[发明专利]用于燃料电池电堆的冷却系统

说明书

本发明涉及一种用于燃料电池电堆(22、26)的冷却系统(10)，冷却系统包括第一冷却模块(14)和第二冷却模块(18)。第一冷却模块(14)包括燃料电池电堆(22、26)、用于连接将冷却剂输送至燃料电池电堆(22、26)的进入管路(38、42)的进入管路接口(30、34)、用于连接将冷却剂从燃料电池电堆(22、26)排出的排出管路(54、58)的排出管路接口(46、50)和用于连接排气管路(102、106)的排气管路接口(94、98)。第二冷却模块(18)包括：经由进入管路(38、42)与第一冷却模块(14)的进入管路接口(30、34)连接的收集管路(114)；用于连接在冷却器(118、122)的冷却器管路(134、138)上的冷却器管路接口(126、130)；用于连接在旁路管路(150、154)上的旁路管路接口(142、146)，借助旁路管路可绕过冷却剂的冷却；启动加热器(166)，启动加热器经由启动加热器输入管路(170)和启动加热器排出管路(174)与收集管路(114)连接；和用于连接热交换器(206)的热交换器输入接口(198)和热交换器排出接口(202)。

技术领域

本发明涉及一种用于燃料电池电堆的冷却系统和包括这种冷却系统的机动车。

为了实现燃料电池的尽可能好的效率，必须使燃料电池以特定的、尽可能保持不变的运行温度来运行。运行温度在此与燃料电池的类型相关。在燃料电池过热的情况下必须限制燃料电池的功率。由此在运行期间足够的冷却是重要的。另一方面，在燃料电池在低温下开始运行时(这称为冷启动)，燃料电池仅提供小的功率，因为电化学反应以及燃料电池的电压与温度紧密相关。因此在冷启动时燃料电池的温度迅速提高。

背景技术

由EP 2 287 952 B1已知一种用于为燃料电池电堆调温的调温装置。

本发明的背景技术是，必须将这种用于燃料电池的冷却系统集成到车辆的现有系统中。由此在不同的车辆中可能使这种冷却系统匹配现有系统的成本很大。此外这种匹配大多引起冷却系统的维护友好性的负担。

发明内容

因此本发明的目的是，提供一种用于燃料电池电堆的冷却系统，该冷却系统能更好且更经济地集成到车辆中。

该目的通过根据权利要求1的用于燃料电池电堆的冷却系统实现。分别引用的从属权利要求呈现本发明的有利的改进方案。

在此，冷却系统包括至少一个第一冷却模块，第一冷却模块包括具有至少一个燃料电池的燃料电池电堆、用于连接将冷却剂输送至燃料电池电堆的进入管路的进入管路接口、用于连接将冷却剂从燃料电池电堆排出的排出管路的排出管路接口和用于连接排气管路的排气管路接口。

冷却系统还包括至少一个第二冷却模块，第二冷却模块包括：至少一个收集管路，其中收集管路经由进入管路与至少一个第一冷却模块的进入管路接口连接；用于连接在冷却器的冷却器管路上的至少一个冷却器管路接口，经由该冷却器管路可将至少一个燃料电池电堆的经冷却的冷却剂输送给收集管路；用于连接在旁路管路上的至少一个旁路管路接口，借助旁路管路可绕过冷却剂的冷却；启动加热器，启动加热器经由启动加热器输入管路和启动加热器排出管路与收集管路连接，其中，启动加热器输入管路和启动加热器排出管路沿收集管路的流动方向布置在经由旁路管路接口输送给收集管路的冷却剂之后；和用于连接热交换器的至少一个热交换器输入接口和至少一个热交换器排出接口。

作为本发明中的接口，在此理解为至一个管路的任一连接方案。因此，接口可直接位于设备上，如燃料电池电堆上、管路上或管路端部上。

本发明中的启动加热器是优选电运行的加热器、特别优选是PTC加热器。也可使用具有面式加热元件的电加热器。启动加热器尤其在冷启动时运行，以便将至少一个燃料电池的电堆快速地升到运行温度。此外，启动加热器可同时有助于快速地使得热交换器或客舱变热。

在此，作为收集管路应理解为从不同源头将冷却剂导入并继续运输的管路。在将所有冷却剂导入收集管路中之后，将冷却剂导引至不同的第一冷却模块中的不同的燃料电池电堆。