EP1345794A1 - Kühlungssystem für einen brennstoffzellenmodul als teil einer bordstromversorgung - Google Patents

Kühlungssystem für einen brennstoffzellenmodul als teil einer bordstromversorgung

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EP1345794A1
EP1345794A1 EP01990370A EP01990370A EP1345794A1 EP 1345794 A1 EP1345794 A1 EP 1345794A1 EP 01990370 A EP01990370 A EP 01990370A EP 01990370 A EP01990370 A EP 01990370A EP 1345794 A1 EP1345794 A1 EP 1345794A1
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EP
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fuel cell
cell module
motor vehicle
vehicle according
engine
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Manfred Poppinger
Joachim Grosse
Rolf BRÜCK
Meike Reizig
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Siemens AG
Vitesco Technologies Lohmar Verwaltungs GmbH
Siemens Corp
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Emitec Gesellschaft fuer Emissionstechnologie mbH
Siemens AG
Siemens Corp
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    • 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

Definitions

  • the invention relates to a motor vehicle having an engine and a power supply, for which we ⁇ thighss a fuel cell module is used.
  • the supply of a fuel, for example a fuel gas, on the one hand and an oxidant on the other hand is necessary for the operation of the fuel cells.
  • Oxygen from the ambient air can be used as the oxidant, which occurs in particular when the vehicle is in operation due to the wind.
  • coolants are also usually required.
  • the object of the invention is to provide an improved on-board power supply with the integration of a fuel cell system, especially in a motor vehicle with an internal combustion engine.
  • the air supply and / or the cooling of the fuel cell module advantageously takes place via a blower.
  • the blower can be regulated in two stages, but can also be infinitely variable.
  • the fan itself is preferably supplied with electrical energy by the fuel cell module. This means that a fuel cell system can be optimally used for on-board power supply.
  • the drive of the motor vehicle in this case is an internal combustion engine, whereby it can be a diesel, gasoline or even a hydrogen internal combustion engine.
  • the fuel cell system consists of PEM fuel cells for the stated purpose, and can advantageously be operated by a fuel cell operated at higher temperatures, i.e. so-called HT-PEM fuel cell.
  • FIG. 1 shows a motor vehicle with a fuel cell system for on-board power supply
  • Figure 2 shows the implementation of the on-board power supply in a vehicle according to Figure 1 and
  • Figure 3 shows an advantageous assignment of fuel cell module and motor vehicle cooler.
  • a motor vehicle (KFZ) is designated 1, which has an internal combustion engine 3.
  • the internal combustion engine 3 can be a diesel, petrol or, in particular, a hydrogen-powered internal combustion engine.
  • the internal combustion engine 3 is assigned an on-board power supply, which in a motor vehicle 1 has hitherto usually consisted of an accumulator which can be charged in particular via the alternator present in the motor vehicle 1. c ⁇ CO M IV) P 1 P>
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Abstract

Es ist bereits vorgeschlagen worden, bei Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotoren lediglich für die Bordstromversorgung Brennstoffzellenanlagen einzusetzen. Gemäss der Erfindung ist für ein Brennstoffzellenmodul (10) einer Brennstoffzellenan-lage zur Luftversorgung und/oder zur Kühlung des Brennstoff-zellenmoduls ein Gebläse (6) vorgesehen.

Description

KUHLUNGS SYSTEM FÜR EINEN BRΞNNSTOFFZELLENMODUL ALS TEIL EINER BORDSTROMVERSORGUNG
Beschreibung
Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einer Bord¬ stromversorgung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einer Bordstromversorgung, für die we¬ nigstens ein Brennstoffzellenmodul eingesetzt wird.
In Verbindung mit Kraftfahrzeugen sollen Brennstoffzellen- anlagen meist zur Energieversorgung eines als 7Λntrieb vorhandenen Elektromotors eingesetzt werden. Durch die DE 199 02 051 AI ist bereits vorgeschlagen worden, bei Kraftfahrzeugen mit Ver-brennungsmotoren lediglich die Bordstrom- Versorgung oder Teile der Bordstromversorgung über eine
Brennstoffzellenanlage vorzunehmen. Dies kann alternativ oder ergänzend zur üblicherweise vorhandenen Lichtmaschine erfolgen.
Für den Betrieb der Brennstoffzellen ist die Versorgung mit einem Brennstoff, beispielsweise einem Brenngas, einerseits und mit einem Oxidans andererseits notwendig. Als Oxidans kann der Sauerstoff aus der Umgebungsluft verwendet werden, was insbesondere im Fahrbetrieb des KFZ's durch den Fahrtwind erfolgt. Weiterhin sind auch üblicherweise Kühlmittel erforderlich.
Aufgabe der Erfindung ist es, speziell bei einem Kraftfahrzeug mit Verbrennungsmotor eine verbesserte Bordstromversor- gung unter Einbindung einer Brennstoffzellenanlage zu schaffen.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Weiterbildungen sind in den Unteran- Sprüchen angegeben. Bei der Erfindung erfolgt die Luftversorgung und/oder die Kühlung des Brennstoffzellenmoduls vorteilhafterweise über ein Gebläse. Das Gebläse kann zweistufig regelbar, aber auch stufenlos regelbar sein. Vorzugsweise wird das Gebläse selbst durch das Brennstoffzellenmodul mit elektrischer Energie versorgt. Damit kann in optimaler Weise eine Brennstoffzellenanlage zur Bordstromversorgung eingesetzt werden. Der Antrieb des Kraftfahrzeuges ist in diesem Fall ein Verbrennungsmotor, wobei er ein Diesel-, Otto- oder aber auch ein Wasserstoff- Verbrennungsmotor sein kann.
Die Brennstoffzellenanlage besteht für den angegebenen Zweck aus PEM-BrennstoffZeilen, und kann vorteilhafterweise durch eine bei höheren Temperaturen betriebene Brennstoffzelle, d.h. sog. HT-PEM-Brennstoffzelle, gebildet sein.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung in Verbindung mit den Patentan- Sprüchen. Es zeigen
Figur 1 ein Kraftfahrzeug mit einer Brennstoffzellenanlage zur Bordstromversorgung, Figur 2 die Realisierung der Bordstromversorgung bei einem Fahrzeug gemäß Figur 1 und
Figur 3 eine vorteilhafte Zuordnung von Brennstoffzellenmodul und Kraftfahrzeugkühler.
In der Figur 1 ist ein Kraftfahrzeug (KFZ) mit 1 bezeichnet, das einen Verbrennungsmotor 3 aufweist. Der Verbrennungsmotor 3 kann ein Diesel-, Otto- oder aber auch insbesondere mit Wasserstoff betriebener Verbrennungsmotor sein. Dem Verbrennungsmotor 3 ist eine Bordstromversorgung zugeordnet, die bei einem Kraftfahrzeug 1 bisher üblicherweise aus einem Akkumu- lator besteht, der insbesondere über die beim KFZ 1 vorhandene Lichtmaschine aufladbar ist. cυ CO M IV) P1 P>
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Claims

Patentansprüche
1. Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einer Bord¬ stromversorgung, für die wenigstens ein Brennstoffzellenmodul eingesetzt wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass für die Luftversorgung und/oder die Kühlung des Brennstoffzellenmoduls (10) ein Gebläse (6) vorhanden ist.
2. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, d a d u r c h g e ¬ k e n n z e i c h n e t , dass das Gebläse (6) durch das Brennstoffzellenmoduls (10) mit elektrischem Strom versorgt wird.
3. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das über das Brennstoffzellenmodul (10) elektrisch versorgte Gebläse (6) zweistufig regelbar ist.
4. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das über das Brennstoffzellenmodul (10) elektrisch versorgte Gebläse (6) stufenlos regelbar ist.
5. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Motor (3) ein Verbrennungsmotor, insbesondere ein Dieselmotor, ein Ottomotor oder ein Wasserstoff-Verbrennungsmotor, ist.
6. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Gebläse (6) zur Motorkühlung gleichermaßen die Versorgungsund/oder Kühlluft für das Brennstoffzellenmodul (10) liefert.
7. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass Luft- und/oder Kühlkreislauf des Brennstoffzellenmoduls (10) und der Kühlkreislauf des Motors (3) über einen Wärmetauscher (55) gekoppelt sind.
8. Kraftfahrzeug nach Anspruch 7, d a d u r c h g e ¬ k e n n z e i c h n e t , dass der Luft- und/oder Kühlkreislauf des Brennstoffzellenmoduls (10) einerseits und der Kühlkreislauf des Motors (3) andererseits jeweils Thermostat¬ ventile (9, 15) zur Definition und Einstellung vorgegebener Temperaturen aufweisen.
9. Kraftfahrzeug nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Thermostatventile (9, 15) Bypassleitungen in den Kühlkreisläufen beeinflussen.
10. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Brennstoffzellenmodul (10) HT-PEM-Brennstoffzellen enthält.
11. Kraftfahrzeug nach Anspruch 10, d a d u r c h g e - k e n n z e i c h n e t , dass das Brennstoffzellenmodul
(10) mit HT-PEM-Brennstoffzellen von dem über den Kühlkreislauf des Motors (3) über den Wärmetauscher (55) temperierten Kühlmittel gekühlt wird.
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