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Title:
POWER SYSTEM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/102619
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a power system (1) having at least one battery module (2) and at least one fuel cell module (3), comprising a first temperature control circuit for the battery module (2) and a second temperature control circuit for the fuel cell module (3). According to the invention, the temperature control circuits are connected to each other, at least in terms of power, to form a common temperature control circuit.

Inventors:
SAUTER, Ulrich (Rastatter Str. 31a, Karlsruhe, 76199, DE)
BAUMANN, Frank (3906 Trust Way, Hayward, California, 94545, US)
Application Number:
EP2016/080570
Publication Date:
June 22, 2017
Filing Date:
December 12, 2016
Export Citation:
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Assignee:
ROBERT BOSCH GMBH (Postfach 30 02 20, Stuttgart, 70442, DE)
International Classes:
H01M10/0525; B60K6/32; B60L11/18; H01M8/04007; H01M8/0432; H01M8/04701; H01M8/1018; H01M10/60; H01M10/625; H01M16/00
Foreign References:
DE102011076737A12012-12-06
DE102013218092A12015-03-12
DE102013015514A12015-03-19
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Claims:
Ansprüche

1. Energiesystems (10) mit mindestens einem Batteriemodul (2) und

mindestens einem Brennstoffzellenmodul (3),

umfassend einen ersten Temperierkreislauf für das Batteriemodul (2) sowie einen zweiten Temperierkreislauf für das Brennstoffzellenmodul (3), dadurch gekennzeichnet,

dass die Temperierkreisläufe zumindest energietechnisch miteinander zu einem gemeinsamen Temperierkreislauf verbunden sind.

2. Energiesystem (10) gemäß Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Temperierkreisläufe thermisch, insbesondere durch einen Wärmetauscher (4), miteinander verbunden sind.

3. Energiesystem (10) gemäß Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Temperierkreisläufe fluidtechnisch miteinander verbunden sind.

4. Energiesystem (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Temperierkreisläufe zumindest eine Pumpe (5, 5a, 5b) oder ein Ventil (6, 7, 8) oder einen Wärmetauscher (4) umfassen.

Energiesystem (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

dass ein Kontrollgerät (20) vorgesehen ist, welches mit den

Temperierkreisläufen, insbesondere mit dem Batteriemodul (2) und/oder dem Brennstoffzellenmodul (3), über mindestens eine Signalverbindung (21) zum Datentausch und/oder zur Kontrolle in Verbindung steht.

Energiesystem (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

dass Sensoren (22), insbesondere zur Ermittlung der Temperatur, vorgesehen sind, wobei die Sensoren (22) insbesondere mit dem

Kontrollgerät (20) in Signalverbindung stehen.

Energiesystem (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

dass die Temperierkreisläufe ein Fluid aufweisen, wobei das Fluid insbesondere ein Kältefluid ist, insbesondere zur Aufrechterhaltung der Temperatur des Batteriemoduls (2) und des Brennstoffzellenmoduls (3) und/oder dass das Fluid mindestens einen der folgenden Stoffe aufweist: Luft, Wasser, Glykol, Wasser/Glykol-Zusammensetzung, Öl.

Energiesystem (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

dass zumindest einer der Temperierkreisläufe einen Bypass (9.4a) aufweist, insbesondere dass durch den Bypass (9.4a) das

Brennstoffzellenmodul (3) vom Temperierkreislauf trennbar ist.

Energiesystem (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

dass das Batteriemodul (2) bei einer Temperatur von 20 bis 120°C, bevorzugt bei einer Temperatur von 35 bis 100°C und besonders bevorzugt bei einer Temperatur von 50 bis 80°C, betreibbar ist oder dass das

Brennstoffzellenmodul bei einer Temperatur von 20 bis 120°C, bevorzugt bei einer Temperatur von 35 bis 100°C und besonders bevorzugt bei einer Temperatur von 50 bis 80°C, betreibbar ist. 10. Fahrzeug (1) mit einem Energiesystem (10) mit mindestens einem

Batteriemodul (2) und mindestens einem Brennstoffzellenmodul (3), umfassend einen ersten Temperierkreislauf für das Batteriemodul (2) sowie einen zweiten Temperierkreislauf für das Brennstoffzellenmodul (3), dadurch gekennzeichnet,

dass die Temperierkreisläufe zumindest energietechnisch miteinander zu einem gemeinsamen Temperierkreislauf verbunden sind.

Description:
Beschreibung

Titel

Energiesystem Die vorliegende Erfindung betrifft ein Energiesystem gemäß dem Oberbegriff des

Hauptanspruchs. Ferner betrifft die Erfindung ebenfalls ein Fahrzeug mit einem Energiesystem mit mindestens einem Batteriemodul und mindestens einem Brennstoffzellenmodul gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10. Stand der Technik

Derartige Energiesysteme werden oftmals für Fahrzeuge, insbesondere

Brennstoffzellenfahrzeuge eingesetzt, welche mit Brennstoffzellenmodulen betrieben werden. Kernkomponenten sind dabei so genannte Brennstoff- zellenstacks, die aus mehreren Einzelzellen bestehen, die in Bipolaranordnung aufeinander gestapelt und miteinander verspannt sind. Kernkomponente einer Einzelzelle ist eine so genannte Membranelektrodeneinheit, welche eine protonenleitende Membran umfasst, auf welcher beidseitig Katalysatorschichten aufgebracht sind. Um eine optimale Befeuchtung und Leitfähigkeit der Membran zu gewährleisten, werden auf derartigen Membranen basierte Brennstoffzellen typischerweise in einem Temperaturbereich zwischen 50 und 90° betrieben. Ein entsprechendes Kühlsystem ist dementsprechend auf das obere Ende dieses Temperaturbereichs ausgelegt. Ferner verfügt eine Brennstoffzelle üblicherweise über eine Hypotisierung mittels eines Akkumulators. Die aktuell verwendeten Akkumulatoren werden auf Lithium-Ionen-Basis bei Temperaturen von < 40°C betrieben. In den Zellen werden karbonatbasierte flüssige oder gelartige

Elektrolyte verwendet, die bei höheren Temperaturen in Kontakt mit dem verwendeten Aktivmaterial eine stark beschleunigte Alterung zeigen und außerdem in sicherheitskritische Zustände gelangen können. Um dies zu verhindern, benötigt der Hybridakkumulator ein eigenes Kühlsystems, welches typischerweise mit der Klimaanlage des Fahrzeugs verbunden ist. Eine überdurchschnittlich leistungsfähige Klimaanlage kommt dabei zum Einsatz. Ferner ist es üblich, dass das Kühlsystem über eine eigene Klimaanlage verfügt. Offenbarung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Energiesystem mit sämtlichen Merkmalen des Hauptanspruchs. Des Weiteren ist die Erfindung ebenfalls auf ein Fahrzeug mit einem Energiesystem mit mindestens einem Batteriemodul und mindestens einem Brennstoffzellenmodul mit sämtlichen Merkmalen des Anspruchs 10 gerichtet.

Das erfindungsgemäße Energiesystem weist zumindest ein Batteriemodul und zumindest ein Brennstoffzellenmodul auf. Ferner umfasst das Energiesystem einen ersten Temperierkreislauf für zumindest das Batteriemodul sowie einen zweiten Temperierkreislauf für zumindest das Brennstoffzellenmodul. Dabei ist der Kern der Erfindung, dass die Temperierkreisläufe zumindest energietechnisch miteinander zu einem gemeinsamen Temperierkreislauf verbunden sind. Bei einem Batteriemodul kann es sich vorzugsweise um eine elektrische Batterie handeln, die eine Zusammenschaltung mehrerer gleichartiger galvanischer Zellen umfasst. Ferner kann es sich ebenfalls um wieder aufladbare Akkumulatoren handeln. Ferner können bevorzugt Lithium-Ionen-Batterien eingesetzt werden. Diese funktionieren auf der Basis von Lithium-Verbindungen, wobei diese reaktiven Materialien in den Elektroden sowie im Elektrolyt Lithium- Ionen enthalten. Vorteilhafterweise können Lithium-Ionen-Batterien thermisch stabil sein. Insbesondere durch die Verwendung eines Mitteltemperaturbatteriekonzepts können die Batterien bei Temperaturen zwischen 20 und 120°C, bevorzugt bei Temperaturen zwischen 35 und 100°C und besonders bevorzugt bei Temperaturen zwischen 50 und 80°C betrieben werden. Bei dem

Brennstoffzellenmodul kann es sich insbesondere um PEM-Brennstoffzellen handeln, wobei das Brennstoffzellenmodul aus einem oder mehreren

Brennstoffzellenstacks bestehen kann, wobei die einzelnen Stacks aus bis zu mehreren hundert Einzelzellen bestehen können. Das Brennstoffzellenmodul kann vorzugsweise im selben Temperaturbereich betrieben werden wie das Batteriemodul. Zur Temperierung des Brennstoffzellenmoduls sowie des Batteriemoduls können Temperierkreisläufe vorgesehen sein. Dabei kann ein erster Temperierkreislauf für das Batteriemodul vorgesehen und ein zweiter Temperierkreislauf für das Brennstoffzellenmodul vorgesehen sein.

Erfindungswesentlich kann sowohl das Batteriemodul als auch das

Brennstoffzellenmodul, zu einem einzigen gemeinsamen Temperierkreislauf verbundenen Temperierkreisläufen, temperiert werden. Mehrere separate Temperierkreisläufe bzw. Temperiermittel sind damit überflüssig. Bei dem Temperierkreislauf kann es sich insbesondere um mindestens einen

Kühlkreislauf handeln, der einen Temperaturbereich von insbesondere 50 bis 80°C im Energiesystem konstant hält. Die Temperierung erfolgt dabei insbesondere gegen die Außentemperatur. Ferner ist ein Verbund mit einer Klimaanlage, insbesondere der Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs, ebenfalls denkbar. Der erste Temperierkreislauf des Batteriemoduls und der zweite Temperierkreislauf für das Brennstoffzellenmodul können miteinander verbunden sein, insbesondere ineinander integriert sein. Die Verbindung bzw. die Integration kann vorzugsweise energietechnisch erfolgen, wobei ein Austausch von Energie zwischen dem ersten Temperierkreislauf und dem zweiten Temperierkreislauf ermöglicht wird. Vorteilhafterweise kann damit ein separates Temperiersystem, insbesondere ein Kühlsystem eingespart werden und ein gemeinsamer

Temperierkreislauf kann sowohl für das Brennstoffzellenmodul als auch für das Batteriemodul ausreichend sein. Ein Temperierkreislauf mit einem

Klimakompressor wird im Gegensatz zu konventionellen Li-Ionen- Batteriemodulen nicht benötigt. Vorteilhafterweise wird es durch ein derartiges Energiesystem ermöglicht die Temperierung in dem Energiesystem auf einfache und kostengünstige Weise zu gewährleisten.

Ferner ist es vorteilhaft, dass die Temperierkreisläufe des Energiesystems thermisch miteinander verbunden sind. Insbesondere kann diese Verbindung durch einen Wärmetauscher erfolgen. Ein Wärmetauscher ist eine Vorrichtung, die thermische Energie übertragen kann. Die Temperaturübertragung kann dabei direkt oder indirekt erfolgen. Ein Wärmetauscher kann die Temperatur bevorzugt dadurch austauschen, dass Fluide aneinander vorbei geleitet werden und beim Passieren sich die verschiedenen Temperaturen angleichen können. Die thermische Verbindung kann dazu führen, dass in dem ersten und in dem zweiten Temperierkreislauf jeweils die gleiche Temperatur vorherrscht. Die bevorzugte Temperatur ist dabei insbesondere zwischen 50°C und 80°C.

Ferner ist es ebenfalls denkbar, dass die Temperierkreisläufe fluidtechnisch miteinander verbunden sind. Insbesondere kann dies der Fall sein, wenn die

Temperierkreisläufe durchlässig für spezifische Fluide sind. Bei den Fluiden kann es sich dabei vorteilhafterweise um gasförmige oder flüssige Fluide handeln, insbesondere um Luft, Wasser, Öl und/oder Glykol sowie ein Gemisch daraus. Die Fluide des ersten Temperierkreislaufs können dabei ebenfalls den zweiten Temperierkreislauf und umgekehrt durchfließen. Durch eine fluidtechnische

Verbindung kann insbesondere ein effizientes Angleichen der Temperatur im gesamten gemeinsamen Temperierkreislauf erreicht werden. Dabei kann es vorgesehen sein, dass die Fluide über Leitungen zu den verschiedenen

Komponenten (wie bspw. Batteriemodul, Pumpe, Ventile, Wärmetauscher, Brennstoffzellenmodul) der Temperierkreisläufe geführt werden. Dabei ist es von

Vorteil, wenn die Leitungen aus Kunststoff oder Kunststoffverbänden oder anderen Materialien hergestellt sind, so dass diese ein geringes Gewicht aufweisen und gleichzeitig sehr strapazierfähig ausgestaltet sind. Es ist ebenfalls denkbar, dass die Temperierkreisläufe zumindest eine Pumpe und/oder ein Ventil und/oder einen Wärmetauscher umfassen. Bei der Pumpe kann es sich vorteilhafterweise um eine Fluidpumpe handeln, welche Fluide, insbesondere Fluide zum Temperieren, durch die Temperierkreisläufe bzw. durch den gemeinsamen Temperierkreislauf pumpen kann. Die Ventile können zum Blockieren oder zum Ein- und/oder Auslassen von Fluiden ausgestaltet sein.

Dabei kann es sich vorteilhafterweise um regelbare Drei- und/oder

Vierwegeventile handeln, die den Fluss des Fluids in mehreren Teilen der Kreisläufe sowie in einem eventuellen Bypass des Energiesystems ermöglichen. Die Ventile können dabei vorzugsweise zwischen einem möglichen

Wärmetauscher und dem Brennstoffzellenmodul sowie zwischen dem

Brennstoffzellenmodul und dem Batteriemodul angeordnet sein. Die Pumpe kann ferner insbesondere zwischen dem Batteriemodul und dem

Brennstoffzellenmodul angeordnet sein. Dabei kann es sich vorteilhafterweise auch um mehrere verschiedene Pumpen handeln. Der Wärmetauscher ist vorzugsweise derart angeordnet, dass er mit der Umgebungsluft gekühlt werden kann. Insbesondere in einem Fahrzeug kann der Luftkühler bei ausreichender Geschwindigkeit von selbst und/oder zusätzlich mit einem Lüfter ausgestaltet sein, welcher Umgebungsluft zum Kühlen in diesen hineinleitet. Der

Wärmetauscher kann dabei das Energiesystem auf eine Temperatur von insbesondere 50 bis 80°C temperieren. Der Wärmetauscher kann dabei ferner insbesondere in räumlicher Nähe zum Brennstoffzellenmodul angeordnet sein. Ferner ist es von Vorteil, wenn die Ventile und/oder die Pumpe aus Kunststoff oder Kunststoffverbänden oder anderen Materialien hergestellt sind, so dass diese ein geringes Gewicht aufweisen und gleichzeitig sehr strapazierfähig ausgestaltet sind.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass die Temperierkreisläufe ein Fluid aufweisen, wobei dieses Fluid insbesondere ein Kältefluid ist. Das Fluid kann dabei vorteilhafterweise zur Aufrechterhaltung der Temperatur des

Batteriemoduls und/oder des Brennstoffzellenmoduls beitragen. Es ist dabei sinnvoll, dass das Fluid mindestens einen der folgenden Stoffe aufweist: Luft, Wasser, Glykol, Wasser/Glykolzusammensetzung, Öl. Ein Temperierfluid ist dabei ein Medium, welches insbesondere in einem Heiz- und/oder einem

Kühlkreislauf ein bestimmtes Fluid von einem Ort zu einem anderen Ort transportiert. Insbesondere weisen die beiden Orte dabei ein Temperaturgefälle auf. Bei Temperierfluiden kann es sich sowohl um Heizfluide als auch um

Kühlfluide handeln. Vorliegend werden insbesondere Kühlfluide eingesetzt. Ein Temperierfluid weist dabei insbesondere eine spezifische Wärmekapazität und einen großen Wärmeübertragungskoeffizienten auf sowie eine hohe

Wärmeleitfähigkeit. Ein niedriger Gefrierpunkt bei insbesondere < 30°C und ein ausreichend hoher Siedepunkt bei insbesondere > als 130°C kann dabei sinnvoll sein. Ferner kann ebenfalls eine geringe Viskosität des Temperierfluids von Vorteil sein, um besonders leicht transportiert zu werden. Ebenfalls ist es denkbar, dass das Temperaturfluid weder brennbar noch explosiv oder giftig ist, um die Sicherheit des gesamten Energiesystems zu gewährleisten. Luft als

Temperiersystem kann zur Kühlung oder zur Erwärmung eingesetzt werden. Weiterhin hat Luft den Vorteil, dass diese umweltschonend eingesetzt werden kann. Wasser ist ferner aufgrund seiner hohen spezifischen Wärmekapazität (ca. 4,2 kJ pro kg) und seiner hohen spezifischen Verdampfungsenthalpie (ca. 2000 kJ pro kg) und seiner Schmelztemperatur von ca. 330 kJ pro kg, ein guter Wärme- bzw. Kälteträger. Wasser stellt dabei insbesondere als Kühlfluid ein Kühlmittel dar. Wasser kann nicht nur im flüssigen, sondern auch im gas- bzw. dampfförmigen Zustand als Wärmeträger und im festen Zustand als Kälteträger eingesetzt werden. Neben Wasser können auch weitere

Wasserzusammensetzungen eingesetzt werden, insbesondere Wasser/Glykol-

Zusammensetzungen haben den Vorteil, dass diese kaum korrosiv sind. Ferner können diese insbesondere als Gefrierschutz eingesetzt werden, da der

Gefrierpunkt bei sehr niedrigen Temperaturen liegt. Öle, insbesondere

Thermalöle, können zur Ölkühlung oder Ölbeheizung eingesetzt werden.

Insbesondere werden Materialöle, Synthetiköle und/oder biologische Öle verwendet. Besonders Mineralöle können dabei zur Temperaturübertragung eingesetzt werden. Die Ventile können dabei insbesondere von Vorteil sein, da sie die Fluide aus der Vorrichtung entlassen können bzw. durch diese in die Vorrichtung hineinleitbar sind oder durch diese austauschbar sind. Daher ist die Anordnung von Ventilen insbesondere in oder um den Pumpbereich von Vorteil, kann jedoch je nach Verbauung der Vorrichtung gemäß einer optimalen

Zugänglichkeit variiert werden.

Ferner kann ein Kontrollgerät vorgesehen sein, welches mit den

Temperierkreisläufen in Verbindung steht. Diese Verbindung besteht

insbesondere mit dem Batteriemodul und/oder mit dem Brennstoffzellenmodul. Die Verbindung kann vorteilhafterweise über eine Signalverbindung zum

Datenaustausch und/oder zur Kontrolle erfolgen. Das Kontrollgerät kann dabei die verschiedenen Parameter überwachen. Vorteilhafterweise kann das

Kontrollgerät die Temperatur des Batteriemoduls bzw. des Brennstoffzellenmoduls überwachen. Darüber hinaus kann ebenfalls eine Überwachung des Fluidflusses von Vorteil sein. Das Kontrollgerät kann dabei ferner den Fluidfluss steuern, insbesondere durch eine Regelung der Pumpe und/oder des Ventils und/oder des Wärmetauschers. Für die Pumpe kann insbesondere die Dauer der Pumpleistung sowie die Intensität oder der Druck der Pumpleistung eingestellt werden. Die Ventile, wobei es sich vorteilhafterweise um Drei- bzw. Vierwegeventile handelt, können derart gesteuert werden, dass die Durchflussmenge des Fluids durch die Leitung zwischen den verschiedenen Modulen variierbar ist. Ferner kann ebenfalls der Wärmetauscher kontrolliert werden, wobei eine Intensität der Luftkühlung gesteuert werden kann und damit eine Verringerung bzw. Erhöhung der Temperatur einhergehen kann. Über das Kontrollgerät kann somit festgelegt werden, ob die Vorrichtung erwärmt oder gekühlt werden soll. Eine Steuerung der einzelnen Komponenten kann dabei insbesondere zentral erfolgen. Ferner können in dem Kontrollgerät Referenzwerte gespeichert werden, so dass das Kontrollgerät ermitteln kann, ob bspw. die Temperatur des

Batteriemoduls und/oder des Brennstoffzellenmoduls sich in einem vordefinierten Normbereich befindet.

Ferner ist es möglich, dass Sensoren, insbesondere zur Ermittlung der

Temperatur, vorgesehen sind. Die Sensoren können dabei insbesondere mit dem Kontrollgerät in Signalverbindung stehen. Das Kontrollgerät kann die Parameter wie Temperaturdruck, Fließgeschwindigkeit etc. insbesondere über Sensoren detektieren. Die Sensoren können dabei vorteilhafterweise in dem Batteriemodul und/oder auch im Brennstoffzellenmodul sowie im Wärmetauscher in den verschiedenen Ventilen und in der Pumpe eingebaut sein. Darüber hinaus können ebenfalls Sensoren in den Leitungen zwischen den verschiedenen Elementen integriert sein, um zu einer noch genaueren Überwachung des Energiesystems zu gelangen.

Weiterhin ist es denkbar, dass zumindest eine der Temperierkreisläufe einen Bypass aufweist, insbesondere dass durch den Bypass das

Brennstoffzellenmodul vom Temperierkreislauf trennbar ist. Ein Bypass kann dabei insbesondere vorgesehen sein, um zwischen Wärmetauscher und

Batteriemodul das Brennstoffzellenmodul zu umgehen. Ebenfalls kann ein Bypass vom Batteriemodul zum Wärmetauscher das Brennstoffzellenmodul umgehen. Ferner ist es ebenfalls denkbar, dass in der Leitung vom

Batteriemodul zum Wärmetauscher nicht nur lediglich ein Bypass am

Brennstoffzellenmodul vorbeiführen kann, sondern die gesamte Leitung am Brennstoffzellenmodul vorbeigeleitet wird. Durch einen Bypass ist es nur möglich, dass das Brennstoffzellenmodul aus dem Kreislauf quasi entkoppelt wird und dadurch der Kreislauf aus Pumpen, Ventilen und Wärmetauschern lediglich mit dem Batteriemodul integriert sein kann. Ein Temperaturtausch lediglich mit dem Batteriemodul ohne das Brennstoffzellenmodul wird dadurch ermöglicht. Ebenfalls ist ein Bypass zur Umgehung des Batteriemoduls denkbar. Ferner ist es möglich, dass das Batteriemodul bei einer Temperatur von 20 bis 120°C, bevorzugt bei einer Temperatur von 35 bis 100°C und besonders bevorzugt bei einer Temperatur von 50 bis 80°C betreibbar ist. Alternativ oder zusätzlich ist es ebenfalls möglich, dass das Brennstoffzellenmodul bei einer Temperatur von 20 bis 120°C bevorzugt bei einer Temperatur von 35 bis 100°C und besonders bevorzugt bei einer Temperatur von 50 bis 80°C betreibbar ist. Bei diesem Temperaturbereich kann vorzugsweise von einer Mitteltemperatur ausgegangen werden. Dabei kann es sich vorteilhafterweise um

Mitteltemperatur-Batteriemodule sowie Mitteltemperatur-Brennstoffzellenmodule handeln. Diese können im selben Temperaturbereich, insbesondere bei 50 bis 80°C betrieben werden. Da beide Module sich in demselben Temperaturbereich befinden, gibt es keine Notwendigkeit für ein eigenes System zur Temperierung beider Module. Beide Module können mit demselben System zur Temperierung, insbesondere demselben Temperierkreislauf temperiert werden. Dadurch kann erreicht werden, dass derartige Brennstoffzellenmodule kaltstartfähig sind und somit auch bei Temperaturen von -25°C oder darunter starten können. Kühlt bspw. das Batteriemodul nach längerem Stillstand des Batteriemoduls auf eine Temperatur ab, die unterhalb Ihres Betriebstemperaturbereichs liegt, so kann im erfindungsgemäßen System der Kaltstart durch ein Brennstoffzellenmodul vorgenommen werden und mit dem Modul im gemeinsamen Temperierkreislauf das Batteriemodul auf Betriebstemperatur gebracht werden. Ebenfalls ist es denkbar, dass auch das Batteriemodul in der Lage ist das Brennstoffzellenmodul auf den gewünschten Betriebstemperaturbereich zu bringen. Die Temperierung kann dabei wechselseitig erfolgen.

Ein weiterer Kern der Erfindung ist ein Fahrzeug mit einem Energiesystem mit mindestens einem Batteriemodul und mindestens einem Brennstoffzellenmodul. Ferner ist ein erster Temperierkreislauf für das Batteriemodul und ein zweiter Temperierkreislauf für das Brennstoffzellenmodul umfasst. Es ist insbesondere erfindungswesentlich, dass die Temperierkreisläufe zumindest energietechnisch miteinander zu einem Temperierkreislauf verbunden sein können. Vorteilhafterweise wird es durch ein derartiges Fahrzeug mit einem Energiesystem ermöglicht die Temperierung in dem Energiesystem auf einfache und kostengünstige Weise zu gewährleisten. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den

Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten

Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Energiesystem beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Fahrzeug mit einem Energiesystems und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen

Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann. Erfindungsgemäß können die Merkmale der Beschreibung und der Ansprüche des erfindungsgemäßen Systems sowie des erfindungsgemäßen Fahrzeug sowohl einzeln für sich als auch in verschiedenen Kombinationen

erfindungswesentlich sein. Die vorliegende Erfindung ist ebenfalls auf ein

Fahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Energiesystem gerichtet. Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem

Energiesystem,

Figur 2a eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des

Energiesystems aus Figur 1 und Figur 2b eine schematischer Darstellung einer Ausführungsform des

Energiesystems aus Figur 1.

In den Figuren werden für die gleichen technischen Merkmale auch für die unterschiedlichen Ausführungsbeispiele identische Bezugszeichen verwendet.

In Figur 1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 1 mit einem erfindungsgemäßen Energiesystem 10 dargestellt. Das Energiesystem 10 kann selbstverständlich nicht nur bei Fahrzeugen, sondern auch im Zusammenhang mit der Temperierung von jeglichen anderen Batteriemodulen 2 und/oder Brennstoffzellenmodulen 3 eingesetzt werden. Das Energiesystem 10 kann dabei zur Temperierung von zumindest einem Batteriemodul 2 oder einem

Brennstoffzellenmodul 3 dienen.

Figur 2a zeigt das erfindungsgemäße Energiesystem 10. Dabei verläuft eine erste Leitung 9.1 vom Batteriemodul 2 zur Pumpe 5, wobei die Pumpe 5 das

Temperierfluid durch die Leitungen 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.4a, 9.5, 9.6 leitet. In der Pumpe 5 können verschiedene Parameter wie bspw. Druck,

Fließgeschwindigkeit und Menge des Fluids reguliert werden. Die Leitungen 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.4a, 9.5, 9.6 verlaufen daraufhin weiter zum

Brennstoffzellenmodul 3 und von dort aus zum Wärmetauscher 4. Ferner ist es denkbar, dass die Leitungen 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.4a, 9.5, 9.6 nicht über das Brennstoffzellenmodul 3, sondern direkt vom Batteriemoduls 2 zum

Wärmetauscher 4 geführt werden können. Der Wärmetauscher 4 kann das Temperierfluid kühlen, insbesondere durch die Umgebungsluft. Zusätzlich kann im Wärmetauscher 4 ein Lüfter eingebaut sein, der weitere Umgebungsluft in den

Wärmetauscher 4 leitet und dadurch das Fluid effizienter kühlt. Im

Wärmetauscher 4 kann ferner ein Wärmetauscher angeordnet sein, um das Fluid zu temperieren. Vom Wärmetauscher 4 kann das Fluid weiter über eine

Leitung 9.4 über ein Ventil 6 zum Brennstoffzellenmodul 3 geleitet werden. Das Ventil 6 kann dabei den Fluidfluss manipulieren. Oftmals kann es sich dabei um

Drei- bzw. Vierwegeventile handeln. Das Ventil 6 kann den Durchstrom des Fluids dabei verringern, vergrößern oder unterbinden. Ferner ist über eine Leitung 9.4a ein Bypass des Brennstoffzellenmoduls möglich, wobei die

Leitung 9.4a in die Leitung 9.5 übergehen kann, welche zurück zum

Batteriemodul 2 führt. Das Fluid wird in der Leitung 9.5 weiterhin durch zwei

Ventile 7, 8 geleitet, wobei diese Ventile 7, 8 ebenfalls den Fluidstrom

manipulieren können. Das erfindungsgemäße Energiesystem 10 umfasst dabei zumindest die Komponenten Wärmetauscher 4, Ventil 6, 7, 8,

Brennstoffzellenmodul 3, Batteriemodul 2, Pumpe 5, Leitungen 9. Dabei ist es möglich, dass die jeweiligen Komponenten mehrfach vorgesehen sein können.

Bei dem Fluid handelt es sich insbesondere um ein Temperierfluid, das insbesondere zumindest eine der Substanzen Luft, Wasser, Wasser/Glykol oder Öl aufweisen kann. Ferner ist es von Vorteil, wenn die Ventile 6, 7, 8, die Pumpe 5 und die Leitungen 9 aus Kunststoff oder Kunststoffverbänden oder anderen Materialien hergestellt sind, so dass diese ein geringes Gewicht aufweisen und sehr strapazierfähig ausgestaltet sein können. Ferner kann das Energiesystem 10 ein Kontrollgerät 20 aufweisen, das über je mindestens eine Signalverbindung 21 mit mindestens einem der folgenden, dem

Wärmetauscher 4, dem Ventil 6, dem Brennstoffzellenmodul 3, dem Ventil 7, dem Ventil 8, der Pumpe 5 oder dem Batteriemodul 2 verbunden ist. Über

Sensoren 22 kann die Temperatur des Batteriemoduls 2, insbesondere an mehreren Stellen innerhalb des Batteriemoduls 2, gemessen und überwacht werden. Des Weiteren kann es vorgesehen sein, dass ebenfalls Sensoren 23 die Temperatur in dem Brennstoffzellenmodul 3, insbesondere an mehreren Orten des Brennstoffzellenmoduls 3, messen können. Ferner können ebenfalls

Sensoren 24 im Wärmetauscher 4, Sensoren 26 im Ventil 6, Sensoren 27 im Ventil 7, Sensoren 28 im Ventil 8 oder Sensoren 25 in der Pumpe 5 vorhanden sein sowie verschiedene Sensoren 29 in den Leitungen 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.4a, 9.5, 9.6 des Energiesystems 10. Bei einem Unterschreiten bzw. Überschreiten der optimalen Temperatur, insbesondere im Bereich von 50 bis 80°C, kann ein

Alarm ausgelöst werden. Ferner kann das Kontrollgerät die weiteren

Komponenten, insbesondere Wärmetauscher 4 sowie Ventile 6, 7, 8 oder die Pumpe 5 ansteuern und darüber eine Temperaturanpassung einleiten, bspw. kann die Intensität des Wärmetauschers 4 hier heraufgesetzt werden. Eine optimale Betriebstemperatur kann somit konstant aufrechterhalten werden.

Ebenfalls ist es möglich, dass der Sensor den Fluidfluss regelt indem die Ventile 6, 7, 8 und/oder die Pumpe 5 reguliert werden.

Figur 2b zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel des Energiesystems 10 aus Figur 2a. In dem Ausführungsbeispiel in Figur 2b sind zwei Pumpen 5a, 5b gezeigt, wobei die eine Pumpe 5a in der Leitung 9.1 angeordnet sein kann und eine weitere Pumpe 5b in einer Leitung zwischen den Leitungen 9.1 und 9.6 angeordnet sein kann. Durch mehrere Pumpen 5a, 5b kann eine präzisere Steuerung des Fluidflusses hervorgerufen werden. Ferner kann der Fluidfluss an mehreren Stellen beeinflusst werden, so dass eine optimale Temperierung des

Batteriemoduls sowie des Brennstoffzellenmoduls gewährleistet werden kann. Der erste Temperierkreislauf umfasst erfindungsgemäß das Batteriemodul 2 sowie die Leitung 9.1, die Pumpen 5a, 5b sowie die Leitung 9.2, 9.3, den

Wärmetauscher 4, die weiteren Leitungen 9.4, 94a sowie die Leitung 9.4a, die Ventile 6, 7, 8 sowie die Leitung 9.5, 9.6. Der zweite Temperierkreislauf hingegen umfasst die Komponenten Brennstoffzellenmodul 3 sowie die Leitung 9.3, den Wärmetauscher 4, die Leitung 9.4, das Ventil 6. Vorteilhafterweise kann zumindest eine Pumpe 5a, 5b im zweiten Temperierkreislauf angeordnet sein. Der gemeinsame Temperierkreislauf hingegen kann sämtliche Komponenten des ersten und zweiten Temperierkreislaufs umfassen.