DE102021203125A1 - Elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug (1),- mit einem ersten Kühlkreislauf (2) und mit zumindest einer in dem ersten Kühlkreislauf (2) angeordneten und zu temperierenden ersten Komponente (3), einem ersten Wärmeübertrager (4) und zumindest einer Pumpe (5) zur Förderung eines Kühlmittels,- mit einem zweiten Kühlkreislauf (7) und mit einer darin angeordneten und zu temperierenden zweiten Komponente (8).Erfindungswesentlich ist dabei,- dass der erste und der zweite Kühlkreislauf (2, 7) fluidisch voneinander getrennt und über einen zweiten Wärmeübertrager (11) wärmeübertragend miteinander gekoppelt sind,- dass eine der beiden Komponenten (3, 8) als elektrischer Energiespeicher oder als Brennstoffzellenmodul (6) und die andere Komponente (8, 3) als sekundäres Bremssystem (9) ausgebildet sind.Hierdurch kann ein deutlich verbessertes und kostengünstigeres Temperaturmanagement erreicht werden.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug mit einem ersten Kühlkreislauf und einem zweiten Kühlkreislauf gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Aus der DE 196 61 825 A1 ist ein gattungsgemäßes, elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug bekannt mit einem Kühl-Heiz-Kreis mit zumindest zwei Teilkreisen, in denen zumindest abschnittsweise unterschiedliche Temperaturen vorliegen und die jeweils einen Kühler enthalten, um jeweils zumindest ein Aggregat zu kühlen, wobei die Teilkreise strömungsmechanisch miteinander gekoppelt sind.
  • Bei mittelschweren und auch schweren Nutzfahrzeugen werden heutzutage üblicherweise sogenannte Sekundärbremssysteme eingesetzt, was zum einen zur Erfüllung gesetzlicher Vorgaben dient und zum anderen zur Reduzierung von Wartungskosten eingesetzt wird, da Sekundärbremssysteme, wie beispielsweise Motorbremsen oder Retarder, praktisch verschleißfrei arbeiten. Bei Elektrofahrzeugen bzw. elektrifizierten Antriebssträngen entfällt die Nutzung von Motorbremsen. Neben der Rekuperation von Bremsenergie kommen hier nur wesentliche Bremswiderstände oder Retardersysteme infrage.
  • Bei batterieelektrisch angetriebenen Fahrzeugen ist ein Kühlkreislauf für ein Bremssystem üblicherweise bereits aufgrund der stark unterschiedlichen Temperaturen von einem Kühlkreislauf zur Kühlung einer Fahrzeugbatterie getrennt, da an der Batterie und an der Elektronik üblicherweise Temperaturen von weniger als 50 °C, am Bremssystem jedoch Temperaturen von mehr als 90 ° Celsius auftreten können.
  • Bei Kraftfahrzeugen mit einer Brennstoffzelle ist die Anforderung an ein Kühlsystem nochmals deutlich höher, da eine abzuführende Wärmemenge sowie ein Temperaturfenster des Brennstoffzellensystems in der Regel eine maximale und möglichst starke Kühlanlage im Kraftfahrzeug erfordern. Eine zusätzliche Kühlanlage für ein Sekundärbremssystem lässt sich hierdurch nicht ohne weiteres im Brennstoffzellenfahrzeug unterbringen. Generell sei hierzu noch erwähnt, dass die Kühlsysteme für Kraftfahrzeuge mit Brennstoffzellen in der Regel aus einem frontseitigen Hauptkühler sowie einem oder mehreren Zusatzkühlern aufgebaut sind, die an unterschiedlichen Stellen im Kraftfahrzeug untergebracht werden können.
  • Bei weiterer Betrachtung von Brennstoffzellenkraftfahrzeugen stellt sich zudem das Problem, dass für den Fall, dass das Sekundärbremssystem im gleichen Kühlkreislauf angeordnet ist wie die Brennstoffzelle, auch für das Sekundärbremssystem ein spezielles entionisiertes Kühlmittel eingesetzt werden muss, welches für die Brennstoffzelle erforderlich ist. Dieses Kühlmittel ist äußerst rein und auch temperaturempfindlich. Die Anforderungen an die kühlmitteldurchströmten Komponenten des Sekundärbremssystems sind dadurch sehr hoch. Zudem darf es bei einer derartigen Ausführungsform auch während des Betriebs zu keinerlei Verunreinigung des Kühlmittels durch Partikel und/oder Ionen kommen, was einen erheblichen konstruktiven Mehraufwand erfordert. Darüber hinaus kann es in diesem Fall zu einer Reduzierung der darstellbaren Bremsleistung kommen, da eine Grenztemperatur des Brennstoffzellensystems in der Regel unterhalb der Grenztemperatur des Sekundärbremssystems liegt.
  • Verfügt das Sekundärbremssystem dagegen über einen separaten Kühlkreislauf, wie dies beispielsweise bei batterieelektrischen Kraftfahrzeugen zum Einsatz kommt, können zwar eine Verunreinigung des für das Brennstoffzellensystem einzusetzenden, sehr reinen entionisierten Kühlmittels vermieden und zudem höhere Grenztemperaturen in Kauf genommen werden, jedoch muss in diesem Fall ein separater Wärmeübertrager bzw. Kühler für das Sekundärbremssystem vorgehalten werden, der einen nicht zu unterschätzenden Bauraum erfordert, der insbesondere in Brennstoffzellenfahrzeugen oft nicht zur Verfügung steht. Eine Integration einer zusätzlichen Kühlerebene für das Sekundärbremssystem in einen Wärmeübertrager, insbesondere in einem Kühlmodul, für die Brennstoffzelle verschlechtert die Kühlleistung durch einen erhöhten luftseitigen Widerstand, was ebenfalls nicht erwünscht ist.
  • Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die insbesondere die zuvor genannten Nachteile überwindet.
  • Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eine Kühlung eines sekundären Bremssystems in eine Kühlung zur Kühlung eines elektrischen Energiespeichers bzw. eines Brennstoffzellenmoduls eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs zu integrieren oder umgekehrt und dabei getrennte Fluidkreisläufe zu verwenden, die jedoch wärmeübertragend miteinander gekoppelt sind, wodurch zum einen eine Kontamination des zur Kühlung des Brennstoffzellenmoduls eingesetzten Kühlmittels vermieden und zugleich unterschiedliche Kühlmitteltemperaturen für das Brennstoffzellenmodul und das sekundäre Bremssystem ermöglicht werden können, wodurch sowohl das Brennstoffzellenmodul als auch das sekundäre Bremssystem individueller und dadurch effektiver gekühlt werden können. Das erfindungsgemäß, elektrisch angetriebene Kraftfahrzeug besitzt in bekannter Weise einen ersten Kühlkreislauf mit zumindest einer in dem ersten Kühlkreislauf angeordneten und zu temperierenden ersten Komponente, einem ersten Wärmeübertrager und zumindest einer Pumpe zur Förderung eines Kühlmittels sowie einen zweiten Kühlkreislauf mit einer darin angeordneten und zu temperierenden zweiten Komponente. Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass der erste und zweite Kühlkreislauf fluidisch voneinander getrennt und über einen zweiten Wärmeübertrager wärmeübertragend miteinander gekoppelt sind. Eine der beiden Komponenten ist dabei als elektrischer Energiespeicher oder als Brennstoffzellenmodul ausgebildet, während die andere Komponente als sekundäres Bremssystem ausgebildet ist. Durch die fluidische Trennung der beiden Kühlmittel ergibt sich der Vorteil eines deutlich reduzierten Volumens des speziellen, entionisierten Kühlmittels für das Brennstoffzellenmodul sowie deutlich weniger Komponenten bzw. Bauteile, die in Kontakt mit dem entionisierten Kühlmittelmodul treten können. Hierdurch kann eine erhöhte Robustheit des Gesamtsystems sowie eine leichtere Reparatur und Wartung im Falle einer Kühlmittelleckage erreicht werden. Zudem besitzt die erfindungsgemäße Lösung den großen Vorteil einer geringeren Druckwechselbelastung der Brennstoffzelle sowie eine sehr hohe Leistung des sekundären Bremssystems.
  • Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung sind im ersten Kühlkreislauf zumindest ein elektrischer Energiespeicher oder zumindest ein Brennstoffzellenmodul und im zweiten Kühlkreislauf ein sekundäres Bremssystem angeordnet. Hierdurch kann das Volumen des ersten Kühlkreislaufs mit dem entionisierten Kühlmittel deutlich reduziert werden, ebenso wie die Anzahl der mit diesem entionisierten Kühlmittel unter Umständen in Kontakt tretenden Bauteile, die aufwändig passiviert werden müssen, wodurch insgesamt eine kostengünstigere Lösung geschaffen werden kann. Durch das im zweiten Kühlkreislauf angeordnete sekundäre Bremssystem ist es möglich, dieses mit einem für höhere Temperaturen optimierten Kühlmittel zu betreiben und dadurch eine effektivere Kühlung des sekundären Bremssystems zu bewirken. Durch die Trennung der beiden Kühlkreisläufe ist auch eine Verschmutzung des hochempfindlichen entionisierten Kühlmittels für die Brennstoffzelle nicht zu befürchten.
  • Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung sind im ersten Kühlkreislauf zumindest zwei elektrische Energiespeicher oder zwei Brennstoffzellenmodule angeordnet, die im ersten Kühlkreislauf parallel geschaltet sind. Im zweiten Kühlkreislauf ist dabei das zuvor erwähnte sekundäre Bremssystem angeordnet. Diese Ausführungsform lässt erkennen, dass selbstverständlich auch mehrere Brennstoffzellenmodule im ersten Kühlkreislauf angeordnet werden können und so die erfindungsgemäße fluidische Trennung und wärmeübertragende Kopplung der beiden Kühlkreisläufe auch auf größere Brennstoffzellensysteme anwendbar sind.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist in dem ersten Kühlkreislauf ein als Heizer ausgebildeter dritter Wärmeübertrager angeordnet. Dieser dritte Wärmeübertrager kann beispielsweise Wärme an eine Klimaanlage abgeben und dadurch zu einer Erwärmung eines Fahrgastraumes herangezogen werden.
  • Zweckmäßig ist in dem ersten Kühlkreislauf ein als Kühler ausgebildeter vierter Wärmeübertrager angeordnet. Über einen derartigen vierten Wärmeübertrager sind bei besonders hohen Temperaturen eine temporäre Zusatzkühlung des Kühlmittels im ersten Kühlkreislauf und darüber der Brennstoffzelle sowie über den zweiten Wärmeübertrager des Kühlmittels im zweiten Kühlkreislauf die Zusatzkühlung des sekundären Bremssystems möglich. Generell ist natürlich auch eine permanente Zusätzkühlung mit dem vierten Wärmeübertrager darstellbar. Die Zuschaltung des vierten Wärmeübertragers kommt dabei beispielsweise in Betracht, sofern sich Berg- und Talstrecken abwechseln und dadurch sowohl die Brennstoffzelle als auch das sekundäre Bremssystem beansprucht werden.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist in dem ersten Kühlkreislauf ein Ventil angeordnet, über welches eine Kühlmittelströmung im ersten Kühlkreislauf gesteuert, beispielsweise auch unterbrochen, werden kann. Ein derartiges Ventil ist allseits bekannt und kann beispielsweise als Thermostatventil ausgebildet sein und insbesondere beim Starten des elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs bzw. bei kalter Witterung ein zusätzliches Kühlen unterbinden, wodurch die Brennstoffzelle ebenso wie das sekundäre Bremssystem schneller auf ihre Betriebstemperatur kommen.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung weist zumindest ein Brennstoffzellenmodul einen Ladeluftkühler auf, der in den ersten Kühlkreislauf eingebunden und wärmeübertragend mit diesem verbunden ist. Zur Erzeugung von Strom benötigt die Brennstoffzelle des Brennstoffzellenmoduls nicht nur Wasserstoff, sondern auch Luft, die mit dem Ladeluftkühler gekühlt werden kann, wodurch eine unerwünscht hohe Erwärmung der Brennstoffzelle und dadurch auch eine Reduzierung des Wirkungsgrades der Brennstoffzelle vermieden werden können. Zusätzlich oder alternativ kann zumindest ein Brennstoffzellenmodul auch einen Wasserstoffheizer aufweisen, der in den ersten Kühlkreislauf eingebunden und wärmeübertragend mit diesem verbunden ist. Über einen derartigen Wasserstoffheizer, der wärmeübertragend mit dem ersten Kühlkreislauf verbunden ist, kann der Wasserstoff vor dem Einspeisen in die Brennstoffzelle erwärmt werden, wodurch der Wirkungsgrad der Brennstoffzelle gesteigert werden kann.
  • Bei einer alternativen Ausführungsform des elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs sind im ersten Kühlkreislauf ein sekundäres Bremssystem und im zweiten Kühlkreislauf zumindest ein elektrischer Energiespeicher oder zumindest ein Brennstoffzellenmodul angeordnet. In diesem Fall dient somit der zweite Kühlkreislauf zur Kühlung des Brennstoffzellenmoduls bzw. der Brennstoffzelle oder des Energiespeichers, wozu das temperaturempfindliche und entionisierte Kühlmittel eingesetzt wird. Hiervon getrennt ist der erste Kühlkreislauf mit einem separaten Kühlmittel, welches für die im sekundären Bremssystem auftretenden höheren Temperaturen ausgelegt ist. Der Erfindungsgedanke ist hier ebenfalls in gleicher Weise verwirklicht, wobei lediglich die Kühlkreisläufe und die darin angeordneten Komponenten vertauscht sind.
  • Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist ein dritter Kühlkreislauf mit zumindest einem elektrischen Energiespeicher oder einem Brennstoffzellenmodul vorgesehen, der über einen fünften Wärmeübertrager wärmeübertragend mit dem ersten Kühlkreislauf gekoppelt, jedoch fluidisch vom ersten Kühlkreislauf und auch vom zweiten Kühlkreislauf getrennt ist. Bei einer derartigen Ausführungsform weist das erfindungsgemäße, elektrisch angetriebene Kraftfahrzeug somit zwei Brennstoffzellenmodule auf, die jeweils einen eigenen Kühlkreislauf, nämlich den zweiten und dritten Kühlkreislauf, besitzen. Eine Kühlung des zweiten und dritten Kühlkreislaufs erfolgt damit über den zweiten und fünften Wärmeübertrager durch den ersten Kühlkreislauf.
  • Auch bei dem in dem vorherigen Absatz beschriebenen Kraftfahrzeug kann ein Ventil vorgesehen sein, über welches in diesem Fall dann eine Kühlmittelströmung im ersten Kühlkreislauf gesteuert, insbesondere auch unterbrochen, werden kann, um beispielsweise bei einem Kaltstart bzw. kalten Außentemperaturen ein zu starkes Kühlen sowohl des sekundären Bremssystems als auch des Brennstoffzellenmoduls zu unterbinden.
  • Jedes dieser Brennstoffzellenmodule kann dabei einen eigenen Ladeluftkühler sowie einen eigenen Wasserstoffheizer aufweisen, um den Wirkungsgrad des jeweiligen Brennstoffzellenmoduls und damit des gesamten, elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs zu steigern.
  • Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
  • Dabei zeigen, jeweils schematisch
    • 1 ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug mit einem ersten und zweiten Kühlkreislauf entsprechend einer ersten Ausführungsform,
    • 2 eine Darstellung wie in 1, jedoch bei einer zweiten Ausführungsform.
  • Entsprechend den 1 und 2 weist ein erfindungsgemäßes elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug 1 einen ersten Kühlkreislauf 2 mit zumindest einer darin angeordneten und zu temperierenden ersten Komponente 3 sowie einen ersten Wärmeübertrager 4 und zumindest eine Pumpe 5 zur Förderung eines Kühlmittels auf. Das Bezugszeichen „2“ für den ersten Kühlkreislauf 2 ist dabei in den 1 und 2 mehrfach eingezeichnet, um den Verlauf des ersten Kühlkreislaufs 2 besser erkennen zu können. Die erste Komponente 3 ist gemäß der 1 als Brennstoffzellenmodul 6 ausgebildet, wobei alternativ selbstverständlich für die erste Komponente 3 auch ein Energiespeicher, beispielsweise eine elektrische Fahrzeugbatterie, einsetzbar ist, die zur besseren Leistungsabgabe über den ersten Kühlkreislauf 2 in einem vordefinierten Temperaturfenster gehalten werden muss. Gemäß der 1 sind dabei zwei erste Komponenten 3 in der Art von im ersten Kühlkreislauf 2 parallel geschalteten Brennstoffzellenmodulen 6 vorgesehen. Selbstverständlich können auch noch weitere derartige Brennstoffzellenmodule 6 im ersten Kühlkreislauf 2 angeordnet sein. Weiter vorgesehen ist ein zweiter Kühlkreislauf 7 mit einer in dem zweiten Kühlkreislauf 7 angeordneten und zu temperierenden zweiten Komponente 8, die im vorliegenden Fall als sekundäres Bremssystem 9 ausgebildet ist. Auch im zweiten Kühlkreislauf 7 ist eine Pumpe 10 zur Förderung des im zweiten Kühlkreislauf 7 strömenden Kühlmittels vorgesehen.
  • Erfindungsgemäß sind nun der erste und zweite Kühlkreislauf 2, 7 fluidisch voneinander getrennt und über einen zweiten Wärmeübertrager 11 wärmeübertragend miteinander gekoppelt. Eine der beiden Komponenten 3, 8 ist dabei als elektrischer Energiespeicher oder als Brennstoffzellenmodul 6 ausgebildet, wobei gemäß der 1 die erste Komponente 3 als Brennstoffzellenmodul 6 ausgebildet ist, während die zweite Komponente 8 als sekundäres Bremssystem 9 ausgebildet ist.
  • Betrachtet man die 2, so ist dort die erste Komponente 3 als sekundäres Bremssystem 9 ausgebildet, während die zweite Komponente 8 als Brennstoffzellenmodul 6 ausgebildet ist bzw. sind.
  • Betrachtet man zunächst die 1, so kann man erkennen, dass bei der dort gezeigten Ausführungsform im ersten Kühlkreislauf 2 - wie zuvor erwähnt - zwei Brennstoffzellenmodule 6 und im zweiten Kühlkreislauf 7 ein sekundäres Bremssystem 9 angeordnet sind. Im ersten Kühlkreislauf 2 ist darüber hinaus ein als Heizer ausgebildeter dritter Wärmeübertrager 12 angeordnet, über welchen beispielsweise ein Fahrgastinnenraum des elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs 1 beheizt werden kann. In dem ersten Kühlkreislauf 2 gemäß der 1 ist darüber hinaus ein als Kühler ausgebildeter vierter Wärmeübertrager 13 angeordnet, der bei einer temporär erhöhten Kühlleistung zuschaltbar ist.
  • Ebenfalls vorgesehen ist ein Ventil 14, über welches eine Kühlmittelströmung im ersten Kühlkreislauf 2 gesteuert, beispielsweise auch gestoppt werden kann. Ein derartiges Ventil 14 kann beispielsweise als Thermostatventil ausgebildet sein und ermöglicht es insbesondere bei kalten Außenbedingungen, das Brennstoffzellenmodul 6 ebenso wie das sekundäre Bremssystem 9 nicht zusätzlich zu kühlen.
  • Betrachtet man nun die 2, so kann man erkennen, dass dort im ersten Kühlkreislauf 2 ein sekundäres Bremssystem 9 und im zweiten Kühlkreislauf 7 zwei Brennstoffzellenmodule 6 angeordnet sind. In diesem Fall sind somit die erste Komponente 3 als sekundäres Bremssystem 9 und die zweite Komponente 8 als Brennstoffzellenmodul 6 ausgebildet.
  • Gemäß der 2 ist zudem noch ein dritter Kühlkreislauf 15 mit zumindest einer dritten Komponente, hier mit einem Brennstoffzellenmodul 6, vorgesehen, der über einen fünften Wärmeübertrager 16 mit dem ersten Kühlkreislauf 2 gekoppelt, jedoch fluidisch von diesem getrennt ist, ebenso wie vom zweiten Kühlkreislauf 7.
  • Auch bei dem gemäß der 2 dargestellten, elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeug 1 ist ein als Heizer ausgebildeter dritter Wärmeübertrager 12 im ersten Kühlkreislauf 2 vorgesehen, ebenso wie ein Ventil 14, welches in geschlossenem Zustand eine Strömung des Kühlmittels im ersten Kühlkreislauf 2 stoppt.
  • Gemäß der 1 ist je Brennstoffzellenmodul 6 eine eigene Pumpe 5 vorgesehen, welche zur Kühlmittelförderung im ersten Kühlkreislauf 2 dient. Im zweiten Kühlkreislauf 7 ist lediglich eine einzige Pumpe 10 angeordnet. Gemäß der 2 ist im ersten Kühlkreislauf 2 lediglich eine einzige Pumpe 5 vorgesehen, während jedem weiteren Kühlkreislauf, das heißt dem zweiten Kühlkreislauf 7, eine Pumpe 10 und dem dritten Kühlkreislauf 15 eine Pumpe 10' zugeordnet ist.
  • Die Brennstoffzellenmodule 6 weisen einen Ladeluftkühler 17 auf, die gemäß der 1 in den ersten Kühlkreislauf 2 eingebunden sind, während der Ladeluftkühler 17 gemäß der 2 im oberen Brennstoffzellenmodul 6 in den zweiten Kühlkreislauf 7 und im unteren Brennstoffzellenmodul 6 in den dritten Kühlkreislauf 15 eingebunden ist. In gleicher Weise eingebunden sind jeweils Wasserstoffheizer 18, die den Wasserstoff vor der Zuführung in die Brennstoffzelle des Brennstoffzellenmoduls 6 erwärmen und dadurch eine effektivere Verbrennung bewirken. Über den Ladeluftkühler 17 kann die der Verbrennung in der Brennstoffzelle zugeführte Ladeluft gekühlt und dadurch verdichtet werden, sodass zur Verbrennung mehr Luft zur Verfügung steht und dadurch das Brennstoffzellenmodul 6 eine höhere Leistung erbringen kann.
  • Der Wasserstoffheizer 18 gemäß der 1 ist dabei bei beiden Brennstoffzellenmodulen 6 wärmeübertragend mit dem ersten Kühlkreislauf 2 verbunden, während der Wasserstoffheizer 18 beim oberen Brennstoffzellenmodul 6 gemäß der 2 mit dem zweiten Kühlkreislauf 7 und beim unteren Brennstoffzellenmodul 6 mit dem dritten Kühlkreislauf 15 wärmeübertragend gekoppelt ist.
    Mit dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug 1 ist es möglich, ein sekundäres Bremssystem 9 in die Kühlung eines Brennstoffzellenmoduls 6 bzw. generell eines elektrischen Energiespeichers zu integrieren und dabei sowohl die problematische Verwendung eines gemeinsamen Kühlmittels zu vermeiden als auch die einzelnen Komponenten 3, 8 hinsichtlich ihrer Kühlmitteltemperatur individuell und damit deutlich besser zu kühlen. Durch die Trennung der Kühlmittel des ersten Kühlkreislaufs 2 und des zweiten Kühlkreislaufs 7 bzw. des dritten oder weiteren Kühlkreislaufs 15 kann das Kühlmittelvolumen für den ersten Kühlkreislauf 2, in welchem das Brennstoffzellenmodul 6 bzw. ein Energiespeicher angeordnet ist, deutlich reduziert werden, wodurch insbesondere auch weniger entionisiertes Kühlmittel zur Verfügung gestellt werden muss und weniger mit diesem Kühlmittel in Kontakt kommende Bereiche, die passiviert werden müssten, vorliegen. Durch die unterschiedlichen Kühlmittel können diese auch bei unterschiedlichen Temperaturen eingesetzt werden, sodass das sekundäre Bremssystem 9 mit einer Kühlmitteltemperatur von über 90 °C gekühlt werden kann, während das Brennstoffzellenmodul 6 mit einer Kühlmitteltemperatur von unter 50 °C gekühlt werden kann. Hierdurch kann eine besonders anforderungsgerechte Kühlung sowohl des Brennstoffzellenmoduls 6 als auch des sekundären Bremssystems 9 erreicht werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 19661825 A1 [0002]

Claims (13)

  1. Elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug (1), - mit einem ersten Kühlkreislauf (2) und mit zumindest einer in dem ersten Kühlkreislauf (2) angeordneten und zu temperierenden ersten Komponente (3), einem ersten Wärmeübertrager (4) und zumindest einer Pumpe (5) zur Förderung eines Kühlmittels, - mit einem zweiten Kühlkreislauf (7) und mit einer darin angeordneten und zu temperierenden zweiten Komponente (8), dadurch gekennzeichnet, - dass der erste und der zweite Kühlkreislauf (2, 7) fluidisch voneinander getrennt und über einen zweiten Wärmeübertrager (11) wärmeübertragend miteinander gekoppelt sind, - dass eine der beiden Komponenten (3, 8) als elektrischer Energiespeicher oder als Brennstoffzellenmodul (6) und die andere Komponente (8, 3) als sekundäres Bremssystem (9) ausgebildet sind.
  2. Elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Kühlkreislauf (2) zumindest ein elektrischer Energiespeicher oder zumindest ein Brennstoffzellenmodul (6) und im zweiten Kühlkreislauf (7) ein sekundäres Bremssystem (9) angeordnet sind.
  3. Elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, - dass im ersten Kühlkreislauf (2) zwei elektrische Energiespeicher oder zwei Brennstoffzellenmodule (6) angeordnet sind, die im ersten Kühlkreislauf (2) parallel geschalten sind, - dass im zweiten Kühlkreislauf (7) ein sekundäres Bremssystem (9) angeordnet ist.
  4. Elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Kühlkreislauf (2) ein als Heizer ausgebildeter dritter Wärmeübertrager (12) angeordnet ist.
  5. Elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Kühlkreislauf (2) ein als Kühler ausgebildeter vierter Wärmeübertrager (13) angeordnet ist.
  6. Elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Kühlkreislauf (2) ein Ventil (14) angeordnet ist, über welches eine Kühlmittelströmung im ersten Kühlkreislauf (2) gesteuert, insbesondere auch unterbrochen, werden kann.
  7. Elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass zumindest ein Brennstoffzellenmodul (6) einen Ladeluftkühler (17) aufweist, der in den ersten Kühlkreislauf (2) eingebunden und wärmeübertragend mit diesem verbunden ist, und/oder - dass zumindest ein Brennstoffzellenmodul (6) einen Wasserstoffheizer (18) aufweist, der in den ersten Kühlkreislauf (2) eingebunden und wärmeübertragend mit diesem verbunden ist.
  8. Elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Kühlkreislauf (2) ein sekundäres Bremssystem (9) und im zweiten Kühlkreislauf (7) zumindest ein elektrischer Energiespeicher oder zumindest ein Brennstoffzellenmodul (6) angeordnet sind.
  9. Elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein dritter Kühlkreislauf (15) mit zumindest einem elektrischen Energiespeicher oder einem Brennstoffzellenmodul (6) vorgesehen ist, der über einen fünften Wärmeübertrager (16) wärmeübertragend mit dem ersten Kühlkreislauf (2) gekoppelt, jedoch fluidisch vom ersten Kühlkreislauf (2) und vom zweiten Kühlkreislauf (7) getrennt ist.
  10. Elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Kühlkreislauf (2) ein als Heizer ausgebildeter dritter Wärmeübertrager (12) angeordnet ist.
  11. Elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1, 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Kühlkreislauf (2) ein Ventil (14) angeordnet ist, über welches eine Kühlmittelströmung im ersten Kühlkreislauf (2) gesteuert, insbesondere auch unterbrochen, werden kann.
  12. Elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1, 8, 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, - dass zumindest ein Brennstoffzellenmodul (6) einen Ladeluftkühler (17) aufweist, der in den zweiten Kühlkreislauf (7) eingebunden und wärmeübertragend mit diesem verbunden ist, und/oder - dass zumindest ein Brennstoffzellenmodul (6) einen Wasserstoffheizer (18) aufweist, der in den zweiten Kühlkreislauf (7) eingebunden und wärmeübertragend mit diesem verbunden ist.
  13. Elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 9, 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, - dass zumindest ein Brennstoffzellenmodul (6) einen Ladeluftkühler (17) aufweist, der in den dritten Kühlkreislauf (15) eingebunden und wärmeübertragend mit diesem verbunden ist, und/oder - dass zumindest ein Brennstoffzellenmodul (6) einen Wasserstoffheizer (18) aufweist, der in den dritten Kühlkreislauf (15) eingebunden und wärmeübertragend mit diesem verbunden ist.
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