebsmodus (M₂), vorzugweise einem Volllastbetrieb, den ersten Kühlmittelkreislauf (2.1) und den zweiten Kühlmittelkreislauf (2.2) zu betreiben.
Fahrzeug (10) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (8) ausgebildet ist, eine hinsichtlich einer vorgegeben Zielfunktion zur Energieminimierung optimierte Betriebsweise des ersten und/oder zweiten Kühlmittelkreislaufs (2.1, 2.2) zu ermitteln und den ersten und/oder zweiten Kühlmittelkreislauf (2.1, 2.2) gemäß der ermittelten optimierten Betriebsweise zu betreiben.
Fahrzeug (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kühlmittelkreislauf (2.2) ein Kältemittelkreislauf mit einem Verdichter (6) und einer Drosseleinrichtung (7) ist.
Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend die Schritte: - Ermitteln einer hinsichtlich einer vorgegebenen Zielfunktion, vorzugsweise einer vorgegeben Zielfunktion zur Energieminimierung, optimierten Betriebsweise des ersten und/oder zweiten Kühlmittelkreislaufs (2.1, 2.2); und - Betreiben des ersten und/oder zweiten Kühlmittelkreislaufs (2.1, 2.2) gemäß der ermittelten optimierten Betriebsweise.