用于机动车辆的燃料电池驱动系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于机动车辆、尤其是商用车辆的燃料电池驱动系统，所述燃料电池驱动系统具有作为能量源的燃料电池设备（１）和用于可根据负载进行调节地冷却所述燃料电池设备（１）的燃料电池冷却设备（２）。所述燃料电池设备（１）包括至少两个可被相互独立地驱控的、分别具有多个串联的燃料电池的燃料电池单元（３．１，３．２）。所述燃料电池冷却设备（２）为所述燃料电池单元（３．１，３．２）中的每一个包括一各自的燃料电池冷却单元（４．１，４．２），借助于所述燃料电池冷却单元（４．１，４．２）可根据至少一个控制参数冷却相应的燃料电池单元（３．１，３．２）的燃料电池。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于机动车辆、尤其是商用车辆的燃料电池驱动系统。
技术介绍
DE 10 2004 037 901 A1中提出一种燃料电池设备，所述燃料电池设备具有用于 产生电流和/或热(量)的燃料电池单元以及用于冷却燃料电池单元的冷却装置。在此，冷 却装置至少具有一用于产生第一冷却流体、尤其是冷却水的流动的第一流动发生器以及一 用于产生第二冷却流体、尤其是冷却空气的流动的第二流动发生器。冷却装置旨在对燃料 电池单元进行有效的温度控制。为此设有将第一流动发生器的第一运行参数或第一运行参 数的变化与第二流动发生器的第二运行参数或第二运行参数的变化进行比较的控制单元。 在此，流动发生器的运行参数优选是功率或者转速和/或冷却流体流量。借助于对两个流 动发生器的运行参数或运行参数的变化的比较来选择流动发生器，该流动发生器与其他流 动发生器相比更高效地根据运行状况或运行状况的变化而工作或者更高效地散出来自燃 料电池单元的冷却回路的废热。由此目的是，最高效的流动发生器借助于控制单元控制燃 料电池单元的温度。在此，控制单元被构造用于优选根据燃料电池单元的至少一个参数或 者参数的变化来检验两个流动发生器的第一和/或第二参数。燃料电池单元的参数或参数 变化例如是负载或电功率输出和/或散热(量)。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，给出一种用于机动车辆、尤其是商用车辆的燃料电池驱动系 统，所述机动车辆的燃料电池可根据负载来冷却，从而可在尽可能恒定的、可预先给定的温 度水平上运行这些燃料电池。根据本专利技术，所述目的通过具有权利要求1的特征的布置结构来实现。本专利技术的有利设计方案是从属权利要求的主题。本专利技术提供了一种用于机动车辆、尤其是商用车辆的燃料电池驱动系统，所述燃 料电池驱动系统具有作为能量源的燃料电池设备和用于可根据负载进行调节地冷却所述 燃料电池设备的燃料电池冷却设备。在此，燃料电池设备包括至少两个可被相互独立地驱 控的、分别具有多个串联的燃料电池的燃料电池单元，燃料电池冷却设备为燃料电池单元 中的每一个具有一各自的燃料电池冷却单元，借助于所述燃料电池冷却单元可根据至少一 个控制参数来冷却相应的燃料电池单元的燃料电池。合适的控制参数尤其是相应的燃料电 池冷却单元和/或燃料电池单元的至少一个温度。尤其是对于商用车辆、例如公共汽车的驱动而言，应用根据本专利技术的燃料电池驱 动系统是有利的。通过应用分别具有自己的可调节的燃料电池冷却单元的至少两个可被相 互独立地驱控的燃料电池单元，燃料电池设备的驱动功率和冷却可以灵活地并且成本有利 地匹配于机动车辆和瞬时的行驶状况。例如，商用车辆在从静止状态开始的加速阶段期间 以及在爬坡期间需要很高的驱动功率，该驱动功率仅借助当前可用的燃料电池单元不能获得或不能成本经济地获得。相反，在正常运行中在以很大程度上恒定的、相对较低的速度行 驶时需要低得多的驱动功率。根据本专利技术的燃料电池驱动系统具有至少两个可被独立驱控的燃料电池单元，所 述燃料电池单元分别具有各自的燃料电池冷却单元，所述燃料电池驱动系统能够分别在匹 配的冷却功率下既满足高的功率需求也满足低的功率需求。这尤其是允许以匹配于瞬时 功率需求的数量的燃料电池单元来运行机动车辆。由此也提高了车辆驱动系统的故障安全 性，因为在燃料电池单元中的一个发生故障时能够以剩余的燃料电池单元驱动机动车辆。此外，通过冷却方案的可变性可以节省风机电功率，这提高了系统效率。此外，由于价格降低的零件数量效果，应用至少两个燃料电池单元在制造成本方 面也是有利的。具体地，燃料电池冷却单元优选分别包括各自的冷却剂回路，所述冷却剂回路具 有至少一个循环泵、至少一个热交换器和至少一个用于每个热交换器的风机。在此，可根据 至少一个控制参数控制所述至少一个循环泵的泵功率和/或每个风机的转速。由此可相互独立地控制用于各燃料电池单元的各燃料电池冷却单元，从而可相互 独立地并且根据负载地冷却相应配设的燃料电池单元。此外，本专利技术还规定可借助与燃料电池冷却设备无关的低温冷却设备来冷却除 燃料电池外的所有运行燃料电池设备所需的、待冷却的部件，例如变换器、空气压缩机和电 控单元。由此，一方面减轻燃料电池冷却设备的负担，另一方面可以优化总体冷却设备的功 率和成本，因为低温冷却设备匹配于有待由所述低温冷却设备进行冷却的部件的、比燃料 电池冷却设备低的冷却功率需求。根据本专利技术的燃料电池驱动系统的一种有利方案规定燃料电池冷却设备的废热 可被提供给机动车辆的加热回路。由此可利用所述废热并提高燃料电池驱动系统的总效率 和机动车辆的加热回路的总效率。根据本专利技术的燃料电池驱动系统的另一有利方案规定也可借助于燃料电池冷却 设备或低温冷却设备来冷却用于机动车辆的制动的多个制动电阻，例如设置用于消耗由机 动车辆的持续制动和/或再生制动提供的能量的多个制动电阻。这提高了由车辆驱动系统 和制动系统组成的系统的效率，因为燃料电池冷却设备或低温冷却设备在制动过程期间、 进而在燃料电池驱动系统不被需要时可被用于冷却制动电阻。附图说明以下根据实施例参考附图描述本专利技术的其他优点、特征和细节。附图是示意图并 且示出图1 具有两个燃料电池单元的用于公共汽车的燃料电池设备，和具有两个燃料 电池冷却单元的燃料电池冷却设备，所述燃料电池冷却单元与公共汽车的加热回路和制动 电阻相联接，图2 燃料电池单元和分别具有四个可独立接入的热交换器和风机的燃料电池冷 却单元，以及图3 燃料电池单元和燃料电池冷却单元，该燃料电池冷却单元具有一个热交换 器和四个可独立接入的风机。在所有附图中，相应的部件用相同的附图标记来表示。 具体实施例方式图1示出根据本专利技术的、用于公共汽车的燃料电池驱动系统的第一实施例，所述 燃料电池驱动系统具有燃料电池设备1和燃料电池冷却设备2，其中，燃料电池冷却设备2 与加热回路10以及公共汽车的制动电阻16. 1,16. 2相联接。在此实施例中，燃料电池设备1包括两个可相互独立地驱控的燃料电池单元3. 1 和3. 2，所述燃料电池单元3. 1和3. 2分别具有多个串联成所谓的燃料电池电堆的燃料电 池。燃料电池冷却设备2为燃料电池单元3. 1和3. 2中的每一个包括一各自的燃料电 池冷却单元4. 1或4. 2，燃料电池冷却单元4. 1或4. 2用于冷却各所属的燃料电池单元3. 1、 3. 2的燃料电池。为此，每个燃料电池冷却单元4. 1,4. 2包括一冷却剂回路5. 1,5. 2，各所 属的燃料电池单元3. 1和3. 2位于所述冷却剂回路5. 1,5. 2中。第一燃料电池冷却单元4. 1的冷却剂回路5. 1可由第一循环泵6. 1驱动并且还包 括两个可并行地由冷却剂流过的热交换器7. 1和7. 2。为了实现热交换器7. 1和7. 2的可 并行通流性，冷却剂回路5. 1在热交换器7. 1和7. 2之前被分为两个支路，并且这两个支路 在热交换器7. 1和7. 2之后重新汇集在一起。每个热交换器7. 1和7. 2配备有自己的风机8. 1或8. 2。可借助于风机8. 1或8. 2 排出由相应的热交换器7. 1和7. 2加热的空气。这在公共汽车的行驶速度较低时、例如在 具有约20km/h的典型平均速度的城市公共汽车的情形中是有利的，因为在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池驱动系统，用于机动车辆、尤其是商用车辆，所述燃料电池驱动系统具有作为能量源的燃料电池设备（１）和用于以能根据负载进行调节的方式冷却所述燃料电池设备（１）的燃料电池冷却设备（２），其特征在于，所述燃料电池设备（１）包括至少两个能被相互独立地驱控的燃料电池单元（３．１，３．２），所述燃料电池单元分别具有多个串联的燃料电池，所述燃料电池冷却设备（２）为所述燃料电池单元（３．１，３．２）中的每一个包括有一各自的燃料电池冷却单元（４．１，４．２），借助于所述燃料电池冷却单元（４．１，４．２）能根据至少一个控制参数来冷却相应的燃料电池单元（３．１，３．２）的燃料电池。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】DE 2007-11-14 102007054246.3一种燃料电池驱动系统，用于机动车辆、尤其是商用车辆，所述燃料电池驱动系统具有作为能量源的燃料电池设备(1)和用于以能根据负载进行调节的方式冷却所述燃料电池设备(1)的燃料电池冷却设备(2)，其特征在于，所述燃料电池设备(1)包括至少两个能被相互独立地驱控的燃料电池单元(3.1，3.2)，所述燃料电池单元分别具有多个串联的燃料电池，所述燃料电池冷却设备(2)为所述燃料电池单元(3.1，3.2)中的每一个包括有一各自的燃料电池冷却单元(4.1，4.2)，借助于所述燃料电池冷却单元(4.1，4.2)能根据至少一个控制参数来冷却相应的燃料电池单元(3.1，3.2)的燃料电池。2.根据权利要求1或2所述的燃料电池驱动系统，其特征在于，所述燃料电池冷却单元 (4. 1,4. 2)中的每一个都包括一冷却剂回路(5. 1，5. 2)，所述冷却剂回路具有至少一个循 环泵(6. 1,6. 2)、至少一个热交换器(7. 1-7. 4)和分别为每个热交换器(7. 1-7. 4)设置的至 少一个风机(8. 1-8. 4)，能根据所述至少一个控制参数来控制所述至少一个循环泵(6. 1， 6. 2)的泵功率和/或每个风机(8. 1-8. 4)的转速。3.根据权利要求1所述的燃料电池驱动系统，其特征在于，用于对所述燃料电池单元 (3. 1,3. 2)中的每一个的燃料电池进行冷却的所述至少一个控制参数是相应的冷却剂回路 (5. 1,5. 2)的至少一个冷却剂温度和/或相应的燃料电池单元(3. 1,3. 2)的至少一个温度。...

【专利技术属性】
技术研发人员：G欣森坎普，T索齐卡古特，N维谢乌，
申请(专利权)人：戴姆勒股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]