JP2013254725A - 自動車のバッテリ用加熱／冷却システムとそのための作動手順 - Google Patents

Abstract

【課題】自動車のバッテリ用加熱／冷却システムの改良、ならびにそのための作動手順の改良をする。
【解決手段】第１の加熱／冷却回路１とその中に配置されている熱源／シンク２および第１のポンプ３、ならびに第２の加熱／冷却回路４とその中に配置されている、加熱／冷却すべきバッテリ５および第２のポンプ６を含む自動車を開示する。２つの加熱／冷却回路１、４内を同一の液状熱担体が貫流するように、２つの加熱／冷却回路１、４は１つ以上の弁７を介して接続可能である。特に、第２の加熱／冷却回路４内では弁７とバッテリ５の間に熱交換器１２および／またはリザーバおよび／または渦流装置および／または長尺管が追加的に取り付けられていることがある。さらに、前記の様態の自動車の作動手順を開示する。
【選択図】図１

Description

本発明は第１の加熱／冷却回路とその中に配置されている熱源／シンクおよび第１のポンプ、ならびに第２の加熱／冷却回路とその中に配置されている加熱／冷却すべきバッテリおよび第２のポンプを含む自動車に関する。本発明はさらに、この種の車両用の作動手順に関する。

自動車のバッテリ（蓄電池）用の加熱／冷却回路は周知である。特に電気自動車およびハイブリッド自動車の高出力バッテリは通常、出力増大に対して有効な温度範囲内で高出力バッテリを駆動するために、その温度を調整する。そのため、外気温度が高いときはバッテリを冷却し、外気温度が低いときはバッテリを加熱する。

例えば、独国特許第ＤＥ ４２ ３９ ８３４ Ａ１号によれば、燃料ヒータまたは内燃機関を経由したバッテリの加熱が周知である。弁によってバッテリ用加熱のスイッチをオン／オフすることができる。その場合、燃料ヒータまたは内燃機関は約７５〜８５℃あるいは約９０〜１１０℃の供給温度を提供するが、この温度はバッテリ自体の加熱の場合に高過ぎるので問題がある。すなわち、この場合、熱媒の温度は、バッテリの実測温度を超える温度ができる限り約２０℃以下になるようにする必要がある。

さらに、独国特許第ＤＥ １０１ ２８ １６４ Ａ１号によれば、２つに分割された冷却回路を経由したバッテリの冷却が周知である。第１の回路内には圧縮器、凝縮器、および気化器が取り付けられ、第２の冷却回路内にはバッテリおよびポンプが取り付けられている。この場合、２つの回路は熱交換器を介して相互に結合されている。バッテリの冷却を非作動にするために、バイパスによって熱交換器をブリッジすることができる。これに関しては、２つの冷却回路を結合するために熱交換器を必要とする構造が比較的複雑である点に欠点がある。

ＤＥ４２３９８３４ Ａ１ ＤＥ１０１２８１６４ Ａ１

したがって、本発明の課題は、自動車のバッテリ用加熱／冷却システムの改良、ならびにそのための作動手順の改良を開示することである。特に、バッテリを損傷することなく、できる限り簡単な方法でバッテリの温度を調整する必要がある。

本発明の課題は、２つの加熱／冷却回路を同一の液状熱担体が貫流するような１つ以上の弁を介して２つの加熱／冷却回路が接続可能である、冒頭の態様の自動車によって解決される。

本発明の課題はさらに、自動車の運転時の挙動によって解決され、その際、自動車は第１の加熱／冷却回路とその中に配置された熱源／シンクおよび第１のポンプ、ならびに第２の加熱／冷却回路とその中に配置された、加熱／冷却すべきバッテリおよび第２のポンプを含み、その際、２つの加熱／冷却回路を同一の液状熱担体が貫流するような１つ以上の弁を介して２つの加熱／冷却回路が接続される。

この方法で、そのために比較的嵩高でありかつ重量のある熱交換器を必要とすることなく、２つの加熱／冷却回路を結合することができる。その代わりに、加熱／冷却回路の接続用に、相対的にコンパクトかつ軽量の弁が取り付けられている、それによって、自動車も軽量かつコンパクトな形状にすることができる。

例えば、熱源は燃料ヒータによって形成されていることがある。元来、燃料ヒータがたいていは、例えば車室および／または内燃機関の加熱用の駐車ヒータとして自動車の構成部品であることに利点がある。例えば、熱源は内燃機関によって形成されていることがある。元来、この種の熱源がたいていは、例えば電動駆動車の場合の駆動モータまたはレンジエクステンダとして自動車の構成部品であることに利点がある。内燃機関の作動時に発生する余熱は、バッテリの加熱のために使用することができる。レンジエクステンダも燃料ヒータも取り付けられている場合、車内の加熱用レンジエクステンダのスイッチをオンにする必要はなく、それにより車両の静粛な作動を実現することができる。元来バッテリの加熱用に取り付けられたコンポーネントの使用によって、いずれにせよコンポーネントの二重使用が行われる。

本発明の別の利点がある形態およびさらなる形成は、下位クレーム、ならびに図との一括表示内の記述からもたらされる。

特に利点があるのは、弁が混合弁または間欠式切替弁として具現化されていて、それにより第１の加熱／冷却回路と第２の加熱／冷却回路の間の熱交換が調整可能であるときである。初めに述べたように、さらなる措置なしでバッテリを加熱するために、燃料ヒータの供給温度（約７５〜８５℃）または内燃機関の供給温度（約９０〜１１０℃）は極めて高温である。すなわち、バッテリの熱媒温度はバッテリ温度を超える温度をできる限り約２０℃以下にする必要がある。前記の弁により、第１の加熱回路から目標通りに熱を吸収し、第２の加熱回路に熱を供給することができる。

変形形態ではそのために、間欠作動する、すなわち開弁位置と閉弁位置の間で比較的頻繁に切り替わる切替弁が使用される。開弁位置の時間と閉弁位置の時間との比率の変化によって、第１の加熱回路から多かれ少なかれ熱を吸収し、第２の加熱回路に熱を供給することができる。切替弁のこの種の作動方式は周知であり、「パルス幅変調」（ＰＷＭ）と呼ばれている。

その場合、切替えは、それにより発生する、第１の加熱回路に由来する高温の熱担体の「ブロック」と第２の加熱回路内で循環する比較的低温の熱担体の「ブロック」がバッテリ側で十分に混合されて起こるように、急速に行われる必要がある。したがってその際、熱担体はバッテリ側で均一温度になるか、またはバッテリがそれにより故障することのないような温度変動のみを明示する。例えば、第２の加熱回路内に配置されているポンプはそのために補助的に作動することができる。切替弁の使用時の別の利点は、切替弁の制御がデジタル出力しか明示する必要がないことである。

あるいは、弁は比例混合弁として具現化されていることもある。その場合、第１の加熱回路から第２の加熱回路への流入は、サーボモータによって調整することができる。その場合、デジタル出力によるパルス幅変調式弁制御を廃止することができるが、混合弁の制御のために通常、混合弁と接続された制御システムのアナログ出力またはＰＷＭ出力が必要である。状況によっては、前記の使用目的のための混合弁は入手が困難であり、その場合、間欠式切替弁の使用が効果的である。

特に利点があるのは、弁とバッテリの間の第２の加熱／冷却回路内に、追加的に熱交換器および／またはリザーバおよび／または渦流装置および／または長尺管が取り付けられている場合である。熱交換器はとりわけ熱的質量としての機能を果たし、それによって特に間欠式切替弁の使用時にバッテリ側の熱担体の温度変動が著しく低下する。熱交換器は、加熱モード時にいわば緩衝として作用する。さらに、バッテリ側で所望の最高温度を超えることなく、相対的に低い周期で切替弁を間欠作動させることができる（１Ｈｚ未満が望ましい）。それによって切替弁の耐用期間を著しく伸ばすことができる。なお、アナログ制御式の混合弁が使用されているときも、前記の熱的質量による緩衝のために利点がもたらされる。混合弁ならびに混合弁のサーボモータの制御自体は、それほど速く応答する必要がない。そのため、比較的簡単に組み立てることができ、それによって安価なコンポーネントも取り付けることができる。

まったく同様の作用は、リザーバおよび／または渦流装置および／または長尺管によっても実現することができる。リザーバ内には冷水および熱水によって発生するブロックが特定の時間滞留し、それによってそれらの温度が相互に補正される。例えば、元来必要な膨張タンクをそのために使用することができ、その後、膨張タンクは二重使用をもたらす。渦流装置によって前記のブロックの混合を達成することができ、長尺管は熱交換器と同様に熱的質量として改めて機能を果たす。その長さは、低温水および高温水のブロックの温度、それらの質量および流速、管の熱的質量、ならびにバッテリの許容温度変動によって決定される。当然、前記の措置は単独で、または組み合わせて使用することができる。

この関連では、熱交換器が受動的な水／空気熱交換器として具現化されているときに利点がある。この種の配置では、受動的熱交換器の熱的質量が第２の冷却／加熱回路内での熱担体の温度変動を緩衝するだけでなく、余分なエネルギも周囲に放出される点に利点がある。燃料ヒータまたは内燃機関のそれ自体極めて高温の供給温度は、バッテリに適した水準まで効率的に低下させることができる。バッテリの加熱が優先して行われるため、過度の熱排出は受動的熱交換器によって限界内に維持することができる。

特に熱交換器が第３の冷却／加熱回路と接続されている場合にも、利点がある。とりわけ第１の作動状態のときに第１および第２の加熱／冷却回路が１つ以上の弁を介して接続され、その際、第２の加熱／冷却回路内に追加的に取り付けられ、第３の冷却／加熱回路と接続された熱交換器は停止状態にされている。第２の作動状態のとき、第１のおよび第２の加熱／冷却回路は１つ以上の弁を介して相互に分離され、その際、追加的に取り付けられた熱交換器は作動状態にある。この場合、第２の加熱回路はバッテリの加熱の機能を果たすだけでなく、バッテリの冷却のためにも取り付けられており、それによって二重機能を実現する。さらにまた、熱交換器は加熱モード時に熱的質量として機能し、それによって特に間欠式切替弁の使用時にバッテリ側の熱担体の温度変動を著しく低下させる。したがって、熱交換器は加熱モード時に緩衝として作用し、それによって冷却機能と共に二重機能を実現する。

熱源が電動モータおよび／またはオルタネータおよび／または整流器によって形成されている場合、それらの場合に供給温度が通常は燃料ヒータまたは内燃機関の供給温度より著しく低いため、有用である。比較的高い供給温度と関連した前記の問題は、この方法で改めて明確に解消することができる。さらにまた、前記のユニットで元来発生する余熱は、そのために燃料ヒータのスイッチを特別にオンにする必要なく、バッテリ加熱用に使用することができる。

さらに、弁とバッテリの間の第２の加熱／冷却回路内にバッテリ用充電器が配置されている場合、特に利点がある。自動車にはたいてい、家庭用電源からバッテリを充電するためのバッテリ充電器が取り付けられている。前記の措置によって、バッテリ充電器は余熱によりバッテリの能動的加熱の機能を果たすが、第１の加熱回路内に配置されている熱源によってバッテリが加熱される場合に緩衝する熱的質量としての機能を果たす。この方法でバッテリ充電器は多機能を実現する。

最も有用なもう１つの実施形態では、自動車は、充電器と並列に位置するバイパス管と、充電器またはバイパス管を経由して熱担体の選択管に取り付けられている１つ以上の弁を含む。それによって、例えばバッテリを冷却しなければならないとき、バッテリ充電器を第２の加熱／冷却回路から切り離すことができる。

これは、加熱／冷却用の第１の加熱／冷却回路と自動車の車室の冷却／加熱用の第３の冷却／加熱回路が取り付けられている場合に有利である。この方法で、前記の回路を繰り返し使用することができるか、あるいは元来車室の空調のために取り付けられている回路をバッテリの温度調整用にも使用することができる。それにより、本発明は比較的安価で具現化することができる。

最終的にこれは、車室の加熱／冷却用の熱交換器と熱源の間の第１の加熱／冷却回路内に第１および第２の加熱／冷却回路の接続用弁が配置されている場合に、特に利点がある。この方法で、第２の加熱回路用の供給温度を低下させることができる。比較的高い供給温度に関連した前記の問題は、この方法で改めて明確に解消することができる。

概して、本発明の利点の１つは、元来バッテリ温度調整用に車内に取り付けられたコンポーネントを使用し、それによって二重使用がもたらされる点にある。それにより、本発明は比較的安価で具現化することができる。同時に、広範囲にわたる機能性にも関わらず、基本的に車両重量は一定に維持される。したがって、本発明の利用はこの場合に特に顕著である。

上記の例では、部分的に、第１の回路の場合は加熱回路、そして第３の回路の場合は冷却回路が肝要であることから出発した。なお当然、発明に関する教示は、第１の回路が冷却回路として、そして第３の回路が加熱回路として形成されているシステムでも同様に使用することができる。一般に、原理的に必ず熱は或る箇所から別の箇所に伝達され、基本的に観察者の場所によって「加熱」または「冷却」の関係は左右されるため、冷却回路と加熱回路の間の境界は変動する。

本発明の上記の形態および具体的な形態は、任意の様態および方法で組み合わせることができる。

本発明は、図面の概略図に示される実施形態によって以下に詳細に説明される。

自動車のバッテリ用加熱システムの第１例のブロック図である。 補助冷却回路のみが付いた、図１と同様の図である。 自動車の駆動系用の補助冷却システムのみが付いた、図２と同様の図である。 加熱／冷却回路内にバッテリ充電器が内蔵されたバッテリのみが付いた、図３と同様の図である。

図１は、第１の加熱回路１とその中に配置された熱源２と第１のポンプ３、ならびに第２の加熱回路４とその中に配置された、加熱すべきバッテリ５と第２のポンプ６を示す。２つの加熱回路１および４は、同一の液状熱担体がその中を貫流するように、弁７を介して接続可能である。具体的には、弁７は間欠式切替弁として具現化されており、それにより第１の加熱回路１と第２の加熱回路４の間の熱交換が調整可能である。あるいは、弁７は混合弁として具現化されていることもある。さらに、第１の加熱回路１は、第２の加熱回路４に至る２本の接続配管の間に配置された逆止弁８、図１に示された配置を含む車両の車室９内に配置された熱交換器１０、ならびに膨張タンク１１からなる。

図１に示された配置の機能を以下の通りである。

熱源２により熱が生成され、熱は液状熱担体に伝達され、液状熱担体はポンプ３によって移動され、第１の加熱回路１内で反時計回りに循環する。熱源２は、例えば、燃料ヒータとして具現化され、燃料によって作動することが可能であり、例えば、ガソリン、ディーゼル燃料またはガスなどの燃料によって自動車も駆動される。熱交換器１０を経由して、周知の通り、車室９を暖房することができる。熱担体の容量変動に合わせて調整するために、第１の加熱回路１内に配置された膨張タンク１１が取り付けられている。それにより第１の加熱回路１は自動車用の周知の駐車ヒータの機能を実行する。

電動駆動車の場合、走行用バッテリ５は、最適な機能のために特定の温度を明示する必要がある。特に、外気温度が低いときは、この目的のためにバッテリ５を加熱することができる。その場合、燃料ヒータ２が通常、バッテリ５を加熱するには高過ぎる温度を供給することが問題となる。例えば、燃料ヒータ２は約７５〜８５℃の温度を供給するが、それに対し、バッテリ５の熱媒温度は、バッテリ温度を超える温度をできる限り約２０℃以下にする必要がある。そのため、バッテリ５を第１の加熱回路１に挿入することは容易ではない。その代わりに、弁７により意図的に第１の加熱回路１から熱を取り除き、第２の加熱回路４に供給する。そのために切替弁７は間欠作動し、すなわち、示された位置（弁位置１）と示されていない別の位置（弁位置２）との間で比較的頻繁に切り替えられる。弁位置１の時間と弁位置２の時間の比率の変化によって、第１の加熱回路１から多かれ少なかれ熱を取り除き、第２の加熱回路４に供給することができる。切替弁７のこの種の作動方式は周知であり、「パルス幅変調」（ＰＷＭ）と呼ばれている。さらに、第２の加熱回路４への熱供給は、ポンプ３および／またはポンプ６の該当する制御による影響を受けることがある。

これにより、弁位置１（第２の加熱回路４内で第１の加熱回路１から隔離されたポンプ６によって駆動される熱担体が反時計回りに循環する）と弁位置２（第１および第２の加熱回路１および４が接続されている）が相互に交代する。逆止弁８は、弁７が弁位置２にあるとき、熱担体がポンプ６によって第１の加熱回路１内で本来的に流れる方向と逆向きに加圧されることを防止する。分岐が適切に配置されている場合、その場合に制御する圧力値によって還流を防止することができるときは、この逆止弁８を取り付けないこともできる。

その場合、弁２の切替えによって、ポンプ６側で第１の加熱回路１に由来する高熱の熱担体のいわゆる交互「ブロック」と第２の加熱回路４内で循環する比較的低い熱担体の「ブロック」が交互に起こり、弁２によって渦流または混合が急速に発生する。そのため、バッテリ５側では、熱担体が均一温度になるか、あるいはバッテリ５がそれにより故障しない程度の温度変動のみを明示する。

図１では、弁７は間欠式切替弁７として具現化されている。同様に、間欠式切替弁７の代わりに混合弁を取り付けることもできる。その場合、パルス幅変調式弁制御は、該当する制御装置のデジタル出力によって廃止することができるが、混合弁の制御のために通常、混合弁と接続された制御システムのアナログ出力またはＰＷＭ出力が必要である。

図１では、弁７はさらに熱交換器１０の前に配置されている。あるいは、弁７は熱交換器１０の後ろにも配置されていることがある。その場合、熱担体が若干でも冷却される利点があり、それによって切替弁７の切替頻度を減少させることができる。その場合、第１加熱回路１および第２の加熱回路４の間の２本の接続配管ならびに逆止弁８は、熱交換器１０と燃料ヒータ２の間の配管部分Ａ内に配置する必要がある。

図２では、図１に示された配置と極めて類似した配置が示されている。追加で、弁７とバッテリ５の間の第２の加熱回路４内に熱交換器１２が取り付けられており、熱交換器１２は（第３の）冷却回路１３と接続されている。冷却回路１３には、圧縮器１４、凝縮器１５、乾燥器１６、遮断弁１７、サーモスタット式膨張弁１８および気化器１９が含まれる。

このような冷却回路１３の作動原理はそれ自体周知であり、そのため概要を簡単に説明するに留める。冷媒が圧縮器１４内で圧縮され、凝縮器１５で液化され、乾燥器１６内で乾燥され、膨張弁１８により膨張する。その後ろに接続された気化器１９で最終的に低温時に熱が吸収されて冷媒は気化し、車室９を冷却する。したがって、冷却回路１３の機能は周知の自動車用空調装置と一致する。

気化器１９と並列に別の分岐が取り付けられており、その中に別の遮断弁２０、別のサーモスタット式膨張弁２１、および熱交換器１２が配置されている。熱交換器１２により、冷却回路内で循環する冷却水が気化し、第２の冷却回路４内で循環する液状熱担体を冷却することができる。この種の熱交換器１２は「チラー」という名で知られている。

第１の作動状態のとき、２つの加熱回路１および４は弁７を介して接続され、その際、第２の加熱回路４内に追加的に取り付けられた熱交換器１２あるいは冷却回路１３は非作動状態になっている。第２の作動状態のとき、２つの加熱回路１および４は弁７を介して相互に遮断され、その際、追加的に取り付けられた熱交換器１２あるいは冷却回路１３は作動可能な状態になっている。

この例では、第２の加熱回路４はバッテリ５の加熱の機能を果たすだけでなく、バッテリ５の冷却のためにも取り付けられている。さらにまた、熱交換器１２は加熱モード時に熱的質量として機能し、それによって特に間欠式切替弁７の使用時には、バッテリ５側の熱担体の温度変動が著しく抑制される。熱交換器１２は加熱モード時、いわば緩衝として働き、これにより二重機能を果たす。

遮断弁１７および２０により、冷却回路１３の前記の分岐を個別に作動または非作動にして、車室９あるいはバッテリ５を必要に応じて冷却することができる。

熱交換器１２の代わりに、あるいはそれに追加して、リザーバおよび／または渦流装置および／または長尺管も取り付けることによって、切替弁７の間欠周期が短いときでもバッテリ５の温度変動を小さくすることができる。リザーバ内で発生する冷水および熱水のブロックが特定の時間滞留し、それによって温度が相互に補正される。例えば、元来それに必要な膨張タンクを使用することができ、二重使用がもたらされる。渦流装置によって前記のブロックの混合を実現することができ、それによって熱担体の滞留時間が比較的短い場合でもリザーバ内での温度の均一化を達成することができる。熱担体がリザーバ内で渦巻いているとき、特に温度の良好な均一化が達成される。その場合、「渦流装置」と「リザーバ」の間の境界は流動的である。

それに加えて、熱交換器１２と類似の作用をすることにより、長尺管をバッテリ５の前に取り付けることができる。長尺管は熱的質量として機能し、それによって熱担体の温度差の補正が上記と同様に行われる。当然、前記の手段は単独で、または組み合わせて採用することができる。

図３は図２に示された配置と極めて類似した配置のみを示す。追加で、この配置は（第４の）冷却回路２２を含み、その中で、ポンプ２３によって押し出された冷却水が反時計回りに循環する。冷却回路２２内にはＤＣ／ＤＣコンバータ２４、ＤＣ／ＡＣコンバータ２５、電動モータ２６、および熱交換器２７が配置されている。ＤＣ／ＡＣコンバータ２５および電動モータ２６と並列に位置する分岐内には別のＤＣ／ＡＣコンバータ２８およびオルタネータ２９が配置されている。追加で、膨張タンク３０が冷却回路２２内に取り付けられる。

さらに、この配置は（第５の）冷却回路３１を含み、その中にポンプ３２、内燃機関３３、切替弁３４、および交換器３５が配置されている。熱交換器２７および３５の部分にはさらにまた、送風機３６が取り付けられている。最終的にこの配置は、冷却送風機一体型のバッテリ充電器３７を含む。

図３に示された配置、特に図２に追加で取り付けられたユニットの機能は、以下の通りである。

ＤＣ／ＤＣコンバータ２４、ＤＣ／ＡＣコンバータ２５、および電動モータ２６は車両を駆動する機能を果たし、その際、ＤＣ／ＡＣコンバータ２５は、周知の通り、バッテリ５の直流電圧を、たいてい同期電動モータまたは非同期電動モータとして組み立てられている電動モータ２６に必要な交流電圧に変換する。ＤＣ／ＤＣコンバータ２４は、サーボモータ、エンターテインメントシステム、ナビゲーションシステム、灯火類といった周辺機器に必要な通常１００Ｖのバッテリ５の電圧を低電圧（例えば１２Ｖ）に変換する。その箇所では、概観を見やすくするために、図中には電気接続部が書き込まれていないことに留意すること。

内燃機関３３は、必要に応じてＤＣ／ＡＣコンバータ２８を介してバッテリ５を充電するか、または電動モータ２６に電力を供給するオルタネータ２９と機械的に結合されている。内燃機関３３は、それによって周知の「レンジエクステンダ」を形成する。

最終的にバッテリ充電器３７は、バッテリ５を家庭用電源から充電するために取り付けられている。

前記のユニットを最適な作動温度に維持するために、このユニットを冷却する。ＤＣ／ＤＣコンバータ２４、ＤＣ／ＡＣコンバータ２５、電動モータ２６、ＤＣ／ＡＣコンバータ２８、およびオルタネータ２９は熱交換器２７（冷却回路２２）を経由して冷却される。必要に応じて、冷却能力を向上させるために送風機３６をさらに接続することができる。

内燃機関３３は熱交換器３５（冷却回路３１）を経由して冷却され、その際、冷却能力を向上させるために、上記と同様に送風機３６をさらに接続することができる。内燃機関３３が最適な作動温度に到達するまで加熱されるよう、熱担体を当初はポンプ３２および内燃機関３３のみを経由して、その後は熱交換器３５も経由して導く切替弁３４が取り付けられている。

具体例では、内燃機関３３の余熱は熱交換器１０を経由して導かれ、それによって周知の通り、車室９を内燃機関３３によって暖房することができる。同様に、内燃機関３３の余熱はバッテリ５を経由して導かれ、バッテリ５を加熱することもできる。したがって、バッテリ５の加熱用熱源はこの場合、内燃機関３３によって形成される。ポンプ３、６および３２が加熱回路１、４および３１の結合時に不適切に影響されないよう、すなわち、熱担体がその準備された流れの方向と逆向きに押し出されないように、図３に示された配置では補助の逆止弁３８および３９が取り付けられている。分岐が適切に配置されている場合、その場合に制御する圧力値によって還流を防止することができるときは、逆止弁３８および／または３９を取り付けないこともできる。

図３では、燃料ヒータ２および内燃機関３３が車室９およびバッテリ５の加熱用熱源として取り付けられている。当然、電動モータ２６および／またはオルタネータ２９によって、および／または１つ以上の整流器２４、２５、２８によって、代わりに、あるいは補助的に熱源を形成することも考えられる。この場合、冷却／加熱回路２２を加熱回路１または４と結合する必要があろう。

図４は、図３に示された配置と極めて類似した配置を示す。それとは異なり、バッテリ充電器３７には内蔵ファンが明示されていないが、第２の加熱／冷却回路４内に組み込まれている。具体的には、内蔵ファンは弁７とバッテリ５の間に配置されている。追加で、充電器３７と並列に位置するバイパス管、ならびに充電器３７またはバイパス管を経由する熱担体の選択管に取り付けられる弁４０が取り付けられている。

弁４０が図示された位置にあるとき、充電器３７は、熱交換器１２を経由して（または第２の加熱／冷却回路４に配置されているが、図４には示されていない空気／冷却水熱交換器を経由して）冷却することができる。追加で、充電器３７は、バッテリ５および車室９の加熱用熱源としても機能を果たすことができる。最終的には、バッテリ５が燃料ヒータ２または内燃機関３３を経由して加熱されるとき、熱的質量としても機能を果たすことによって、弁７の切替えによって制限される熱担体の温度変動を広範囲に調整することができる。この方法でバッテリ充電器３７は多機能を実現する。例えばバッテリ充電器３７ではなく、バッテリ５のみを冷却する必要があるとき、弁４０の作動によってバッテリ充電器３７を第２の加熱／冷却回路４から切り離すことができる。

元来バッテリ５の冷却のために冷却回路４にたいてい取り付けられている熱交換器（「チラー」）１２の熱的質量を利用することによって、および／または同様に車両の電気システムに通常取り付けられているバッテリ充電器３７の熱的質量を利用することによって、切替弁７によって引き起こされる熱担体の温度変動を著しく低下させることができる。さらに、バッテリ５の所望の最高温度を超えることないように、切替弁７を相対的に低い周期によって間欠作動させることができる。それによって、切替弁７の耐用期間を著しく伸ばすことができる。

なお、アナログ制御式の混合弁が使用されているときも、前記の熱的質量による緩衝のために利点がもたらされる。混合弁ならびに混合弁のサーボモータの制御自体は、それほど速く応答する必要がない。そのため、比較的簡単に組み立てることができ、それによって安価なコンポーネントも取り付けることができる。

上記の例では、第１の回路１の場合は加熱回路、そして第３の回路１３の場合は冷却回路が肝要であることから出発した。なお当然、発明に関する教示は、第１の回路１が冷却回路として、そして第３の回路１３が加熱回路として形成されているシステムでも同様に使用することができる。一般に、例えば回路３１は内燃機関３３を冷却するが、熱交換器１０あるいはバッテリ５を加熱するものであるため、冷却回路と加熱回路の間の境界は変動する。その限りで、回路１、４、１３、２２および３１用には一般に「冷却／加熱回路」という概念を使用することができる。

一般に、伝達される熱量または熱出力は、周知の通り、関係するポンプ３、６および３２、圧縮器１４、ならびに送風機３６の出力の変化によっても影響を受けることがある。例えば送風機３６が非作動状態であり、ポンプ３２が全出力で作動している場合、内燃機関３３の全余熱をほとんど使用することができる。

上記の例では、さらに、熱交換器１２の場合には気化器／チラーが肝要であることから出発した。これはしかし、必須条件ではない。熱交換器１２の場合、受動的熱交換器、特に周辺への冷却フィンが付いた水／空気熱交換器も肝要であることがある。したがって、例えば熱交換器２７および／または３５も、好ましくは弁４０と同様の切替弁を介して第２の冷却／加熱回路４に挿入することができる。この種の配置では、受動的熱交換器の熱的質量が第２の冷却／加熱回路４内での熱担体の温度変動を緩衝するだけでなく、余分なエネルギも周囲に放出される点に利点がある。内燃機関３３のそれ自体極めて高温の供給温度、例えば９０〜１１０℃は、バッテリ５に適した水準まで効率的に低下させることができる。バッテリ５の加熱が優先して行われるため、過度の熱排出は受動的熱交換器によって限界内に維持することができる。

最後に、図の構成部品は、必要に応じて、寸法通りには記載されておらず、各図に示された個別の変形形態は本発明とは無関係の発明の対象物を形成していることもあることを確認する。「右」、「左」、「上」、「下」等といった位置表示は、各構成部品の表示位置に関係しており、前記の位置と異なる場合には、適切に適応させることを考える必要がある。さらに、各冷却／加熱回路は、それによって本発明の根本思想が失われることのないよう、コンポーネントが図示より多く明示されていることもあれば、図示より少なく明示されていることもあることを記す。

Claims (13)

1. 第１の加熱／冷却回路（１）とその中に配置されている熱源／シンク（２）および第１のポンプ（３）、ならびに第２の加熱／冷却回路（４）とその中に配置されている、加熱／冷却すべきバッテリ（５）および第２のポンプ（６）を含み、
   前記２つの加熱／冷却回路（１、４）内を同一の液状熱担体が貫流するように、１つ以上の弁（７）を介して前記２つの加熱／冷却回路（１、４）が接続可能であることを特徴とする自動車。
2. 前記弁が混合弁または間欠式切替弁（７）として具現化され、それにより前記第１および第２の加熱／冷却回路（１、４）の間で熱交換が調整可能であることを特徴とする、請求項１に記載の自動車。
3. 前記第２の加熱／冷却回路（４）内で前記弁（７）とバッテリ（５）の間に熱交換器（１２）および／またはリザーバおよび／または渦流装置および／または長尺管が追加的に取り付けられていることを特徴とする、請求項１または２に記載の自動車。
4. 前記熱交換器（１２）が受動的水／空気熱交換器として具現化されていることを特徴とする、請求項３に記載の自動車。
5. 前記熱交換器（１２）が第３の冷却／加熱回路（１３）と接続されていることを特徴とする、請求項３に記載の自動車。
6. 熱源が前記燃料ヒータ（２）および／または内燃機関（３３）によって形成されていることを特徴とする、請求項１ないし５のいずれか一項に記載の自動車。
7. 熱源が電動モータ（２６）および／またはオルタネータ（２９）および／または整流器（２４、２５、２８）によって形成されていることを特徴とする、請求項１ないし６のいずれか一項に記載の自動車。
8. 前記第２の加熱／冷却回路（４）内で前記弁（７）と前記バッテリ（５）の間に前記バッテリ（５）用充電器（３７）が配置されていることを特徴とする、請求項１ないし７のいずれか一項に記載の自動車。
9. 前記充電器（３７）と並列に位置したバイパス管と、前記充電器（３７）または前記バイパス管を経由して熱担体用選択管用に取り付けられている１つ以上の弁（４０）を特徴とする、請求項８に記載の自動車。
10. 加熱／冷却用の前記第１の加熱／冷却回路（１）と自動車の車室（９）の冷却／加熱用の前記第３の冷却／加熱回路（１３）が取り付けられていることを特徴とする、請求項１ないし９のいずれか一項に記載の自動車。
11. 前記第１および第２の加熱／冷却回路（１、４）の接続用の前記弁（７）が前記車室（９）の加熱／冷却用の熱交換器（１０）と熱源（２）の間の前記第１の加熱／冷却回路（１）内に配置されていることを特徴とする、請求項１０に記載の自動車。
12. 第１の加熱／冷却回路（１）とその中に配置されている熱源／シンク（２）および第１のポンプ（３）、ならびに第２の加熱／冷却回路（４）とその中に配置されている、加熱／冷却すべきバッテリ（５）および第２のポンプ（６）を含み、
    前記２つの加熱／冷却回路（１、４）内を同一の液状熱担体が貫流するように、１つ以上の弁（７）を介して前記２つの加熱／冷却回路（１、４）が接続されていることを特徴とする自動車の作動方式。
13. 前記２つの加熱／冷却回路（１、４）が第１の作動状態のときには前記１つ以上の弁（７）を介して接続され、その際、前記第２の加熱／冷却回路（４）内に追加的に取り付けられ、第３の冷却／加熱回路（１３）によって接続された熱交換器（１２）が非作動状態であり、前記２つの加熱／冷却回路（１、４）が第２の作動状態のときには前記１つ以上の弁（７）を介して相互に分離され、その際、追加的に取り付けられた前記熱交換器（１２）が作動状態であることを特徴とする、請求項１２に記載の自動車の作動方式。

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