【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
在此公開的技術涉及一種用于運輸工具的燃料電池系統、一種具有燃料電池系統的運輸工具、一種用于控制這樣的燃料電池系統的燃料電池組件的方法以及一種計算機程序產品。
技術介紹
1、應用于運輸工具(例如陸地運輸工具、船舶或者地面運輸工具)中的燃料電池通常被調溫，尤其是借助于冷卻回路冷卻，以便能夠在期望的溫度范圍中運行。低溫燃料電池、例如聚合物電解質式燃料電池通常具有在60℃至95℃的范圍中的運行溫度。更高的運行溫度也是可考慮的。實際上的實際運行溫度與燃料電池的額定運行溫度的偏差越小，燃料電池可以越有效地工作。
2、另一方面，從燃料電池散發到在冷卻循環中循環的冷卻劑中的熱顯著地通過由燃料電池產生的電功率刻畫。也就是說，在燃料電池的高的電功率時與在低的電功率時相比，通常更多的熱散發到冷卻劑中。如果冷卻劑按該方式過熱，那么可以規定，顯著地限制燃料電池的電功率，以便保護燃料電池以免損害。
技術實現思路
1、在此公開的技術的優選任務是，降低或者消除已知的解決方案的至少一個缺陷，或者建議替選的解決方案。在此公開的技術的優選任務尤其是，提供一種用于運輸工具的燃料電池系統，即使在環境溫度變化的情況下，該燃料電池系統也能有效地、可靠地并且相對簡單地運行。此外，本專利技術的任務是，提供一種相應的運輸工具、一種相應的用于控制燃料電池系統的燃料電池組件的方法以及一種相應的計算機程序。其他的優選任務可以從在此公開的技術的有利效果中得出。
2、一個任務或者多個任務通過權利要求1以及其他獨立權利要
3、按照一個方面，在此建議一種用于運輸工具的燃料電池系統，其包括冷卻循環，該冷卻循環具有燃料電池組件以及與燃料電池組件導流地連接的至少一個冷卻器。燃料電池系統還包含數據查明裝置以及控制裝置。數據查明裝置設計用于查明代表冷卻器的第一冷卻功率的第一數據。第一冷卻功率是實際冷卻功率。控制裝置設計用于：獲得、尤其是接收代表冷卻器的第一冷卻功率的第一數據；基于第一數據查明第二數據，所述第二數據代表在設置用于在冷卻循環中循環的冷卻劑的預定的最大允許溫度的情況下冷卻器的第二冷卻功率；基于第二數據確定燃料電池組件的最大允許電功率；并且控制要被燃料電池組件產生的電功率，使得該電功率至少有時最高與最大允許電功率一樣大。
4、這允許，將燃料電池系統的功率相對簡單地以適配于環境條件和/或運輸工具的行駛狀況的方式進行開環控制或閉環控制。專利技術人已認識到，運輸工具的燃料電池系統的冷卻器的實際冷卻功率(也就是說瞬時的實際的冷卻功率)可以顯著地取決于環境條件和運輸工具的行駛速度。例如，在低的環境溫度時(在其他方面的邊界條件相同時)與在高的環境溫度時相比，實際冷卻功率更高。另外，在運輸工具的低的(行駛)速度時或者在通過冷卻器的低的空氣質量流量時與在高的速度時相比，實際冷卻功率可以更低。
5、因為燃料電池組件的最大允許電功率(所謂的允許的最大功率)根據第二數據——所述第二數據代表在冷卻劑的預定的最大允許溫度的情況下冷卻器的第二冷卻功率——并且間接地根據實際冷卻功率來確定，所以可以實現燃料電池組件的相對簡單的控制算法。按該方式，可以不復雜地并且有效地降低燃料電池組件過熱的風險。因此，燃料電池系統在其允許的最大功率方面可以相對穩定地運行，尤其是借助于冷卻循環的冷卻與電功率調節相比是非常遲鈍的。因此，燃料電池系統可以此外是更長壽命的。
6、在本公開的上下文中，概念“冷卻功率”可以理解為，在冷卻器上從冷卻劑散發到環境中的總的熱流量(每單位時間的能量(內能)＝功率)。
7、前綴“實際”表示隨后說明的物理參量的瞬時的實際值。例如，實際冷卻功率是瞬時的實際的冷卻功率。
8、“基于”特定的數據或者特定的物理參量的查明意味著，在所述查明時被考慮相應的數據或者相應的物理參量。
9、代表第一或第二冷卻功率的(第一或第二)數據可以是第一或第二冷卻功率本身或者是如下的數據：從這些數據，可選地在進一步考慮時間恒定的存儲的參數的情況下，可以確定、優選單義地確定相應的冷卻功率。代表第一冷卻功率的數據可以至少是用于查明第二冷卻功率的數據組的時間可變的部分，優選是以下數據的總體：從所述數據能單義地查明第二冷卻功率。
10、已說明過的，第二數據代表在設置用于在冷卻循環中循環的冷卻劑的預定的最大允許溫度的情況下冷卻器的第二冷卻功率。概念“預定的最大允許溫度”在此表示預定的、在燃料電池系統中、尤其是在控制裝置中存儲的冷卻劑溫度(數值)。就此而言，預定的最大允許溫度用作為閾值，在超過該閾值時，借助于控制裝置導入燃料電池系統的安全功率降低。安全功率降低可以如此實現，使得燃料電池系統的最大允許電功率被限制到燃料電池組件的最大電功率的預定的、尤其是與第二冷卻功率無關的值、例如20％。優選地，所述預定的最大允許溫度為85℃與100℃之間，極其優選88℃與95℃之間。
11、燃料電池組件的最大允許電功率可以在本公開的上下文中是燃料電池組件在滿載之下運行時所能夠提供的電功率。對應于第二冷卻功率，最大允許電功率優選是時間變化的。
12、所述控制裝置可以構成為控制器，并且可以控制燃料電池組件的運行。在本公開中，“控制”可以包含或者是“閉環控制”(在閉環控制技術的意義上)。相應地，控制裝置可以構成為開環控制/閉環控制裝置，即用于開環控制和/或閉環控制要被產生的電功率的裝置。要被產生的電功率在此可以是調節回路的調節量。
13、在此建議的燃料電池系統尤其是考慮用于機動車(例如乘用車、摩托車、商用車)和/或優選用于給至少一個驅動機械提供能量，所述驅動機械用于推進運輸工具(機動車)。此外，燃料電池系統可以設置用于其他類型的運輸工具、例如飛行器或者船舶。燃料電池系統的燃料電池組件可以包含至少一個燃料電池。在燃料電池的最簡單形式中，燃料電池是電化學的能量轉換器，其將燃料(例如氫氣)和氧化劑(例如空氣、氧氣和過氧化物)轉換成反應產物并且在此時產生電和熱。如果燃料電池組件包含多個燃料電池，那么這些燃料電池可以堆疊。就此而言，燃料電池組件可以是一個單個的燃料電池或者一個燃料電池堆。如在下面還更詳細地解釋的，該燃料電池或者該燃料電池堆可以作為冷卻循環的一部分而設置用于被冷卻劑穿流。
14、冷卻循環優選設置用于對燃料電池組件調溫。為此目的，冷卻循環優選定義冷卻劑路徑，該冷卻劑路徑從冷卻器經由通向燃料電池組件的進流管路并且繼續經由回流管路往回引導到冷卻器，和/或冷卻劑能沿著該冷卻劑路徑在冷卻器與所述至少一個燃料電池之間循環。冷卻器在此優選設置用于在運行期間被空氣穿流。冷卻器用空氣的這種穿流可以通過風機支持。
15、在一種方案中，冷卻循環可以還包含旁路(旁通管路)，該旁路可以將進流管路與回流管路連接。該旁路可以在此與冷卻器并聯地與進流管路和回流管路連接，以便可以將冷卻劑繞過冷卻器。因此，優選地，所述旁路在冷卻劑的循環方向上從回流管路分支出，所述回流管路從燃料電池組件本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種用于運輸工具(100)的燃料電池系統(10)，所述燃料電池系統包括：
2.根據權利要求1所述的燃料電池系統(10)，其中，
3.根據權利要求1或2所述的燃料電池系統(10)，其中，
4.根據上述權利要求中任一項所述的燃料電池系統(10)，其中，所述第一數據包含運輸工具(100)的環境溫度以及運輸工具(100)的速度。
5.根據權利要求1至3中任一項所述的燃料電池系統(10)，其中，所述控制裝置(40)設置用于，基于在冷卻劑的最大允許溫度與運輸工具(100)的環境溫度之間的溫度差，查明第二數據。
6.根據權利要求4或5所述的燃料電池系統(10)，其中，所述控制裝置(40)設計用于，按照以下公式查明第二冷卻功率：
7.根據上述權利要求中任一項所述的燃料電池系統(10)，其中，所述數據查明裝置(30)具有壓力檢測裝置(32)，所述壓力檢測裝置設置用于檢測在燃料電池組件(22)的入口(34)處的冷卻劑壓力以及在燃料電池組件(22)的出口(36)處的冷卻劑壓力并且將這些冷卻劑壓力提供給控制裝置(40)；
...【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】
1.一種用于運輸工具(100)的燃料電池系統(10)，所述燃料電池系統包括：
2.根據權利要求1所述的燃料電池系統(10)，其中，
3.根據權利要求1或2所述的燃料電池系統(10)，其中，
4.根據上述權利要求中任一項所述的燃料電池系統(10)，其中，所述第一數據包含運輸工具(100)的環境溫度以及運輸工具(100)的速度。
5.根據權利要求1至3中任一項所述的燃料電池系統(10)，其中，所述控制裝置(40)設置用于，基于在冷卻劑的最大允許溫度與運輸工具(100)的環境溫度之間的溫度差，查明第二數據。
6.根據權利要求4或5所述的燃料電池系統(10)，其中，所述控制裝置(40)設計用于，按照以下公式查明第二冷卻功率：
7.根據上述權利要求中任一項所述的燃料電池系統(10)，其中，所述數據查明裝置(30)具有壓力檢測裝置(32)，所述壓力檢測裝置設置用于檢測在燃料電池組件(22)的入口(34)處的冷卻劑壓力以及在燃料電池組件(22)的出口(36)處的冷卻劑壓力并且將這些冷卻劑壓力提供給控制裝置(40)；
8.根據上述權利要求中任一項所述的燃料電池系統(10)，其中，所述第一數據包含流動通過燃料電池組件(22)和/或冷卻器(24)的冷卻劑的實際質量流量。
9.根據權利要求8結合權利要求7所述的燃料電池系統(10)，其中，所述控制裝置(40)設計用于，基于所述壓力差或者基于...
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