JP2013528529A - 自動車用熱調節システム - Google Patents

Abstract

本発明は、自動車用熱調節システムに関し、このシステムは、内部を冷却液が循環し、コンプレッサ（２）と、少なくとも２つの熱交換器（８，４２）と、少なくとも１つの減圧デバイス（２４，２６）とを含む自動車の空調ループ（Ｂ）と、自動車のバッテリ（１００）の熱処理ユニット（Ｕ）と、を含み、このユニットは、自動車のバッテリと熱交換関係になれる熱処理手段（４６）を含み、熱処理手段は、空調ループと熱交換関係にある。

Description

本発明は、電気自動車の分野に関し、特に、このような車両の熱調節システムに関する。

電気自動車は、もはや熱機関を持たないため、車両乗員室の暖房機能は、もはや、内部を熱機関の冷却剤が循環する熱ラジエータによっては行われない。

１つの提案される解決策は、熱ラジエータの代わりに、電気ラジエータなどの電熱デバイスを使用することである。この解決策は、車両のバッテリの電気エネルギーを消費することによって、車両の再充電までの航続距離を減少させるという欠点を呈する。

車両のバッテリの電力消費を減少させ、かつ、車両の乗員室の暖房を提供するために、ヒートポンプモードで動作する空調ループの使用が提案されている。知られているように、空調ループは、コンプレッサと、コンデンサと、減圧デバイスと、エバポレータとを備え、従来、車両の空調装置を通過する気流を、エバポレータを通して冷却可能にする。この場合には、空調ループは、空調装置を通過する気流に熱を供給するのに使用される。これを行うために、空調ループは、エバポレータがコンデンサとして動作し、かつ、エバポレータを通過する気流を再加熱するのに使用される。しかし、ヒートポンプモードでの空調ループの使用は、完全に満足のいくものではないが、これは、ヒートポンプモードでの性能レベルが、外部の気候条件に依存するためである。

より具体的には、冬の気候条件において、外気温度は、ヒートポンプモードで動作する空調ループ用の熱エネルギー源としてこの外気を用いるには、低すぎる。実際に、冬の条件での熱エネルギー源としての外気の使用は、内部で液体が蒸発する熱交換器の氷結問題を引き起こす。この氷結は、空調ループの性能係数の降下をもたらし、かつ、氷結した熱交換器を除氷し、満足の行く性能係数値に戻すための追加のエネルギーの供給を必要とする。最終的に、外気の温度が極度に低い（例えば−２０℃）と、この外気の熱エネルギーは、空調ループの液体の熱力学サイクルを生成するには不十分である。

同時に、電気自動車のバッテリの温度は、その寿命の減少を避けるために、可能な限り一定でなければならない。このために、外部温度が低い場合のバッテリの再加熱源と、外部温度が高い場合のバッテリの冷却源との、両方を有する必要がある。バッテリの再加熱源は、電熱デバイス、または空調ループからの熱を伝達する水回路とすることができる。

しかし、これらの解決策は、理想的なものではない。実際には、車両が、バッテリを加熱する電熱デバイスと、乗員室の空気を加熱する追加の電熱デバイスとを備えるか、または、車両が、バッテリ用の電熱デバイスと、乗員室を加熱する水回路とを備えるかのいずれかである。ここで、電熱デバイスの増設は、バッテリの電気エネルギーを消費し、かつ、水回路は、車両の体積を増加させるが、これは、追加のコストを意味する。

したがって、再充電までの車両の航続距離を全く減少させずに、バッテリの寿命を延ばすための電気自動車のバッテリの熱調節と、電気自動車の乗員の熱快適性を保証するための車両の乗員室の熱調節と、の両方を管理する必要性がある。

本発明は、自動車用の熱調節システムを提案することによって、この問題に対する解決策を提供するものであり、この熱調節システムは、
− 内部を冷却剤が循環し、コンプレッサと、少なくとも２つの熱交換器と、少なくとも１つの減圧デバイスと、を備えた空調ループと、
− 自動車のバッテリと熱交換可能な熱処理手段を備えた、自動車のバッテリ用の熱処理ユニットと、を備える。熱調節システムは、前記空調ループ（Ｂ）と熱交換する熱処理手段を特徴とする。

このシステムによると、バッテリの熱調節は、電熱デバイスと空調ループの組み合わせによって保証され、そして、当該電熱デバイスが、車両の乗員室の熱調節用の空調ループと共に用いられる。さらに、この熱調節システムによって、乗員室の空気を加熱するために、かさばり、かつ、高価な水回路の使用を避けることができる。熱調節システムの重量削減は、水回路の除去によっても達成することができる。さらに、この熱調節システムは、熱処理ユニットの大きさを減少させることもできる。

好適には、
− 熱処理手段は、空調ループから離れている。
− 熱処理手段は、少なくとも２つの熱交換器のうちの１つと熱交換する。
− 熱処理手段と、少なくとも２つの熱交換器のうちの１つとの間の熱交換は、ブロワを介して行われる。
− 熱処理手段と交換する熱交換器は、熱処理ユニットの内部に位置する。
− 熱処理手段は、空調ループと接触している。
− 熱処理手段は、少なくとも２つの熱交換器のうちの１つと接触している。
− 熱処理手段と接触する熱交換器は、エバポレータである。
− 少なくとも２つの熱交換器のうちの１つは、バッテリに結合されたコンデンサである。
− 熱処理手段は、コンデンサの冷却剤の移動方向において上流側に位置する。
− 熱処理手段は、コンデンサの下流側に位置する。
− 追加の熱処理手段が、空調ループに接触している。
− 追加の熱処理手段は、内部コンデンサの上流側に位置する。
− 熱処理手段は、電熱デバイスである。

本発明は、また、請求項１乃至１４のいずれかに記載の熱調節システムと、車両の空調装置の熱管理方法に関し、この方法は、
− 熱処理手段を実施するステップと、
− 空調装置を再循環モードで実施するステップと、
− 空調ループを実施するステップと、
− 車両乗員室の空気温度を測定するステップと、
− 乗員室の空気温度が上昇した際に、熱処理手段の電力消費を削減するステップと、を含む。

本発明の他の特徴、詳細および利点は、図面と関連する説明として、以下の実施形態を参照することで、より明確になるであろう。

本発明に係る熱調節システムの第１の実施形態を表す図。 図１のシステムの空調ループの冷却剤の熱力学サイクルを表す図。 本発明に係る熱調節システムの第２の実施形態を表す図。 図３のシステムの空調ループの冷却剤の熱力学サイクルを表す図。 第２の実施形態の変形例を表す図。 図５のシステムの空調ループの冷却剤の熱力学サイクルを表す図。 システムの第２の実施形態のもう１つの変形例を表す図。 図７のシステムの空調ループの冷却剤の熱力学サイクルを表す図。 システムの第１および第２の実施形態の変形例を表す図。 図９の変形例を備えたシステムの空調ループの冷却剤の熱力学サイクルを表す図。 図９の変形例を備えたシステムの空調ループの冷却剤の熱力学サイクルを表す図。 図９の変形例を備えたシステムの空調ループの冷却剤の熱力学サイクルを表す図。

図１は、本発明に係る電気自動車の熱調節システムの概略図を表す。

熱調節システムは、空調ループＢと、車両のバッテリ１００用の熱処理ユニットＵとを備える。

この空調ループＢは、コンプレッサと、少なくとも２つの熱交換器と、少なくとも１つの減圧デバイスとを備える。コンプレッサは、内部で冷却剤が圧縮される電気コンプレッサ２である。電気コンプレッサ２は、出力４を備え、この出力から、高圧高温の冷却剤が吐き出され、第１の三方弁６に到達する。内部コンデンサ８と呼ばれる熱交換器の入力が、第１の三方弁６の２つの出力のうちの１つに結合されるが、この内部コンデンサ８は、空調装置Ｃの内部に位置する。第１の三方弁６の他の出力は、内部コンデンサ８の出力で終わるバイパスチャネル１０につながる。よって、電気コンプレッサ２からの冷却剤が、内部コンデンサ８を通過せずにバイパスすることが可能になる。

内部コンデンサ８の出力は、第２の三方弁１２に結合され、三方弁の一方の出力が、外部コンデンサ１４と呼ばれる熱交換器の入力に結合され、他方の出力が、バイパスダクト１６に結合される。外部コンデンサ１４は、電気自動車の内部で車両の前端部に位置し、かつ、外部からの気流Ｆｅが通過する。外部コンデンサ１４の出力は、内部熱交換器２０の第１の入力１８に結合される。バイパスダクト１６は、内部熱交換器２０の第１の入力１８に結合される。よって、バイパスダクト１６は、冷却剤が外部コンデンサ１４を通過せずにバイパスすることを可能にする。次に、冷却剤は、第２の三方弁１２から内部熱交換器２０の第１の入力１８へと直接通過する。未だに高圧であり、かつ、内部熱交換器２０を通過する冷却剤は、内部熱交換器２０の第１の出力２２を通って内部熱交換器から離れ、２つの減圧デバイス２４，２６に到達する。２つの減圧デバイス２４，２６は、互いに平行に搭載される。

第１の減圧デバイス２４が、インバータエバポレータ３８と呼ばれる熱交換器に結合される。インバータエバポレータ３８は、バッテリ１００を電気的に制御するインバータ４０の冷却を扱う。バッテリ交換器４２と呼ばれるもう１つの熱交換器が、インバータエバポレータ３８に結合され、この熱交換器を通る気流Ｆｕを冷却可能にし、この気流Ｆｕは、熱処理ユニットＵの内部を循環する。換言すると、バッテリ交換器は、エバポレータとして動作する。正しく冷却された気流Ｆｕは、ブロワ４４を介してバッテリ１００に到達し、バッテリの温度を低下可能にする。バッテリ交換器４２は、内部熱交換器２０の第２の入力３０に結合される。したがって、第１のエバポレータ４２を通過した冷却剤は、内部熱交換器２０に到達し、次に、アキュムレータ３４に到達し、最終的に、コンプレッサ２に到達する。

第２の減圧デバイス２６は、内部エバポレータ２８と呼ばれる熱交換器に結合される。空調システムＣ内に位置する内部エバポレータ２８を、第２の減圧デバイス２６からの低圧低温状態の冷却剤が通過する。内部エバポレータ２８の出力では、冷却剤は、内部熱交換器２０の第２の入力３０へと循環する。低圧の冷却剤は、内部熱交換器２０を通過して、第１の入力１８と第１の出力２２との間を循環する高圧の冷却剤と熱交換する。低圧の冷却剤は、第２の出力３２を介して内部熱交換器２０を離れ、アキュムレータ３４に到達する。電気コンプレッサ２の入力３６は、アキュムレータ３４の出力に結合される。

熱処理ユニットＵは、また、熱処理手段を備える。本実施形態において、熱処理手段は、電熱デバイス４６である。例えば、この電熱デバイス４６は、正の温度係数の抵抗素子によって形成される。必要に応じて、ブロワ４４によって動かされる気流Ｆｕは、電熱デバイス４６を通過し、再加熱され、次に、バッテリ１００に到達してこれを加熱する。バッテリ１００の最適な熱管理を保証するために、熱処理ユニットＵは、車両の他の部分から熱的に絶縁されている。このために、熱処理ユニットは、例えば、断熱室を備える。熱処理ユニットＵの内部に位置するフラップ５０は、気流Ｆｕを、電熱デバイス４６または第１のエバポレータ４２のいずれかに分配可能にする。

熱調節システムの実施例を、これより説明する。

夏の気候条件においては、車両のバッテリ１００および乗員室を冷却することが必要である。このために、空調ループが用いられる。電気コンプレッサ２が実施され、冷却剤を圧縮する。次に、コンプレッサの出力では、冷却剤が高圧高温になる。第１の三方弁６が開いており、液体を、バイパスチャネル１０に向けて循環させる。次に、内部コンデンサ８へのアクセスが遮断される。次に、冷却剤は、第２の三方弁１２に到達し、この三方弁が、外部コンデンサ１４への通過を可能にする。

バイパスダクト１６へのアクセスが遮断される。外部コンデンサ１４を通過することにより、冷却剤は圧縮され、外部コンデンサ１４を通過する気流Ｆｅに熱を引き渡す。次に、高圧の冷却剤は、内部熱交換器２０に到達し、内部熱交換器２０の内部を通過する低圧の冷却剤に熱を引き渡す。次に、冷却剤は、２つの減圧デバイス２４，２６に到達する。第１の減圧デバイス２４および第２の減圧デバイス２６は開いており、冷却剤の通過を可能にし、冷却剤を減圧する。２つの減圧デバイス２４，２６の出力では、冷却剤は、低圧低温になる。

一方、冷却剤が内部エバポレータ２８に到達して通過する際に、このエバポレータを通過することにより熱を奪う。これにより、内部エバポレータ２８を通過する気流Ｆｃが冷却される。ブロワ４８の作用により、車両の乗員室に到達すると、この冷却された気流は、乗員室内の空気の温度を低下可能にする。次に、内部エバポレータ２８を離れた冷却剤は、内部熱交換器２０に到達し、高圧の冷却剤から熱を奪い、アキュムレータ３４に到達し、次に、コンプレッサ２に到達する。

他方、冷却剤がインバータエバポレータ３８に到達して通過する際に、冷却剤は、インバータ４０から熱を奪い、インバータを冷却する。次に、冷却剤は、バッテリ交換器４２を通過して、熱処理ユニットＵ内を循環する気流Ｆｕから熱を奪う。この正しく冷却された気流Ｆｕは、バッテリ１００に接触した際に、その温度を低下可能にする。

冷却剤が、ひとたびバッテリ交換器４２を離れると、冷却剤は、内部熱交換器２０に到達して通過し、次に、アキュムレータ３４を循環し、最後に、コンプレッサ２に帰ってくる。

冬の気候条件において、車両のバッテリ１００および乗員室は、加熱する必要がある。このために、電熱デバイス４６が実施され、熱処理ユニットＵ内で循環する気流Ｆｕを加熱する。バッテリ１００と接触する際に、この熱い気流Ｆｕは、バッテリ１００の温度を上昇可能にする。電熱デバイス４６によって熱エネルギーの形態で用いられる電気エネルギーが、空調ループＢの実施にも関わる。

コンプレッサからの圧縮のため、高圧高温の冷却剤は、第１の三方弁６を通過し、次に、内部コンデンサ８を通過する。したがって、第１の三方弁６は、冷却剤がバイパスチャネル１０を通過することを防ぐ。内部コンデンサ８内で、冷媒は、空調装置Ｃを通過する気流Ｆｃに熱を引き渡し、この気流Ｆｃは、乗員室内の空気の温度を上昇可能にする。次に、冷却剤は、第２の三方弁１２を循環し、バイパスダクト１６を介して外部コンデンサ１４をバイパスする。したがって、第２の三方弁１２は、冷却剤が外部コンデンサ１４へと通過することを防止する。次に、冷却剤は、内部熱交換器２０を通過し、次に２つの減圧デバイス２４，２６に到達する。

第１の減圧デバイス２４を通過した冷却剤は、低圧低温状態に変化し、次に、インバータエバポレータ３８に到達する。動作中のインバータ４０の大きな熱放散を考慮すると、冬の条件下でも、常に、インバータを冷却する必要がある。よって、インバータエバポレータ３８を通過する冷却剤は、インバータ４０から熱を奪い、インバータを冷却可能にする。

空調ループＢの最適な動作を保証するために、すなわち、最適な性能係数を得るために、電熱デバイス４６の熱エネルギーを用いて、バッテリ交換器４２を通過する冷却剤を加熱する。換言すると、電熱デバイス４６によってバッテリ１００から取り出された電気エネルギーは、効率的な熱力学サイクルを保証するために、バッテリ１００加熱機能と、空調ループＢ用のエネルギー供給機能と、の両方に用いられる。実際には、内部コンデンサ８で冷却剤によって引き渡され、乗員室内の空気を加熱する、熱の形態のエネルギーは、空調ループＢ内で循環する際に、冷却剤の熱力学サイクルを完了するために回収する必要がある。外気が低温であること（冬の気候条件）を考慮すると、外気は、冷却剤がその熱力学サイクルを終了するために必要とするエネルギーを供給することができない。よって、エネルギーの供給は、電熱デバイス４６からもたらされる。

その結果、バッテリ交換器４２を通過する冷却剤は、電熱デバイス４６から熱を奪い、次に、内部熱交換器２０、アキュムレータ３４を通過し、コンプレッサ２に帰る。

第２の減圧デバイス２６を通過した冷却剤は、内部エバポレータ２８に到達し、このエバポレータ内で、空調装置Ｃ内を循環する気流Ｆｃから熱を奪う。空調ループＢ、すなわちコンプレッサ２の電力消費を最小化するために、空調装置Ｃは、空気再循環モードで動作し、すなわち、空調装置Ｃ内を循環する気流Ｆｃが、外部からではなく、車両の乗員室から来る。内部エバポレータ２８の出力では、冷却剤は、内部熱交換器２０を通過し、次にアキュムレータ３４を通過し、最後にコンプレッサ２を通過する。この空調装置Ｃの動作の再循環モードは、以下の理由で選択される。

本発明に係る熱調節システムは、バッテリおよび乗員室の空気の加熱を提供する一方で、バッテリの電力消費を減少可能にする。このために、冬の気候条件において、電熱デバイス４６および空調ループＢが実施され、空調装置Ｃが、再循環モードで動作する。よって、空調ループＣが動作するほど、乗員室内のより多くの空気が加熱される。これにより、乗員室内の空気が、空調ループＢの熱エネルギー源となれるように、乗員室内の空気の温度が徐々に十分高くなる。このエネルギー源は、第２の熱交換器２８を介して、乗員室内の空気から取り出される。実際には、冷却剤は、乗員室内の空気が内部エバポレータ２８を通過する際に、この空気から熱を奪う。その結果、電熱デバイス４６の電力消費は、乗員室内の空気が加熱されるにつれて減少する。換言すると、乗員室内の空気が加熱されるほど、より多くの空気が、冷却剤の熱力学サイクルのための電熱デバイス４６による熱エネルギー供給と置き換わる。これを行うために、乗員室内の空気の温度が、温度センサによって測定される。究極には、電熱デバイス４６は、バッテリ１００を加熱するために必要な電気エネルギーのみを消費し、空調ループＢは、空調ループが加熱する空気中の熱エネルギーを用いて、ヒートポンプとして動作する。

本発明に係る熱調節システムを、再循環モードで動作する空調装置Ｃと組み合わせることにより、乗員室内の空気が、所望の温度に維持され、バッテリ１００の温度は、一定に保たれ、バッテリの電気エネルギーの消費が最小化される。さらに、内部エバポレータ２８が動作しているため、車両内の乗員の呼吸により発生した湿気が、この内部エバポレータ２８での水の凝結によって除去されるが、これは、空調装置Ｃが再循環モードにある際に風防ガラスが曇る危険を除去する。

図２は、空調ループＢが冬の気候条件用に実施された場合の、冷却剤の熱力学サイクルを示している。このサイクルは、エンタルピーｈを、圧力Ｐの関数として表す。

コンプレッサ２の入力では、液体は、温度Ｔ１および圧力Ｐ１にあり、ここでは低圧とみなされる。したがって、コンプレッサ２の出力では、ひとたび圧縮されると、冷却剤は、Ｔ１よりも高い温度Ｔ２、およびＰＬよりも高い圧力Ｐ２となる。圧力Ｐ２は、高圧とみなされる。この冷却剤の圧縮は、熱力学サイクルのステップＡに対応する。

冷却剤は、内部コンデンサ８を通過する際、空調装置Ｃの気流Ｆｃに熱を引き渡し、その温度が、温度Ｔ３まで降下する（ステップＢ）。次に、内部熱交換器２０内を通過することは、冷却剤の温度を値Ｔ４まで下げる（ステップＣ）。温度Ｔ２とＴ４の間で、冷却剤の圧力は、一定に保たれる。

第１の減圧デバイス２４を通過する冷却剤の圧力は、値Ｐ１まで降下する（ステップＤ）。インバータエバポレータ３８を通過する間（ステップＥ）、液体は、インバータ４０から熱を奪い、その温度が、温度Ｔ５まで上昇する。次に、冷却剤の温度は、バッテリエバポレータ４２を通過することにより、再び温度Ｔ６まで上昇する（ステップＦ）。最終的に、冷却剤は、内部熱交換器２０を通過した後に、温度Ｔ１まで戻る（ステップＧ）。

図２は、空調ループＢを有する電熱デバイス４６を用いてもたらされたエネルギー節約を示している。冷却剤を圧縮するために、コンプレッサ２によって供給されたエネルギーΔη１は、内部コンデンサ８によって乗員室を加熱するために開放されるエネルギーＡｈ２よりも低い。これは、電気コンプレッサ２が、内部コンデンサ８を介して熱を放出することによって復元するより、エネルギー消費が少ないことを意味する。よって、エネルギーの供給は、完全な冷却剤の熱力学サイクルを生成する必要がある。ここで、冬の条件での外気の温度は、熱力学サイクルを達成するために必要なエネルギーを供給するには低すぎるため、電熱デバイス４６の使用は、これを克服可能にする。電熱デバイス４６は、バッテリを加熱するために実施されるので、電熱デバイス４６によって供給されるエネルギー量は、バッテリの加熱、および、冷却剤がその熱力学サイクルを完了するための消失エネルギーの供給の両方に使用される。よって、空調ループＢにもう１つのエネルギー源を加える必要はない。したがって、バッテリ１００の電力消費は、バッテリ１００および乗員室内の空気の加熱を保証しつつ、減少する。

図３は、本発明に係る熱調節システムの第２の実施形態を示している。この実施形態において、空調ループＢの構成要素は、図１に示す第１の実施形態の構成要素と同様である。この実施形態の特有の機能は、図示されないバッテリと、バッテリエバポレータ４２および電熱デバイス４６との間の直接熱交換である。

熱処理ユニットＵは、バッテリエバポレータ４２と、電熱デバイス４６とを収容する。図１の実施形態とは異なり、図示されないバッテリは、バッテリエバポレータ４２と接触している。よって、冷却剤とバッテリとの間の熱交換は、直接行われる。さらに、電熱デバイス４６は、バッテリエバポレータ４２と接触している。より具体的には、電熱デバイス４６は、バッテリエバポレータ４２と直接接触しているが、空調ループＢとは直接接触していない。

図４は、乗員室内の空気およびバッテリの加熱が要求される際の、図３の熱調節システム用の冷却剤の熱力学サイクルを示している。

ステップＡは、コンプレッサ２内での冷却剤の圧縮を表す。ステップＢは、空調装置Ｃを通過する気流と、内部コンデンサ８を通過する冷却剤との間の熱交換を表す。ステップＣは、内部熱交換器２０内での熱交換を表す。ステップＤは、第１の減圧デバイス２４によって実行される液体の減圧を表す。ステップＥは、インバータ４０と、インバータエバポレータ３８を通る冷却剤との間の熱交換を表す。ステップＦは、電熱デバイス４６と、バッテリエバポレータ４２を通る冷却剤との間の熱交換を表す。最後に、ステップＧは、内部熱交換器２０内での熱交換を表す。

図５は、電熱デバイス４６が空調ループＢと直接接触している第２の実施形態の変形例を示している。この図は、図の見易さのために、第１の減圧デバイス２４と内部熱交換器２０との間に配置された空調ループＢの要素のみを示している。電熱デバイス４６は、空調ループＢ内において、空調ループＢ内の冷却剤の移動方向に準じたインバータエバポレータ３８の下流側、より具体的には、インバータエバポレータ３８とバッテリ交換器４２との間に配置されている。この変形例では、冷却剤の蒸発は、インバータ３８からの熱の供給と、電熱デバイス４６からの供給と、によって行われる。その結果、バッテリ用の熱の供給は、バッテリ交換器４２を介して冷却剤により行われる。よって、このバッテリ交換器４２は、バッテリ交換器を通過する冷却剤がバッテリに熱を引き渡すため、コンデンサとして動作する。

図６は、乗員室内の空気およびバッテリの加熱が要求される際の、図５の熱調節システム用の冷却剤の熱力学サイクルを示している。

ステップＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、ＥおよびＧは、図４のステップと同様である。これは、コンプレッサ２とインバータエバポレータ３８との間の空調ループＢのアーキテクチャが、同様であることから理解される。

ステップＦ’は、電熱デバイス４６と冷却剤との間の熱交換を表す。ここで、冷却剤は、電熱デバイス４６からの熱を奪い、その温度を上昇させる。この変形例に係る電熱デバイス４６は、バッテリと直接接触していないが、それでも、空調ループＢによる加熱に加わる。実際には、冷却剤は電熱デバイス４６によって加熱されるため、バッテリを加熱して一定温度を保ち、その寿命を長くするために、十分な熱を、バッテリ交換器４２を介してバッテリに引き渡す。ステップＦ’’は、バッテリ交換器４２を介したこの冷却剤からバッテリへの熱交換を示している。電熱デバイス４６は、バッテリの加熱と、冷却剤の熱力学サイクルへの貢献との両方で、十分な熱エネルギーを供給することに留意されたい。

図７は、第２の変形例を示しており、この第２の変形例では、電熱デバイス４６が２つの部分に分割されており、当該２つの部分とは、インバータエバポレータ３８の下流側かつバッテリ交換器４２の上流側に位置する主電熱デバイス４６ａと、バッテリ交換器４２の下流側に位置する副電熱デバイス４６ｂである。

図８は、乗員室内の空気およびバッテリの加熱が要求される際の、図７の熱調節システム用の冷却剤の熱力学サイクルを示している。

ステップＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ’、Ｆ’’およびＧは、図６のステップと同様である。これは、コンプレッサ２とインバータエバポレータ３８との間の空調ループＢのアーキテクチャが同様であることから理解される。ステップＦ’において、冷却剤の加熱は、主電熱デバイス４６ａによって行われる。ステップＦ’”において、冷却剤の加熱は、副電熱デバイス４６ｂによって行われる。

図９は、第１および第２の実施形態に適用可能な変形例を示している。この変形例では、追加の電熱デバイス５２が、空調ループＢに配置されている。より具体的には、この追加の電熱デバイス５２は、空調ループＢ内の冷却剤の移動方向に準じた内部コンデンサ８の上流側に配置されている。追加の電熱デバイス５２の存在は、冷却剤が内部コンデンサ８を通過する直前に、冷却剤に熱を供給可能にする。これにより、冷却剤に対して、動的な温度制御が促進される。実際には、追加の電熱デバイス５２は、コンプレッサ２の動作により供給される熱が不十分な場合に、内部コンデンサ８を通過する気流Ｆｃを加熱するのに必要な熱量を、最も良く調整できるようにする。

図９は、内部コンデンサ８の上流側に追加の電熱デバイス５２を備えた、空調ループＢの一部の簡潔な例示を提供する。

図１０、図１１、図１２は、それぞれ、乗員室内の空気およびバッテリの加熱が要求される際の、図３、図５および図７の熱調節システム用の冷却剤の熱力学サイクルを示している。

図１０において、図４のフェーズＡとフェーズＢとの間の追加のフェーズＡ’が、追加の電熱デバイス５２による冷却剤の加熱を示している。その結果、空調装置Ｃの気流Ｆｃが加熱されるフェーズＢは、図４のフェーズＢよりも大きな、供給される熱エネルギーに対応する。

図１１において、フェーズＡは、冷却剤の圧縮のフェーズである。追加の電熱デバイス５２による冷却剤の加熱は、フェーズＡ’で表される。内部コンデンサ８における冷却剤からの熱損失が、フェーズＢである。フェーズＣは、内部熱交換器２０における液体の通過を示している。フェーズＤは、第１の減圧デバイス２４による冷却剤の減圧を示しており、フェーズＥは、インバータ３８の熱による冷却剤の加熱に対応する。フェーズＦ’は、電熱デバイス４６による冷却剤の加熱に対応し、フェーズＦ”は、液体がバッテリエバポレータ４２を介してバッテリに熱を引き渡すフェーズであり、フェーズＧは、内部熱交換器２０内の液体の通過を示している。図１０は、空調装置Ｃの気流Ｆｃに供給される熱量が（フェーズＢ）、図６に示される熱量よりもどの程度大きいかを示している。

図８とは異なり、図１２は、追加の電熱デバイス５２による追加のフェーズＡ’を示している。

Claims (15)

1. 自動車用の熱調節システムであって、
   − 内部を冷却剤が循環し、コンプレッサ（２）と、少なくとも２つの熱交換器（８，４２）と、少なくとも１つの減圧デバイス（２４，２６）と、を備えた空調ループ（Ｂ）と、
   − 前記自動車のバッテリ（１００）と熱交換可能な熱処理手段（４６）を備えた、前記自動車のバッテリ（１００）の熱処理ユニット（Ｕ）と、を備え、
   前記熱処理手段（４６）は、前記空調ループ（Ｂ）と熱交換する、ことを特徴とする自動車用熱調節システム。
2. 前記熱処理手段（４６）は、前記空調ループ（Ｂ）から離れている、ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
3. 前記熱処理手段（４６）は、前記少なくとも２つの熱交換器（８，４２）のうちの１つと熱交換する、ことを特徴とする請求項２に記載のシステム。
4. 前記熱処理手段（４６）と、前記少なくとも２つの熱交換器（８，４２）のうちの１つとの間の前記熱交換は、ブロワ（４４）を介して行われる、ことを特徴とする請求項３に記載のシステム。
5. 前記熱処理手段（４６）と熱交換する前記熱交換器（４２）は、前記熱処理ユニット（Ｕ）の内部に位置する、ことを特徴とする請求項３または４のいずれかに記載のシステム。
6. 前記熱処理手段（４６）は、前記空調ループ（Ｂ）と接触している、ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
7. 前記熱処理手段（４６）は、前記少なくとも２つの熱交換器（８，４２）のうちの１つと接触している、ことを特徴とする請求項６に記載のシステム。
8. 前記熱処理手段（４６）と接触する前記熱交換器（４２）は、エバポレータである、ことを特徴とする請求項７に記載のシステム。
9. 前記少なくとも２つの熱交換器（８，４２）のうちの１つは、前記バッテリに結合されたコンデンサである、ことを特徴とする請求項６に記載のシステム。
10. 前記熱処理手段（４６）は、前記コンデンサ（４２）の冷却剤の移動方向において上流側に位置する、ことを特徴とする請求項９に記載のシステム。
11. 前記熱処理手段（４６）は、前記コンデンサ（４２）の下流側に位置する、ことを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
12. 追加の熱処理手段（５２）が、前記空調ループ（Ｂ）に接触している、ことを特徴とする請求項６乃至１１のいずれかに記載のシステム。
13. 前記追加の熱処理手段（５２）は、内部コンデンサ（８）の上流側に位置する、ことを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
14. 前記熱処理手段（４６）は、電熱デバイスである、ことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載のシステム。
15. 請求項１乃至１４のいずれかに記載の熱調節システムと、車両の空調装置（Ｃ）との熱管理方法であって、
    − 前記熱処理手段（４６）を実施するステップと、
    − 前記空調装置（Ｃ）を再循環モードで実施するステップと、
    − 前記空調ループ（Ｂ）を実施するステップと、
    − 車両乗員室の空気温度を測定するステップと、
    − 前記乗員室の空気温度が上昇した際に、前記熱処理手段（４６）の電力消費を削減するステップと、を含むことを特徴とする熱管理方法。

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