[发明专利]燃料电池电动车辆中的冷却系统和控制燃料电池电动车辆中的冷却系统的方法

说明书

本发明涉及燃料电池电动车辆中的冷却系统和控制燃料电池电动车辆中的冷却系统的方法。第一室被配置成容纳相对热的流体。第二室被配置成容纳相对冷的流体。监测热交换器处的正排量装置的冷却功率/风扇功率的比率，并且基于所述比率来控制冷却剂和所述室之间的热能传递。当比率高于预定值或预定值范围时，则来自第一室的热能被提供给冷却剂回路中的冷却剂并被传送到热交换器中，在此之后，离开热交换器的冷却的冷却剂的热能的一部分被提供到第二室并存储在第二室中。当所述比率低于预定值或预定值范围时，存储的冷的热能从第二室释放。本发明还涉及控制冷却系统的方法。

技术领域

本发明涉及燃料电池电动车辆中的冷却系统。本发明还涉及包括这种冷却系统的车辆。本发明还涉及一种控制燃料电池电动车辆中的冷却系统的方法。此外，本发明涉及用于执行该方法的步骤的计算机程序、计算机可读介质和控制单元。

本发明可以应用于重型车辆，例如卡车、公共汽车和建筑设备。虽然本发明将以卡车为例，但本发明不限于这种特定车辆，而是也可以用在其它车辆中，例如轿车。

背景技术

车辆工业正在努力减少CO₂的排放。已经开发了柴油和汽油的各种替代方案来为车辆提供能量。一种这样的替代方案是电池电动车辆。另一种替代方案是使用氢气。例如，氢的化学能可以在内燃发动机中转化为机械能或者在燃料电池中转化为电能，以推进车辆。

与常规的柴油发动机驱动的卡车相比，燃料电池电动车辆(FCEV)(例如燃料电池卡车)具有非常高的冷却要求。循环流动的冷却剂用于冷却燃料电池。从燃料电池沉积到冷却剂的热量通常通过热交换器散发到环境中。风扇可以放置在热交换器的后面，以通过驱动环境空气穿过热交换器来增加热交换器的冷却能力。所提供的冷却功率与风扇功率及车辆速度成比例。冷却功率也受到热交换器尺寸和环境空气温度的限制。耗散热能所需的能量增加，并且由于风扇的特性，这种布置在较高热负荷下效率较低。最大冷却功率受限于风扇设计功率。

鉴于上述情况，希望增加现有布置的冷却能力以及减少由于风扇产生的寄生负载以提高车辆的能量效率。

发明内容

本发明的目的是提供至少部分地减轻了现有技术的缺点的系统和方法。该目的通过下文中所述的系统和方法来实现。

总的发明构思是基于这样的认识：即，可以有利地提供冷却缓冲器(coolingbuffer)，以满足在热交换器和风扇的正常冷却能力不足时的情形。特别地，发明人已经认识到，当冷却功率与风扇功率的比率高于预定值或预定值范围时(通常当冷却能力被认为超过冷却燃料电池所需的能力时)，可以对这种冷却缓冲器进行装填，而当冷却功率与风扇功率之比低于所述预定值或预定值范围时(即，没有足够的冷却能力来冷却燃料电池)，则可以对冷却缓冲器进行排放。提供“热缓冲器(hot buffer)”的优点在于：当冷却功率与风扇功率之比高于预定值或预定值范围时，即，当热交换器和风扇的冷却能力过量时，热能可以有利地从热缓冲器提供，以更好地利用冷却能力，并且该额外冷却中的至少一些可以用于对冷却缓冲器进行装填。

因此，根据本公开的第一方面，提供了一种燃料电池电动车辆(FCEV)中的冷却系统，其中，该冷却系统包括：

-冷却剂回路，该冷却剂回路使冷却剂循环，

-热交换器，该热交换器用于冷却循环的冷却剂，

-正排量装置，该正排量装置用于将热能从热交换器移除到环境中，

-第一室，该第一室被配置成容纳相对热的流体，

-第二室，该第二室被配置成容纳相对冷的流体，

-控制单元，该控制单元被配置成监测正排量装置的冷却功率/风扇功率的比率，并且被配置成基于所述比率来控制冷却剂和所述室之间的热能传递，其中