DE102021201973A1

DE102021201973A1 - Brennstoffzellenkühlanordnung und Verfahren zur Regelung einer Brennstoffzellenkühlanordnung

Info

Publication number: DE102021201973A1
Application number: DE102021201973.0A
Authority: DE
Inventors: Dirk Wexel; Guido Ranzenberger; Jochen Schaffnit; Remy Fontaine
Original assignee: PSA Automobiles SA
Current assignee: STELLANTIS AUTO SAS, FR
Priority date: 2021-03-02
Filing date: 2021-03-02
Publication date: 2022-09-08
Also published as: CN117242605A; EP4302347A1; WO2022184361A1

Abstract

Offenbart ist eine Brennstoffzellenkühlanordnung, aufweisend zumindest eine Brennstoffzelle mit dadurch verlaufenden Kühlkanälen, welche dazu ausgestaltet sind, einen Wärmestrom von der Brennstoffzelle 11 an einen ersten Kühlkreislauf 10 zu transferieren, wobei der erste Kühlkreislauf mit Kühlmedium bei einer Temperatur bis zu 200° C beschädigungsfrei betreibbar ist und wobei in dem ersten Kühlkreislauf 10 eine Pumpe 17 angeordnet ist, welche dazu ausgestaltet ist, Kühlmedium durch die Brennstoffzelle 11 und einen Hochtemperaurkühler 18 zu fördern, und wobei parallel zu dem Hochtemperaturkühler 18 im Kühlkreislauf 10 ein Innenraumbypass 9 angeordnet ist, welcher fluidleitend mit einem Innenraumwärmetauscher 16 verbindbar ist, welcher Innenraumwärmetauscher 16 dazu ausgestaltet ist, einen Wärmestrom von dem Kühlmedium an einen Innenraum eines von der Brennstoffzelle 11 mit Energie versorgten Kraftfahrzeugs abzugeben.

Description

Technisches Gebiet
Die Offenbarung betrifft eine Brennstoffzellenkühlanordnung, welche aus zumindest einem Kühlkreislauf gebildet ist. Ferner betrifft die Offenbarung ein Verfahren zur Regelung einer Brennstoffzellenkühlanordnung.
Die DE102017118424A1 offenbart ein Kreislaufsystem für ein Brennstoffzellen-Fahrzeug umfassend zumindest einen ein erstes Fluid führenden im Wärmepumpenbetrieb betreibbaren ersten Kreislauf, einem in Wärmetauschverbindung zum ersten Kreislauf betreibbaren ein zweites Fluid führenden zweiten Kreislauf insbesondere zum Kühlen einer Traktionsbatterie und einen in Wärmetauschverbindung zum zweiten Kreislauf betreibbaren ein drittes Fluid führenden dritten Kreislauf insbesondere zum Kühlen einer Brennstoffzellenanordnung, wobei das Kreislaufsystem ferner einen ein viertes Fluid führenden vierten Kreislauf umfasst, und im vierten Kreislauf wenigstens eine Fördereinrichtung für das vierte Fluid, wenigstens ein das vierte Fluid zuführbarer Wärmetauscher und/oder Konvektor zum Heizen zumindest eines Innenraumbereichs eines Brennstoffzellen-Fahrzeugs und ein Wärmetauscher, dem für einen Wärmeaustausch mit dem ersten Fluid das vierte Fluid zuführbar ist, angeordnet sind, wobei dieser Wärmetauscher, dem auch das erste Fluid zuführbar ist, im Hochdruckbereich des ersten Kreislaufs angeordnet ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Brennstoffzellen-Fahrzeug mit einem derartigen Kreislaufsystem. Mit einem derartigen Kreislaufsystem ist die Flexibilität und Effizienz der Temperierung von Fahrzeuginnenraum und von Komponenten eines Brennstoffzellen-Fahrzeugs verbessert.
Beschreibung
In einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung soll eine Brennstoffzellenkühlanordnung sowie ein Verfahren zur Regelung der Brennstoffzellenkühlanordnung angeben werden, welches dynamischer auf Sollwertänderungen reagiert.
Dies wird durch die unabhängigen Ansprüche erreicht. Die Unteransprüche bilden vorteilhafte Weiterbildungen der Offenbarung aus. Die Unteransprüche können in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren, charakterisiert und spezifiziert die Offenbarung zusätzlich.
Vorgesehen ist demgemäß eine Brennstoffzellenkühlanordnung, aufweisend zumindest eine Brennstoffzelle mit dadurch verlaufenden Kühlkanälen, welche dazu ausgestaltet sind, einen Wärmestrom von der Brennstoffzelle an einen ersten Kühlkreislauf zu transferieren,

• wobei der erste Kühlkreislauf mit Kühlmedium bei einer Temperatur bis zu 200° C beschädigungsfrei betreibbar ist und wobei in dem ersten Kühlkreislauf eine Pumpe angeordnet ist, welche dazu ausgestaltet ist, Kühlmedium durch die Brennstoffzelle und einen Hochtemperaurkühler zu fördern,
• und wobei parallel zu dem Hochtemperaturkühler im Kühlkreislauf ein Innenraumbypass angeordnet ist, welcher fluidleitend mit einem Innenraumwärmetauscher verbindbar ist, welcher Innenraumwärmetauscher dazu ausgestaltet ist, einen Wärmestrom von dem Kühlmedium an einen Innenraum eines von der Brennstoffzelle mit Energie versorgten Kraftfahrzeugs abzugeben.

Dadurch, dass ein und dasselbe Kühlmittel sowohl durch die Kühlkanäle in der Brennstoffzelle als auch durch den Innenraumwärmetauscher geleitet werden, wird die Wärmeübertragung beschleunigt, da eine übertragbare Wärmeleistung gegenüber entkoppelten Brennstoffzellenkühlanordnungen erhöht wird.
Es findet in dem ersten Kühlmedium zumindest kein konstruktiv herbeigeführter Phasenwechsel statt. Dass örtlich an sehr heißen Stellen eine punktuelle Verdampfung und sofortige Verflüssigung stattfindet, ist kein konstruktiv bedingter Phasenwechsel. Ein Druck im ersten Kühlkreislauf entsteht nur durch Erwärmung des Kühlmediums. Eine eventuell vorhandene, ggf. regelbare Förderpumpe fördert nur Kühlwasser.
Brennstoffzellen weisen in einem konstruktiv bedingten Temperaturbereich ihren höchsten Wirkungsgrad auf. Dieser Temperaturbereich sollte beim Start möglichst schnell erreicht und im Betrieb möglichst präzise eingehalten werden. Die Brennstoffzellenkühlanordnung ist dazu ausgestaltet, einen Solltemperaturbereich von 80° C bis 85°C, insbesondere 80°C bis 82°C, besonders bevorzugt 80°C bis 81 °C genau zu halten. Dabei wird die Temperatur der Brennstoffzelle entweder an einem Eingang für Kühlmedium oder an einem Ausgang für Kühlmedium gemessen.
In einer Ausgestaltung ist ferner ein Mischventil in dem Kühlkreislauf angeordnet, welches dazu ausgestaltet ist, so betätigt zu werden, dass Kühlmittel vermehrt durch den Hochtemperaturkühler oder vermehrt durch einen den Hochtemperaturkühler umgehenden Bypass fließt.
Das Mischventil kann als Schiebeventil ausgestaltet sein mit einem Aktuator und einer Positionserkennung. Dies erlaubt es einer das Mischventil regelnden Steuereinrichtung, anhand der Positionen des Schiebeventils Volumenströme bedarfsgerecht zu leiten. In der vorliegenden Ausgestaltung kann dadurch ein Temperaturbereich von 1°C präzise eingestellt werden. Das Mischventil ermöglicht die Schaltung des ersten Kühlkreislaufs so, dass Fluid entweder im Innenraum Bypass Wärme an den Innenraum abgibt oder derart, dass Kühlmittel durch den Hochtemperaturkühler fließt, um dort eine größere Wärmeleistung abgeben zum können. Wenn eine Temperatur im Innenraum zu groß ist, soll keine Wärme mehr in dem Innenraumwärmetauscher an den Innenraum abgegeben werden. Ferner soll in diesem Fall hauptsächlich durch den Hochtemperaturkühler an die Umgebung des Kraftfahrzeugs abgegeben werden.
In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Pumpe regelbar und somit ein Volumenstrom des Kühlmittels dosierbar ist, um Wärmeströme bedarfsgerecht zu erhöhen oder zu verringern, um damit einen Wärmestrom an die Brennstoffzelle und aus der Brennstoffzelle einzustellen.
Durch die Regelbarkeit der Pumpe wird eine die Pumpe regelnde Steuereinheit in die Lage versetzt, entweder einen Druck oder einen Volumenstrom bedarfsgerecht zu erhöhen oder zu verringern. Diese Funktion ergänzt die zuvor beschriebene Regelbarkeit der Volumenströme durch das Mischventil, wodurch eine Robustheit der Regelstrecke erzielt werden kann.
In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass ferner ein Erhitzer in einem parallel zu dem Bypass verlaufenden Innenraumbypass angeordnet ist, welcher Erhitzer dazu ausgestaltet ist, einen Wärmestrom an das Kühlmedium in den ersten Kühlkreislauf zu fördern.
Der Erhitzer dient dazu, schnell Wärme an den ersten Kühlkreislauf abzugeben, damit sowohl die Brennstoffzelle als auch der Innenraumwärmetauscher genügend Wärme hat, um die Brennstoffzelle bzw. den Innenraum des Kraftfahrzeugs aufzuwärmen.
In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass parallel zu dem Innenraumwärmetauscher ein Seitenstrang des ersten Kühlmittelkreislaufs abgezweigt ist, der den Kühlmittelkreislauf fluidleitend mit einem Batteriewärmetauscher verbindet, welcher dazu ausgestaltet ist, einen Wärmestrom mit einer Batterie auszutauschen.
Durch diesen Seitenstrang kann somit Kühlmittel aus dem ersten Kühlmittelkreislauf verwendet werden, um eine Batterie zu wärmen. Hierfür durchströmt es den Wärmetauscher, der direkt an der Batterie anliegt, in dieser angeordnet ist, um diese herum angeordnet ist oder in sonstiger Weise derart mit der Batterie gekoppelt ist, dass Wärme von dem Kühlmittel in den ersten Kühlmittelkreislauf an die Batterie abgegeben werden kann, um diese zu erhitzen.
In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Wärmestrom im Batteriewärmetauscher mit einem vom ersten Kühlkreislauf separaten Batteriekühlkreislauf austauschbar ist, welcher bei niedrigeren Temperaturen als der erste Kühlkreislauf, insbesondere bei Temperaturen unterhalb von 100°C betreibbar ist.
Es handelt sich somit bei dem separaten Kühlkreislauf bzw. dem Batteriekühlkreislauf um einen Kreislauf, der konstruktionsbedingt bei deutlich niedrigeren Temperaturen betreibbar ist, also einen Niedrigtemperaturkreislauf. Die Batterie würde ansonsten im Normalbetrieb nicht gekühlt, sondern erwärmt.
Der separate Kühlkreislauf bzw. der Batteriekühlkreislauf kann zusätzlich dadurch gekühlt werden, dass er wärmeübertragend mit einem Verdampfer eines Kältemittelkreislaufs verbindbar ist. In einer Ausgestaltung ist deshalb vorgesehen, dass der Batteriekühlkreislauf wärmeübertragend mit einem Verdampfer eines Kältemittelkreislaufs verbindbar ist.
Bei dem Verdampfer handelt es sich möglicherweise um den Verdampfer einer herkömmlichen Klimaanlage für Kraftfahrzeuge handeln.
In einer Ausgestaltung ist ein Niedrigtemperaturkreislauf vorgesehen, in welchem Wärmetauscher wärmeübertragend mit elektrischen Komponenten gekoppelt sind, wobei der Niedrigtemperaturkreislauf über zumindest einen Zufluss und ein Ventil fluidleitend mit dem Batteriekühlkreislauf koppelbar ist. Bei diesem Wärmetauscher kann es sich somit einen Wärmetauscher handeln, der mit Relais, Leistungswiderständen und Transistoren wärmebertragend verbunden ist. Ferner kann der Wärmetauscher mit elektrischen Spulen und Kapazitäten wärmeübertragend verbunden sein, um Wärme aus diesen elektrischen Komponenten abzuführen. Bei den elektrischen Komponenten kann es sich um Komponenten einer Steuereinheit zur Steuerung der hierin beschriebenen Brennstoffzellenanordnung, umfassend die Brennstoffzellenkühlanordnung, handeln. Zu den elektrischen Komponenten kann ferner mindestens ein Antriebsmotor für das Kraftfahrzeug zählen. Ferner kann ein Strang des Niedrigtemperaturkreislaufs durch einen Motor geleitet werden, welcher einen Verdichter zur Versorgung der Brennstoffzelle mit Frischluft antreibt. Hierdurch kann gewährleistet werden, dass der Batteriekühlkreislauf zusätzlich erwärmt werden kann, durch Abfuhr von Wärme aus den elektrischen Komponenten in dem Niedrigtemperaturkreislauf. Weiterhin kann bedarfsweise die Leistungselektronik gekühlt werden. Eine durch einen Phasenwechsel unterstützte Kühlung kann durch die Einbindung des Verdampfers einer Klimaanlage in der oben beschriebenen Weise erfolgen.
Offenbart ist ferner Verfahren zum Regulieren einer Betriebstemperatur in einer Brennstoffzelle, aufweisend die Schritte:

i. Erfassen einer Temperatur an einer Brennstoffzelle,
ii. Vergleichen der Temperatur mit einem Solltemperaturbereich der Brennstoffzelle, und
iii. Einleiten eines Wärmestroms in einen ersten Kühlkreislauf, welcher Kühlkanäle aufweist, die dazu ausgestaltet sind, einen Wärmestrom von der Brennstoffzelle an ein Kühlmittel in einem ersten Kühlkreislauf zu transferieren, wenn die Temperatur oberhalb von dem Solltemperaturbereich liegt,
iv. Ableiten eines Wärmestroms von dem Kühlmittel im ersten Kühlkreislauf an eine Umgebung in einem Hochtemperaturkühler, wenn die Temperatur unterhalb von dem Solltemperaturbereich liegt.

Dabei wird die Temperatur der Brennstoffzelle entweder an einem Eingang für Kühlmedium oder an einem Ausgang für Kühlmedium gemessen. Der Solltemperaturbereich kann auch auf einen einzigen Temperaturwert reduziert werden. Der Solltemperaturbereich kann zwischen 80°C und 81° C für die Brennstoffzelle liegen. In dem ersten Kühlkreislauf ist das Kühlmittel nicht entkoppelt von dem Fluid, welches durch die Kühlkanäle in der Brennstoffzelle fließt. Es sind lediglich drei Wärmetauscher erforderlich, nämlich ein Wärmetauscher in der Brennstoffzelle, ein Wärmetauscher, der ein Erhitzer ist, zumeist ein elektrischer Erhitzer, sowie ein Wärmetauscher, der Wärme von dem Kühlmittel an Luft im Innenraum des Fahrzeugs abgeben kann. Eine Entkoppelung des Kreislaufs für die Kühlung der Brennstoffzelle von dem Kreislauf der Innenraumheizung würde immer auch einen Verlust an übertragbarer Wärme bedeuten. Unter Entkoppelung sei die Auftrennung in zwei Kreisläufe, die mit zwei Fluiden betrieben werden, die nicht vermischt werden, gemeint. Weiterhin bedeutet eine solche Entkoppelung eine zeitliche Verzögerung der Wärmeübertragung von einem Kühlmittel auf ein anderes. Dadurch, dass offenbarungsgemäß derselbe Kühlkreislauf durch die Brennstoffzelle verläuft, der auch zur Aufheizung des Innenraums verwendet wird, kann demnach die Reaktionsgeschwindigkeit der Regelung verbessert werden. Die Brennstoffzelle kann somit schneller auf ihre Betriebstemperatur gebracht werden. Selbstverständlich kann der Schritt des Ableitens von Wärme in dem Innenraumwärmetauscher auch an einem deutlich größeren Hochtemperaturkühler für erfolgen.
Weiterhin bestehen bei der offenbarungsgemäßen Brennstoffzellenkühlanordnung Möglichkeiten, an anderen Aggregaten im Kraftfahrzeug Wärme aufzunehmen oder abzugeben, wie im Folgenden beschrieben.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens sind folgende Schritte vorgesehen:

i. Erhöhen eines Volumenstroms, der in dem ersten Kühlkreislauf durch den Bypass fließt, insbesondere durch Verstellen eines Mischventils, wenn die Temperatur an der Brennstoffzelle unterhalb von dem Solltemperaturbereich liegt,
ii. Erhöhen eines Volumenstroms an Kühlmittel, das in dem ersten Kühlkreislauf durch den Hochtemperaturkühler fließt, insbesondere durch Verstellen eines Mischventils, wenn die Temperatur an der Brennstoffzelle oberhalb von dem Solltemperaturbereich liegt, und
iii. Erhöhen eines Volumenstroms des durch die Brennstoffzelle geförderten Kühlmittels durch Erhöhen eines Volumenstroms an einer regelbaren Pumpe, wenn die Temperatur nach einer Durchführung von Schritt ii nach einem Zeitabschnitt nicht absinkt.

Bei der Batterie handelt es sich um eine Batterie zur Versorgung von Antriebsmotoren des Kraftfahrzeuges mit einer Kapazität von mehreren Kilowattstunden, bevorzugt deutlich über zehn Kilowattstunden. Derartige Batterien weisen bei niedrigen Temperaturen unterhalb der gewünschten Betriebstemperatur einen reduzierten Wirkungsgrad und eine reduzierte maximale Leistungsabgabe und -aufnahme auf, weshalb es vorteilhaft ist, die zeitliche Dauer zum Aufwärmen der Batterie zu verkürzen. Dies erfolgt offenbarungsgemäß dadurch, dass der Wärmetauscher der Batterie von dem sich schnell aufheizenden ersten Kühlmittelkreislauf erwärmt werden kann. Zum Ableiten des Wärmestroms über einen an den ersten Kühlkreislauf koppelbaren Wärmetauscher an die Batterie, wenn eine Betriebstemperatur der Batterie unterhalb von einer Temperatur des Kühlmittels im ersten Kühlkreislauf ist, kann ein entsprechendes 3-Wegeventil im ersten Kühlkreislauf stromaufwärts von dem Batteriewärmetauscher angeordnet sein, um den ersten Kühlmittestrom durch den Batteriewärmetauscher zu leiten.
In einer Ausgestaltung weist das Verfahren ferner die folgenden Schritte auf:

i. Erfassen einer Temperatur einer Batterie,
ii. Ableiten eines Wärmestroms über einen an den ersten Kühlkreislauf koppelbaren Wärmetauscher an eine Batterie, wenn eine Betriebstemperatur der Batterie unterhalb von einer Temperatur des Kühlmittels im ersten Kühlkreislauf ist.

Das Erfassen der Temperatur in der Leistungselektronik kann beispielsweise durch einen Sensor erfolgen. Das Ableiten des Wärmestroms erfolgt in dem Wärmetauscher durch seine angrenzende Anordnung nahe an den elektrischen Komponenten der Leistungselektronik. Durch die Implementierung des Verfahrens in einer Steuereinheit einer Brennstoffzellenkühleinrichtung kann im Betrieb der Brennstoffzelle bzw. des Kraftfahrzeuges die Leistungselektronik zusätzlich heruntergekühlt werden. Gleichzeitig kann die in der Leistungselektronik unerwünschte Wärme an anderen, über den Kreislauf gekoppelten Komponenten, beispielsweise der Batterie, sinnvoll zur Erhöhung auf Betriebstemperatur eingesetzt werden. In aller Regel wird jedoch, wenn die Batterie aufgrund einer längeren Standzeit noch kalt ist, die Leistungselektronik ebenfalls noch kalt sein. Demnach liegt der Vorteile der Integration der Kühlung der Leistungselektronik vor allem darin, die Leistungselektronik im Betrieb zu kühlen, in einem Fahrzustand, in dem die Batterie bereits selber ausreichend warm ist beziehungsweise selbst Wärme abgibt. In dieser Konstellation gelingt es durch die Kühlung des Batteriekühlkreislaufs am Verdampfer der Klimaanlage, den Batteriekühlkreislauf auf Temperaturen unterhalb von 100°C zu halten, vorzugsweise deutlich darunter (beispielsweise bei ca. 50°C).
Eine Ausführungsform betrifft ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode-Mitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um das vorstehend beschriebene Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer, insbesondere in einer Steuerelektronik eines Steuersystems ausgeführt wird. Das Steuersystem kann wie vorstehend beschrieben aus-, und weitergebildet sein.
Eine Ausführungsform betrifft ein Computerprogramm mit kodierten Anweisungen zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens, wenn das Computerprogramm auf einem Computer, insbesondere einer Steuerelektronik einer Brennstoffzelle ausgeführt wird. Das Steuersystem kann wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein. Das Computerprogramm kann insbesondere auf dem vorstehend beschriebenen Computerprogrammprodukt gespeichert sein. Das Computerprogramm kann insbesondere als eine kompilierte oder noch nicht kompilierte Datenfolge ausgestaltet sein, die vorzugsweise auf einer höheren, insbesondere objektbasierten Computersprache basiert.
Eine Ausführungsform betrifft eine Signalfolge mit computerlesbaren Anweisungen zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens, wenn die Signalfolge von einem Computer, insbesondere einer Steuereinheit für eine Brennstoffzelle verarbeitet wird. Das Steuersystem kann wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein. Die Signalfolge kann insbesondere mit Hilfe des vorstehend beschriebenen Computerprogramms und/oder mit Hilfe des vorstehend beschriebenen Computerprogrammprodukts erzeugt werden. Die Signalfolge kann als elektrische Impulse und/oder elektromagnetische Welle und/oder optische Impulse drahtlos oder drahtgebunden bereitgestellt werden.
Ein Mittel zur Realisierung der Verfahrensschritte im Sinne der vorliegenden Offenbarung kann hard- und/oder softwaretechnisch ausgebildet sein, insbesondere eine, vorzugsweise mit einem Speicher- und/oder Bussystem daten- bzw. signalverbundene, insbesondere digitale, Verarbeitungs-, insbesondere Steuereinheit mit Mikroprozessoren (CPU) und/oder ein oder mehrere Programme oder Programmmodule aufweisen. Die CPU kann dazu ausgebildet sein, Befehle, die als Programm implementiert sind, abzuarbeiten, Eingangssignale von einem Datenbus zu erfassen und/oder Ausgangssignale an einen Datenbus abzugeben. Das Programm kann auf einem Speichersystem abgelegt sein. Das Speichersystem kann ein oder mehrere, insbesondere verschiedene, Speichermedien, insbesondere optische, magnetische, Festkörper und/oder andere nicht-flüchtige Medien aufweisen. Das Programm kann derart beschaffen sein, dass es die hier beschriebenen Verfahren verkörpert bzw. auszuführen imstande ist, so dass die CPU die Schritte solcher Verfahren ausführen kann. In einer Ausführung sind ein oder mehrere, insbesondere alle Schritte des Verfahrens vollständig oder teilweise automatisiert durchführbar.
Figurenliste
Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen nur zu Veranschaulichungszwecken und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise einschränken. Es zeigen:

1: eine Kühlkreislaufanordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
2: eine Kühlkreislaufanordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
3: eine Kühlkreislaufanordnung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
4: eine Kühlkreislaufanordnung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung; und
5: Schritte eines Verfahrens zur Regelung einer Betriebstemperatur in einer Brennstoffzelle.

Die folgende Beschreibung ist dem Wesen nach lediglich veranschaulichend. Der Klarheit halber sind in den Zeichnungen zur Bezeichnung ähnlicher Elemente dieselben Bezugszeichen verwendet. Es ist festzustellen, dass einige Schritte innerhalb eines Verfahrens in anderer Reihenfolge ausgeführt werden können, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu ändern.
Die Brennstoffzellenkühlanordnungen gemäß den 1 bis 4 weisen eine Vielzahl von Brennstoffzellen auf, von denen lediglich eine vereinfacht als Brennstoffzelle mit dem Bezugszeichen 11 bezeichnet wird. Für die Zwecke dieser Offenbarung genügt es, lediglich eine Brennstoffzelle 11 exemplarisch zu beschreiben. Die Brennstoffzellenkühlanordnung weist eine im Detail nicht dargestellte Anodenseite 12 und eine im Detail nicht dargestellte Kathodenseite 13 auf. Die Brennstoffzellenkühlanordnung weist auf Betriebstemperatur einen günstigeren Wirkungsgrad auf. In der Brennstoffzelle 11 verlaufen ebenfalls nicht dargestellte Kühlkanäle.
Ein möglicher Strom von Kühlmittel ist anhand von Linien und Pfeilen schematisch dargestellt. Sich kreuzende Linien bedeuten in der Regel, dass die jeweiligen Kühlmittelstränge bzw. Kühlkreisläufe voneinander getrennt sind, es sei denn, es wird hierin etwas anderes verlautbart.
1 zeigt eine Kühlkreislaufanordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
Eine Brennstoffzelle 11 kann über einen ersten Kühlkreislauf 10 optional erwärmt oder gekühlt werden. Erwärmt wird die Brennstoffzelle 11, wenn sie einen Wärmestrom aus dem Kühlkreislauf 10 aufnimmt. Gekühlt wird die Brennstoffzelle 11, wenn sie einen Wärmestrom an den Kühlkreislauf 10 abgibt.
Die Brennstoffzellenkühlanordnung wird über einen Kraftstofftank 14 mit Brennstoff, insbesondere Wasserstoff versorgt.
Die Kühlkreislaufanordnung weist einen ersten durch die Brennstoffzelle 11 verlaufenden ersten Kühlkreislauf 10 auf. Dieser ist durch die Kühlkanäle dazu ausgestaltet, Wärme von der Brennstoffzelle 10 an ein in dem Kühlkreislauf 10 fließenden Kühlmedium zu übertragen oder umgekehrt.
In dem ersten Kühlkreislauf 10 sind eine Förderpumpe 17, ein Erhitzer 15 und ein Innenraumwärmetauscher 16 angeordnet. Die Förderpumpe 17 fördert Kühlmittel durch den ersten Kühlkreislauf 10.
Der erste Kühlkreislauf 10 weist ferner einen Hochtemperaturkühler 18 auf, an dem ein Wärmestrom an die Umgebung abgegeben werden kann. Hierfür kann der erste Kühlkreislauf 10 über ein Mischventil 19 so bewegt werden, dass Kühlmedium im ersten Kühlkreislauf 10 durch den Hochtemperaturkühler 18 läuft. Bevorzugt handelt es sich bei dem Mischventil 19 um ein 3-Wegeventil. Der erste Kühlkreislauf 10 kann als Hochtemperaturkühlkreislauf betrieben werden mit Temperaturen bis höchstens 200°C, bevorzugt ca. 120°C, besonders bevorzugt 80°C bis 85°C. Der erste Kühlkreislauf 10 ist im Wesentlichen drucklos, das heißt, dass der erste Kühlkreislauf 10 nur durch eine Förderpumpe 17 auf ein Druckniveau gebracht wird, welches ausreicht, um damit das Kühlmittel zirkulieren zu lassen. Eine beabsichtigte Phasenumwandlung wie in einer Wärmepumpe findet nicht statt, allenfalls unbeabsichtigt punktuell und unter sofortiger Verflüssigung.
Das Mischventil 19 ermöglicht die Schaltung des ersten Kühlkreislaufs 10 so, dass Fluid entweder überwiegend durch den Bypass 8 oder überwiegend durch den Hochtemperaturkühler 18 fließt, um dort eine größere Wärmeleistung Q18 abgeben zum können. Im Bypass 8 findet keine wesentliche Wärmeübertragung statt. Der Innenraumbypass 9 wird stets durchströmt. In diesem kann die Temperatur des Kühlmediums in beide Richtungen beeinflusst werden, durch Erhitzen am Erhitzer 15 oder durch Abfuhr von Wärme am Innenraumwärmetauscher 16. Ferner soll in diesem Fall hauptsächlich durch den Hochtemperaturkühler 18 an die Umgebung des Kraftfahrzeugs abgegeben werden.
Kühlmittel im ersten Kühlkreislauf 10 durchläuft ferner einen Ladeluftkühler 21. Der Ladeluftkühler 21 kühlt verdichtete Luft, welche der Kathodenseite der Brennstoffzelle 11 zugeführt wird. Beim Aufheizen der Brennstoffzelle kann ein Wärmestrom Q21 aus dem Ladeluftkühler 21 verwendet werden, um den ersten Kühlkreislauf auf Betriebstemperatur bzw. einen Solltemperaturbereich zu bringen.
2 zeigt eine Brennstoffzellenkühlanordnung, aufweisend zumindest eine Brennstoffzelle 11 mit dadurch verlaufenden Kühlkanälen, welche dazu ausgestaltet sind, einen Wärmestrom Q11 von der Brennstoffzelle 11 an einen ersten Kühlkreislauf 10 zu transferieren. Der erste Kühlkreislauf 10 ist mit Kühlmedium bei einer Temperatur 200° C beschädigungsfrei betreibbar, es gilt ansonsten das in Bezug auf 1 Gesagte. In dem ersten Kühlkreislauf 10 ist eine Pumpe 17 angeordnet, welche dazu ausgestaltet ist, Kühlmedium durch die Brennstoffzelle 11 und einen Hochtemperaurkühler 18 zu fördern. Parallel zu dem Hochtemperaturkühler 18 sind im Kühlkreislauf 10 ein Bypass 8 und ein Innenraumbypass 9 angeordnet. Der Innenraumbypass 9 ist fluidleitend mit einem Innenraumwärmetauscher 16 verbunden. Der Innenraumwärmetauscher 16 ist dazu ausgestaltet, einen Wärmestrom Q16 von dem Kühlmedium an einen Innenraum eines von der Brennstoffzelle 11 mit Energie versorgten nicht dargestellten Kraftfahrzeugs abzugeben. Wie in dem ersten Ausführungsbeispiel ist ein Mischventil 19 in dem Kühlkreislauf 10 angeordnet, welches dazu ausgestaltet ist, so geschaltet zu werden, dass Kühlmittel wahlweise durch den Hochtemperaturkühler 18 oder den Innenraumbypass 9 fließt. Ein Erhitzer 15 ist in dem Innenraumbypass 9 angeordnet, welcher Erhitzer 15 dazu ausgestaltet ist, einen Wärmestrom Q15 an das Kühlmedium in den Innenraumbypass 9 und somit in den ersten Kühlkreislauf 10 zu fördern. Die Brennstoffzelle 11 kann durch den Einsatz des Erhitzers 15 schneller in den Solltemperaturbereich gebracht werden.
Parallel zu dem Innenraumwärmetauscher 16 ist ein Seitenstrang 30 des ersten Kühlmittelkreislaufs 10 abgezweigt, der den Kühlmittelkreislauf 10 fluidleitend mit einem Batteriewärmetauscher 41 verbindet, welcher dazu ausgestaltet ist, einen Wärmestrom Q41 mit einer Batterie 42 auszutauschen.
Ein Batteriekühlkreislauf 40 ist mittels eines Wärmetauschers 41 an den ersten Kühlkreislauf 10 wärmeübertragbar gekoppelt. Der Batteriekühlkreislauf 40 ist bei niedrigeren Temperaturen als der erste Kühlkreislauf, insbesondere bei Temperaturen deutlich unterhalb von 100°C betreibbar.
3 zeigt eine Brennstoffzellenkühlanordnung, aufweisend zumindest eine Brennstoffzelle 11 mit dadurch verlaufenden Kühlkanälen, welche dazu ausgestaltet sind, einen Wärmestrom Q11 von der Brennstoffzelle 11 an einen ersten Kühlkreislauf 10 zu transferieren. Der erste Kühlkreislauf 10 ist mit Kühlmedium bei einer Temperatur 200° C beschädigungsfrei betreibbar, es gilt ansonsten das in Bezug auf 1 Gesagte. In dem ersten Kühlkreislauf 10 ist eine Pumpe 17 angeordnet, welche dazu ausgestaltet ist, Kühlmedium durch die Brennstoffzelle 11 und einen Hochtemperaurkühler 18 zu fördern. Parallel zu dem Hochtemperaturkühler 18 sind im Kühlkreislauf 10 ein Bypass 8 und ein Innenraumbypass 9 angeordnet. Der Innenraumbypass ist fluidleitend mit einem Innenraumwärmetauscher 16 verbunden. Der Innenraumwärmetauscher 16 ist dazu ausgestaltet, einen Wärmestrom Q16 von dem Kühlmedium an einen Innenraum eines von der Brennstoffzelle 11 mit Energie versorgten Kraftfahrzeugs abzugeben. Wie in dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel ist ein Mischventil 19 in dem Kühlkreislauf 10 angeordnet, welches dazu ausgestaltet ist, so geschaltet zu werden, dass Kühlmittel wahlweise durch den Hochtemperaturkühler 18 oder den Bypass 8 fließt. Ein Erhitzer 15 ist in dem Innenraumbypass 9 angeordnet, welcher Erhitzer 15 dazu ausgestaltet ist, einen Wärmestrom Q15 an das Kühlmedium in den Innenraumbypass 9 und somit in den ersten Kühlkreislauf 10 zu fördern.
Entsprechend dem in 3 gezeigten dritten Ausführungsbeispiel ist ein Batteriekühlkreislauf 40 mittels eines Wärmetauschers 41 an den ersten Kühlkreislauf 10 wärmeübertragbar gekoppelt. Der Batteriekühlkreislauf 40 ist bei niedrigeren Temperaturen als der erste Kühlkreislauf, insbesondere bei Temperaturen deutlich unterhalb von 100°C betreibbar. In den Batteriekühlkreislauf 40 ist ferner ein Verdampfer 43 einer nicht dargestellten Wärmepumpe wärmeübertragend eingebunden. Dadurch kann ein Wärmestrom Q43 zusätzlich an den nicht dargestellten Kreislauf der Wärmepumpe abgegeben werden.
Die Brennstoffzellenkühlanordnung entsprechend der 3 weist ferner einen Niedrigtemperaturkreislauf 50 auf, in welchem Kühlmedium Wärmetauscher 58, 59 durchströmt, die wärmeübertragend mit elektrischen Komponenten 51, 52 gekoppelt sind. Dabei ist der Niedrigtemperaturkreislauf 50 über zumindest einen Zufluss 55 und ein Ventil 54 fluidleitend mit dem Batteriekühlkreislauf 40 koppelbar. Bei einem der Wärmetauscher 58 oder 59 handelt es sich um einen Wärmetauscher, welcher an einem Radhaus bzw. einem Kotflügel des Kraftfahrzeugs angeordnet ist.
4 zeigt eine Brennstoffzellenkühlanordnung, aufweisend zumindest eine Brennstoffzelle 11 mit dadurch verlaufenden Kühlkanälen, welche dazu ausgestaltet sind, einen Wärmestrom Q11 von der Brennstoffzelle 11 an einen ersten Kühlkreislauf 10 zu transferieren. Der erste Kühlkreislauf 10 ist mit Kühlmedium bei einer Temperatur 200° C beschädigungsfrei betreibbar, es gilt ansonsten das in Bezug auf 1 Gesagte. In dem ersten Kühlkreislauf 10 ist eine Pumpe 17 angeordnet, welche dazu ausgestaltet ist, Kühlmedium durch die Brennstoffzelle 11 und einen Hochtemperaurkühler 18 zu fördern. Parallel zu dem Hochtemperaturkühler 18 ist im Kühlkreislauf 10 ein Innenraumbypass 9 angeordnet, welcher fluidleitend mit einem Innenraumwärmetauscher 16 verbindbar ist. Der Innenraumwärmetauscher 16 ist dazu ausgestaltet, einen Wärmestrom Q16 von dem Kühlmedium an einen Innenraum eines von der Brennstoffzelle 11 mit Energie versorgten Kraftfahrzeugs abzugeben.
Wie in den ersten drei Ausführungsbeispielen ist ein Mischventil 19 in dem Kühlkreislauf 10 angeordnet, welches dazu ausgestaltet ist, so geschaltet zu werden, dass Kühlmittel wahlweise durch den Hochtemperaturkühler 18 (wenn das Kühlmedium zu heiß ist) oder den Bypass 8 fließt (wenn das Kühlmedium noch zu kalt ist). Ein Erhitzer 15 ist in dem Innenraumbypass 9 angeordnet, welcher Erhitzer 15 dazu ausgestaltet ist, einen Wärmestrom Q15 an das Kühlmedium in den Innenraumbypass 9 und somit in den ersten Kühlkreislauf 10 zu fördern.
Parallel zu dem Innenraumwärmetauscher 16 ist wie bei dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel (siehe 1 und 2) ein Seitenstrang 30 des ersten Kühlmittelkreislaufs 10 abgezweigt, der den Kühlmittelkreislauf 10 fluidleitend mit einem Batteriewärmetauscher 41 verbindet, welcher dazu ausgestaltet ist, einen Wärmestrom Q41 mit einer Batterie 42 auszutauschen. Allerdings erfolgt eine Abzweigung zum Batteriewärmetauscher 41 stromabwärts von dem Erhitzer 15 an einem Ventil 31, damit das Kühlmittel sowohl die Brennstoffzelle 11 als auch den Erhitzer 15 durchläuft, bevor es den Batteriewärmetauscher 41 passiert. Das Kühlmedium kann somit den Wärmestrom Q15 von dem Erhitzer 15 aufnehmen und später an den Batteriewärmetauscher 41 abgeben. Der Batteriekühlkreislauf 40 ist bei niedrigeren Temperaturen als der erste Kühlkreislauf, insbesondere bei Temperaturen deutlich unterhalb von 100°C betreibbar. In den Batteriekühlkreislauf 40 ist ferner ein Verdampfer 43 einer nicht dargestellten Wärmepumpe wärmeübertragend eingebunden. Dadurch kann ein Wärmestrom Q43 zusätzlich an den nicht dargestellten Kreislauf der Wärmepumpe abgegeben werden. Durch die in der Wärmepumpe erfolgende Phasenumwandlung kann in einem Wärmetauscher ein höherer Wärmestrom erfolgen, als in einem gleichgroßen Wärmetauscher ohne Phasenumwandlung.
Die Brennstoffzellenkühlanordnung entsprechend der 4 weist ebenfalls einen Niedrigtemperaturkreislauf 50 auf, in welchem Kühlmedium Wärmetauscher durchströmt, die wärmeübertragend mit elektrischen Komponenten 51, 52 gekoppelt sind. Dabei ist der Niedrigtemperaturkreislauf 50 über zumindest einen Zufluss 55 und ein Ventil 54 fluidleitend mit dem Batteriekühlkreislauf 40 koppelbar. Über eine Förderpumpe 59 wird ein Volumenstrom an Kühlmittel im Niedrigtemperaturkreislauf 50 gewährleistet.
Hinsichtlich der im Folgenden beschriebenen Verfahren verwendeten Komponenten wird auf die 1 bis 2 verwiesen. 5 eine Schrittabfolge eines Verfahrens zur Regulierung einer Betriebstemperatur in einer Brennstoffzelle, aufweisend die Schritte:

501: Erfassen einer Temperatur an einer Brennstoffzelle,
502: Vergleichen der Temperatur mit einem Solltemperaturbereich der Brennstoffzelle, und
503: Einleiten eines Wärmestroms in einen ersten Kühlkreislauf, welcher Kühlkanäle aufweist, die dazu ausgestaltet sind, einen Wärmestrom von der Brennstoffzelle an ein Kühlmittel in einem ersten Kühlkreislauf zu transferieren, wenn die Temperatur oberhalb von dem Solltemperaturbereich liegt, und
504: Ableiten eines Wärmestroms von dem Kühlmittel im ersten Kühlkreislauf an eine Umgebung in einem Hochtemperaturkühler, wenn die Temperatur unterhalb von dem Solltemperaturbereich liegt.

Das Verfahren kann in einer Steuereinheit für eine der Brennstoffzellenanordnungen gemäß den 1 bis 4 implementiert sein. Das Verfahren kann verfeinert werden durch das Erhöhen eines Volumenstroms, der in dem ersten Kühlkreislauf durch den Bypass fließt, insbesondere durch Verstellen eines Mischventils, wenn die Temperatur an der Brennstoffzelle unterhalb von dem Solltemperaturbereich liegt. Wenn die Temperatur an der Brennstoffzelle hingegen oberhalb von dem Solltemperaturbereich liegt, kann ein Erhöhen eines Volumenstroms an Kühlmittel, das in dem ersten Kühlkreislauf durch den Hochtemperaturkühler fließt, insbesondere durch Verstellen eines Mischventils erfolgen. Weiterhin kann unterstützend der Volumenstrom des durch die Brennstoffzelle geförderten Kühlmittels erhöht werden, indem eine Förderleistung der Pumpe 17 erhöht wird.
Weiterhin kann in einer Ausgestaltung vorgesehen sein, dass ein Wärmestrom über einen an den ersten Kühlkreislauf koppelbaren Wärmetauscher an eine Batterie bzw. einen Batteriewärmetauscher erfolgt, wenn eine Betriebstemperatur der Batterie unterhalb von einer Temperatur des Kühlmittels im ersten Kühlkreislauf ist.
Gleichwohl zumindest ein Ausführungsbeispiel in der vorangegangenen Beschreibung sowie der Figurenbeschreibung dargestellt wurde, sollte man anerkennen, dass eine hohe Anzahl an Variationen existiert. Weiterhin sollte man anerkennen, dass das Ausführungsbeispiel bzw. die Ausführungsbeispiele nur Beispiele sind und dass sie nicht dazu dienen, den Schutzbereich, die Anwendbarkeit oder die genaue Ausgestaltung in irgendeiner Art und Weise zu beschränken. Vielmehr stellen die Beschreibung sowie die Figurenbeschreibung für den Fachmann eine nützliche Anleitung zur Implementierung mindestens einer Ausführungsform bereit, dabei sollte klar sein, dass verschiedene Änderungen in der Form und Funktion der beschriebenen Merkmale vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich der Ansprüche und deren Äquivalente zu verlassen.
Bezugszeichenliste

9: Innenraumbypass
10: Kühlkreislauf
11: Brennstoffzelle
13: Kathodenseite
14: Kraftstofftank
15: Erhitzer
16: Innenraumwärmetauscher
17: Förderpumpe
18: Hochtemperaturkühler
19: Ventil
20: Kühlkreislauf
21: Ladeluftkühler
30: Seitenstrang
31: Ventil
40: Batteriekühlkreislauf
41: Batteriewärmetauscher
42: Batterie
43: Verdampfer
50: Niedrigtemperaturkühlkreislauf
51: Komponente
52: Komponente
54: Ventil
55: Zufluss
58: Wärmetauscher
59: Wärmetauscher
Q11: Wärmestrom
Q15: Wärmestrom
Q26: Wärmestrom
Q18: Wärmestrom
Q21: Wärmestrom
V10: Volumenstrom
501: Schritt
502: Schritt
503: Schritt
504: Schritt
601: Schritt
602: Schritt
603: Schritt
604: Schritt
605: Schritt
606: Schritt
701: Schritt
702: Schritt

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 102017118424 A1 [0002]

Claims

Brennstoffzellenkühlanordnung, aufweisend zumindest eine Brennstoffzelle (11) mit dadurch verlaufenden Kühlkanälen, welche dazu ausgestaltet sind, einen Wärmestrom (Q11) von der Brennstoffzelle (11) an einen ersten Kühlkreislauf (10) zu transferieren, • wobei der erste Kühlkreislauf (10) mit Kühlmedium bei einer Temperatur bis zu 200° C beschädigungsfrei betreibbar ist und wobei in dem ersten Kühlkreislauf (10) eine Pumpe (17) angeordnet ist, welche dazu ausgestaltet ist, Kühlmedium durch die Brennstoffzelle (11) und einen Hochtemperaurkühler (18) zu fördern, · und wobei parallel zu dem Hochtemperaturkühler (18) im Kühlkreislauf (10) ein Innenraumbypass (9) angeordnet ist, welcher fluidleitend mit einem Innenraumwärmetauscher (16) verbindbar ist, welcher Innenraumwärmetauscher (16) dazu ausgestaltet ist, einen Wärmestrom (Q16) von dem Kühlmedium an einen Innenraum eines von der Brennstoffzelle (11) mit Energie versorgten Kraftfahrzeugs abzugeben.
Brennstoffzellenkühlanordnung nach Anspruch 1, wobei ein Mischventil (19) in dem Kühlkreislauf (10) angeordnet ist, welches dazu ausgestaltet ist, so betätigt zu werden, dass Kühlmittel vermehrt durch den Hochtemperaturkühler (18) oder vermehrt durch einen den Hochtemperaturkühler (18) umgehenden Bypass (8) fließt.
Brennstoffzellenanordnung nach Anspruch 1 und/oder 2, wobei die Pumpe (17) regelbar und somit ein Volumenstrom (V10) des Kühlmittels dosierbar ist, um Wärmeströme (Q11, Q15, Q16, Q18) bedarfsgerecht zu erhöhen oder zu verringern, um damit einen Wärmestrom (Q11) an die Brennstoffzelle (11) und aus der Brennstoffzelle (11) einzustellen.
Brennstoffzellenkühlanordnung nach einem der Ansprüche 1, 2 und/oder 3, wobei ferner ein Erhitzer (15) in einem parallel zu dem Bypass (8) verlaufenden Innenraumbypass (9) angeordnet ist, welcher Erhitzer (15) dazu ausgestaltet ist, einen Wärmestrom (Q15) an das Kühlmedium in den ersten Kühlkreislauf (10) zu fördern.
Brennstoffzellenkühlanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, wobei parallel zu dem Innenraumwärmetauscher (16) ein Seitenstrang (30) des ersten Kühlmittelkreislaufs (10) abgezweigt ist, der den Kühlmittelkreislauf (10) fluidleitend mit einem Batteriewärmetauscher (41) verbindet, welcher dazu ausgestaltet ist, einen Wärmestrom (Q41) mit einer Batterie (42) auszutauschen.
Brennstoffzellenkühlanordnung nach Anspruch 5, wobei der Wärmestrom (Q41) im Batteriewärmetauscher (41) mit einem vom ersten Kühlkreislauf (10) separaten Batteriekühlkreislauf (40) austauschbar ist, welcher bei niedrigeren Temperaturen als der erste Kühlkreislauf, insbesondere bei Temperaturen unterhalb von 100°C betreibbar ist.
Brennstoffzellenkühlanordnung nach Anspruch 6, wobei der Batteriekühlkreislauf (40) wärmeübertragend mit einem Verdampfer (43) eines Kältemittelkreislaufs verbindbar ist.
Brennstoffzellenkühlanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, aufweisend einen Niedrigtemperaturkreislauf (50), in welchem Wärmetauscher wärmeübertragend mit elektrischen Komponenten (51, 52) gekoppelt sind, wobei der Niedrigtemperaturkreislauf (50) über zumindest einen Zufluss (55) und ein Ventil (54) fluidleitend mit dem Batteriekühlkreislauf (40) koppelbar ist.
Verfahren zum Regulieren einer Betriebstemperatur in einer Brennstoffzelle, aufweisend die Schritte: i. Erfassen einer Temperatur (T11) an einer Brennstoffzelle (11), ii. Vergleichen der Temperatur (T11) mit einem Solltemperaturbereich der Brennstoffzelle (11), und iii. Einleiten eines Wärmestroms (Q15) in einen ersten Kühlkreislauf (10), welcher Kühlkanäle aufweist, die dazu ausgestaltet sind, einen Wärmestrom (Q11) von der Brennstoffzelle (11) an ein Kühlmittel in einem ersten Kühlkreislauf (10) zu transferieren, wenn die Temperatur (T11) oberhalb von dem Solltemperaturbereich liegt, iv. Ableiten eines Wärmestroms (Q18) von dem Kühlmittel im ersten Kühlkreislauf (10) an eine Umgebung in einem Hochtemperaturkühler (18), wenn die Temperatur (T11) unterhalb von dem Solltemperaturbereich liegt.
Verfahren nach Anspruch 9, aufweisend die Schritte: iv. Erhöhen eines Volumenstroms, der in dem ersten Kühlkreislauf (10) durch den Bypass (8) fließt, insbesondere durch Verstellen eines Mischventils (19), wenn die Temperatur (T11) an der Brennstoffzelle (11) unterhalb von dem Solltemperaturbereich liegt, v. Erhöhen eines Volumenstroms an Kühlmittel, das in dem ersten Kühlkreislauf (10) durch den Hochtemperaturkühler (18) fließt, insbesondere durch Verstellen eines Mischventils (19), wenn die Temperatur (T11) an der Brennstoffzelle (11) oberhalb von dem Solltemperaturbereich liegt, und vi. Erhöhen eines Volumenstroms (Q10) des durch die Brennstoffzelle (11) geförderten Kühlmittels durch Erhöhen eines Volumenstroms (Q10) an einer regelbaren Pumpe (17), wenn die Temperatur (T11) nach einer Durchführung von Schritt ii nach einem Zeitabschnitt nicht absinkt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 10, aufweisend die Schritte: i. Erfassen einer Temperatur (T42) einer Batterie (42), ii. Ableiten eines Wärmestroms (Q41) über einen an den ersten Kühlkreislauf (10) koppelbaren Wärmetauscher (41) an eine Batterie (42), wenn eine Betriebstemperatur der Batterie (42) unterhalb von einer Temperatur des Kühlmittels im ersten Kühlkreislauf ist.
Steuereinheit, welche signalübertragend mit Komponenten einer Brennstoffzellenkühlanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 verbunden ist, um diese zu steuern, und welche Steuereinheit mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11 dazu ausgestaltet die Brennstoffzellenkühlanordnung steuert.
Computerprogrammprodukt mit Programmcode-Mitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um das Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11 durchzuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer, insbesondere einer Steuereinheit nach Anspruch (12) für eine Brennstoffzellenkühlanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgeführt wird.
Computerprogramm mit kodierten Anweisungen zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wenn das Computerprogramm auf einem Computer, insbesondere einem Computer in Steuereinheit nach Anspruch (12) für eine Brennstoffzellenkühlanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgeführt wird.
Signalfolge mit computerlesbaren Anweisungen zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche, wenn die Signalfolge von einem Computer, insbesondere einer Steuereinheit nach Anspruch (12) für eine Brennstoffzellenkühlanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 verarbeitet wird.