特表 2024-525270 車両のマルチモード熱制御システム

(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】2024-07-12

(54)【発明の名称】車両のマルチモード熱制御システム

(51)【国際特許分類】

   B60K 11/02 20060101AFI20240705BHJP

   B60H 1/22 20060101ALI20240705BHJP

   H01M 10/613 20140101ALI20240705BHJP

   H01M 10/615 20140101ALI20240705BHJP

   H01M 10/625 20140101ALI20240705BHJP

   H01M 10/663 20140101ALI20240705BHJP

   H01M 10/6556 20140101ALI20240705BHJP

   H01M 10/6568 20140101ALI20240705BHJP

   B60L 50/60 20190101ALI20240705BHJP

   B60L 58/26 20190101ALI20240705BHJP

【ＦＩ】

B60K11/02

B60H1/22 651A

B60H1/22 611C

H01M10/613

H01M10/615

H01M10/625

H01M10/663

H01M10/6556

H01M10/6568

B60L50/60

B60L58/26

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023568057

(86)(22)【出願日】2022-06-15

(85)【翻訳文提出日】2023-12-27

(86)【国際出願番号】 IB2022055529

(87)【国際公開番号】W WO2022264050

(87)【国際公開日】2022-12-22

(31)【優先権主張番号】102021000015764

(32)【優先日】2021-06-16

(33)【優先権主張国・地域又は機関】IT

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】521268163

【氏名又は名称】マセラティ・ソチエタ・ペル・アツィオーニ

【氏名又は名称原語表記】ＭＡＳＥＲＡＴＩ Ｓ．Ｐ．Ａ．

(74)【代理人】

【識別番号】100145403

【弁理士】

【氏名又は名称】山尾 憲人

(74)【代理人】

【識別番号】100131808

【弁理士】

【氏名又は名称】柳橋 泰雄

(74)【代理人】

【識別番号】100101454

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 卓二

(72)【発明者】

【氏名】クリヴェッラーリ，アッティーリオ

(72)【発明者】

【氏名】フラミーニ，アンドレア

(72)【発明者】

【氏名】イアンナーチェ，アントニオ

(72)【発明者】

【氏名】プシェドゥ，ジョルジョ

(72)【発明者】

【氏名】シルヴェストリーニ，ジャンルカ

(72)【発明者】

【氏名】ズメラーリア，ルイージ

【テーマコード（参考）】

3D038

3L211

5H031

5H125

【Ｆターム（参考）】

3D038AB01

3D038AC22

3D038AC23

3L211AA10

3L211AA11

3L211BA02

3L211CA16

3L211CA18

3L211DA26

3L211DA28

3L211DA50

5H031HH06

5H031KK08

5H125AA01

5H125AC12

5H125BA00

5H125BC19

5H125CD06

5H125FF24

(57)【要約】

電気自動車用の熱制御システム（１０）は、液体－空気熱交換器（２０）を有するバッテリ（Ｂ）に熱的に結合されたバッテリ制御ループ（１２）と；電気モータ（Ｍ）に熱的に結合されたパワートレイン制御ループ（１４）と；圧縮機（３６）と、凝縮器（３０）と、蒸発器（３８）と、蒸発器（３８）を冷媒ループ（１６）に結合する第１弁（４０）と、液体－空気熱交換器（２０）を冷媒ループ（１６）に結合する第２弁（４２）と、を備える冷媒ループ（１６）と；三方弁からなる第１バルブアセンブリ（４４）を備え；第１バルブアセンブリ（４４）が第１モードにあるとき、バッテリ制御ループ（１２）とパワートレイン制御ループ（１４）とが互いに流体連通しておらず、第１バルブアセンブリ（４４）が第２モードにあるとき、バッテリ制御ループ（１２）とパワートレイン制御ループ（１４）とが部分的なブリードオフで結合されている。熱制御システムはさらに、液体-空気熱交換器（５０）を備え、車両のキャビンの温度制御を行うキャビン熱制御ループ（４６）；およびバッテリ（１２）、パワートレイン（１４）およびキャビン（４６）熱制御ループを一緒に接続するための第１（１１）、第２（１３）、第３（１５）、第４（１７）、第５（１９）および第６（２１）接続分岐部を有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電気モータ（Ｍ）を有するパワートレイン（Ｄ）と、前記電気モータ（Ｍ）に電力を供給するように適合されたバッテリパック（Ｂ）を有する供給システム（Ｓ）とを有する車両のためのマルチモード熱制御システム（１０）であって、
前記マルチモード熱制御システム（１０）は、
第１循環ポンプ（１８）と液体－空気熱交換器（２０）とを備えるバッテリ熱制御ループ（１２）であって、前記第１循環ポンプ（１８）が、前記バッテリ熱制御ループ（１２）内で熱伝達流体を循環させるように適合されており、前記バッテリ熱制御ループ（１２）が、車両の前記バッテリパック（Ｂ）に熱的に結合されている、バッテリ熱制御ループ（１２）と、
第２循環ポンプ（２６）を備えるパワートレイン熱制御ループ（１４）であって、前記第２循環ポンプ（２６）は、前記パワートレイン熱制御ループ（１４）内で熱伝達流体を循環させるように適合されており、前記パワートレイン熱制御ループ（１４）は、前記車両の前記電気モータ（Ｍ）に熱的に結合されている、パワートレイン熱制御ループ（１４）と、
前記パワートレイン熱制御ループ（１４）から前記バッテリ熱制御ループ（１２）への熱伝達流体の通過を可能にするように適合された第１接続分岐部（１１）と、
前記バッテリ熱制御ループ（１２）から前記パワートレイン熱制御ループ（１４）への熱伝達流体の通過を可能にするように適合された第２接続分岐部（１３）と、
冷媒が循環される冷媒ループ（１６）であって、圧縮機（３６）と、凝縮器（３０）と、蒸発器（３８）と、前記蒸発器（３８）を前記冷媒ループ（１６）に結合するように適合された第１熱膨張弁（４０）と、前記液体－空気熱交換器（２０）を前記冷媒ループ（１６）に結合するように適合された第２熱膨張弁（４２）と、を備える冷媒ループ（１６）と、
第１バルブアセンブリ（４４）であって、前記第１バルブアセンブリ（４４）は、三方弁からなり、前記第１接続分岐部（１１）内または前記第２接続分岐部（１３）内の熱伝達流体の通路を調整することによって、前記バッテリ熱制御ループ（１２）と前記パワートレイン熱制御ループ（１４）との間の流体接続を制御するように適合され、この目的のために第１モードおよび第２モードで構成可能である、第１バルブアセンブリ（４４）と、を備え、
前記第１バルブアセンブリ（４４）が前記第１モードに構成されているとき、前記バッテリ熱制御ループ（１２）と前記パワートレイン熱制御ループ（１４）とが互いに流体連通しておらず、すなわち、前記バッテリ熱制御ループ（１２）内を循環する熱伝達流体が前記パワートレイン熱制御ループ（１４）内でも循環しておらず、かつ
前記第１バルブアセンブリ（４４）が前記第２モードに構成されているとき、前記バッテリ熱制御ループ（１２）と前記パワートレイン熱制御ループ（１４）とが、前記パワートレイン熱制御ループ（１４）内を循環する熱伝達流体の流量の一部のみが前記バッテリ熱制御ループ（１２）内も循環する部分的なブリードオフ構成で結合されており、
前記マルチモード熱制御システム（１０）はさらに、
キャビン熱制御ループ（４６）であって、第３循環ポンプ（４８）と液体-空気熱交換器（５０）とを備えており、前記第３循環ポンプ（４８）が、前記キャビン熱制御ループ（４６）内および前記液体-空気熱交換器（５０）を介して熱伝達流体を循環させるように適合されており、前記キャビン熱制御ループ（４６）が車両の客室の温度制御を行う、キャビン熱制御ループ（４６）と、
前記バッテリ熱制御ループ（１２）から前記キャビン熱制御ループ（４６）への熱伝達流体の通過を可能にするように適合された第３接続分岐部（１５）と、
前記キャビン熱制御ループ（４６）から前記バッテリ熱制御ループ（１２）への熱伝達流体の通過を可能にするように適合された第４接続分岐部（１７）と、
前記キャビン熱制御ループ（４６）から前記パワートレイン熱制御ループ（１４）への熱伝達流体の通過を可能にするように適合された第５接続分岐部（１９）と、
前記パワートレイン熱制御ループ（１４）から前記キャビン熱制御ループ（４６）への熱伝達流体の通過を可能にするように適合された第６接続分岐部（２１）を備えている、
マルチモード熱制御システム（１０）。

【請求項2】

前記第１バルブアセンブリ（４４）は、三方弁で構成されていることを特徴とする請求項１に記載のマルチモード熱制御システム。

【請求項3】

前記第３接続分岐部（１５）内または前記第４接続分岐部（１７）内の熱伝達流体の通路を調節することによって、前記バッテリ熱制御ループ（１２）と前記キャビン熱制御ループ（４６）との間の流体接続を制御するように適合され、この目的のために、第１モードおよび第２モードで構成可能な、第２バルブアセンブリ（５４）をさらに備え、
前記第２バルブアセンブリ（５４）が前記第１モードに構成されているとき、前記バッテリ熱制御ループ（１２）と前記キャビン熱制御ループ（４６）とは互いに流体連通しておらず、すなわち、前記バッテリ熱制御ループ（１２）内を循環する熱伝達流体は、前記キャビン熱制御ループ（４６）内でも循環しておらず、
前記第２バルブアセンブリ（５４）が前記第２モードに構成されているとき、前記バッテリ熱制御ループ（１２）と前記キャビン熱制御ループ（４６）とが、前記バッテリ熱制御ループ（１２）内を循環する熱伝達流体の全流量が前記キャビン熱制御ループ（４６）内も循環する直列構成で結合されることを特徴とする請求項１に記載のマルチモード熱制御システム。

【請求項4】

前記第５接続分岐部（１９）内または前記第６接続分岐部（２１）内の熱伝達流体の通路を調整することによって、前記パワートレイン熱制御ループ（１４）と前記キャビン熱制御ループ（４６）との間の流体接続を制御するように適合され、この目的のために、第１モードおよび第２モードで構成可能である、第３バルブアセンブリ（５６）をさらに備え、
前記第３バルブアセンブリ（５６）が前記第１モードに構成されているとき、前記キャビン熱制御ループ（４６）と前記パワートレイン熱制御ループ（１４）とは互いに流体連通しておらず、すなわち、前記パワートレイン熱制御ループ（１４）内を循環する熱伝達流体は、前記キャビン熱制御ループ（４６）内も循環しておらず、
前記第３バルブアセンブリ（５６）が前記第２モードに構成されているとき、前記キャビン熱制御ループ（４６）と前記パワートレイン熱制御ループ（１４）とが、前記キャビン熱制御ループ（４６）内を循環する熱伝達流体の全流量が前記パワートレイン熱制御ループ（１４）内も循環する直列構成で結合されることを特徴とする請求項３に記載のマルチモード熱制御システム。

【請求項5】

前記パワートレイン熱制御ループ（１４）が、前記冷媒ループ（１６）の前記凝縮器（３０）に熱的に結合されるラジエータ（２８）を備える、請求項１－４のいずれかに記載のマルチモード熱制御システム。

【請求項6】

前記パワートレイン熱制御ループ（１４）は、第１モードと第２モードとに構成可能なバイパス弁（３２）をさらに備えており、
前記バイパス弁（３２）が前記第１モードに構成されているとき、前記バイパス弁（３２）は、前記パワートレイン熱制御ループ（１４）内を循環する熱伝達流体が前記ラジエータ（２８）を通って流れることを可能にし、
前記バイパス弁（３２）が前記第２モードに構成されているとき、前記パワートレイン熱制御ループ（１４）内を循環する熱伝達流体が前記ラジエータ（２８）をバイパスすることを可能にする、請求項５に記載のマルチモード熱制御システム。

【請求項7】

前記キャビン熱制御ループ（４６）が、オンにされたときに前記キャビン熱制御ループ（４６）内を循環する熱伝達流体に熱を供給するように適合された電気加熱装置（５２）をさらに備える、請求項１－６のいずれかに記載のマルチモード熱制御システム。

【請求項8】

少なくとも１つの電気モータ（Ｍ）を有するパワートレイン（Ｄ）と、前記パワートレイン（Ｄ）に電力を供給するように適合されたバッテリパック（Ｂ）を有する供給システム（Ｓ）とを備える車両であって、請求項１－７のいずれかに記載のマルチモード熱制御システム（１０）をさらに備える車両。

【請求項9】

（ａ） 請求項７に記載のマルチモード熱制御システム（１０）を提供するステップと、
（ｂ） バッテリ熱制御ループ（１２）とキャビン熱制御ループ（４６）とが互いに流体連通しないように、すなわち、前記バッテリ熱制御ループ（１２）内を循環する熱伝達流体が前記キャビン熱制御ループ（４６）内も循環しないように、前記第２バルブアセンブリ（５４）を第１モードで構成するステップと、
（ｃ） 前記バッテリ熱制御ループ（１２）と前記パワートレイン熱制御ループ（１４）とが、前記パワートレイン熱制御ループ（１４）内を循環する熱伝達流体の流量の一部のみが前記バッテリ熱制御ループ（１２）内も循環する部分的なブリードオフ構成で結合されるように、第２モードで前記第１バルブアセンブリ（４４）を構成するステップを含む、熱制御システム（１０）を制御する制御方法。

【請求項10】

（ｄ） 前記パワートレイン熱制御ループ（１４）の前記バイパス弁（３２）を第１モードに構成するステップと、
（ｅ） 前記キャビン熱制御ループ（４６）の前記電気加熱装置（５２）をオンにするステップをさらに含む、請求項９に記載の制御方法。

【請求項11】

（ａ） 請求項６に記載のマルチモード熱制御システム（１０）を提供するステップと、
（ｆ） 前記バッテリ熱制御ループ（１２）と前記キャビン熱制御ループ（４６）とが互いに流体連通しないように、すなわち、前記バッテリ熱制御ループ（１２）内を循環する熱伝達流体が前記キャビン熱制御ループ（４６）内も循環しないように、前記第２バルブアセンブリ（５４）を第１モードに構成するステップと、
（ｇ） 前記第１バルブアセンブリ（４４）を前記第１モードに構成するステップを含む、マルチモード熱制御システム（１０）を制御するための制御方法。

【請求項12】

（ｈ） 前記冷媒ループ（１６）の前記圧縮機（３６）をオンにするステップを含む、請求項１１に記載の制御方法。

【請求項13】

（ｅ） 前記キャビン熱制御ループ(４６)の前記電気加熱装置(５２)をオンにするステップを含む、請求項１１に記載の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、（少なくとも部分的に）電動車両、または電気モータを備えたパワートレインと、電気モータに電力を供給するように適合されたバッテリパックを備えた供給システムとを有する車両の熱制御のためのマルチモード熱制御システム、およびそのようなマルチモード熱制御システムを利用する関連する熱制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

車両の熱制御のためのマルチモード熱制御システムは、当該分野の先行技術において知られている。

【0003】

例えば、ＵＳ９,７５８,０１１Ｂ２には、車両のバッテリパックに熱的に結合されたバッテリ熱制御ループと、車両の電気モータに熱的に結合されたパワートレイン熱制御ループと、車両のキャビンに熱的に結合されたキャビン熱制御ループとを含む、電動車両の熱制御システムが示されている。この３つの異なるループ間の接続方法のため、従来技術では、熱制御システムの使用方法が非常に限られていた。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の目的は、先行技術の欠点に悩まされることのない、電気モータとそれを駆動するバッテリパックを有する車両用のマルチモード熱制御システムを提供することであり、したがって、異なる車両構成部品の加熱または冷却要件に応じて複数の異なる使用モードで使用することができる。

【課題を解決するための手段】

【0005】

この目的および他の目的は、独立請求項１に定義される熱制御システムによって、本発明によれば完全に達成される。

【0006】

本発明による熱制御システムの有利な実施形態は、従属請求項に規定されており、その内容は以下の説明の不可欠な部分として理解される。

【0007】

要約すると、本発明は、電気モータを有するパワートレインと、前記電気モータに電力を供給するように適合されたバッテリパックを有する供給システムとを有する車両のためのマルチモード熱制御システムを提供するという考えに基づいている。

【0008】

この熱制御システムは、
第１循環ポンプと液体－空気熱交換器とを備えるバッテリ熱制御ループであって、前記第１循環ポンプが、前記バッテリ熱制御ループ内で熱伝達流体を循環させるように適合されており、前記バッテリ熱制御ループが、前記車両の前記バッテリパックに熱的に結合されている、バッテリ熱制御ループと、
第２循環ポンプを備えるパワートレイン熱制御ループであって、前記第２循環ポンプは、前記パワートレイン熱制御ループ内で熱伝達流体を循環させるように適合されており、前記パワートレイン熱制御ループは、前記車両の前記電気モータに熱的に結合されている、パワートレイン熱制御ループと、
前記パワートレイン熱制御ループから前記バッテリ熱制御ループへの熱伝達流体の通過を可能にするように適合された第１接続分岐部と、
前記バッテリ熱制御ループから前記パワートレイン熱制御ループへの熱伝達流体の通過を可能にするように適合された第２接続分岐部と、
冷媒が循環される冷媒ループであって、圧縮機と、凝縮器と、蒸発器と、前記蒸発器を前記冷媒ループに結合するように適合された第１熱膨張弁と、前記液体－空気熱交換器を前記冷媒ループに結合するように適合された第２熱膨張弁と、を備える冷媒ループと、
第１バルブアセンブリであって、前記第１バルブアセンブリは、三方弁を含み、前記第１接続分岐部内または前記第２接続分岐部内の熱伝達流体の通路を調整することによって、前記バッテリ熱制御ループと前記パワートレイン熱制御ループとの間の流体接続を制御するように適合され、この目的のために、第１モードおよび第２モードで構成可能である、第１バルブアセンブリと、を備え、
第１バルブアセンブリが第１モードに構成されているとき、バッテリ熱制御ループとパワートレイン熱制御ループとは、互いに並列に、かつ互いに独立して作動し、すなわち互いに流体連通しておらず、すなわちバッテリ熱制御ループ（１２）内を循環する熱伝達流体は、パワートレイン熱制御ループ（１４）内でも循環せず、
前記第１バルブアセンブリが前記第２モードに構成されているとき、前記バッテリ熱制御ループと前記パワートレイン熱制御ループとが、前記パワートレイン熱制御ループ内を循環する熱伝達流体の流量の一部のみが前記バッテリ熱制御ループ内にも循環する部分的なブリードオフ構成で結合され、
熱制御システムはさらに、
第３循環ポンプと液体-空気熱交換器とを備えるキャビン熱制御ループであって、前記第３循環ポンプが、前記キャビン熱制御ループ内および前記液体-空気熱交換器を介して熱伝達流体を循環させるように適合されており、前記キャビン熱制御ループが、車両の乗客キャビンの温度制御を提供する、キャビン熱制御ループと、
前記バッテリ熱制御ループから前記キャビン熱制御ループへの熱伝達流体の通過を可能にするように適合された第３接続分岐部と、
前記キャビン熱制御ループから前記バッテリ熱制御ループへの熱伝達流体の通過を可能にするように適合された第４接続分岐部と、
キャビン熱制御ループからパワートレイン熱制御ループへの熱伝達流体の通過を可能にするように適合された第５接続分岐部と、
パワートレイン熱制御ループからキャビン熱制御ループへの熱伝達流体の通過を可能にするように適合された第６接続分岐部を有する。

【0009】

本発明の範囲内において、本明細書および添付の特許請求の範囲において、２つの熱制御ループが「互いに平行に、かつ互いに独立して作動する」と言われる場合、それは、一方のループを循環する熱伝達流体が他方のループも循環しないように、すなわち、２つのループ間で熱伝達流体の流量の共有がないように作動することを意味する。逆に、２つの熱制御ループが「直列に作動する」と言われる場合、それは、もちろん望ましくない漏れがない限り、前記ループの一方を循環する熱伝達流体の全流量が前記ループの他方にも循環するように作動することを意味する。最後に、２つの熱制御ループが「部分的なブリードオフ構成で」連結されていると言う場合、それは、一方のループ内を循環する熱伝達流体の流れの一部のみが他方のループ内も循環するように、２つのループが連結されていることを意味する。

【0010】

本発明のような熱制御システムの構成により、本発明の目的を達成することが可能であり、特に、電気モータ、バッテリパック、および車両のキャビンを含む異なる車両構成要素の冷却および／または加熱を含む複数の動作モードを提供することが可能である。

【0011】

好ましくは、第１バルブアセンブリは三方弁で構成される。

【0012】

有利には、熱制御システムはまた、第３接続分岐部または第４接続分岐部における熱伝達流体の通路を調整することによって、バッテリ熱制御ループとキャビン熱制御ループとの間の流体接続を制御するように適合され、この目的のために、第１モードおよび第２モードで構成可能な、第２バルブアセンブリを含んでいてもよい。第２バルブアセンブリが第１モードで構成されているとき、バッテリ熱制御ループとキャビン熱制御ループとは、互いに並列に、かつ互いに独立して動作する。すなわち、これらは互いに流体連通しておらず、すなわち、バッテリ熱制御ループ内を循環する熱伝達流体はキャビン熱制御ループ内も循環せず、第２バルブアセンブリが第２モードに構成されているとき、バッテリ熱制御ループとキャビン熱制御ループとは、前記バッテリ熱制御ループ内を循環する熱伝達流体の全流量がキャビン熱制御ループ内も循環する直列構成で結合されている。さらに有利には、この実施形態において、熱制御システムは、第５接続分岐部内または第６接続分岐部内の熱伝達流体の通路を調整することによって、パワートレイン熱制御ループとキャビン熱制御ループとの間の流体接続を制御するように適合される。この目的のために、第１モードおよび第２モードで構成可能な第３バルブアセンブリをさらに含んでいてもよく、この場合、第３バルブアセンブリが第１モードで構成されているとき、キャビン熱制御ループおよびパワートレイン熱制御ループは、互いに並列に、かつ互いに独立して動作する、すなわち、これらは流体的に接続されていない。すなわち、これらは互いに流体連通しておらず、パワートレイン熱制御ループ内を循環する熱伝達流体はキャビン熱制御ループ内も循環せず、第３バルブアセンブリが第２モードに構成されているとき、キャビン熱制御ループとパワートレイン熱制御ループとは、キャビン熱制御ループ内を循環する熱伝達流体の全流量がパワートレイン熱制御ループ内も循環する直列構成で結合されている。さらに有利には、キャビン熱制御ループは、オンにされたときにキャビン熱制御ループ内を循環する熱伝達流体に熱を供給するように適合された電気加熱装置をさらに含んでいてもよい。

【0013】

好ましくは、パワートレイン熱制御ループは、冷媒ループの凝縮器に熱的に結合されているラジエータを含んでいる。この実施形態において、有利には、パワートレイン熱制御ループは、第１モードおよび第２モードで構成可能なバイパス弁をさらに含んでいてもよく、バイパス弁が第１モードで構成されているとき、パワートレイン熱制御ループ内を循環する熱伝達流体が前記ラジエータを通って流れることを可能にし、バイパス弁が第２モードで構成されているとき、パワートレイン熱制御ループ内を循環する熱伝達流体が前記ラジエータをバイパスすることを可能にする。

【0014】

さらに、本発明のさらなる態様は、以下に説明されるように、特に請求項９から１３に記載されるように、本発明の熱制御システムを制御するための制御方法に関する。

【図面の簡単な説明】

【0015】

本発明のさらなる特徴および利点は、添付の図面を参照して、非限定的な例として与えられる以下の詳細な説明から、より明確に現れる。

【0016】

【図1】図１は、本発明の実施形態による熱制御システムの概略図である。

【図2】図２は、図１の熱制御システムの第１動作モードの概略図であり、熱伝達流体または冷媒が循環するループ分岐が強調表示されている。

【図3】図３は、図１の熱制御システムの第２動作モードの概略図であり、熱伝達流体または冷媒が循環するループ分岐が強調表示されている。

【図4】図４は、図１の熱制御システムの第３動作モードの概略図であり、熱伝達流体または冷媒が循環するループ分岐が強調表示されている。

【図5】図５は、図１の熱制御システムの第４動作モードの概略図であり、熱伝達流体または冷媒が循環するループ分岐が強調表示されている。

【図6】図６は、図１の熱制御システムの第５動作モードの概略図であり、熱伝達流体または冷媒が循環するループ分岐が強調表示されている。

【図7】図７は、図１の熱制御システムの第６動作モードの概略図であり、熱伝達流体または冷媒が循環するループ分岐が強調表示されている。

【図8】図８は、本発明のさらなる実施形態による熱制御システムの概略図である。

【図9】図９は、本発明のさらなる実施形態による熱制御システムの概略図である。

【図10】図１０は、本発明のさらなる実施形態による熱制御システムの概略図である。

【図11】図１１は、本発明のさらなる実施形態による熱制御システムの概略図である。

【図12】図１２は、本発明のさらなる実施形態による熱制御システムの概略図である。

【図13】図１３は、本発明のさらなる実施形態による熱制御システムの概略図である。

【図14】図１４は、本発明のさらなる実施形態による熱制御システムの概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

図を参照すると、本発明による熱制御システムは、一般に参照数字１０で示されている。熱制御システム１０は、マルチモードシステムであり、すなわち、システムに熱的に結合され、熱制御を必要とする複数の構成要素（電気モータ、バッテリ、キャビン、その他）に関して要求される使用のタイプ（冷却、加熱、またはそのどちらでもない）に応じて、複数の異なる使用モードで構成され得るシステムである。

【0018】

熱制御システム１０は、車両、特に、電気モータＭを有するパワートレインＤと、電気モータＭに電力を供給するように適合されたバッテリパックＢを有する供給システムＳとを有する車両の熱制御に使用される。明らかなように、パワートレインＤはまた、より多数の電気モータＭから構成されてもよく、バッテリパックＢは、１つまたは複数の電気モータＭに電力を供給するように適合された１つまたは複数のバッテリまたはセルから構成されてもよいが、本明細書および添付の特許請求の範囲は、単純化および簡潔化のために、また純粋に例示的かつ非限定的な方法で、常に単一の電気モータＭおよび単一のバッテリパックＢにのみ言及している。

【0019】

熱制御システム１０は、バッテリ熱制御ループ１２と、パワートレイン熱制御ループ１４と、熱伝達流体が循環されるキャビン熱制御ループ４６と、冷媒が循環される冷媒ループ１６とを備える。熱制御システム１０はまた、以下にさらに詳細に説明するように、バッテリ熱制御ループ１２、パワートレイン熱制御ループ１４およびキャビン熱制御ループ４６の間の流体接続を可能にするように配置された第１、第２、第３、第４、第５および第６接続分岐部１１、１３、１５、１７、１９および２１を備える。

【0020】

熱伝達流体は、水とグリコールとの混合物からなり、その割合は用途に応じて変化する。冷媒は、非限定的な例として、冷媒Ｒ-１２３４ｙ（米国暖房冷凍空調学会(American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers）の呼称規格による）、または他のタイプの冷媒（無水二酸化炭素、Ｒ-２９０冷媒流体、および／または前述の同じ規格によるＲ-１３４ａ冷媒流体など）を含んでもよい。本発明の好ましい実施形態によれば、熱伝達流体と冷媒とは互いに異なり、本発明のさらに好ましい実施形態によれば、熱伝達流体は水とグリコールとの混合物からなり、冷媒は前述の規格によるＲ-１２３４ｙ冷媒および／またはＲ-２９０冷媒および／またはＲ-１３４ａ冷媒からなる。

【0021】

バッテリ熱制御ループ１２は、車両のバッテリパックＢに熱的に結合されており、すなわち、バッテリパックＢとバッテリ熱制御ループ１２との配置および相対的な構成は、バッテリ熱制御ループ１２とバッテリパックＢとの間で双方向の熱エネルギの交換を可能にし、バッテリパックＢの制御された加熱または冷却を可能にするようになっている。図１および図１３に示すような本発明のいくつかの実施形態では、バッテリ熱制御ループ１２は、車両の電子システムＥにも熱的に結合されており、すなわち、電子システムＥとバッテリ熱制御ループ１２との配置および相対的な構成は、バッテリ熱制御ループ１２と電子システムＥとの間で双方向の熱エネルギの授受を可能にし、電子システムＥの制御された加熱または冷却を可能にするようになっている。

【0022】

バッテリ熱制御ループ１２は、第１循環ポンプ１８と液体－空気熱交換器２０とから構成される。第１循環ポンプ１８は、それ自体公知の方法で、バッテリ熱制御ループ１２内で熱伝達流体を循環させるように適合されている。液体－空気熱交換器２０は、バッテリ熱制御ループ１２と冷媒ループ１６との間の熱伝達を可能にするように適合されている。有利には、熱膨張弁-後述する第２熱膨張弁４２-が、液体－空気熱交換器２０内の冷媒の流れを制御するように、したがって、バッテリ熱制御ループ１２と冷媒ループ１６との間の熱結合を制御するように配置される。

【0023】

例えば図１１－図１４に示すような本発明の好ましい実施形態では、バッテリ熱制御ループ１２は、オンにされたときにバッテリ熱制御ループ１２内を循環する熱伝達流体に熱を供給するように適合されたバッテリ電気加熱装置２４をさらに含んでもよい。

【0024】

パワートレイン熱制御ループ１４は、パワートレインＤ、特に車両の電気モータＭに熱的に結合されており、すなわち、電気モータＭとパワートレイン熱制御ループ１４との配置および相対的な構成は、パワートレイン熱制御ループ１４と電気モータＭとの間で双方向の熱エネルギの伝達を可能にし、電気モータＭの制御された加熱または冷却を可能にするようになっている。図８－図１２および図１４に示すような本発明のいくつかの実施形態では、パワートレイン熱制御ループ１４は、車両の電子システムＥにも熱的に結合されており、すなわち、電子システムＥとパワートレイン熱制御ループ１４との配置および相対的な構成は、パワートレイン熱制御ループ１４と電子システムＥとの間で双方向に熱エネルギの伝達を可能にし、電子システムＥの制御された加熱または冷却を可能にするようになっている。もちろん、パワートレイン熱制御ループ１４は、それ自体公知の方法で、熱制御を必要とするパワートレインＤのさらなる構成要素に熱的に結合することもできる。

【0025】

パワートレイン熱制御ループ１４は、第２循環ポンプ２６をさらに備える。第２循環ポンプ２６は、それ自体公知の方法で、パワートレイン熱制御ループ１４内で熱伝達流体を循環させるように適合されている。有利には、パワートレイン熱制御ループ１４は、冷媒ループ１６（後述する）の凝縮器３０に熱的に結合されるように配置されたラジエータ２８をさらに備えることができる。好ましくは、この場合、前記ラジエータ２８は、パワートレイン熱制御ループ１４のバイパス可能な分岐上に配置される。この場合、パワートレイン熱制御ループ１４は、第１モードおよび第２モードで構成可能なバイパス弁３２を備える。このようなバイパス弁３２が第１モードに構成されている場合、これにより、パワートレイン熱制御ループ１４内を循環する熱伝達流体がラジエータ２８内を通過することができる。逆に、バイパス弁３２が第２モードに構成されているとき、これは、パワートレイン熱制御ループ１４内を循環する熱伝達流体が前記ラジエータ２８を迂回することを可能にし、すなわち、パワートレイン熱制御ループ１４内を循環する熱伝達流体の流れをラジエータ２８を迂回する分岐上に分流させる。それ自体公知の態様において、このようなバイパス弁３２は、三方弁として、または、入口熱伝達流体の流れを２つの出口分岐のいずれに向けるかを制御できる選択弁として設けることができる。それ自体公知の態様において、そのようなラジエータ２８は、パワートレイン熱制御ループ１４内を循環する熱伝達流体が流入する膨張タンク３４と関連付けられることがある。それ自体公知の態様において、ファンがラジエータ２８に関連付けられることがある。

【0026】

冷媒ループ１６は、前述の凝縮器３０（図では３つの小さな矢印で表された空気流に曝される）に加えて、圧縮機３６、蒸発器３８（図では３つの小さな矢印で表された空気流に曝される）、第１熱膨張弁４０、および第２熱膨張弁４２から構成される。蒸発器３８は、車両のキャビンと熱的に結合するように配置されている。第１熱膨張弁４０は、蒸発器３８を冷媒ループ１６に結合するように適合されており、一方、第２熱膨張弁４２は、バッテリ熱制御ループ１２の液体－空気熱交換器２０を冷媒ループ１６に結合し、バッテリ熱制御ループ１２内を循環する冷媒と熱伝達流体との間の熱伝達を可能にするように適合されている。

【0027】

ある運転モードでは、圧縮機３６がオンになると、冷媒は圧縮機３６によって圧縮され、その後、凝縮器３０内を通過する。それ自体公知の方法で、凝縮器３０の内部で第１相変化が起こり、それにより、凝縮器３０が曝される空気流との熱伝達の影響により、冷媒は、気体状態から液体状態に移行する。液体になった冷媒は、このようにしてサブクールされ、第１熱膨張弁４０および第２熱膨張弁４２を通って利用可能になり、それぞれ蒸発器３８および液体－空気熱交換器２０への冷媒の流れを調整する。このとき、冷媒は、蒸発器３８および液体－空気熱交換器２０を通過することにより、蒸発器３８を介して外部の空気と、液体－空気熱交換器２０において熱伝達流体と、それぞれ熱交換することにより蒸発し、第２相変化を行う。蒸発器３８と液体－空気熱交換器２０を出た冷媒は、最終的に圧縮機３６に戻され、そこから先ほどのサイクルが再び始まる。

【0028】

バッテリ熱制御ループ１２とパワートレイン熱制御ループ１４との間の流体接続のために、熱制御システム１０は、パワートレイン熱制御ループ１４からバッテリ熱制御ループ１２への熱伝達流体の通過を可能にするように配置された第１接続分岐部１１と、バッテリ熱制御ループ１２からパワートレイン熱制御ループ１４への熱伝達流体の通過を可能にするように配置された第２接続分岐部１３とからも、予期されるように構成される。

【0029】

本発明による熱制御システム１０は、バッテリ熱制御ループ１２とパワートレイン熱制御ループ１４との間の流体接続を制御できるように、すなわち、第１接続分岐部１１または第２接続分岐部１３内を循環する熱伝達流体の流量の全部または一部の通過を制御または調整できるように配置された第１バルブアセンブリ４４をさらに備える。この目的のために、第１バルブアセンブリ４４は、バッテリＢの上流側の第１接続分岐部１１、またはバッテリＢの下流側の第２接続分岐部１３に配置される。実際、第１バルブアセンブリ４４は、バッテリ熱制御ループ１２とパワートレイン熱制御ループ１４との間に確立される機能関係の種類に応じて、第１モードおよび第２モードで構成可能である。第１バルブアセンブリ４４が第１モードに構成されているとき、バッテリ熱制御ループ１２とパワートレイン熱制御ループ１４とは並列に、互いに独立して作動し、すなわち、パワートレイン熱制御ループ１４内を循環する熱伝達流体はバッテリ熱制御ループ１２内も循環せず、すなわち、バッテリ熱制御ループ１２とパワートレイン熱制御ループ１４との間で熱伝達流体の流量の共有は行われない。一方、第１バルブアセンブリ４４が第２モードに構成されている場合、バッテリ熱制御ループ１２とパワートレイン熱制御ループ１４とは、部分的なブリードオフ構成、すなわち、パワートレイン熱制御ループ１４内を循環する熱伝達流体の流量の一部のみがバッテリ熱制御ループ１２内も循環する構成で結合される。本発明によれば、このような第１バルブアセンブリ４４は三方弁からなる。より好ましくは、このような第一バルブアセンブリ４４は三方弁からなる。最後に、さらに好ましくは、この第１バルブアセンブリ４４は、三方弁および接続部からなり、パワートレイン熱制御ループ１４とバッテリ熱制御ループ１２との間の相対的な動作モード（すなわち、並列動作モードまたは部分的なブリードオフ動作モードの選択）は、当該第１バルブアセンブリ４４によってのみ制御および調節可能であり、それ以上の弁はなく、特に、パワートレイン熱制御ループ１４とバッテリ熱制御ループ１２との間の接続部および相対的な動作モードを調節するための四方弁はない。

【0030】

本発明によれば、予想されるように、熱制御システム１０は、キャビン熱制御ループ４６をさらに備える。キャビン熱制御ループ４６は、車両のキャビンの温度制御を提供し、すなわち車両のキャビンに熱的に結合される。キャビン熱制御ループ４６は、第３循環ポンプ４８と、液体-空気熱交換器５０とから構成されている。第３循環ポンプ４８は、キャビン熱制御ループ４６内で熱伝達流体を循環させるように適合されており、したがって、それ自体公知の方法で液体-空気熱交換器５０を通しても熱伝達流体を循環させるように適合されている。有利なことに、キャビン熱制御ループ４６は、オンにされたときにキャビン熱制御ループ４６内を循環する熱伝達流体に熱を供給するように適合された電気加熱装置５２をさらに備える。

【0031】

バッテリ熱制御ループ１２とキャビン熱制御ループ４６との間の流体接続のために、予期されるように、熱制御システム１０はまた、バッテリ熱制御ループ１２からキャビン熱制御ループ４６への熱伝達流体の通過を可能にするように配置された第３接続分岐部１５と、キャビン熱制御ループ４６からバッテリ熱制御ループ１２への熱伝達流体の通過を可能にするように配置された第４接続分岐部１７を備える。

【0032】

キャビン熱制御ループ４６とバッテリ熱制御ループ１２との間の結合の調整は、様々な方法で実施することができる。この目的のために、図１－図１０に示すいくつかの実施形態では、熱制御システム１０は、バッテリ熱制御ループ１２とキャビン熱制御ループ４６との間の流体連通を制御できるように、すなわち、第３連通枝１５または第４連通枝１７内を循環する熱伝達流体の流量の全部または一部の通過を制御または調整できるように配置された第２バルブアセンブリ５４をさらに備える。実際、第２バルブアセンブリ５４は、バッテリ熱制御ループ１２とキャビン熱制御ループ４６との間に確立されるべき機能関係の種類に応じて、第１モードと第２モードとに構成することができる。第２バルブアセンブリ５４が第１モードに構成されている場合、バッテリ熱制御ループ１２とキャビン熱制御ループ４６とは並列に、かつ互いに独立して作動し、すなわち、キャビン熱制御ループ４６内を循環する熱伝達流体はバッテリ熱制御ループ１２内も循環せず、すなわち、バッテリ熱制御ループ１２とキャビン熱制御ループ４６との間で熱伝達流体の流量の共有は行われない。一方、第２バルブアセンブリ５４が第２モードに構成されている場合、バッテリ熱制御ループ１２とキャビン熱制御ループ４６とは、バッテリ熱制御ループ１２内を循環する熱伝達流体の流量全体がキャビン熱制御ループ４６内も循環する直列構成で結合される。好ましくは、このような第２バルブアセンブリ５４は、バッテリＢの下流の第３接続分岐部１５に配置された第１三方バルブ５４ａと、バッテリＢの上流の第４接続分岐部１７に配置された第２三方バルブ５４Ｂとから構成される。

【0033】

パワートレイン熱制御ループ１４とキャビン熱制御ループ４６との間の流体接続のために、予想されるように、熱制御システム１０はまた、キャビン熱制御ループ４６からパワートレイン熱制御ループ１４への熱伝達流体の通過を可能にするように配置された第５接続分岐部１９と、パワートレイン熱制御ループ１４からキャビン熱制御ループ４６への熱伝達流体の通過を可能にするように配置された第６接続分岐部２１とを備える。

【0034】

キャビン熱制御ループ４６とパワートレイン熱制御ループ１４との間の結合の調整は、様々な方法で実施することができる。この目的のために、図１－図１４に示すような幾つかの実施形態では、熱制御システム１０は、パワートレイン熱制御ループ１４とキャビン熱制御ループ４６との間の流体的な連結を制御できるように、すなわち、第５接続分岐部１９または第６接続分岐部２１内を循環する熱伝達流体の流量の全部または一部の通過を制御または調整できるように配置された第３バルブアセンブリ５６をさらに備える。この目的のために、第３バルブアセンブリ５６は、液体-空気熱交換器５０の下流の第５接続分岐部１９、または液体-空気熱交換器５０の上流の第６接続分岐部２１に配置される。実際には、第３バルブアセンブリ５６は、パワートレイン熱制御ループ１４とキャビン熱制御ループ４６との間に確立されるべき機能関係の種類に応じて、第１モードおよび第２モードで構成され得る。第３バルブアセンブリ５６が第１モードに構成されている場合、パワートレイン熱制御ループ１４とキャビン熱制御ループ４６とは並列に、かつ互いに独立して作動し、すなわちキャビン熱制御ループ４６内を循環する熱伝達流体はパワートレイン熱制御ループ１４内も循環せず、すなわちパワートレイン熱制御ループ１４とキャビン熱制御ループ４６との間で熱伝達流体の流量の共有は行われない。一方、第３バルブアセンブリ５６が第２モードに構成されている場合、パワートレイン熱制御ループ１４とキャビン熱制御ループ４６とは、パワートレイン熱制御ループ１４内を循環する熱伝達流体の全流量がキャビン熱制御ループ４６内も循環する直列構成で結合される。好ましくは、このような第３弁組立体５６は、第１三方弁５６ａからなる。

【0035】

第１バルブアセンブリ４４、第２バルブアセンブリ５４および第３バルブアセンブリ５６の少なくとも１つは、熱伝達流体または冷媒の流れの分割通過を可能にする比例電動三方バルブの使用によって、中間制御条件を得ることができるようにすることができる。

【0036】

本発明による熱制御システム１０は、熱制御システム１０に熱的に結合される車両の異なる構成要素（キャビン、バッテリパックＢ、パワートレインＤなど）に対して必要とされる熱制御のタイプ（加熱、冷却、またはそのどちらでもない）に応じて、異なる方法で動作することができ、すなわち異なる制御方法に従って制御することができる。図１に示す実施形態による熱制御システム１０を参照して、これらの制御方法すなわち動作モードのいくつかを説明する。

【0037】

「バッテリパックの受動冷却モード」と呼ばれる第１動作モードが図２に示されている。この動作モードでは、第１バルブアセンブリ４４は、第２モードに構成され、これにより、バッテリ熱制御ループ１２とパワートレイン熱制御ループ１４とは、パワートレイン熱制御ループ１４内を循環する熱伝達流体の流量の一部のみがバッテリ熱制御ループ１２内も循環する部分ブリードオフ構成で結合される。同時に、パワートレイン熱制御ループ１４のバイパス弁３２は、ラジエータ２８内のパワートレイン熱制御ループ１４内を循環する熱伝達流体の通過を許容するように、第１モードに構成される。同時に、第２バルブアセンブリ５４は、バッテリ熱制御ループ１２とキャビン熱制御ループ４６とが並列かつ互いに独立して作動するように、すなわちキャビン熱制御ループ４６内を循環する熱伝達流体がバッテリ熱制御ループ１２内も循環しないように、すなわちバッテリ熱制御ループ１２とキャビン熱制御ループ４６との間で熱伝達流体の流量の共有がないように、第１モードに構成されている。同時に、第３バルブアセンブリ５６は、パワートレイン熱制御ループ１４とキャビン熱制御ループ４６とが並列かつ互いに独立して作動するように、すなわちキャビン熱制御ループ４６内を循環する熱伝達流体がパワートレイン熱制御ループ１４内も循環しないように、すなわちパワートレイン熱制御ループ１４とキャビン熱制御ループ４６との間で熱伝達流体の流量が共有されないように、第１モードで構成されている。同時に、キャビン熱制御ループ４６の電気加熱装置５２は非活性化、すなわちオフであり、キャビン熱制御ループ４６内を循環する流体に熱を供給しない。同時に、冷媒ループ１６の圧縮機３６は非作動、すなわちオフである。このモードでは、バッテリパックＢと電気モータＭはラジエータ２８によって冷却されるが、コンプレッサ３６は使用されず、電力消費は低減される。この運転モードは、例えば車両の航続距離を伸ばすために電力消費を抑える必要がある場合に特に有効である。この運転モードは、周囲温度が低いか中程度、例えば約１０℃から３０℃の間であり、電気モータＭによる電力需要が低いか中程度である場合に使用することができる。したがって、典型的な用途は、現在使用されているＷＬＴＰサイクルタイプ（World harmonized Light-duty vehicles Test Procedure）の都市サイクルである。

【0038】

「バッテリパックの受動加熱モード」と呼ばれる第２運転モードを図３に示す。この動作モードでは、第１バルブアセンブリ４４は、第２モードに構成され、それにより、バッテリ熱制御ループ１２とパワートレイン熱制御ループ１４とは、パワートレイン熱制御ループ１４内を循環する熱伝達流体の流量の一部のみがバッテリ熱制御ループ１２内も循環する部分ブリードオフ構成で結合される。同時に、パワートレイン熱制御ループ１４のバイパス弁３２は、パワートレイン熱制御ループ１４内を循環する熱伝達流体が前記ラジエータ２８を迂回し、ラジエータ２８を迂回する分岐上に分流されるように、第２モードに構成される。同時に、第２バルブアセンブリ５４は、第１モードにおいて、バッテリ熱制御ループ１２とキャビン熱制御ループ４６とが並列に、かつ互いに独立して作動するように、すなわち、キャビン熱制御ループ４６内を循環する熱伝達流体がバッテリ熱制御ループ１２内も循環しないように、すなわち、バッテリ熱制御ループ１２とキャビン熱制御ループ４６との間で熱伝達流体の流量の共有がないように構成されている。同時に、第３バルブアセンブリ５６は、パワートレイン熱制御ループ１４とキャビン熱制御ループ４６とが並列かつ互いに独立して作動するように、すなわちキャビン熱制御ループ４６内を循環する熱伝達流体がパワートレイン熱制御ループ１４内も循環しないように、すなわちパワートレイン熱制御ループ１４とキャビン熱制御ループ４６との間で熱伝達流体の流量が共有されないように、第１モードで構成されている。同時に、キャビン熱制御ループ４６の電気加熱装置５２が作動、すなわちオンとなり、キャビン熱制御ループ４６内を循環する流体に熱を供給する。同時に、冷媒ループ１６の圧縮機３６は非作動、すなわちオフとなる。このモードでは、バッテリパックＢが電気モータＭの余剰熱によって加熱される一方、コンプレッサ３６は使用されず、電力消費が低減される。この運転モードは、例えば車両の航続距離を伸ばすために電力消費を抑える必要がある場合に特に有効である。この動作モードは、周囲温度が低く、例えば約０℃から１０℃の間であり、電気モータＭによる電力需要が中程度または高い場合に使用することができる。したがって、典型的な用途は、現在使用されているＷＬＴＰサイクルタイプ（World harmonized Light-duty vehicles Test Procedure）の都市サイクルである。熱制御システム１０がこの動作モードで動作するとき、バッテリパックＢは、例えば、非限定的な方法で、約２５℃と約３０℃との間を含む温度範囲内で、バッテリパックＢのセルの種類に応じて、動作に最適な温度条件に常に近い状態に保たれる。

【0039】

「バッテリパックＢおよびキャビンの受動加熱モード」と呼ばれる第３動作モードが、図４に示されている。この動作モードでは、第１バルブアセンブリ４４は、第２モードに構成され、それにより、バッテリ熱制御ループ１２とパワートレイン熱制御ループ１４とは、パワートレイン熱制御ループ１４内を循環する熱伝達流体の流量の一部のみがバッテリ熱制御ループ１２内も循環する部分的なブリードオフ構成で結合される。同時に、パワートレイン熱制御ループ１４のバイパス弁３２は、パワートレイン熱制御ループ１４内を循環する熱伝達流体が前記ラジエータ２８を迂回し、ラジエータ２８を迂回する分岐上に分流されるように、第２モードに構成される。同時に、第２バルブアセンブリ５４は、第１モードにおいて、バッテリ熱制御ループ１２とキャビン熱制御ループ４６とが並列に、かつ互いに独立して作動するように、すなわち、キャビン熱制御ループ４６内を循環する熱伝達流体がバッテリ熱制御ループ１２内も循環しないように、すなわち、バッテリ熱制御ループ１２とキャビン熱制御ループ４６との間で熱伝達流体の流量の共有がないように構成されている。同時に、第３バルブアセンブリ５６は、パワートレイン熱制御ループ１４とキャビン熱制御ループ４６とが、パワートレイン熱制御ループ１４内を循環する熱伝達流体の全流量がキャビン熱制御ループ４６内も循環する直列構成で結合されるように、第２モードで構成される。同時に、キャビン熱制御ループ４６の電気加熱装置５２は非作動、すなわちオフであり、キャビン熱制御ループ４６内を循環する流体に熱を供給しない。同時に、冷媒ループ１６の圧縮機３６は非作動、すなわちオフである。このモードでは、バッテリパックＢとキャビン内は、電気モータＭの余剰熱によって加熱され、または周囲温度に保たれ、一方、コンプレッサ３６は使用されず、電力消費は低減される。この運転モードは、例えば車両の航続距離を伸ばすために電力消費を抑える必要がある場合に特に有効である。この運転モードは、周囲温度が低いか中程度、例えば約１０℃から約２０℃の間であり、電気モータＭによる電力需要が中程度か高い場合に使用することができる。したがって、典型的な使用方法としては、米国で現在施行されているEPA規制基準によるFTP２０サイクル、および現在施行されている規制基準によるＷＬＴＰ（World harmonized Light-duty vehicles Test Procedure）およびRDEサイクルが挙げられる。

【0040】

「最大性能アクティブ冷却モード」と呼ばれる第４運転モードを図５に示す。この動作モードでは、第１バルブアセンブリ４４は、第１モードに構成され、それにより、バッテリ熱制御ループ１２とパワートレイン熱制御ループ１４は、並列かつ互いに独立して動作し、すなわち、パワートレイン熱制御ループ１４内を循環する熱伝達流体は、バッテリ熱制御ループ１２内も循環せず、すなわち、バッテリ熱制御ループ１２とパワートレイン熱制御ループ１４との間で熱伝達流体の流量の共有はない。同時に、パワートレイン熱制御ループ１４のバイパス弁３２は、ラジエータ２８内のパワートレイン熱制御ループ１４内を循環する熱伝達流体の通過を許容するように、第１モードに構成される。同時に、第２バルブアセンブリ５４は、バッテリ熱制御ループ１２とキャビン熱制御ループ４６とが並列かつ互いに独立して作動するように、すなわちキャビン熱制御ループ４６内を循環する熱伝達流体がバッテリ熱制御ループ１２内も循環しないように、すなわちバッテリ熱制御ループ１２とキャビン熱制御ループ４６との間で熱伝達流体の流量の共有がないように、第１モードに構成されている。同時に、第３バルブアセンブリ５６は、パワートレイン熱制御ループ１４とキャビン熱制御ループ４６とが並列かつ互いに独立して作動するように、すなわちキャビン熱制御ループ４６内を循環する熱伝達流体がパワートレイン熱制御ループ１４内も循環しないように、すなわちパワートレイン熱制御ループ１４とキャビン熱制御ループ４６との間で熱伝達流体の流量が共有されないように、第１モードで構成されている。同時に、キャビン熱制御ループ４６の電気加熱装置５２は非活性化、すなわちオフであり、キャビン熱制御ループ４６内を循環する流体に熱を供給しない。同時に、冷媒ループ１６の圧縮機３６が作動、すなわちオンとなる。最後に、同時に、第２熱膨張弁４２は、バッテリ熱制御ループ１２内を循環する熱伝達流体と、液体－空気熱交換器２０を介して冷媒ループ１６内を循環する冷媒との間の熱交換を可能にするように構成される。このモードでは、バッテリ熱制御ループ１２、パワートレイン熱制御ループ１４およびキャビン熱制御ループ４６は互いに切り離される。バッテリパックＢは液体－空気熱交換器２０によって保証された熱伝達によって冷却され、電気モータMはラジエータ２８によって冷却され、ラジエータ２８は外部空気（図では３つの小さな平行矢印で示す）によって冷却される。この動作モードは、例えば、電気自動車が急速充電モードにあり、それによってバッテリパックＢが大きな熱負荷を受ける場合、あるいは、レースや競技の場合のように、電気モータＭに対する電力要求が高いか、非常に高い場合、あるいはまた、周囲温度が高い場合、例えば、約３０℃より高い場合に、特に有用である。

【0041】

「キャビンの受動的暖房モード」と呼ばれる第５動作モードが図６に示されている。この動作モードでは、第１バルブアセンブリ４４は、第１モードに構成され、それにより、バッテリ熱制御ループ１２とパワートレイン熱制御ループ１４は、並列に、互いに独立して動作し、すなわち、パワートレイン熱制御ループ１４内を循環する熱伝達流体は、バッテリ熱制御ループ１２内も循環せず、すなわち、バッテリ熱制御ループ１２とパワートレイン熱制御ループ１４との間で熱伝達流体の流量の共有はない。同時に、パワートレイン熱制御ループ１４のバイパス弁３２は、第２モードに構成され、パワートレイン熱制御ループ１４内を循環する熱伝達流体が前記ラジエータ２８をバイパスし、ラジエータ２８をバイパスする分岐上に分流されるようにする。同時に、第２バルブアセンブリ５４は、第１モードにおいて、バッテリ熱制御ループ１２とキャビン熱制御ループ４６とが並列に、かつ互いに独立して作動するように、すなわち、キャビン熱制御ループ４６内を循環する熱伝達流体がバッテリ熱制御ループ１２内も循環しないように、すなわち、バッテリ熱制御ループ１２とキャビン熱制御ループ４６との間で熱伝達流体の流量の共有がないように構成されている。同時に、第３バルブアセンブリ５６は、パワートレイン熱制御ループ１４とキャビン熱制御ループ４６とが、パワートレイン熱制御ループ１４内を循環する熱伝達流体の全流量がキャビン熱制御ループ４６内も循環する直列構成で結合されるように、第２モードで構成される。同時に、キャビン熱制御ループ４６の電気加熱装置５２が作動、すなわちオンとなり、キャビン熱制御ループ４６内を循環する流体に熱を供給する。同時に、冷媒ループ１６の圧縮機３６は非作動、すなわちオフとなる。このモードでは、電気モータＭの余剰熱によってもキャビンが暖房され、または周囲温度に保たれるため、キャビン内の快適性はそのままに、電気暖房装置５２の使用が最小限に抑えられ、圧縮機３６は使用されず、電力消費が低減される。この運転モードは、例えば車両の航続距離を伸ばすために電力消費を抑える必要がある場合に特に有用である。この動作モードは、周囲温度が低いか中程度、例えば約-１０℃から約２０℃の間であり、電気モータＭによる電力需要が中程度か高い場合に使用することができる。したがって、典型的な使用は、米国で現在施行されているＥＰＡ規制基準に従ったＦＴＰ２０サイクル、および現在施行されている規制基準に従ったＷＬＴＰ（World harmonized Light-duty vehicles Test Procedure）およびＲＤＥサイクルの使用である。熱制御システム１０がこの動作モードで動作するとき、バッテリパックＢは、例えば、非限定的に、約２５℃と約３０℃との間を含み、バッテリパックＢのセルの種類に応じた温度範囲内など、動作に最適な温度条件に常に近い状態に保たれる。

【0042】

「アクティブバッテリ加熱モード」と呼ばれる第６動作モードが図７に示されている。この動作モードでは、第１バルブアセンブリ４４は、第１モードに構成され、それにより、バッテリ熱制御ループ１２とパワートレイン熱制御ループ１４は、並列に、互いに独立して動作し、すなわち、パワートレイン熱制御ループ１４内を循環する熱伝達流体は、バッテリ熱制御ループ１２内も循環せず、すなわち、バッテリ熱制御ループ１２とパワートレイン熱制御ループ１４との間で熱伝達流体の流量の共有はない。同時に、パワートレイン熱制御ループ１４のバイパス弁３２は、第２モードに構成され、パワートレイン熱制御ループ１４内を循環する熱伝達流体が前記ラジエータ２８をバイパスし、ラジエータ２８をバイパスする分岐上に分流されるようにする。同時に、第２バルブアセンブリ５４は、第２モードにおいて、バッテリ熱制御ループ１２とキャビン熱制御ループ４６とが、バッテリ熱制御ループ１２内を循環する熱伝達流体の全流量がキャビン熱制御ループ４６内も循環する直列構成で結合されるように構成されている。同時に、第３バルブアセンブリ５６は、パワートレイン熱制御ループ１４とキャビン熱制御ループ４６とが並列かつ互いに独立して作動するように、すなわちキャビン熱制御ループ４６内を循環する熱伝達流体がパワートレイン熱制御ループ１４内も循環しないように、すなわちパワートレイン熱制御ループ１４とキャビン熱制御ループ４６との間で熱伝達流体の流量の共有がないように、第１モードで構成されている。同時に、キャビン熱制御ループ４６の電気加熱装置５２が作動、すなわちオンとなり、キャビン熱制御ループ４６内を循環する流体に熱を供給する。同時に、冷媒ループ１６の圧縮機３６は非作動、すなわちオフとなる。このモードでは、車両のバッテリパックＢは、電気加熱装置５２によって供給される熱によって加熱され、バッテリパックＢをできるだけ早く加熱する。この動作モードは、バッテリパックＢの温度を最低温度以上に保つ必要がある場合、例えば周囲温度が低いか非常に低い場合、例えば約０℃以下であり、電気モータＭのスイッチがオフである場合に特に有用である。

【0043】

明らかに、当業者には明らかなように、本発明による熱制御システム１０を制御するための制御方法は多数であり、それらのすべてが明示的に説明されていないとしても、熱制御システム１０の説明から出発して、非限定的な方法で例として説明された熱制御方法から、これらは当業者によって容易に推論可能である。

【0044】

明らかに、少なくとも１つの電気モータMを有するパワートレインＤと、前記パワートレインＤに電力を供給するように適合されたバッテリパックＢを有する供給システムＳとを備える車両への本発明による熱制御システム１０の適用も、本発明の一部を形成する。

【0045】

当業者には明らかなように、本発明は、従来技術に対していくつかの利点を有する。

【0046】

特に、第１バルブアセンブリの構成により、バッテリ熱制御ループとパワートレイン熱制御ループとの間に異なる接続モードを確立することが可能であり、その結果、熱制御システムの全体的な動作を確立することが可能である。

【0047】

特に、先行技術とは異なり、比例機械弁を使用することにより、マルチモード熱制御は、例示的かつ非限定的な方法で先に説明したモードだけでなく、一連の中間モードでも機能し、これらは、最大エネルギ効率と、その機能仕様に関連したシステムの正しい機能を保証するために、ループ内および個々のコンポーネント上に配置された熱センサーによって管理することができる。

【0048】

もちろん、本発明の原理は理解されるが、製造の詳細および実施形態は、添付の特許請求の範囲に定義される本発明の範囲から逸脱することなく、非限定的な例によってのみ説明および図示されるものと比較して、広く変化する可能性がある。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【国際調査報告】