2023-545923 車両熱管理システム及び電気自動車

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-11-01

(54)【発明の名称】車両熱管理システム及び電気自動車

(51)【国際特許分類】

   B60L 58/24 20190101AFI20231025BHJP

   H01M 10/613 20140101ALI20231025BHJP

   H01M 10/625 20140101ALI20231025BHJP

   H01M 10/6556 20140101ALI20231025BHJP

   H01M 10/6563 20140101ALI20231025BHJP

   B60K 11/04 20060101ALI20231025BHJP

   B60H 1/22 20060101ALI20231025BHJP

【ＦＩ】

B60L58/24

H01M10/613

H01M10/625

H01M10/6556

H01M10/6563

B60K11/04 G

B60H1/22 671

B60H1/22 651A

B60H1/22 611C

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023518323

(86)(22)【出願日】2021-09-18

(85)【翻訳文提出日】2023-03-24

(86)【国際出願番号】 CN2021119447

(87)【国際公開番号】W WO2022057936

(87)【国際公開日】2022-03-24

(31)【優先権主張番号】202022094143.7

(32)【優先日】2020-09-21

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】510177809

【氏名又は名称】ビーワイディー カンパニー リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100104329

【弁理士】

【氏名又は名称】原田 卓治

(74)【代理人】

【識別番号】100175019

【弁理士】

【氏名又は名称】白井 健朗

(74)【代理人】

【識別番号】100195648

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 悠太

(72)【発明者】

【氏名】リエン、イーボー

(72)【発明者】

【氏名】ヂョン、イリン

(72)【発明者】

【氏名】リン、フーピン

(72)【発明者】

【氏名】ウー、チュンフェン

(72)【発明者】

【氏名】リン、ファンファン

【テーマコード（参考）】

3D038

3L211

5H031

5H125

【Ｆターム（参考）】

3D038AB01

3D038AC22

3L211AA11

3L211BA51

3L211DA95

3L211DA96

5H031KK08

5H125AA01

5H125AC12

5H125BC19

5H125CD06

5H125CD09

5H125FF24

5H125FF27

(57)【要約】

車両熱管理システム及び電気自動車であって、車両熱管理システムは第１の熱管理システム（１０）及び高圧システムに用いる第２の熱管理システム（２０）を備え、第２の熱管理システム（２０）は放熱器（２５）、熱交換器（２１）及び廃熱利用分岐（２７）を備え、廃熱利用分岐（２７）に相互連通されたポンプ（２３）及び高圧システムを流れる高圧システム冷却分岐（２２）が設置され、熱交換器（２１）のクーラント液出口が廃熱利用分岐（２７）の入口に連通され、廃熱利用分岐（２７）の出口は選択可能に熱交換器（２１）のクーラント液入口に直接連通されるか、又は放熱器（２５）を介して熱交換器（２１）のクーラント液入口に連通され、第１の熱管理システム（１０）はコンプレッサ（１１）及び直接冷却装置が設置された電池パック（１２）を備え、コンプレッサ（１１）の出口が電池パック（１２）の直接冷却装置の第１の口（１２１）に連通され、電池パック（１２）の直接冷却装置の第２の口（１２２）が第１のスロットル分岐（９１）を介して熱交換器（２１）の冷媒入口に連通され、熱交換器（２１）の冷媒出口がコンプレッサ（１１）の入口に連通される。該システムは電池パックを冷却や加熱する配管配置を簡素化させる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両熱管理システムであって、第１の熱管理システム（１０）及び高圧システムに用いる第２の熱管理システム（２０）を備え、前記第２の熱管理システム（２０）は放熱器（２５）、熱交換器（２１）及び廃熱利用分岐（２７）を備え、前記廃熱利用分岐（２７）に相互連通されたポンプ（２３）及び高圧システムを流れる高圧システム冷却分岐（２２）が設置され、前記熱交換器（２１）のクーラント液出口が前記廃熱利用分岐（２７）の入口に連通され、前記廃熱利用分岐（２７）の出口は選択可能に前記熱交換器（２１）のクーラント液入口に直接連通されるか、又は前記放熱器（２５）を介して前記熱交換器（２１）のクーラント液入口に連通され、
前記第１の熱管理システム（１０）はコンプレッサ（１１）及び直接冷却装置が設置された電池パック（１２）を備え、前記コンプレッサ（１１）の出口が前記電池パック（１２）の直接冷却装置の第１の口（１２１）に連通され、前記電池パック（１２）の直接冷却装置の第２の口（１２２）は第１のスロットル分岐（９１）を介して前記熱交換器（２１）の冷媒入口に連通され、前記熱交換器（２１）の冷媒出口が前記コンプレッサ（１１）の入口に連通される、ことを特徴とする車両熱管理システム。

【請求項2】

前記第１の熱管理システムは、双方向膨張アセンブリを更に備え、前記コンプレッサ（１１）の出口は選択可能に前記熱交換器（２１）の冷媒の入口及び前記電池パック（１２）の直接冷却装置の第１の口（１２１）の少なくとも１つに連通され、
前記コンプレッサ（１１）の出口は、第１の分岐（８０）を介して前記熱交換器（２１）の冷媒入口に連通されるとともに、第１の流通分岐（８１）を介して前記電池パック（１２）の直接冷却装置の第１の口（１２１）に連通され、前記電池パック（１２）の直接冷却装置の第１の口（１２１）はさらに第３の流通分岐（８３）を介して前記コンプレッサ（１１）の入口に連通され、前記電池パックの直接冷却装置の第２の口（１２２）が前記双方向膨張アセンブリによって前記熱交換器（２１）の冷媒の入口に一方向に連通され、前記熱交換器（２１）の冷媒出口は双方向膨張アセンブリによって前記電池パックの直接冷却装置の第２の口（１２２）に一方向に連通される、ことを特徴とする請求項１に記載の車両熱管理システム。

【請求項3】

前記双方向膨張アセンブリは双方向膨張弁（６６）、第１の逆止弁（６１）及び第２の逆止弁（６２）を含み、前記双方向膨張弁（６６）は前記直接冷却装置の第２の口（１２２）に連通され、前記第１の逆止弁（６１）が前記双方向膨張弁（６６）に連通して前記直接冷却装置の第２の口（１２２）から前記熱交換器（２１）の冷媒入口への第１の一方向スロットル分岐を形成し、前記第２の逆止弁（６２）が前記双方向膨張弁（６６）に連通して前記熱交換器の冷媒出口から前記直接冷却装置の第２の口（１２２）への第２の一方向スロットル分岐を形成する、ことを特徴とする請求項２に記載の車両熱管理システム。

【請求項4】

前記双方向膨張アセンブリ（５０）は、第４の逆止弁（５１）、第５の逆止弁（５２）、第６の逆止弁（５３）、第７の逆止弁（５５）及び一方向膨張弁（５４）を備え、前記第４の逆止弁（５１）が前記第６の逆止弁（５３）に連通して前記直接冷却装置の第２の口（１２２）から前記熱交換器（２１）の冷媒入口への第１の通路を形成し、前記第５の逆止弁（５２）が前記第７の逆止弁（５５）に連通して前記熱交換器（２１）の冷媒出口から前記直接冷却装置の第２の口（１２２）への第２の通路を形成し、前記第４の逆止弁（５１）の出口部と前記第５の逆止弁（５２）の出口部はいずれも前記一方向膨張弁（５４）の入口に連通され、前記第６の逆止弁（５３）の入口部と前記第７の逆止弁（５５）の入口部はいずれも前記一方向膨張弁（５４）の出口に連通されることにより、第１の通路は第１の一方向スロットル分岐として形成され、第２の通路は第２の一方向スロットル分岐として形成される、ことを特徴とする請求項２に記載の車両熱管理システム。

【請求項5】

前記第１の熱管理システム（１０）は、車内凝縮器（１３）を更に備え、前記車内凝縮器（１３）が前記第１の分岐（８０）に設置され、前記車内凝縮器（１３）の入口が前記コンプレッサ（１１）の出口に連通され、前記車内凝縮器（１３）の出口と前記熱交換器（２１）の冷媒入口との間に第２のスロットル分岐（９２）が設置される、ことを特徴とする請求項２に記載の車両熱管理システム。

【請求項6】

前記第１の熱管理システム（１０）は、膨張開閉弁（６５）を更に備え、前記膨張開閉弁（６５）の内部に通流流路及びスロットリング流路を有し、前記膨張開閉弁（６５）は開閉弁として使用されるとき、その内部の前記通流流路が導通され、前記膨張開閉弁（６５）が膨張弁として使用されるとき、その内部の前記スロットリング流路が導通され、
前記膨張開閉弁（６５）が前記第１の分岐（８０）に設置され、前記膨張開閉弁（６５）の入口が前記車内凝縮器（１３）の出口に連通され、前記膨張開閉弁（６５）の出口が前記熱交換器（２１）の冷媒入口に連通され、前記第２のスロットル分岐（９２）は膨張開閉弁（６５）のスロットリング通路を備える、ことを特徴とする請求項５に記載の車両熱管理システム。

【請求項7】

前記第１の熱管理システム（１０）は、車内蒸発器（１７）を更に備え、前記熱交換器（２１）の冷媒出口は第３のスロットル分岐（９３）を介して前記車内蒸発器（１７）の入口に連通され、前記車内蒸発器（１７）の出口は第３の一方向分岐（６３１）を介して前記コンプレッサ（１１）の入口に連通され、前記第３の一方向分岐（６３１）に第３の逆止弁（６３）が設置される、ことを特徴とする請求項１に記載の車両熱管理システム。

【請求項8】

前記熱交換器（２１）の冷媒出口は第２の流通分岐（８２）を介して前記コンプレッサ（１１）の入口に連通され、前記第２の流通分岐（８２）に第２の開閉弁（７２）が設置され、前記第３のスロットル分岐（９３）に電子膨張弁（６７）が設置される、ことを特徴とする請求項７に記載の車両熱管理システム。

【請求項9】

前記電池パック（１２）は電池モジュール及び直接冷却装置を備え、前記直接冷却装置は冷媒をガイドするための複数の冷却配管を備え、複数の前記冷却配管は前記電池モジュールの表面に敷設される、ことを特徴とする請求項１に記載の車両熱管理システム。

【請求項10】

前記第１の熱管理システム（１０）は、加熱器（１５）を更に備え、前記加熱器（１５）は、前記車内凝縮器（１３）を通過する、車内を暖房するための空気を加熱するように構成される、ことを特徴とする請求項５に記載の車両熱管理システム。

【請求項11】

前記第２の熱管理システム（２０）は、ファン（２６）を更に備え、前記ファン（２６）は前記放熱器（２５）と対向して設置され、前記放熱器（２５）の放熱を促進する、ことを特徴とする請求項１に記載の車両熱管理システム。

【請求項12】

電気自動車であって、請求項１－１１のいずれか一項に記載の車両熱管理システム（１００）を備える、ことを特徴とする電気自動車。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電気自動車のエアコン分野に関し、具体的には車両熱管理システム及び電気自動車に関する。

【背景技術】

【0002】

車両、特に電動車両やハイブリッド車両では、電動車両やハイブリッド車両の走行距離、耐用年数、利用可能な電力を確保するために、常に適切な温度で動作するように車両のパワーバッテリを温度管理する必要がある。関連技術において、電池パックを加熱するための電池熱交換回路が設けられており、該電池熱交換回路には、クーラント液を加熱するためのＰＴＣと、クーラント液の循環を促進するためのポンプと、電池パックに設けられて電池パックと熱交換するための熱交換器とが設けられている。回路内のＰＴＣによって回路内のクーラント液を加熱して電池を加熱し、電池パックの熱交換器内のクーラント液とエアコンシステム内のクーラント液との熱交換によって電池を冷却し、電池を冷却する場合には回路内のＰＴＣをシャットダウンする。このような余分に設計された電池熱交換回路を通じて電池パックを熱管理するシステムは、配管の配置が複雑で、部品が多く、コストが高い。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

本開示は、電池パックを冷却や加熱するための配管配置を簡素化し、コストを低減することができる車両熱管理システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0004】

上記目的を達成するために、本開示は車両熱管理システムを提供し、該車両熱管理システムは第１の熱管理システム及び高圧システムに用いる第２の熱管理システムを備え、前記第２の熱管理システムは放熱器、熱交換器及び廃熱利用分岐を備え、前記廃熱利用分岐に相互連通されたポンプ及び高圧システムを流れる高圧システム冷却分岐が設置され、前記熱交換器のクーラント液出口が前記廃熱利用分岐の入口に連通され、前記廃熱利用分岐の出口は選択可能に前記熱交換器のクーラント液入口に直接連通されるか、又は前記放熱器を介して前記熱交換器のクーラント液入口に連通され、
前記第１の熱管理システムは、コンプレッサ、及び直接冷却装置が設置された電池パックを備え、前記コンプレッサの出口が前記電池パックの直接冷却装置の第１の口に連通され、前記電池パックの直接冷却装置の第２の口が第１のスロットル分岐を介して前記熱交換器の冷媒入口に連通され、前記熱交換器の冷媒出口が前記コンプレッサの入口に連通される。

【0005】

上記技術的手段は、以下の技術的効果を少なくとも達成することができる。
電池パックに直接冷却装置が設置されるので、直接冷却装置によって冷媒と電池パックとの間の熱交換を完成することにより、電池パックに追加の熱交換器及び追加の熱交換器に連通された、電池パックを冷却するための配管を配置する必要がなく、電池パックを加熱や冷却する配管配置を簡素化し、コストを低減させる。直接に冷媒で電池パックを熱交換し、熱交換の効率が高くて、外部環境の影響を受けず、高温環境でも低温環境でも、電池パックは適切な温度範囲内で動作することができ、電池パックの充放電効率を向上させ、航続距離を長くし、電池パックの耐用年数を長くし、電池パックの安全性を確保する。

【0006】

本開示の他の様態によれば、上記の任意の一項に記載の車両熱管理システムを備える電気自動車を提供する。

【0007】

本開示の他の特徴及び利点を下記の発明を実施するための形態で詳しく説明する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

図面は本開示のさらなる理解を提供するためのものであり、明細書の一部を構成するものであり、以下の発明を実施するための形態とともに本開示を説明するために使用されるが、本開示の制限を構成するものではない。

【0009】

【図1】本開示の１つの実施形態の車両熱管理システムの循環回路の概略図であり、ここで、破線の矢印で廃熱利用分岐を示す。

【図2】本開示の他の実施形態の第２の熱管理システムの循環回路の概略図であり、ここで、破線の矢印で廃熱利用分岐を示す。

【図3】本開示の他の実施形態の車両熱管理システムの循環回路の概略図である。

【図4a】電池パック加熱－高圧システム廃熱利用モードでの車両熱管理システムの循環回路の概略図である。

【図4b】本開示の１つの実施形態の電池パック加熱－高圧システム廃熱＋外部環境エネルギーモードでの車両熱管理システムの循環回路の概略図である。

【図5a】本開示の１つの実施形態の電池パック加熱、車室暖房－高圧システム廃熱利用モードでの車両熱管理システムの循環回路の概略図である。

【図5b】本開示の１つの実施形態の電池パック加熱、車室暖房－高圧システム廃熱＋外部環境エネルギーモードでの車両熱管理システムの循環回路の概略図である。

【図6】本開示の１つの実施形態の電池パック冷却モードでの車両熱管理システムの循環回路の概略図である。

【図7】本開示の１つの実施形態の車室冷却モードでの車両熱管理システムの循環回路の概略図である。

【図8】本開示の１つの実施形態の電池パック冷却、車室冷却モードでの車両熱管理システムの循環回路の概略図である。

【図9】本開示の１つの実施形態の車両熱管理システムの膨張開閉弁の断面図である。

【図10】本開示の１つの実施形態の車両熱管理システムの電池パックの自己加熱装置の制御原理図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、添付の図面を参照して、本開示の具体的な実施形態について詳細に説明する。本明細書に記載の具体的な実施形態は、本開示を説明および解釈するためだけのものであり、本開示を制限するためのものではないことを理解されたい。

【0011】

本開示において、反対の説明がない場合、使用された「上流、下流」などの方向性のある単語は、冷媒の流れ方向を説明するためのものであり、具体的には、冷媒に向かう流れ方向は下流であり、冷媒から背離する流れ方向は上流であり、「内側、外側」は対応するコンポーネントプロファイルの内側と外側を指す。

【0012】

本開示において、電気自動車は、純電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池自動車を含んでも良い。図１は本開示の１つの実施形態による車両熱管理システム１００の構造概略図である。図１に示すように、該システムは、ＨＶＡＣ（暖房換気及び空調、Ｈｅａｔｉｎｇ Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｉｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ）アセンブリ及びダンパ機構（未図示）を含んでも良い。ここで、ダンパ機構は車内蒸発器１７及び車内凝縮器１３を導通するために使用され得るダクトを備える。

【0013】

電池パック１２を冷却や加熱する配管を簡素化するために、本開示の１つの実施形態において、図１に示すように、車両熱管理システム１００を提供し、第１の熱管理システム１０及び高圧システムに用いる第２の熱管理システム２０を備える。第２の熱管理システム２０は放熱器２５、熱交換器２１及び廃熱利用分岐２７（図１及び図２における破線の矢印で示される）を備え、廃熱利用分岐２７に相互連通されたポンプ２３及び高圧システムを流れる高圧システム冷却分岐２２が設置され、熱交換器２１のクーラント液出口が廃熱利用分岐２７の入口に連通され、廃熱利用分岐２７の出口は選択可能に第４の流通分岐８４を介して熱交換器２１のクーラント液入口に直接連通されるか又は放熱器２５を介して熱交換器２１のクーラント液入口に連通される。廃熱利用分岐２７に設置されたポンプ２３は第２の熱管理システム２０全体に循環の動力を提供する。第２の熱管理システム２０は、方向切換弁２４を更に備え、廃熱利用分岐２７の出口は、該方向切換弁２４によって、選択可能に熱交換器２１のクーラント液入口に直接連通されるか又は放熱器２５を介して熱交換器２１のクーラント液入口に連通されることを達成する。

【0014】

第１の熱管理システム１０は、コンプレッサ１１及び直接冷却装置が設置された電池パック１２を備え、コンプレッサ１１の出口が電池パック１２の直接冷却装置の第１の口１２１に連通され、電池パック１２の直接冷却装置の第２の口１２２が第１のスロットル分岐９１を介して熱交換器２１の冷媒入口に連通され、熱交換器２１の冷媒出口がコンプレッサ１１の入口に連通される。

【0015】

本開示において、ポンプ２３、熱交換器２１及び高圧システム冷却分岐２２の上下流の順序は限定されず、例えば図１に示すように、クーラント液の流動方向に沿って高圧システム冷却分岐２２、熱交換器２１及びポンプ２３は順次配置され、又は、図２に示すように、クーラント液の流動方向に沿って熱交換器２１、高圧システム冷却分岐２２、及びポンプ２３は順次配置され、又は、クーラント液の流動方向に沿ってポンプ２３、熱交換器２１及び高圧システム冷却分岐２２は順次配置され、又は、クーラント液の流動方向に沿って冷却分岐２２、ポンプ２３及び熱交換器２１は順次配置されるなどが挙げられる。本開示において、説明の便宜上、図１に示す配置態様を例として説明する。

【0016】

上記の技術的手段において、高圧システムは、モータ、モータコントローラ及びスリーインワン充配電ユニットなどの高電圧で動作するデバイスを含む。これらのデバイスは高電圧で作動するので、作動するとき、大量の熱が発生する。熱交換器２１には４つの入出口があり、それぞれ冷媒を流通させるための冷媒入口及び冷媒出口、クーラント液を流通させるためのクーラント液入口及びクーラント液出口である。

【0017】

本開示における「放熱器２５」は熱交換器の機能を果たし、外部環境と熱を交換することができる。車両熱管理システム１００は加熱を行う必要がある場合、該放熱器２５は外部環境の熱を吸収することができ、車両熱管理システム１００は冷却を行う必要がある場合、該放熱器２５は外部環境へ熱を放散することができる。

【0018】

コンプレッサ１１の損壊を防止するために、本開示における車両熱管理システム１００は、気液分離器を更に備え、気液分離器の出口がコンプレッサ１１の入口に連通され、コンプレッサ１１の入口と連通する必要があるすべての分岐はすべて先に気液分離器を通過した後コンプレッサ１１に入る必要がある。このように、冷媒はまず気液分離器を通過して気液分離を行い、分離された気体はさらにコンプレッサ１１に還流し、これにより液冷媒が圧縮機１１に入って圧縮機１１を損壊することを防止することによって、コンプレッサ１１の耐用年数を長くして、ヒートポンプ空調システム全体の効率を向上させる。

【0019】

上記の第２の熱管理システム２０において、方向切換弁２４の切り換えによって、クーラント液の流路を改変して、そのクーラント液が放熱器２５を通過するかどうかを決定し、これにより第２の熱管理システム２０は、高圧システム廃熱利用モード、高圧システム廃熱＋外部環境エネルギーモードの２つの作動モードを含む。外部環境エネルギーモードにおいて、外部環境から熱を吸収する必要があるとき、外部環境エネルギーを吸収するモードに属し、外部環境に熱を放出する必要がある場合、外部環境にエネルギーを放出するモードに属する。

【0020】

第２の熱管理システム２０が高圧システム廃熱利用モードにある場合、図４ａを参照して、クーラント液の流動経路は、ポンプ２３－方向切換弁２４（ａ口がｂ口に連通される）－高圧システム冷却分岐２２－熱交換器２１のクーラント液入口－熱交換器２１のクーラント液出口－ポンプ２３である。この動作モードでは、クーラント液が高圧システムを流れるとき高圧システムにおけるデバイスの熱を吸収し、そして、熱交換器２１に戻って熱交換器２１を流れる冷媒と熱交換し、冷媒の温度を昇温する。

【0021】

第２の熱管理システム２０が高圧システム廃熱＋外部環境エネルギーモード（外部環境エネルギーを吸収するモード、外部環境にエネルギーを放出する）にある場合、図４ｂを参照して、クーラント液の流動経路は、ポンプ２３－方向切換弁２４（ａ口がｃ口に連通される）－放熱器２５－高圧システム冷却分岐２２－熱交換器２１のクーラント液入口－熱交換器２１のクーラント液出口－ポンプ２３である。

【0022】

外部環境エネルギーを吸収するモードでは、ポンプ２３から流出されたクーラント液は放熱器２５を流れるとき環境での熱を吸収し、そして、高圧システムを流れるとき高圧システムにおけるデバイスの熱を続いて吸収し、そして、熱交換器２１に戻って熱交換器２１を流れる冷媒と熱交換し、冷媒の温度を昇温する。第２の熱管理システム２０における熱源を追加することによって、外部環境に吸収された熱と高圧システムから吸収された熱を重ね合わせ、吸収された熱がより多くなり、これによって冷媒がクーラント液から吸収できる熱はより多くなり、車両全体のエネルギー利用率を向上させる。

【0023】

外部環境へ熱を放出するモードでは、ポンプ２３から流出されたクーラント液が放熱器２５を流れるとき外部環境に熱を放出し、そして、高圧システムを流れるとき続いて高圧システムと熱を交換し、そして、熱交換器２１に戻って熱交換器２１を流れる冷媒と熱交換し、これにより冷媒の温度を低減させる。

【0024】

１つの実施形態において、電池パック１２の具体的な加熱需要に応じて第２の熱管理システム２０のモードを選択し、高圧システムの廃熱が電池パック１２を規定温度まで加熱するのに十分である場合、第２の熱管理システム２０は高圧システムの廃熱利用モードにあり、高圧システムの廃熱が電池パック１２を規定温度まで加熱するのに十分ではない場合、第２の熱管理システム２０が高圧システム廃熱＋外部環境エネルギーモードにある。他の実施形態において、他の需要に応じて第２の熱管理システム２０のモードを設定してもよいことを理解することができる。

【0025】

上記の技術的手段により、環境温度が低く、電池パック１２を加熱するとき、図４ａ及び図４ｂに示すように、このとき、第１の熱管理システム１０が電池パック１２加熱モードにあり、第２の熱管理システム２０が高圧システム廃熱利用モード又は高圧システム廃熱＋外部環境エネルギーモードにある。電池パック１２加熱モードにおいて冷媒の循環回路は、コンプレッサ１１－電池パック１２の直接冷却装置の第１の口１２１－電池パック１２の直接冷却装置の第２の口１２２－第１のスロットル分岐９１－熱交換器２１－気液分離器－コンプレッサ１１である。具体的な過程において、電動コンプレッサ１１が作動し冷媒を圧縮し始める場合、コンプレッサ１１から流出されたのは高温高圧の気体冷媒であり、高温高圧の気体冷媒が電池パック１２の内部の直接冷却装置に流入して、大量の熱を放出して電池パック１２と熱交換し、熱交換後の中温高圧の冷媒は第１のスロットル分岐９１によってスロットリングして降圧された後低温低圧の液体になり、その後、熱交換器２１に入り、熱を吸収し、熱を吸収した後の高温低圧の冷媒が気液分離器を介してコンプレッサ１１に戻って、次の循環に入る。

【0026】

高圧システム冷却分岐２２は高圧システムを流れる場合、高圧システムと熱交換し、高圧システムでの熱を吸収し、高圧システムの熱を吸収したクーラント液は、熱交換器２１を流れるとき、該熱交換器２１を流れる冷媒と熱交換し、これにより高圧システムから吸収された熱を冷媒に伝達し、これにより該回收された熱を用いて電池パック１２を加熱し、高圧システムの廃熱を効果的に利用し、高圧システムでのデバイスを降温すると同時に該熱を利用して電池パック１２を加熱することができ、エネルギー利用率を向上させ、エアコンを用いて電池パック１２を加熱する必要がなく、このため、車室内を暖房するためのエアコンシステムのエネルギー効率を向上させることができる。

【0027】

そして、電池パック１２に直接冷却装置が設置されるので、直接冷却装置によって冷媒と電池パック１２との間の熱交換を完成し、これにより電池パック１２に追加の熱交換器及び追加の熱交換器に連通された、電池パック１２を冷却するための配管を配置する必要がなく、電池パック１２を加熱や冷却する配管配置を簡素化し、コストを低減させる。冷媒を直接用いて電池パック１２と熱交換し、熱交換効率が高く、外部環境の影響を受けず、高温環境でも低温環境でも、電池パック１２は適切な温度範囲内で動作することができ、電池パック１２の充放電効率を向上させ、航続距離を長くし、電池パック１２の耐用年数を長くし、電池パック１２の安全性を確保する。

【0028】

電池パック１２に対する加熱冷却効率を向上させるために、本開示の１つの実施形態において、電池パック１２は、電池モジュール及び直接冷却装置を備え、直接冷却装置は、冷媒をガイドするための複数の冷却配管を含み、複数の冷却配管は電池モジュールの表面に敷設される。直接冷却装置は、電池を冷却するとき熱を電池モジュールから冷媒に伝達するか、又は、電池を加熱するとき、熱を冷媒から電池モジュールに伝達するように構成される。直接冷却装置は、電池パック１２のみを冷却することができることに限定されず、直接冷却装置における冷媒の温度が電池パック１２の温度よりも高いとき、この場合、直接冷却装置は電池パック１２を加熱し、直接冷却装置における冷媒の温度が電池パック１２の温度よりも低いとき、この場合、直接冷却装置は電池パック１２を冷却する。

【0029】

なお、本開示において、電池パック１２は、電池パック１２の筐体及び該電池パック１２の筐体内に設置された複数の電池モジュールを含んでも良く、直接冷却装置は電池パック１２の筐体内に設置されるとともに複数の電池モジュールと密着する。このように、冷媒は直接冷却装置を流れ、直接冷却装置が複数の電池モジュールと密着することにより、冷媒が電池モジュールと直接熱交換することができ、熱交換効率を向上させる。

【0030】

選択可能に、本開示の１つの実施形態において、熱交換器２１はプレート式熱交換器２１であり、プレート式熱交換器２１は、ある波形形状を有する一連の金属プレートを積層してなる高効率熱交換器２１である。様々なプレートの間に薄い長方形の通路が形成され、プレートによって熱交換を行う。プレート式熱交換器２１は、高い熱交換効率、小さな熱損失、コンパクトで軽い構造、小さなフットプリント、幅広い用途、および長い耐用年数の特性を有する。同じ圧力損失の場合、その熱伝達率はチューブ式熱交換器２１より３～５倍高く、占有面積はチューブ式熱交換器２１の３分の１であり、熱回収率は９０％以上と高いので、車両上のスペースを必要以上に占有することはない。

【0031】

電池パック１２の温度が高すぎる場合、電池パック１２を冷却するために、本開示の１つの実施形態において、図１に示すように、第１の熱管理システムは、双方向膨張アセンブリ５０を更に備え、コンプレッサ１１の出口は選択可能に第１の分岐８０を介して熱交換器２１の冷媒入口に連通されるか、及び／又は、第１の流通分岐８１を介して電池パック１２の直接冷却装置の第１の口１２１に連通される。つまり、コンプレッサ１１の出口は選択可能に熱交換器２１の冷媒入口及び電池パック１２の直接冷却装置の第１の口１２１の少なくとも１つに連通される。電池パック１２の直接冷却装置の第２の口１２２は双方向膨張アセンブリ５０を介して熱交換器２１の冷媒入口に一方向に連通され、熱交換器２１の冷媒出口は第２の流通分岐８２を介してコンプレッサ１１の入口に連通される。電池パック１２の直接冷却装置の第１の口１２１はさらに第３の流通分岐８３を介してコンプレッサ１１の入口に連通される。電池パック１２の直接冷却装置の第２の口１２２が熱交換器２１の冷媒入口と一方向に連通され、電池パック１２を冷却するときコンプレッサ１１の出口から流出された冷媒が電池パック１２に直接流れることを防止することができる。

【0032】

選択可能に、本開示の１つの実施形態において、第３の流通分岐８３に第３の開閉弁７３が設置され、第３の開閉弁７３は、電池パック１２での冷媒の流れ方向が電池パック１２の直接冷却装置の第２の口１２２から第１の口１２１へ流れる方向である場合、開にするように構成される。

【0033】

上記の技術的手段によって、電池パック１２の温度が高すぎて、電池パック１２を冷却する必要がある場合、図６を参照して、この場合、第１の熱管理システム１０は電池パック１２冷却モードにあり、第２の熱管理システム２０は高圧システム廃熱＋外部環境へエネルギーを放出するモードにあり、このとき、放熱器２５の役割は、外部環境へ大量の熱を放出することである。冷媒の循環回路は、コンプレッサ１１－第１の分岐８０－熱交換器２１－双方向膨張アセンブリ５０－電池パック１２の直接冷却装置の第２の口１２２－電池パック１２の直接冷却装置の第１の口１２１－気液分離器－コンプレッサ１１である。電池パック１２の温度が高いとき、電動コンプレッサ１１が作動し始め、コンプレッサ１１からの高温高圧の気体冷媒が熱交換器２１に流入して、熱交換器２１でのクーラント液と熱交換し、大量の熱を放出し、熱交換後の低温冷媒が双方向膨張アセンブリ５０によってスロットリングして降圧された後電池パック１２に入り、電池パック１２の熱を吸収し、熱を吸収した後の高温冷媒が気液分離器を介してコンプレッサ１１に戻って、次の循環に入る。該回路における双方向膨張アセンブリは冷媒の流動方向を制御する役割を果たし、特に電池パック１２加熱モードにおいて電池パック１２の第２の口１２２から流出された冷媒がコンプレッサ１１に直接戻ることを防止する。

【0034】

また、双方向膨張アセンブリ５０を合理的に設置することによって電池パック１２を加熱や冷却するとき同一の分岐を利用することができ、配管中の冷媒の流動方向を変えるだけで、配管を追加して設置する必要がなく、さらに配管の配置を簡素化する。

【0035】

選択可能に、１つの実施形態において、該第３の開閉弁７３及び下記の第１の開閉弁７１と第２の開閉弁７２などの開閉弁は電磁弁であってもよい。なお、他の実施形態において、第１の開閉弁７１、第２の開閉弁７２、第３の開閉弁７３などの開閉弁は開閉機能を実現できる弁であればどのようなものであってもよいが、本開示はこれに限定するものではなく、例えば方向切換弁２４などであってよい。本開示の下記に示す他の開閉弁（例えば、第１の開閉弁７１、第２の開閉弁７２）は電磁弁又は開閉作用を発揮する他の弁であってもよいが、本開示はこれに限定するものではなく、以下では説明を省略する。

【0036】

本開示において、コンプレッサ１１から流出された冷媒は選択可能に電池パック１２又は第１の分岐８０を通過し、該冷媒の流動方向を制御することができるために、本開示の１つの実施形態において、図１に示すように、第１の分岐８０に膨張開閉弁６５が設置され、第１の流通分岐８１に第１の開閉弁７１が設置される。

【0037】

膨張開閉弁６５と第１の開閉弁７１との共同制御によって、コンプレッサ１１から流出された冷媒の流動方向を制御することができる。具体的には、第１の開閉弁７１を開にするとともに膨張開閉弁６５を閉にするとき、コンプレッサ１１からの冷媒は電池パック１２のみに流れて、電池パック１２のみを加熱することができる。第１の開閉弁７１を閉にするとともに膨張開閉弁６５を開にするとき、コンプレッサ１１からの冷媒が第１の分岐８０（車内凝縮器１３が設置される）のみに流れて、車室内のみを加熱することができる。第１の開閉弁７１を開にするとともに膨張開閉弁６５を開にするとき、コンプレッサ１１からの冷媒がそれぞれ電池パック１２及び車内凝縮器１３に流れ、これにより車室を加熱すると同時に電池パック１２を加熱する。このため、膨張開閉弁６５と第１の開閉弁７１との共同制御によって、コンプレッサ１１の出口が選択可能に電池パック１２の直接冷却装置の第１の口１２１に連通されるか、及び／又は第１の分岐８０に連通されることを実現する。

【0038】

本開示において、双方向膨張アセンブリ５０の具体的な構造は限定されず、必要に応じて設置されることができる。ここで、１つの実施形態において、図１に示すように、双方向膨張アセンブリ５０は双方向膨張弁６６、第１の逆止弁６１及び第２の逆止弁６２を備える。双方向膨張弁６６が冷却装置の第２の口１２２に直接連通され、第１の逆止弁６１が双方向膨張弁６６と連通して直接冷却装置の第２の口１２２から熱交換器２１の冷媒入口へ流れる第１の一方向スロットル分岐を形成する。第２の逆止弁６２が双方向膨張弁６６と連通して熱交換器２１の冷媒出口から直接冷却装置の第２の口１２２へ流れる第２の一方向スロットル分岐を形成する。第１の一方向スロットル分岐は、上記の第１のスロットル分岐９１及び第１の一方向分岐６１１を含み、第２の一方向スロットル分岐は第２の一方向分岐６２１及び上記の第１のスロットル分岐９１を含む。

【0039】

該双方向膨張アセンブリ５０によって、電池パック１２を加熱するとき、冷媒が第１の通路に沿って電池パック１２の直接冷却装置の第２の口１２２から熱交換器２１の冷媒入口へ流れ、電池パック１２を冷却するとき、冷媒は第２の通路に沿って熱交換器２１の冷媒出口から電池パック１２の直接冷却装置の第２の口１２２に流れる。このため、双方向膨張アセンブリ５０を合理的に設置することにより電池パック１２を加熱や冷却するとき、同じ分岐を利用することができ、配管を追加して設置する必要がなく、さらに配管の配置を簡素化する。

【0040】

図１に示す実施例において、第１の逆止弁６１は第１の一方向分岐６１１を形成し、第２の逆止弁は第２の一方向分岐６２１を形成し、双方向膨張弁６６の所在する配管は第１のスロットル分岐９１を形成する。第２の一方向分岐６２１は熱交換器２１の冷媒出口から流出された冷媒のみが電池パック１２の直接冷却装置の第２の口１２２に流入することを可能にし、第１の一方向分岐６１１は、電池パック１２の直接冷却装置の第２の口１２２から流出された冷媒のみが熱交換器２１の冷媒入口に流入することを可能にする。このような一方向導通方式は、様々な方式で実現されることができる。本開示の１つの実施形態において、逆止弁によってこのような一方向導通の方式を実現する。他の代替実施形態では、一方向分岐に制御可能な開閉弁を設置してもよく、該開閉弁は、冷媒の流動方向が正確である場合のみ開けられる。下記に記載の第３の一方向分岐６３１も少なくとも以上の２種の方式で実現されてもよく、つまり、逆止弁を設置すること、又は制御可能な開閉弁を設置することによって実現されてもよい。

【0041】

双方向膨張アセンブリ５０の他種の実施形態として、図３に示すように、双方向膨張アセンブリ５０は、第４の逆止弁５１、第５の逆止弁５２、第６の逆止弁５３、第７の逆止弁５５及び一方向膨張弁５４を含み、第４の逆止弁５１が第６の逆止弁５３に連通されることにより、直接冷却装置の第２の口１２２から熱交換器２１の冷媒入口への第１の通路を形成し、第５の逆止弁５２が第７の逆止弁５５と連通されることによって、熱交換器２１の冷媒出口から直接冷却装置の第２の口１２２への第２の通路を形成し、第４の逆止弁５１の出口部と第５の逆止弁５２の出口部とはいずれも一方向膨張弁５４の入口に連通され、第６の逆止弁５３の入口部と第７の逆止弁５５の入口部とはいずれも一方向膨張弁５４の出口に連通される。このように、第１の通路は第１の一方向スロットル分岐として形成され、第２の通路は第２の一方向スロットル分岐として形成され、第１の一方向スロットル分岐は順次導通された第４の逆止弁５１、一方向膨張弁５４及び第６の逆止弁５３を含み、第２の一方向スロットル分岐は順次導通された第５の逆止弁５２、一方向膨張弁５４及び第７の逆止弁５５を含む。

【0042】

車両の車室の暖房を実現するために、本開示の１つの実施形態において、図１に示すように、第１の熱管理システム１０は、車内凝縮器１３を更に備え、車内凝縮器１３が第１の分岐８０に設置され、車内凝縮器１３の入口がコンプレッサ１１の出口に連通され、車内凝縮器１３の出口と熱交換器２１の冷媒入口との間に第２のスロットル分岐９２が設置される。

【0043】

車内凝縮器１３を設置することによって、車両熱管理システム１００は車室暖房モードをさらに実現することができ、このとき、図５ａ、５ｂに示すように、冷媒の循環回路は、コンプレッサ１１－車内凝縮器１３－熱交換器２１－気液分離器－コンプレッサ１１である。

【0044】

車両熱管理システム１００はさらに電池パック１２加熱、車室暖房モードを実現することができ、このとき、図５ａ、５ｂに示すように、冷媒の循環回路は、コンプレッサ１１－車内凝縮器１３、電池パック１２－熱交換器２１－気液分離器－コンプレッサ１１である。

【0045】

車室を暖房するとき、１つの実施形態において、車室及び／又は電池パック１２の具体的な加熱需要に応じて第２の熱管理システム２０のモードを選択し、高圧システムの廃熱が車室及び／又は電池パック１２を所定の温度に加熱するのに十分である場合、第２の熱管理システム２０が高圧システム廃熱利用モードにあり、高圧システムの廃熱が車室及び／又は電池パック１２を所定の温度に加熱するのに十分ではない場合、第２の熱管理システム２０が高圧システム廃熱＋外部環境エネルギーモードにある。なお、他の実施形態において、他の需要に基づいて、第２の熱管理システム２０のモードを設定してもよい。

【0046】

車室が暖房を必要としない場合、例えば上記の電池パック１２加熱、冷却モード又は下記の車室冷房モードである場合、このとき、ダンパ機構は、風が車内凝縮器１３を通過しないように制御し、風が通過しないので、車内凝縮器１３内において熱交換を行わなく、該車内凝縮器１３は流路としてのみ使用される。

【0047】

本開示の１つの実施形態において、図１に示すように、第１の熱管理システム１０は、膨張開閉弁６５を更に備え、膨張開閉弁６５の内部には通流流路及びスロットリング流路を備え、膨張開閉弁６５が開閉弁として使用される場合、その内部の通流流路が導通され、膨張開閉弁６５が膨張弁として使用される場合、その内部のスロットリング流路が導通される。

【0048】

膨張開閉弁６５が第１の分岐８０に設置され、膨張開閉弁６５の入口が車内凝縮器１３の出口に連通され、膨張開閉弁６５の出口が熱交換器２１の冷媒入口に連通される。

【0049】

本開示において、膨張開閉弁６５は膨張弁機能及び開閉弁機能を同時に有する弁であり、開閉弁と膨張弁との集積と見なされてもよい。以下、膨張開閉弁６５の例示的な実施形態を提供する。

【0050】

熱交換器２１によって車室を加熱するとき、該膨張開閉弁６５は膨張弁として使用され、コンプレッサ１１からの高温高圧の冷媒は膨張開閉弁６５の内部のスロットリング流路によってスロットリングして降圧された後、熱交換器２１に提供される。電池パック１２冷却モードにある場合、該膨張開閉弁６５は開閉弁として使用され、コンプレッサ１１から流出された冷媒は膨張開閉弁６５の内部の通流流路を介して熱交換器２１に提供され、そして、電池パック１２へ流れる。コンプレッサ１１から流出された冷媒は第１の分岐８０を流れる必要があるとき、膨張開閉弁６５を開にする。コンプレッサ１１から流出された冷媒が電池パック１２のみに直接流れる場合（例えば電池パック１２のみを加熱する場合）、膨張開閉弁６５を閉にする。これにより第１の分岐８０を閉にすることによって、コンプレッサ１１から流出された冷媒がすべて電池パック１２の所在する分岐に流入する。

【0051】

図９に示すように、上記に記載の膨張開閉弁６５は弁体５００を含んでもよい。ここで、該弁体に入口、出口及び入口と出口との間を連通する内部流路が形成され、内部流路に第１のバルブコア５０３及び第２のバルブコア５０４が取り付けられ、第１のバルブコア５０３は入口５０１と出口５０２とを直接連通又は切断し、第２のバルブコア５０４は入口５０１と出口５０２とをオリフィス５０５によって連通又は切断する。

【0052】

第１のバルブコア５０３による「直接連通」とは、弁体５００の入口５０１から入る冷媒が第１のバルブコア５０３を越えて内部流路を通して影響を受けることなく弁体５００の出口５０２に直接流れることを意味する。第１のバルブコア５０３による「切断」とは、弁体５００の入口５０１から入る冷媒が第１のバルブコア５０３を越えることができず、内部流路を通して弁体５００の出口５０２へ流れることができないことを意味する。第２のバルブコア５０４による「オリフィスによって連通」とは、弁体５００の入口５０１から入る冷媒が第２のバルブコア５０４を越えてオリフィス５０５でスロットリングされた後弁体５００の出口５０２に流れることができることを意味する。第２のバルブコア５０４による「切断」とは弁体５００の入口５０１から入る冷媒が第２のバルブコア５０４を越えることができず、オリフィス５０５を通過して弁体５００の出口５０２に流れることができないことを意味する。

【0053】

このように、第１のバルブコア５０３及び第２のバルブコア５０４を制御することにより、本開示の膨張開閉弁６５によって入口５０１から入る冷媒が少なくとも以下の３つの状態を実現することができる。つまり、１）切断状態、２）第１のバルブコア５０３を越えた直接連通状態、及び３）第２のバルブコア５０４を越えたスロットリング連通状態である。

【0054】

ここで、高温高圧の液体冷媒がさらにオリフィス５０５によってスロットリングされた後、低温低圧の霧状の液圧冷媒になり、冷媒の蒸発のための条件を作ることができ、つまり、オリフィス５０５の断面積が出口５０２の断面積よりも大きく、且つ第２のバルブコア５０４を制御することによって、オリフィス５０５の開度を調整して、オリフィス５０５を流れる流量を制御し、冷媒が少なすぎることによる冷房不足を防止し、そして、過剰な冷媒によるコンプレッサ内のウォーターハンマー現象を防止する。つまり、第２のバルブコア５０４と弁体５００とを組み合わせることにより膨張開閉弁６５が膨張弁の機能を有することができる。

【0055】

このように、同じ弁体５００の内部流路に第１のバルブコア５０３及び第２のバルブコア５０４が取り付けられることにより、入口５０１及び出口５０２の開閉制御及び／又はスロットリング制御機能を実現し、構造が簡単で、製造および取り付けが容易であり、且つ本開示による膨張開閉弁６５は熱管理システムに適用される場合、膨張開閉弁６５には開閉弁及び膨張弁が集積されるので、従来の技術において並列に配置する２つの分岐（１つの流通分岐及び１つのスロットル分岐）を少なくとも配置する必要があることに比べて、膨張開閉弁６５を流れる１つの分岐のみを配置すればよい。配管の接続を簡素化し、熱管理システムのオイルリターンをより助長し、熱管理システム全体の冷媒チャージを削減し、コストを削減できる。

【0056】

弁体５００の内部取付構造の一例として、図９に示すように、弁体５００は、内部流路を形成する弁座、及び該弁座に取り付けられた第１の弁箱５１１と第２の弁箱５１２を備え、第１の弁箱５１１に第１のバルブコア５０３を駆動するための第１の電磁駆動部５２１が取り付けられ、第２の弁箱５１２に第２のバルブコア５０４を駆動するための第２の電磁駆動部５２２が取り付けられ、第１のバルブコア５０３は第１の弁箱５１１から弁座５１０内の内部流路まで延伸し、第２のバルブコア５０４は第２の弁箱５１２から弁座５１０内の内部流路まで延伸する。

【0057】

ここで、第１の電磁駆動部５２１（例えば電磁コイル）のオン／オフを制御することによって第１のバルブコア５０３の位置を容易に制御することができ、さらに入口５０１と出口５０２の直接連通又は切断を制御する。第２の電磁駆動部５２２（例えば電磁コイル）のオン／オフを制御することによって第２のバルブコア５０４の位置を容易に制御することができる。これにより入口５０１と出口５０２がオリフィス５０５と連通するかどうかを制御する。言い換えれば、弁体５００内には、入口５０１及び出口５０２を共用する電子膨張弁及び電磁弁が並列に取り付けられ、このため、膨張開閉弁の開閉及び／又はスロットリングの自動化制御を実現することができ、且つ配管方向を簡素化する。

【0058】

膨張開閉弁６５の代替実施形態として、第１の分岐８０に膨張弁を設置してもよく、且つ該膨張弁に開閉弁が並列に設置される。冷媒をスロットリングする必要がない場合、膨張弁を閉にし、該開閉弁を開にすることにより、冷媒が該開閉弁の所在する分岐を直接流れて、冷媒をスロットリングする必要がある場合、膨張弁を開にして開閉弁を閉にすることにより、冷媒は該膨張弁の所在する第１の分岐８０を流れる。

【0059】

車両の車室の冷房を実現するために、本開示の１つの実施形態において、図１に示すように、第１の熱管理システム１０は、車内蒸発器１７を更に備え、熱交換器２１の冷媒出口が第３のスロットル分岐９３を介して車内蒸発器１７の入口に連通され、車内蒸発器１７の出口が第３の一方向分岐６３１を介してコンプレッサ１１の入口に連通され、第３の一方向分岐６３１に第３の逆止弁６３が設置される。該第３の逆止弁６３は、車内蒸発器１７の出口から流出された冷媒のみをコンプレッサ１１に戻すことを可能にする。

【0060】

車内蒸発器１７を設置することによって、車両熱管理システム１００はさらに各種の車室冷房モードを実現することができる。このとき、図７－８に示すように、第２の熱管理システム２０は高圧システム廃熱＋外部環境へエネルギーを放出するモードにあり、このとき、放熱器２５の役割は外部環境へ大量の熱を放出することである。

【0061】

このとき、ダンパ機構によって、風が車内凝縮器１３を通過しないように制御し、該車内凝縮器１３は流路としてのみ使用され、車内凝縮器１３の出口から流出された高温高圧の冷媒が膨張開閉弁６５の流通分岐を介して熱交換器２１に入って熱交換を行い、低温高圧になる冷媒は第３のスロットル分岐９３での電子膨張弁６７によってスロットリングして降圧された後、低温低圧の冷媒になり、車内蒸発器１７に入って蒸発して熱を吸収し、これにより車両の車室の温度を低下させる。車室冷房モードでは、第１の開閉弁７１を閉にし、第２の開閉弁７２を閉にする。冷媒の循環回路は、コンプレッサ１１－車内凝縮器１３（熱交換を行わない）－膨張開閉弁６５の通流流路－熱交換器２１－第３のスロットル分岐９３（電子膨張弁６７）－車内蒸発器１７－第３の一方向分岐６３１－気液分離器－コンプレッサ１１である。

【0062】

本開示において、熱交換器２１から流出された冷媒は選択可能に電池パック１２を流れるか、又はコンプレッサ１１又は車内蒸発器１７に戻る。該冷媒の流動方向を制御することができるために、本開示の１つの実施形態において、図１に示すように、第２の流通分岐８２に第２の開閉弁７２が設置され、第３のスロットル分岐９３に電子膨張弁６７が設置される。

【0063】

双方向膨張アセンブリを設置すること、第３のスロットル分岐９３に電子膨張弁６７を設置するとともに第２の流通分岐８２に第２の開閉弁７２を設置すること、及び双方向膨張弁６６、電子膨張弁６７及び第２の開閉弁７２で共同に制御することによって、熱交換器２１の出口から流出された冷媒の具体的な流動方向を制御することができ、これにより熱交換器２１の出口から流出された冷媒は選択可能に電池パック１２、車内蒸発器１７又はコンプレッサ１１のうちの少なくとも１つに流れる。

【0064】

車室の暖房能力をさらに向上させるために、図１に示すように、第１の熱管理システム１０は、加熱器１５を更に備え、加熱器１５は、車内凝縮器１３を通過する、車内を暖房するための空気を加熱するように構成される。該加熱器１５は空気加熱器１５（ＡＰＴＣ）であってよい。車内凝縮器１３によって流れる冷媒を凝縮するとき放出された熱が空気を必要な温度に加熱するのに十分ではない場合、加熱器１５をオンにして、加熱器１５によりさらに空気を加熱し、車室の暖房需要を満たす。

【0065】

放熱器２５の放熱を高速化し、放熱効果を向上させるために、本開示の１つの実施形態において、図１に示すように、第２の熱管理システム２０は、ファン２６を更に備え、ファン２６が放熱器２５と対向して設置され、放熱器２５の放熱を促進する。第２の熱管理システム２０が高圧システム廃熱＋外部環境エネルギーモードにあるとともに、外部環境へ熱を放散する必要がある場合、ファン２６をオンにし、放熱速度を加速する。

【0066】

電池パック１２の加熱効果を増加するために、本開示の１つの実施形態において、図１０に示すように、電池パック１２は電池モジュールの発熱量を増加するための自己加熱装置（未図示）を備える。自己加熱装置は、コントローラ、第１のモータ電気制御回路１０１及び第２のモータ電気制御回路１０２を備え、第１のモータ電気制御回路１０１と第２のモータ電気制御回路１０２はそれぞれ電池パック１２に電気的に接続され、コントローラはそれぞれ第１のモータ電気制御回路１０１及び第２のモータ電気制御回路１０２に電気的に接続され、コントローラは、第１の制御モードで動作しているとき、第１のモータ電気制御回路１０１を制御して電池パック１２を複数回充放電させて、電池パック１２に対する加熱を達成し、且つ第２のモータ電気制御回路１０２を制御してトルクを出力させるように構成される。

【0067】

本実施例の自己加熱装置は第１のモータ電気制御回路１０１、第２のモータ電気制御回路１０２、第１のエネルギー貯蔵モジュール及びコントローラを備え、コントローラは第１の制御モードで動作しているとき、コントローラが第１のモータ電気制御回路１０１における第１のモータインバータを制御することによって、電池パック１２、第１のモータインバータ、第１のモータ巻線を第１の電池パック加熱回路として形成し、第１の電池パック加熱回路によって電池パック１２の内部抵抗を加熱し、同時に第２のモータ電気制御回路１０２における第２のモータインバータを制御し、第２のモータ電気制御回路１０２に動力を出力させ、電池パック１２の加熱とモータの駆動との協働が実現されるように構成される。そして、第１のモータ電気制御回路１０１を用いて加熱し、第２のモータ電気制御回路１０２を用いて駆動することにより、モータ駆動回路におけるモータ巻線とモータインバータの過度の損失を回避し、回路中のデバイスの耐用年数を延ばす。

【0068】

第１の電池パック加熱回路は電池発振加熱回路モジュールによって実現される。電池発振加熱回路は電池パックの高周波交互充放電を実現することができ、該回路には、複数のエネルギー貯蔵素子及びスイッチング素子を更に備える。電池パックの温度が加熱開始閾値に達するとき、電池パックは、貯蔵素子との間で交互に充放電することで、電池パック自体の低温抵抗値が高いという特徴を利用して、電池パックの自己加熱を実現する。エネルギー貯蔵素子はコンデンサ、インダクタンスなどを含み、電池パックとエネルギー貯蔵素子との交互充放電周波数はスイッチング素子によって実現される。

【0069】

電池パック１２を加熱する他の実施形態として、電池パック１２は電池モジュールの発熱量を増加させるための電熱膜（未図示）を含んでもよい。電熱膜は電池モジュールに被覆されて、電池モジュールに熱を提供することに用いられる。電熱膜は、例えば通電後に発熱する半透明ポリエステルフィルムであってもよく、導電性の特殊インク、金属キャリアテープを絶縁ポリエステルフィルム間に加工して、熱圧着することなどによって製造される。作動するとき、電熱膜を発熱体として使用し、熱を放射の形で空間に送り込むことで、加熱対象物が熱を得、これにより温度を上昇させる。電熱膜は純粋な抵抗回路であるため、その変換効率は高く、僅かな損失を除いて、ほとんどの電力は熱エネルギーに変換されて、電池パック１２を加熱する。

【0070】

電池パック１２に自己加熱装置を設置することによって、自己加熱装置に上記の冷媒を流れる熱交換装置を組み合わせることによって、電池パック１２の発熱効果を大幅に高めることができ、電池の昇温速度を向上させることができる。同時に、設置された自己加熱装置によって電池パック１２を加熱することに伴って高圧システムには多量の熱が発生し、高圧システムの廃熱を利用することによりエネルギー利用率を向上させることができる。

【0071】

本開示は、上記の車両熱管理システム１００を備える電気自動車をさらに提供する。該電気自動車は純電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池自動車などを含んでもよい。

【0072】

以上、図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示は上述した実施形態における具体的な内容に限定されるものではなく、本開示の技術的思想の範囲内において、本開示の技術的思想に様々な簡単な変形が可能であり、これらの簡単な変形はいずれも本開示の保護範囲に属する。

【0073】

なお、上述した具体的な実施形態において述べた各具体的な技術的特徴は、矛盾なく、任意の適切な方法で組み合わせることができ、不要な重複を避けるため、本開示では、可能な様々な組み合わせ方法については別途説明しない。

【0074】

また、本開示の様々な異なる実施形態を任意に組み合わせてもよく、本開示の思想に反しない限り、同様に本開示の内容とみなされるべきである。

【0075】

本開示は、２０２０年９月２１日に中国特許庁に提出された、出願番号が２０２０２２０９４１４３．７で、発明の名称が「車両熱管理システム及び電気自動車」である中国特許出願の優先権を主張し、その全部の内容は、援用により本願に組み込まれる。

【0076】

（付記）
（付記１）
車両熱管理システムであって、第１の熱管理システム（１０）及び高圧システムに用いる第２の熱管理システム（２０）を備え、前記第２の熱管理システム（２０）は放熱器（２５）、熱交換器（２１）及び廃熱利用分岐（２７）を備え、前記廃熱利用分岐（２７）に相互連通されたポンプ（２３）及び高圧システムを流れる高圧システム冷却分岐（２２）が設置され、前記熱交換器（２１）のクーラント液出口が前記廃熱利用分岐（２７）の入口に連通され、前記廃熱利用分岐（２７）の出口は選択可能に前記熱交換器（２１）のクーラント液入口に直接連通されるか、又は前記放熱器（２５）を介して前記熱交換器（２１）のクーラント液入口に連通され、
前記第１の熱管理システム（１０）はコンプレッサ（１１）及び直接冷却装置が設置された電池パック（１２）を備え、前記コンプレッサ（１１）の出口が前記電池パック（１２）の直接冷却装置の第１の口（１２１）に連通され、前記電池パック（１２）の直接冷却装置の第２の口（１２２）は第１のスロットル分岐（９１）を介して前記熱交換器（２１）の冷媒入口に連通され、前記熱交換器（２１）の冷媒出口が前記コンプレッサ（１１）の入口に連通される、ことを特徴とする車両熱管理システム。

【0077】

（付記２）
前記第１の熱管理システムは、双方向膨張アセンブリを更に備え、前記コンプレッサ（１１）の出口は選択可能に前記熱交換器（２１）の冷媒の入口及び前記電池パック（１２）の直接冷却装置の第１の口（１２１）の少なくとも１つに連通され、
前記コンプレッサ（１１）の出口は、第１の分岐（８０）を介して前記熱交換器（２１）の冷媒入口に連通されるとともに、第１の流通分岐（８１）を介して前記電池パック（１２）の直接冷却装置の第１の口（１２１）に連通され、前記電池パック（１２）の直接冷却装置の第１の口（１２１）はさらに第３の流通分岐（８３）を介して前記コンプレッサ（１１）の入口に連通され、前記電池パックの直接冷却装置の第２の口（１２２）が前記双方向膨張アセンブリによって前記熱交換器（２１）の冷媒の入口に一方向に連通され、前記熱交換器（２１）の冷媒出口は双方向膨張アセンブリによって前記電池パックの直接冷却装置の第２の口（１２２）に一方向に連通される、ことを特徴とする付記１に記載の車両熱管理システム。

【0078】

（付記３）
前記双方向膨張アセンブリは双方向膨張弁（６６）、第１の逆止弁（６１）及び第２の逆止弁（６２）を含み、前記双方向膨張弁（６６）は前記直接冷却装置の第２の口（１２２）に連通され、前記第１の逆止弁（６１）が前記双方向膨張弁（６６）に連通して前記直接冷却装置の第２の口（１２２）から前記熱交換器（２１）の冷媒入口への第１の一方向スロットル分岐を形成し、前記第２の逆止弁（６２）が前記双方向膨張弁（６６）に連通して前記熱交換器の冷媒出口から前記直接冷却装置の第２の口（１２２）への第２の一方向スロットル分岐を形成する、ことを特徴とする付記２に記載の車両熱管理システム。

【0079】

（付記４）
前記双方向膨張アセンブリ（５０）は、第４の逆止弁（５１）、第５の逆止弁（５２）、第６の逆止弁（５３）、第７の逆止弁（５５）及び一方向膨張弁（５４）を備え、前記第４の逆止弁（５１）が前記第６の逆止弁（５３）に連通して前記直接冷却装置の第２の口（１２２）から前記熱交換器（２１）の冷媒入口への第１の通路を形成し、前記第５の逆止弁（５２）が前記第７の逆止弁（５５）に連通して前記熱交換器（２１）の冷媒出口から前記直接冷却装置の第２の口（１２２）への第２の通路を形成し、前記第４の逆止弁（５１）の出口部と前記第５の逆止弁（５２）の出口部はいずれも前記一方向膨張弁（５４）の入口に連通され、前記第６の逆止弁（５３）の入口部と前記第７の逆止弁（５５）の入口部はいずれも前記一方向膨張弁（５４）の出口に連通されることにより、第１の通路は第１の一方向スロットル分岐として形成され、第２の通路は第２の一方向スロットル分岐として形成される、ことを特徴とする付記２に記載の車両熱管理システム。

【0080】

（付記５）
前記第１の熱管理システム（１０）は、車内凝縮器（１３）を更に備え、前記車内凝縮器（１３）が前記第１の分岐（８０）に設置され、前記車内凝縮器（１３）の入口が前記コンプレッサ（１１）の出口に連通され、前記車内凝縮器（１３）の出口と前記熱交換器（２１）の冷媒入口との間に第２のスロットル分岐（９２）が設置される、ことを特徴とする付記２に記載の車両熱管理システム。

【0081】

（付記６）
前記第１の熱管理システム（１０）は、膨張開閉弁（６５）を更に備え、前記膨張開閉弁（６５）の内部に通流流路及びスロットリング流路を有し、前記膨張開閉弁（６５）は開閉弁として使用されるとき、その内部の前記通流流路が導通され、前記膨張開閉弁（６５）が膨張弁として使用されるとき、その内部の前記スロットリング流路が導通され、
前記膨張開閉弁（６５）が前記第１の分岐（８０）に設置され、前記膨張開閉弁（６５）の入口が前記車内凝縮器（１３）の出口に連通され、前記膨張開閉弁（６５）の出口が前記熱交換器（２１）の冷媒入口に連通され、前記第２のスロットル分岐（９２）は膨張開閉弁（６５）のスロットリング通路を備える、ことを特徴とする付記５に記載の車両熱管理システム。

【0082】

（付記７）
前記第１の熱管理システム（１０）は、車内蒸発器（１７）を更に備え、前記熱交換器（２１）の冷媒出口は第３のスロットル分岐（９３）を介して前記車内蒸発器（１７）の入口に連通され、前記車内蒸発器（１７）の出口は第３の一方向分岐（６３１）を介して前記コンプレッサ（１１）の入口に連通され、前記第３の一方向分岐（６３１）に第３の逆止弁（６３）が設置される、ことを特徴とする付記１に記載の車両熱管理システム。

【0083】

（付記８）
前記熱交換器（２１）の冷媒出口は第２の流通分岐（８２）を介して前記コンプレッサ（１１）の入口に連通され、前記第２の流通分岐（８２）に第２の開閉弁（７２）が設置され、前記第３のスロットル分岐（９３）に電子膨張弁（６７）が設置される、ことを特徴とする付記７に記載の車両熱管理システム。

【0084】

（付記９）
前記電池パック（１２）は電池モジュール及び直接冷却装置を備え、前記直接冷却装置は冷媒をガイドするための複数の冷却配管を備え、複数の前記冷却配管は前記電池モジュールの表面に敷設される、ことを特徴とする付記１に記載の車両熱管理システム。

【0085】

（付記１０）
前記第１の熱管理システム（１０）は、加熱器（１５）を更に備え、前記加熱器（１５）は、前記車内凝縮器（１３）を通過する、車内を暖房するための空気を加熱するように構成される、ことを特徴とする付記５に記載の車両熱管理システム。

【0086】

（付記１１）
前記第２の熱管理システム（２０）は、ファン（２６）を更に備え、前記ファン（２６）は前記放熱器（２５）と対向して設置され、前記放熱器（２５）の放熱を促進する、ことを特徴とする付記１に記載の車両熱管理システム。

【0087】

（付記１２）
電気自動車であって、付記１－１１のいずれか一つに記載の車両熱管理システム（１００）を備える、ことを特徴とする電気自動車。

【符号の説明】

【0088】

１００－車両熱管理システム、１０－第１の熱管理システム、１１－コンプレッサ、１２－電池パック、１２１－第１の口、１２２－第２の口、１３－車内凝縮器、１５－加熱器、１７－車内蒸発器、２０－第２の熱管理システム、２１－熱交換器、２２－高圧システム冷却分岐、２３－ポンプ、２４－方向切換弁、２５－放熱器、２６－ファン、２７－廃熱利用分岐、５０－双方向膨張アセンブリ、５１－第４の逆止弁、５２－第５の逆止弁、５３－第６の逆止弁、５４－一方向膨張弁、５５－第７の逆止弁、６１－第１の逆止弁、６１１－第１の一方向分岐、６２－第２の逆止弁、６２１－第２の一方向分岐、６３－第３の逆止弁、６３１－第３の一方向分岐、６５－膨張開閉弁、６６－双方向膨張弁、６７－電子膨張弁、７１－第１の開閉弁、７２－第２の開閉弁、７３－第３の開閉弁、８０－第１の分岐、８１－第１の流通分岐、８２－第２の流通分岐、８３－第３の流通分岐、８４－第４の流通分岐、９１－第１のスロットリング分岐、９２－第２のスロットリング分岐、９３－第３のスロットリング分岐、５００－弁体、５０１－入口、５０２－出口、５０３－第１のバルブコア、５０４－第２のバルブコア、５０５－オリフィス、５１０－弁座、５１１－第１の弁箱、５１２－第２の弁箱、５２１－第１の電磁駆動部、５２２－第２の電磁駆動部、１０１－第１のモータ電気制御回路、１０２－第２のモータ電気制御回路。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4a】

【図4b】

【図5a】

【図5b】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【国際調査報告】