用于冷却燃料电池堆叠的方法、控制器与流程

本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的用于冷却优选移动式燃料电池系统的燃料电池堆叠的方法。

背景技术：

1、燃料电池系统的燃料电池堆叠的冷却可以借助包括泵和具有风扇的散热器的冷却系统实现。在移动应用中、即在车辆中，散热器通常是车辆冷却器。

2、由de 10 2016 213 533 a1例如已知一种用于对燃料电池系统进行调温的冷却系统，该冷却系统具有用于冷却剂的闭合的冷却管路。用于调整冷却管路中的压力的泵集成到冷却管路中。借助泵将冷却剂供应给待冷却的燃料电池系统。在那里，冷却剂吸收燃料电池系统的过程热量。在经过燃料电池系统之后，冷却剂被供应给冷却器，例如车辆散热器，冷却剂在那里借助风扇再次冷却。

3、此外，已知具有冷却回路的冷却系统，所述冷却系统具有用于绕过冷却器或散热器的旁路。借助换向阀可以调整经由散热器和旁路引导的冷却剂流的混合比。通常，通过换向阀的调节与风扇的调节结合地调整冷却剂的固定的目标温度。

4、冷却剂的温度影响老化和从而影响燃料电池堆叠在其使用寿命期间的效率。因为低温对燃料电池堆叠的效率产生积极影响，所以将低冷却剂温度调整为固定的目标温度可以是有利的。然而，由此导致在散热器上相对于周围环境的低温差。这可能导致超过冷却系统的冷却能力或冷却系统在能量消耗增加的极限范围内运行，因为所需的冷却功率仅能够通过增加在散热器上的冷却剂或空气流产生。

技术实现思路

1、本发明涉及优化燃料电池堆叠的冷却的任务，使得提高燃料电池堆叠的效率，同时用于冷却能量成本低。

2、为了解决该任务，提出具有权利要求1特征的方法。本发明的有利扩展方案可以在从属权利要求中得出。此外，还给出用于执行所述方法的步骤的控制器。

3、提出一种用于借助引导冷却剂的冷却回路冷却优选移动式燃料电池系统的燃料电池堆叠的方法，泵、具有风扇的散热器以及用于打开和关闭以绕过散热器的旁路的换向阀集成到所述冷却回路中。在此，冷却剂的温度通过经由散热器和/或旁路引导的冷却剂流的混合比以及通过在散热器上的空气速度被调整为事先定义的标准值或标准范围。

4、根据本发明，冷却剂的温度根据冷却回路的当前冷却功率和/或冷却回路的当前能量消耗变化并且相对于标准值或标准范围降低或升高。

5、因此，在所提出的方法中，没有预给定用于冷却剂的温度的固定目标值，而是冷却剂温度变化。在此，从事先定义的标准值或标准范围出发，冷却剂的温度降低或升高。在此，对于温度的降低或升高决定性的是冷却回路的当前功率和/或当前能量消耗。如果关注这两个参数，则冷却剂的温度可以保持得尽可能低，以便以这种方式提高燃料电池堆叠的效率。

6、因此，通过所提出的冷却剂温度的变化，可以将温度优化地适配于当前条件，使得即使在不增加能量消耗的情况下也能够实现效率提高。

7、在所提出的方法中，优选地首先定义用于冷却剂温度的标准范围。该标准范围例如可以在62-68℃。如果低于向下限制标准范围的温度值，则冷却回路在降低的温度范围内运行。如果超过向上限制标准范围的温度值，则冷却回路在升高的温度范围内运行。代替单个标准值确定标准范围能够在设计时实现更大的灵活性。

8、优选地，将冷却剂的温度相对于标准值或标准范围降低，如果

9、(i)可靠地防止超过冷却回路的冷却能力，和

10、(ii)冷却回路的能量消耗可以保持在事先定义的极限值以下。

11、因此，冷却剂温度的降低与条件关联。仅当满足这些条件，才能够降低温度，用于提高燃料电池堆叠的效率。以这种方式，不但避免超过冷却回路的冷却能力，而且同时避免冷却回路、尤其冷却回路的泵和风扇的能量消耗的增加。

12、能量消耗优选地根据当前环境温度和/或在散热器上的当前空气速度求取，其中，该求取优选地基于估计。即优选地估计能量消耗。因为在移动应用中，在散热器上的空气速度与车辆速度有关，所以该车辆速度也可以用作估计的基础。

13、此外，将冷却剂的温度优选地相对于标准值或标准范围升高，如果

14、(i)存在超过冷却回路的冷却能力的风险，和

15、(ii)燃料电池堆叠的运行温度可以保持在最大允许的极限值以下。

16、因此，冷却剂温度的升高也与条件关联。仅当满足这些条件，温度才能升高超过标准值或标准范围。遵守这些条件确保既不超过冷却回路的冷却能力，也不超过燃料电池堆叠的最大允许的运行温度。

17、此外提出，如果确保冷却回路的冷却能力对于在冷却剂的相应于标准值或标准范围的温度下运行足够，则结束在冷却剂的温度升高时运行冷却回路。即一旦冷却回路的冷却能力允许，冷却剂的温度就会再次降低，以便提高燃料电池堆叠的效率。因为这以尽可能低的冷却剂温度为前提。

18、有利地，冷却回路在温度升高时的运行在时间上受限制。可以针对每个事件和/或在燃料电池堆叠的整个使用寿命期间进行时间限制。即每个单独的升高和/或所有升高总体上是时间限制的。如果超过时间限制，则不再允许冷却剂温度的升高。然后可能需要降低燃料电池堆叠的功率，以便将冷却回路的冷却功率降低到最大可能的冷却功率。

19、此外，提出一种控制器，该控制器设置为用于执行根据本发明的方法的步骤。借助控制器例如可以实现对集成到冷却回路中的换向阀和/或风扇的控制或调节，以便降低或升高冷却剂的温度。

技术特征：

1.一种用于借助引导冷却剂的冷却回路(3)冷却优选移动式燃料电池系统(1)的燃料电池堆叠(2)的方法，泵(4)、具有风扇(6)的散热器(5)以及换向阀(7)集成到所述冷却回路中，所述换向阀用于打开和关闭以绕过所述散热器(5)的旁路(8)，其中，通过经由所述散热器(5)和/或所述旁路(8)引导的冷却剂流的混合比以及通过在所述散热器(5)上的空气速度，将冷却剂的温度调整为事先定义的标准值或标准范围，

2.根据权利要求1所述的方法，

3.根据权利要求1或2所述的方法，

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，

7.一种控制器，所述控制器设置为用于执行根据前述权利要求中任一项所述的方法的步骤。

技术总结本发明涉及一种用于借助引导冷却剂的冷却回路(3)冷却优选移动式燃料电池系统(1)的燃料电池堆叠(2)的方法，泵(4)、具有风扇(6)的散热器(5)以及换向阀(7)集成到所述冷却回路中，所述换向阀用于打开和关闭以绕过所述散热器(5)的旁路(8)，其中，通过经由所述散热器(5)和/或所述旁路(8)引导的冷却剂流的混合比以及通过在所述散热器(5)上的空气速度，将冷却剂的温度调整为事先定义的标准值或标准范围。根据本发明，所述冷却剂的温度根据所述冷却回路(3)的当前冷却功率和/或所述冷却回路(3)的当前能量消耗变化并且相对于所述标准值或标准范围降低或升高。此外，本发明涉及一种用于执行所述方法的步骤的控制器。技术研发人员：M·布兰特,T·德默尔,A·格莱特,S·陈,S·博斯特尔曼,M-D·菲舍尔,S·努贝尔,B·齐克格拉夫受保护的技术使用者：罗伯特·博世有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/18