WO2012062432A1 - Kühlanordnung für ein fahrzeug und fahrzeug - Google Patents

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coolant
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Tom Haaster
Mario Mittmann
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Daimler Ag
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Definitions

  • Cooling arrangement for a vehicle and vehicle
  • the invention relates to a cooling arrangement for a vehicle having at least two separate cooling circuits for cooling respective components of the vehicle.
  • a first cooling circuit includes a first coolant and a second cooling circuit includes a second, different from the first coolant coolant.
  • the invention relates to a vehicle with such a cooling arrangement.
  • this cooling circuit is then operated at a relatively high temperature level and is referred to as a high-temperature circuit.
  • Other components such as vehicle electrical consumers, require more cooling so that a separate low temperature circuit may be used to cool these electrical loads.
  • Coolants which are designed for different temperature ranges differ in their composition.
  • US 2006 006 30 50 A1 describes a cooling circuit for a fuel cell stack.
  • the coolant conducted through it for cooling the fuel cell stack also flows through an ion exchanger so that the conductivity of the coolant is kept low.
  • the coolant used in the refrigeration cycle is colored by means of a dye, which at most tends to release ions in the refrigerant to a very small extent.
  • an ion exchange resin is used in the ion exchanger which contains dyes as exchangeable groups.
  • Object of the present invention is to provide an improved cooling arrangement of the type mentioned and an improved vehicle with such a cooling arrangement.
  • a first cooling circuit includes a first coolant and a second cooling circuit includes a second, different from the first coolant.
  • the two coolants are provided for cooling respective components of the vehicle.
  • the different colors of the respective coolant can be selected by choosing a
  • the cooling arrangement may comprise a cooling circuit for cooling a fuel cell stack and / or a peripheral device of the fuel cell stack and a cooling circuit for cooling at least one high-voltage component, wherein the cooling means of the
  • Cooling circuits are each colored differently. Especially when cooling the
  • the coolant has a particularly low conductivity, so that no short-circuit currents occur in the region of the fuel cell stack and thus takes place in a contact of a maintenance person with the coolant no transmission of electrical voltage to the maintenance person.
  • the provision of a separate color of the coolant is particularly important because it is particularly easy to ensure that only the intended coolant is used for this cooling circuit.
  • a specific coolant is also provided for cooling the high-voltage component, which differs from the coolant for cooling the fuel cell stack in the requirements imposed on this coolant.
  • ultrapure water As coolant for the cooling circuit for cooling a fuel cell stack and / or a peripheral device of the fuel cell stack, in particular ultrapure water is preferred.
  • Ultrapure water has certain and high specifications regarding its purity. So it contains virtually no foreign matter, in contrast to conventional water, such as. Tap water, which is e.g. Contains minerals such as magnesium. Ultrapure water has a particularly low electrical conductivity. Thus, e.g. the European
  • Suitable antifreeze agents are, in particular, those based on ethylene glycol (1,2-ethanediol) or propylene glycol (1,3-propanediol), as are obtainable, for example, from BASF under the product name Glysantin or from Clariant under the product name Genantin ,
  • coolant for the cooling circuit for cooling the at least one high-voltage component are preferably mixtures of normal water, such as water from the public network or spring water, and an antifreeze in question.
  • antifreeze are in particular already o.g. Antifreeze.
  • the at least one high-voltage component can in particular be an electrical
  • the electric energy storage device can be designed as a traction battery in an electric vehicle, fuel cell vehicle or hybrid vehicle, which stores the electrical energy for a motor designed to at least assist driving of the vehicle.
  • the operating temperature is maintained by the cooling circuit in the designated temperature window.
  • the provision of the appropriate coolant is of importance, which can be ensured by its coloration that exactly the intended coolant is used in the cooling circuit.
  • the cooling arrangement may further comprise a cooling circuit for cooling a
  • Low-voltage component include, wherein the coolant of the cooling circuits each
  • the cooling means for cooling the drive unit and the at least one low-voltage component also have specific requirements, because of which it is advantageous if the respective coolants are easily distinguishable from the color of the human eye.
  • cooling circuit for cooling the drive unit and for the cooling circuit for cooling the at least one low-voltage component comes in principle the same coolant as for the cooling circuit for cooling the at least one high-voltage component, see. above.
  • the drive unit may be formed as an internal combustion engine or as an electric motor, wherein in the vehicle and the internal combustion engine and the electric motor can be provided. In this case, however, a separate cooling circuit is advantageous for the internal combustion engine and the electric motor, since the two drive units are to be cooled to different temperatures.
  • the low-voltage component may comprise at least one generator and / or at least one electrical load.
  • Low-voltage components is usually a lower temperature level of the associated cooling circuit to provide than for the cooling circuit of the drive unit.
  • At least one of the coolants is not dissociated by at least one dye with an organic, in particular in the coolant
  • chromophore is colored. Especially when using the colored
  • organic refrigerants in a refrigeration cycle for cooling a fuel cell stack are favorable because they may cause coloring without leading to excessive formation of ions in the refrigerant.
  • Chromophores, which are not dissociated in the coolant are therefore preferably used, since in this way the electrical conductivity of the coolant can be kept particularly low.
  • At least one of the coolant has at least one fluorescent dye.
  • a fluorescent dye makes it particularly easy to detect a leak in the refrigeration cycle containing the fluorescent dye refrigerant.
  • UV light or black light it is also possible to detect the leakage of even a very small amount of the coolant during an inspection of the cooling circuit.
  • Micro-leaks can occur in particular at interfaces of components of the cooling circuit such as a radiator, a coolant expansion tank, a pump or the like to a connecting line. If these are detected in good time, consequential damage resulting from coolant leakage can be avoided.
  • Suitable UV fluorescence dyes are, for example, alizarin-green and uranine
  • naphthalimides Sodium fluorescein.
  • perylenes coumarins, anthracenes, phenanthracenes, xanthenes, thioxanthenes, naphthoxanthenes, fluoresceins and derivatives and mixtures thereof.
  • Perylenes fluoresce in a bright yellow when illuminated with long-wave UV radiation.
  • Naphthalimides fluoresce in a bright green when exposed to UV or blue light.
  • Checking the tightness of the refrigeration cycle by detecting the fluorescent dye that has leaked out of a leak in the refrigeration cycle can be done as part of a preventive tightness check, such as during maintenance of the vehicle. Furthermore, after a repair of a component of the cooling circuit also at a leak test be made open cooling circuit, such as by the cooling circuit is pressurized and so leakage of the coolant can be determined from the cooling circuit. The easy verifiability of the tightness of the cooling circuit also increases the safety in the operation of the means of this cooling circuit to be cooled component and, where appropriate, during the maintenance of the cooling circuit.
  • any leak in the refrigeration cycle can be at least temporarily encrypted by the forming crystals.
  • crystal formation also makes it particularly easy to detect the existence of the leak during maintenance or repair following a leak test.
  • a suitable crystallizing substance is v.a. To name urea.
  • a first such substance begins to crystallize at a different concentration in the leaked coolant and / or at a different temperature than a second such substance. This can be about at lower
  • a vehicle includes a cooling assembly having at least two separate cooling circuits for cooling respective components of the vehicle.
  • a first cooling circuit includes a first coolant and a second cooling circuit a second, different from the first coolant coolant, and the two coolants are colored differently.
  • a fuel cell stack 2 is provided for generating electrical energy.
  • a first cooling circuit 3 serves to cool the fuel cell stack 2 as an example of a component of the vehicle 1 to be cooled.
  • the cooling circuit 3 comprises a pump 4, which conveys a coolant 5 from the fuel cell stack 2 to a cooler 6. Lines 7 connect the
  • a coolant reservoir 8 is present example arranged upstream of the pump 4 in the cooling circuit 3.
  • the coolant 5, which flows through the fuel cell stack 2 during operation of the cooling circuit 3, is colored.
  • This second cooling circuit 10 is used, for example, to cool an electric motor 11 designed to drive the vehicle 1.
  • the electric motor 1 is connected to a radiator 12 via a line 13 as an example for a further component of the vehicle 1 to be cooled, and additional lines 13 are coupled the cooler 12 with a pump 14 and a coolant expansion tank 15 of the second cooling circuit 10th
  • coolant 9 is colored to the first cooling circuit 10
  • Fuel cell stack 2 a very high voltage is applied.
  • the fact that the coolant 5, 9 present different colors, a confusion of the two coolant 5, 9 and thus incorrect filling, in particular of the first cooling circuit 3 can be largely avoided.
  • both coolants 5, 9 may be colorless and the other coolant 9, 5 to be colored.
  • both coolants may have fluorescent dyes to detect leakage of coolant 5, 9 from the respective cooling circuit 3, 10 as by visualization by means of UV light.
  • Components of the cooling circuits 3, 10 forming crystals also easily detect a leak.
  • micro-cracks and micro-leaks can be found particularly easily due to the crystals formed and / or due to the fluorescent dye.
  • the crystals forming can lead to an at least temporary sealing of leaks in the respective cooling circuit 3, 10. It can be particularly easy to monitor or ensure the tightness of the cooling circuits 3, 10.
  • cooling circuits 3, 10 shown here by way of example for cooling the fuel cell stack 2 or the electric motor 11 may also be provided in the vehicle 1.
  • the cooling circuit 10 may be provided for cooling the electric motor 11 and another cooling circuit for cooling a high-voltage battery.
  • the coolant advantageously has a very low conductivity. Also in this case, it makes sense to color the coolant by means of a dye and so easily recognizable to the human eye and
  • High-voltage battery is a fuel-powered internal combustion engine is used, it is advantageous to color the coming in the respective, usually operated at different temperature levels cooling circuits used for different purposes.
  • fluorescent and / or crystallizing substances could facilitate the detection of leaks and / or ensure the sealing of small leaks.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kühlanordnung für ein Fahrzeug (1) mit wenigstens zwei separaten Kühlkreisläufen (3, 10) zum Kühlen von jeweiligen Komponenten (2, 11) des Fahrzeugs (1). Ein erster Kühlkreislauf (3) enthält ein erstes Kühlmittel (5) und ein zweiter Kühlkreislauf (10) ein zweites, sich von dem ersten Kühlmittel (5) unterscheidendes Kühlmittel (9). Hierbei sind die beiden Kühlmittel (5, 9) unterschiedlich gefärbt. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Fahrzeug (1) mit einer solchen Kühlanordnung.

Description

Kühlanordnung für ein Fahrzeug und Fahrzeug
Die Erfindung betrifft eine Kühlanordnung für ein Fahrzeug mit wenigstens zwei separaten Kühlkreisläufen zum Kühlen von jeweiligen Komponenten des Fahrzeugs. Hierbei enthält ein erster Kühlkreislauf ein erstes Kühlmittel und ein zweiter Kühlkreislauf ein zweites, sich von dem ersten Kühlmittel unterscheidendes Kühlmittel. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einer solchen Kühlanordnung.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, in einem Fahrzeug separate Kühlkreisläufe vorzusehen. Beispielsweise kann ein erster Kühlkreislauf dem Kühlen eines
Verbrennungsmotors des Fahrzeugs dienen, wobei dieser Kühlkreislauf dann auf einem vergleichsweise hohen Temperaturniveau betrieben wird und so als Hochtemperatur-Kreislauf bezeichnet wird. Andere Komponenten wie etwa elektrische Verbraucher des Fahrzeugs benötigen eine stärkere Kühlung, so dass ein separater Niedertemperaturkreislauf zum Einsatz kommen kann, um diese elektrischen Verbraucher zu kühlen. Die jeweiligen
Kühlmittel, welche für unterschiedliche Temperaturbereiche ausgelegt sind, unterscheiden sich hierbei in ihrer Zusammensetzung.
Des Weiteren ist es aus dem Stand der Technik bekannt, bei einem Brennstoffzellenfahrzeug einen separaten Kühlkreislauf zum Kühlen eines Brennstoffzellenstapels vorzusehen.
Die US 2006 006 30 50 A1 beschreibt einen Kühlkreislauf für einen Brennstoffzellenstapel. Das zum Kühlen des Brennstoffzellenstapels durch diesen hindurch geleitete Kühlmittel durchströmt hierbei auch einen Ionenaustauscher, damit die Leitfähigkeit des Kühlmittels gering gehalten wird. Das in dem Kühlkreislauf verwendete Kühlmittel ist mittels eines Farbstoffs gefärbt, welcher allenfalls in sehr geringem Ausmaß zur Freisetzung von Ionen in dem Kühlmittel neigt. Da der Ionenaustauscher jedoch auch schwach ionische oder nichtleitende Farbstoffe aus dem Kühlmittel entfernt, wird in dem Ionenaustauscher ein lonenaustauscherharz verwendet, welches als austauschbare Gruppen Farbstoffe enthält. So kann erreicht werden, dass die Farbe des Kühlmittels trotz des Durchströmens des
Ionenaustauschers lange erhalten bleibt. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Kühlanordnung der eingangs genannten Art sowie ein verbessertes Fahrzeug mit einer solchen Kühlanordnung zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch eine Kühlanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Bei der erfindungsgemäßen Kühlanordnung für ein Fahrzeug sind wenigstens zwei separate Kühlkreisläufe zum Kühlen von jeweiligen Komponenten des Fahrzeugs vorgesehen. Ein erster Kühlkreislauf enthält ein erstes Kühlmittel und ein zweiter Kühlkreislauf ein zweites, sich von dem ersten unterscheidendes Kühlmittel. Hierbei sind die beiden Kühlmittel
unterschiedlich gefärbt. Die unterschiedliche Farbgebung der beiden Kühlmittel ist für das menschliche Auge ohne weitere chemische und/oder physikalische Untersuchungen oder Hilfsmittel wahrnehmbar. Dadurch kann sichergestellt werden, dass bei einer Wartung der Kühlkreisläufe die Kühlmittel nicht verwechselt werden. Die Reduzierung der
Verwechslungsgefahr, etwa beim Nachfüllen von Kühlmittel, dient der Verbesserung der Sicherheit beim Betrieb des jeweiligen Kühlkreislaufs, da auf einfache Weise und
prozesssicher erreichbar ist, dass das dem jeweiligen Kühlkreislauf zugeordnete Kühlmittel in diesem verwendet wird.
Durch die unterschiedlichen Färbungen der Kühlmittel kann es sogar möglich sein, bei einem Austritt eines Kühlmittels aus einem Leck des zugehörigen Kühlkreislaufs anhand der Farbe des ausgetretenen Kühlmittels darauf rückzuschließen, welcher der Kühlkreisläufe das Leck aufweist.
Die unterschiedliche Färbung der jeweiligen Kühlmittel kann durch Wahl eines
unterschiedlichen Farbtons bewirkt sein, also etwa durch Wahl eines roten, orangefarben, gelben oder blauen Farbtons für das jeweilige Kühlmittel. Es kann jedoch auch bei ein und demselben Farbton eine unterschiedliche Helligkeit oder Farbsättigung für die vom Menschen wahrnehmbare Unterscheidbarkeit der Färbungen sorgen. Auch können sowohl
unterschiedliche Farbtöne als auch unterschiedliche Helligkeiten und/oder Farbsättigungen vorgesehen sein. Die unterschiedliche Färbung zweier Kühlmittel kann auch dadurch gegeben sein, dass eines der Kühlmittel farblos und zumindest ein weiteres Kühlmittel gefärbt ist. Die Kühlanordnung kann einen Kühlkreislauf zum Kühlen eines Brennstoffzellenstapels und/oder eines Peripheriegeräts des Brennstoffzellenstapels und einen Kühlkreislauf zum Kühlen wenigstens einer Hochvoltkomponente umfassen, wobei die Kühlmittel der
Kühlkreisläufe jeweils unterschiedlich gefärbt sind. Insbesondere beim Kühlen des
Brennstoffzellenstapels ist es nämlich von großer Bedeutung, dass das Kühlmittel eine besonders geringe Leitfähigkeit aufweist, damit keine Kurzschlussströme im Bereich des Brennstoffzellenstapels auftreten und damit bei einem Kontakt einer Wartungsperson mit dem Kühlmittel keine Übertragung einer elektrischen Spannung auf die Wartungsperson stattfindet. Hier ist das Vorsehen einer eigenen Farbe des Kühlmittels besonders wichtig, da so besonders leicht sichergestellt werden kann, dass für diesen Kühlkreislauf nur das vorgesehene Kühlmittel zum Einsatz kommt. Auch für das Kühlen der Hochvoltkomponente ist ein spezifisches Kühlmittel vorgesehen, welches sich in den an dieses Kühlmittel gestellten Anforderungen von dem Kühlmittel zum Kühlen des Brennstoffzellenstapels unterscheidet.
Als Kühlmittel für den Kühlkreislauf zum Kühlen eines Brennstoffzellenstapels und/oder eines Peripheriegeräts des Brennstoffzellenstapels ist insbesondere Reinstwasser bevorzugt. Reinstwasser weist bestimmte und hohe Spezifikationen hinsichtlich seiner Reinheit auf. So beinhaltet es so gut wie keine Fremdstoffe, im Gegensatz zum herkömmlichen Wasser, wie z.B. Leitungswasser, welches z.B. Mineralstoffe wie Magnesium enthält. Reinstwasser weist eine besonders niedrige elektrische Leitfähigkeit auf. So stellt z.B. das Europäische
Arzneibuch an Reinstwasser (aqua valde purificata) u.a. die folgenden Anforderungen:
Leitfähigkeit < 1 ,1 S/cm bei 20 °C. Ferner kommen auch Mischungen aus Reinstwasser und einem Frostschutzmittel in Frage. Als Frostschutzmittel eignen sich insbesondere solche auf der Basis von Ethylenglycol (1 ,2-Ethandiol) oder Propylenglycol (1 ,3-Propandiol), wie sie beispielsweise von der Firma BASF unter dem Produktnamen Glysantin oder von der Firma Clariant unter dem Produktnamen Genantin erhältlich sind.
Als Kühlmittel für den Kühlkreislauf zum Kühlen der wenigstens einen Hochvoltkomponente kommen vorzugsweise Mischungen aus normalem Wasser, beispielsweise Wasser aus dem öffentlichen Leitungsnetz oder Quellwasser, und einem Frostschutzmittel in Frage. Als Frostschutzmittel eignen sich insbesondere die bereits o.g. Frostschutzmittel.
Die wenigstens eine Hochvoltkomponente kann insbesondere einen elektrischen
Energiespeicher und/oder einen Spannungswandler und/oder ein Ladegerät umfassen. Der elektrische Energiespeicher kann bei einem Elektrofahrzeug, Brennstoffzellenfahrzeug oder Hybridfahrzeug als Traktionsbatterie ausgebildet sein, welche für einen zum zumindest unterstützenden Antreiben des Fahrzeugs ausgelegten Motor die elektrische Energie speichert. Bei solchen Komponenten des Fahrzeugs ist es von Bedeutung, dass die Betriebstemperatur durch den Kühlkreislauf in dem vorgesehenen Temperaturfenster gehalten wird. Hierfür ist die Bereitstellung des geeigneten Kühlmittels mit von Bedeutung, wobei durch dessen Färbung sichergestellt werden kann, dass genau das vorgesehene Kühlmittel in dem Kühlkreislauf zum Einsatz kommt.
Die Kühlanordnung kann des Weiteren einen Kühlkreislauf zum Kühlen eines
Antriebsaggregats und einen Kühlkreislauf zum Kühlen wenigstens einer
Niedrigvoltkomponente umfassen, wobei die Kühlmittel der Kühlkreisläufe jeweils
unterschiedlich gefärbt sind. Auch an die Kühlmittel zum Kühlen des Antriebsaggregats und der wenigstens einen Niedrigvoltkomponente werden nämlich spezifische Anforderungen gestellt, aufgrund weicheres vorteilhaft ist, wenn die jeweiligen Kühlmittel für das menschliche Auge farblich leicht unterscheidbar sind.
Für den Kühlkreislauf zum Kühlen des Antriebsaggregats und für den Kühlkreislauf zum Kühlen der wenigstens einen Niedrigvoltkomponente kommt prinzipiell das Gleiche Kühlmittel in Frage wie für den Kühlkreislauf zum Kühlen der wenigstens einen Hochvoltkomponente, vgl. vorstehend.
Das Antriebsaggregat kann als Verbrennungsmotor oder als Elektromotor ausgebildet sein, wobei in dem Fahrzeug auch der Verbrennungsmotor und der Elektromotor vorgesehen sein können. In diesem Fall ist jedoch für den Verbrennungsmotor und den Elektromotor ein jeweils separater Kühlkreislauf vorteilhaft, da die beiden Antriebsaggregate auf unterschiedliche Temperaturen zu kühlen sind. Die Niedrigvoltkomponente kann wenigstens einen Generator und/oder wenigstens einen elektrischen Verbraucher umfassen. Für diese
Niedrigvoltkomponenten ist üblicherweise ein niedrigeres Temperaturniveau des zugehörigen Kühlkreislaufs vorzusehen als für den Kühlkreislauf des Antriebsaggregats.
Von Vorteil ist es weiterhin, wenn wenigstens eines der Kühlmittel durch zumindest einen Farbstoff mit einem organischen, insbesondere in dem Kühlmittel nicht dissoziiert
vorliegenden, Chromophor gefärbt ist. Insbesondere bei Verwendung des gefärbten
Kühlmittels in einem Kühlkreislauf zum Kühlen eines Brennstoffzellenstapels sind nämlich organische Chromophore günstig, da diese eine Farbgebung bewirken können, ohne zu einer übermäßigen Bildung von Ionen in dem Kühlmittel zu führen. Bevorzugt kommen hierbei daher Chromophore zum Einsatz, welche in dem Kühlmittel nicht dissoziiert vorliegen, da so die elektrische Leitfähigkeit des Kühlmittels besonders gering gehalten werden kann.
Farbstoffe für Kühlmittel sind in der Praxis extremen Temperaturen und stark oxidierenden Bedingungen ausgesetzt. Es sind nur sehr wenige Farbstoffe verfügbar, die in einer solchen Umgebung stabil sind. In Frage kommen hauptsächlich bestimmte Phthalocyanine, insbesondere Kupfer-Phthalocyanine, Alizarine, Xanthene bzw. Phthaleine, Azofarbstoffe und dergleichen. Beispiele für entsprechend geeignete Farbstoffe sind Direct Blue 199 (C.l. 74190), Direct Blue 86 (C.1.74180), Acid Green 25 (C.l. 61570), Acid Yellow 73 (C.l. 45350), Acid Yellow 221 , Reactive Violet 5 (C.l. 18097), Basic Violet 10 (C. 1. 45170), Solvent Blue 38 (C.l. 61554), Solvent Blue 48 (C.l.60725) und Uranin (Natriumfluoreszein), sowie Derivate und Mischungen davon (C.l. = Color Index).
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist wenigstens eines der Kühlmittel zumindest einen fluoreszierenden Farbstoff auf. Ein solcher fluoreszierender Farbstoff macht es besonders einfach, ein Leck in dem Kühlkreislauf festzustellen, welcher das Kühlmittel mit dem fluoreszierenden Farbstoff enthält. So kann durch Einsatz von UV-Licht oder Schwarzlicht auch das Austreten bereits einer sehr kleinen Menge des Kühlmittels bei einer Inspektion des Kühlkreislaufs festgestellt werden. Derartige
Kleinstleckagen können insbesondere an Schnittstellen von Komponenten des Kühlkreislaufs wie einem Kühler, einem Kühlmittelausgleichsbehälter, einer Pumpe oder dergleichen zu einer Anschlussleitung vorkommen. Werden diese rechtzeitig entdeckt, so können auf einem Kühlmittelaustritt beruhende Folgeschäden vermieden werden.
Geeignete UV-Fluoreszenz-Farbstoffe sind beispielsweise Alizarin-Grün- und Uranin
(Natriumfluoreszein). Ferner kommen Naphthalimide, Perylene, Coumarine, Anthracene, Phenanthracene, Xanthene, Thioxanthene, Naphthoxanthene, Fluoresceine sowie Derivate und Mischungen davon in Frage. Bevorzugt sind Perylene und Naphthalimide. Perylene fluoreszieren in einem strahlenden Gelb, wenn sie mit langwelliger UV-Strahlung angeleuchtet werden. Naphthalimide fluoreszieren in einem hellen Grün, wenn sie UV-Strahlung oder blauem Licht ausgesetzt werden.
Auch Mikrorisse in den von dem Kühlmittel durchströmten Komponenten, etwa Gehäusen aus Grauguss, Aluminiumlegierungen und/oder Kunststoff oder an einem Zylinderkopf oder an einer Pumpe können so einfach und rasch erkannt und beseitigt werden. Das frühzeitige Erkennen eines Kühlmittelaustritts und die Behebung des Schadens trägt auch zu einer Entlastung der Umwelt bei, welche nicht durch weiter austretendes Kühlmittel verunreinigt wird.
Das Überprüfen der Dichtigkeit des Kühlkreislaufs durch Detektieren des fluoreszierenden Farbstoffs, welcher aus einem Leck des Kühlkreislaufs ausgetreten ist, kann im Rahmen einer präventiven Dichtheitskontrolle erfolgen, etwa bei einer Wartung des Fahrzeugs. Des Weiteren kann nach einer Reparatur einer Komponente des Kühlkreislaufs auch bei geöffnetem Kühlkreislauf eine Dichtigkeitsprüfung vorgenommen werden, etwa indem der Kühlkreislauf mit Druck beaufschlagt wird und so ein Austreten des Kühlmittels aus dem Kühlkreislauf festgestellt werden kann. Die leichte Überprüfbarkeit der Dichtigkeit des Kühlkreislaufs erhöht ebenfalls die Sicherheit beim Betrieb der mittels dieses Kühlkreislaufs zu kühlenden Komponente und gegebenenfalls bei der Wartung des Kühlkreislaufs.
Als weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn wenigstens eines der Kühlmittel zumindest einen beim Austreten desselben aus dem zugehörigen Kühlkreislauf kristallisierenden Stoff enthält. So kann ein etwaiges Leck in dem Kühlkreislauf zumindest temporär durch die sich bildenden Kristalle verschlüsselt werden. Des Weiteren lässt sich anhand der Kristallbildung auch die Existenz des Lecks im Rahmen einer Wartung oder im Anschluss an eine Reparatur bei einer Dichtigkeitsprüfung besonders leicht feststellen. Das zumindest kurzfristige
Abdichten des Kühlkreislaufs durch den beim Austreten auskristallisierenden Stoff ermöglicht es, rechtzeitig eine Werkstatt aufzusuchen und den Schaden zu beheben, bevor durch Austritt einer zu großen Menge des Kühlmittels aus dem Kühlkreislauf die zu kühlenden Komponente Schaden nimmt.
Als Beispiel für einen geeigneten kristallisierenden Stoff ist v.a. Harnstoff zu nennen.
Schließlich hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn ein erster solcher Stoff bei einer anderen Konzentration in dem ausgetretenen Kühlmittel und/oder bei einer anderen Temperatur zu kristallisieren beginnt als ein zweiter solcher Stoff. Dadurch kann etwa bei niedriger
Außentemperatur der erste Stoff zu kristallisieren beginnen, während der zweite Stoff bei dieser Temperatur noch nicht kristallisiert und so dessen Austreten aus dem Kühlkreislauf optisch nicht wahrnehmbar ist. Andererseits kann der bei einer niedrigeren Konzentration bereits zu kristallisieren beginnende Stoff optisch bereits erkennbar sein, bevor der zweite Stoff seine Sättigungsgrenze erreicht hat.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Fahrzeug eine Kühlanordnung, welche wenigstens zwei separate Kühlkreisläufe zum Kühlen von jeweiligen Komponenten des Fahrzeugs aufweist. Hierbei enthält ein erster Kühlkreislauf ein erstes Kühlmittel und ein zweiter Kühlkreislauf ein zweites, sich von dem ersten Kühlmittel unterscheidendes Kühlmittel, und die beiden Kühlmittel sind unterschiedlich gefärbt.
Die für die erfindungsgemäße Kühlanordnung beschriebenen Vorteile und bevorzugten Ausführungsformen gelten auch für das erfindungsgemäße Fahrzeug. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den
Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnung.
Diese zeigt stark schematisiert ein Fahrzeug mit zwei separaten Kühlkreisläufen, wobei die in den jeweiligen Kühlkreisläufen verwendeten Kühlmittel unterschiedlich gefärbt sind.
Bei einem vorliegend beispielhaft beschriebenen Fahrzeug 1 ist zum Generieren von elektrischer Energie ein Brennstoffzellenstapel 2 vorgesehen. Ein erster Kühlkreislauf 3 dient dem Kühlen des Brennstoffzellenstapels 2 als Beispiel für eine zu kühlende Komponente des Fahrzeugs 1. Der Kühlkreislauf 3 umfasst eine Pumpe 4, welche ein Kühlmittel 5 von dem Brennstoffzellenstapel 2 hin zu einem Kühler 6 fördert. Leitungen 7 verbinden den
Brennstoffzellenstapel 2 mit dem Kühler 6 und den Kühler 6 mit der Pumpe 4 sowie die Pumpe 4 mit dem Brennstoffzellenstapel 2. Ein Kühlmittelausgleichsbehälter 8 ist vorliegend beispielhaft stromaufwärts der Pumpe 4 in dem Kühlkreislauf 3 angeordnet. Das Kühlmittel 5, welches den Brennstoffzellenstapel 2 im Betrieb des Kühlkreislaufs 3 durchströmt, ist gefärbt.
Zudem weist es einen fluoreszierenden Farbstoff auf, sowie einen Stoff welcher beim
Austreten aus dem Kühlkreislauf 3 auskristallisiert. Die Farbe des Kühlmittels 5 sorgt dafür, dass bei einer Wartung des Kühlkreislaufs 3 das diesem Kühlkreislauf 3 zugeordnete Kühlmittel 5 nicht mit einem weiteren Kühlmittel 9 verwechselt werden kann, welches in einem zweiten, separaten Kühlkreislauf 10 des Fahrzeugs 1 enthalten ist.
Dieser zweite Kühlkreislauf 10 dient beispielsweise dem Kühlen eines zum Antreiben des Fahrzeugs 1 ausgelegten Elektromotors 11. Auch hier ist der Elektromotor 1 als Beispiel für eine weitere zu kühlende Komponente des Fahrzeugs 1 mit einem Kühler 12 über eine Leitung 13 verbunden, und weitere Leitungen 13 koppeln den Kühler 12 mit einer Pumpe 14 sowie einem Kühlmittelausgleichsbehälter 15 des zweiten Kühlkreislaufs 10.
Auch das in dem zweiten Kühlkreislauf 10 enthaltene Kühlmittel 9 ist gefärbt, um die
Zuordnung desselben zu dem Kühlkreislauf 10, etwa beim Nachfüllen von Kühlmittel, zu erleichtern. An das zum Kühlen des Elektromotors 11 vorgesehene Kühlmittel 9 sind jedoch im Hinblick auf die Leitfähigkeit geringere Anforderungen gestellt als an das Kühlmittel 5, welches den Brennstoffzellenstapel 2 durchströmt, an welchem im Betrieb des
Brennstoffzellenstapels 2 eine sehr hohe Spannung anliegt. Dadurch, dass die Kühlmittel 5, 9 vorliegend unterschiedliche Farben aufweisen, kann eine Verwechslung der beiden Kühlmittel 5, 9 und somit eine falsche Befüllung insbesondere des ersten Kühlkreislaufs 3 weitgehend vermieden werden.
Es kann auch eines der beiden Kühlmittel 5, 9 farblos und das andere Kühlmittel 9,5 gefärbt sein. Auch können beide Kühlmittel fluoreszierende Farbstoffe aufweisen, um ein Austreten von Kühlmittel 5, 9 aus dem jeweiligen Kühlkreislauf 3, 10 etwa durch Sichtbarmachung mittels UV-Licht erkennen zu können.
Wenn die beiden Kühlmittel 5, 9 zudem Stoffe enthalten, welche beim Austreten aus dem zugehörigen Kühlkreislauf 3, 10 zur Kristallisation neigen, so lässt sich anhand der sich auf den Leitungen 7, 13 oder an Anschlussstellen der Leitungen 7, 13 zu den weiteren
Komponenten der Kühlkreisläufe 3, 10 bildenden Kristallen ebenfalls eine Undichtigkeit leicht feststellen. Insbesondere Mikrorisse und Kleinstleckagen können aufgrund der sich bildenden Kristalle und/oder aufgrund des Fluoreszenzfarbstoffs besonders einfach ausfindig gemacht werden. Zudem können die sich bildenden Kristalle zu einem zumindest vorübergehenden Abdichten von Lecks in dem jeweiligen Kühlkreislauf 3, 10 führen. Es kann so die Dichtigkeit der Kühlkreisläufe 3, 10 besonders einfach überwacht bzw. sichergestellt werden.
Bei unterschiedlich gefärbten Kühlmitteln 5, 9 können die jeweiligen Fluoreszenzfarbstoffe und/oder beim Austreten zur Kristallisation neigenden Stoffe gleich sein.
Zusätzlich oder alternativ zu den vorliegend beispielhaft gezeigten zwei Kühlkreisläufen 3, 10 zum Kühlen des Brennstoffzellenstapels 2 bzw. des Elektromotors 11 können auch andere Kühlkreisläufe in dem Fahrzeug 1 vorgesehen sein. Auch kann bei einem Elektrofahrzeug der Kühlkreislauf 10 zum Kühlen des Elektromotors 11 vorgesehen sein und ein weiterer Kühlkreislauf zum Kühlen einer Hochvoltbatterie. Auch bei dieser Hochvoltbatterie ist es nämlich von großer Wichtigkeit, dass über das Kühlmittel kein elektrischer Kontakt zu derselben hergestellt wird, so dass auch hier das Kühlmittel vorteilhaft eine sehr niedrige Leitfähigkeit aufweist. Auch in diesem Fall ist es dann sinnvoll, das Kühlmittel mittels eines Farbstoffs einzufärben und so für das menschliche Auge leicht erkennbar und
unverwechselbar zu gestalten. Auch bei diesem Kühlmittel können ergänzend fluoreszierende oder beim Austreten kristallisierende Stoffe zum Einsatz kommen. Auch bei einem Hybridfahrzeug, bei welchem neben dem Elektromotor 11 und der
Hochvoltbatterie ein mit Kraftstoff betriebener Verbrennungsmotor zum Einsatz kommt, ist es vorteilhaft, die in den jeweiligen, üblicherweise auf unterschiedlichen Temperaturniveaus betriebenen Kühlkreisläufen zum Einsatz kommenden Kühlmittel unterschiedlich zu färben. Auch hier könnten zudem fluoreszierende und/oder kristallisierende Stoffe das Erkennen von Leckagen erleichtern und/oder für ein Abdichten von kleinen Lecks sorgen.
Bezugszeichenliste
1 Fahrzeug
2 Brennstoffzellenstapel 3 Kühlkreislauf
4 Pumpe
5 Kühlmittel
6 Kühler
7 Leitung
8 Kühlmittelausgleichsbehälter 9 Kühlmittel
10 Kühlkreislauf
11 Elektromotor
12 Kühler
13 Leitung
14 Pumpe
15 Kühlmittelausgleichsbehälter

Claims

Patentansprüche
1. Kühlanordnung für ein Fahrzeug (1), mit wenigstens zwei separaten Kühlkreisläufen (3, 10) zum Kühlen von jeweiligen Komponenten (2, 11) des Fahrzeugs (1 ), wobei ein erster Kühlkreislauf (3) ein erstes Kühlmittel (5) und ein zweiter Kühlkreislauf (10) ein zweites, sich von dem ersten Kühlmittel (5) unterscheidendes Kühlmittel (9) enthält, dadurch gekennzeichnet, dass
die beiden Kühlmittel (5, 9) unterschiedlich gefärbt sind.
2. Kühlanordnung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kühlanordnung einen Kühlkreislauf (3) zum Kühlen eines Brennstoffzellenstapels (2) und/oder eines Peripheriegeräts des Brennstoffzellenstapels (2) und einen Kühlkreislauf zum Kühlen wenigstens einer Hochvoltkomponente umfasst, wobei die Kühlmittel der Kühlkreisläufe jeweils unterschiedlich gefärbt sind.
3. Kühlanordnung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die wenigstens eine Hochvoltkomponente einen elektrischen Energiespeicher und/oder einen Spannungswandler und/oder ein Ladegerät umfasst.
4. Kühlanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kühlanordnung einen Kühlkreislauf (10) zum Kühlen eines Antriebsaggregats (11) und einen Kühlkreislauf zum Kühlen wenigstens einer Niedrigvoltkomponente umfasst, wobei die Kühlmittel der Kühlkreisläufe jeweils unterschiedlich gefärbt sind.
5. Kühlanordnung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Antriebsaggregat als Verbrennungsmotor oder als Elektromotor (11) ausgebildet ist und die wenigstens eine Niedrigvoltkomponente wenigstens einen Generator und/oder wenigstens eine elektrischen Verbraucher umfasst.
6. Kühlanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens eines der Kühlmittel (5, 9) durch zumindest einen Farbstoff mit einem organischen, insbesondere in dem Kühlmittel (5, 9) nicht dissoziiert vorliegenden, Chromophor gefärbt ist.
7. Kühlanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens eines der Kühlmittel (5, 9) zumindest einen fluoreszierenden Farbstoff aufweist.
8. Kühlanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens eines der Kühlmittel (5, 9) zumindest einen beim Austreten desselben aus dem zugehörigen Kühlkreislauf (3, 10) kristallisierenden Stoff enthält.
9. Kühlanordnung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein erster solcher Stoff bei einer anderen Konzentration in dem ausgetretenen Kühlmittel (5, 9) und/oder bei einer anderen Temperatur zu kristallisieren beginnt als ein zweiter solcher Stoff.
10. Fahrzeug mit einer Kühlanordnung, welche wenigstens zwei separate Kühlkreisläufe (3, 10) zum Kühlen von jeweiligen Komponenten (2, 11) des Fahrzeugs (1) umfasst, wobei ein erster Kühlkreislauf (3) ein erstes Kühlmittel (5) und ein zweiter
Kühlkreislauf (10) ein zweites, sich von dem ersten Kühlmittel (5) unterscheidendes Kühlmittel (9) enthält,
dadurch gekennzeichnet, dass
die beiden Kühlmittel (5, 9) unterschiedlich gefärbt sind.
PCT/EP2011/005560 2010-11-13 2011-11-04 Kühlanordnung für ein fahrzeug und fahrzeug WO2012062432A1 (de)

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